最新研究進(jìn)展
——地學(xué)與天文學(xué)專輯

中國東北哈尼泥炭層序的脂類生物標(biāo)記沉積物中冰川期后氣候變化記錄

周衛(wèi)健 院士 中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所

中國東北哈尼泥炭層序是由過去16cal kyr雨水和地表水滲透過泥炭帶累積而成。從哈尼泥炭層序中提取鏈烷烴、鏈烷醇、鏈烷酸等分子沉積物，分析發(fā)現(xiàn)與氣候漸近演化和造泥炭植物特征變化的不同關(guān)聯(lián)。來自于陸生維管植物蠟質(zhì)包被長鏈化合物的鏈烷烴分散整個(gè)哈尼泥炭層序中。鏈烷醇中以長鏈為主表明它們來自于陸生植物。相反，鏈烷酸以次級化合物為主，表明在沉積前泥炭層序中微生物活性的重要作用。鏈烷烴P-aq值和C23/C29比例是喜水植物的主要標(biāo)志，這兩個(gè)值的提高表明在Bolling-Allerod期（14.5-12.9ka）、Younger Dryas期（12.9-11.5ka）和Pre-Boreal期（11.5-10.5ka）該地區(qū)氣候非常濕潤。急劇下降的P-aq值、C23/C29比例和較長的鏈烷烴平均鏈長值表明Holocene Climatic Optimum（10.5-6ka）是一段氣候較溫暖且有效降雨少的時(shí)期，這與東亞大部分地區(qū)較濕潤氣候的證據(jù)相反。

——摘自《EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS》

巨大桿狀趨磁細(xì)菌的彈狀磁性小體的生物礦化、結(jié)晶及磁的特性

潘永信 研究員 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所

趨磁細(xì)菌的磁小體研究對于了解與污泥磁化及環(huán)境磁化有關(guān)的細(xì)菌礦化具有重要意義。Magnetobacterium bavaricum是人們最感興趣的一種趨磁細(xì)菌，每個(gè)細(xì)胞能合成上百個(gè)彈狀磁性磁小體，對污泥磁化具有重要的貢獻(xiàn)。然而，人們對這種磁小體的生物礦化機(jī)制和磁特性仍然缺乏了解。我們對最近發(fā)現(xiàn)于北京密云水庫的不可培養(yǎng)巨大桿狀趨磁細(xì)菌（MYR-1） 形成的彈狀磁小體的結(jié)晶學(xué)和磁學(xué)特性進(jìn)行全面研究。投射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)每個(gè)MYR-1細(xì)胞都包含幾百個(gè)彈狀磁性磁小體，編織成3-5束。彈狀磁性小體的形成可以分成兩個(gè)階段：起始等向生長和沿某方向伸長生長。由于每束磁小體鏈可以有效地作為一個(gè)細(xì)長的單結(jié)構(gòu)顆粒，MYR-1細(xì)胞表現(xiàn)出高矯頑磁性、弱內(nèi)束磁性相互作用和高delta比。這些結(jié)果為彈狀磁性磁小體的礦化進(jìn)程和磁特性提供了新的認(rèn)識。

——摘自《EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS》

西藏東部逃逸流與四川盆地之間碰撞的地震信號

張忠杰 研究員 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所

GPS位移矢量顯示西藏東部地幔正受到印度板塊向北移動(dòng)的擠壓向東流動(dòng)，受到四川盆地阻擋向印度-中國方向移動(dòng)。龍門山就是由西藏高原東部物質(zhì)逃逸流與剛性揚(yáng)子板塊（四川盆地）強(qiáng)烈相互作用而形成的，但該相互作用的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)依然是一些爭辯的主題。在這里，我們展示了四川盆地至西藏東部的密被動(dòng)源地震剖面用以研究碰撞區(qū)域的深層結(jié)構(gòu)。利用P和S接受器功能影像，我們觀察到四川盆地120-150km深和西藏東部70-80km深的巖石圈與軟流圈邊界處（Lithosphere-Asthenosphere Boundary，LAB）的一個(gè)突然的隆起。四川盆地下方的地殼-地幔邊界從36km增加至40km，與此相對比，西藏東部從55km增加至60km。西藏東部不連續(xù)性從410km降低至大約30km。由此我們得出結(jié)論，西藏高原與四川盆地的碰撞模型與已知的印度與青藏模型不同。在西藏南部，我們實(shí)質(zhì)觀察到印度板塊俯在西藏中部下幾百公里向北穿過。西藏東部下巖石圈很薄的地幔部分可能暗示熱軟流圈逃逸流剝離或移除了巖石圈底部。該過程在重力浮力作用下造成西藏東部邊緣異常陡峭的地形。西藏東部410km不連續(xù)性的極度異常地降低支持了這一觀點(diǎn)。

——摘自《EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS》

亞洲內(nèi)陸漸新世晚期至中新世中緯度干旱化和風(fēng)模式

孫繼敏 研究員 中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所

亞洲內(nèi)陸有著北半球最大的中緯度干旱帶，該地區(qū)干旱的起源和發(fā)展引起人們越來越濃厚的興趣。人們?nèi)圆磺宄喼迌?nèi)陸的風(fēng)積物的年代和范圍，風(fēng)對中緯度干旱帶形成的貢獻(xiàn)。我們報(bào)道了中國黃土高原和西北大準(zhǔn)葛爾內(nèi)陸盆地普遍存在的第三紀(jì)風(fēng)積沉積物的最新沉積紀(jì)錄。結(jié)果顯示最早的風(fēng)積沉積物始于ca. 24 Ma。我們闡述了可能來自于哈薩克地區(qū)的準(zhǔn)葛爾第三紀(jì)風(fēng)成塵如何被西風(fēng)運(yùn)輸；被蒙古沙漠和華北的冬季季風(fēng)運(yùn)輸在黃土高原堆積的塵土與空氣中的塵土不同。這些結(jié)果進(jìn)一步揭示了與當(dāng)今相似的氣候模型至少從漸新世晚期就已經(jīng)在中亞地區(qū)盛行。

——摘自《GEOLOGY》

華北克拉通的尖晶橄欖巖捕虜體中鐵同位素變化：地幔交代推斷

朱祥坤 研究員 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所

漢諾壩和鶴壁的新生代堿性玄武巖中取尖晶橄欖巖捕虜體及單斜輝石巖樣品，分析其中鐵同位素及其他礦物元素成分，分析華北克拉通地下巖石圈地幔鐵同位素的特點(diǎn)。研究結(jié)果顯示，漢諾壩尖晶巖、橄欖巖、捕虜巖含有少量但可識別的鐵同位素變化。Delta Fe-57變化在橄欖巖中為-0.25至0.14aEuro degrees，斜方輝石中為-0.17至0.17aEuro degrees，單斜輝石中尉-0.21至0.27aEuro degrees，尖晶巖中為-0.16至0.26aEuro degrees。對于單一樣品，斜輝石的鐵同位素比例最重，橄欖巖的最輕。在“delta-delta”圖中礦物之間沒有明顯的線性關(guān)系，這表明被分析樣品的鐵同位素被某開放系統(tǒng)工藝嚴(yán)重影響。礦物鐵同位素與交代指數(shù)之間廣泛存在負(fù)相關(guān)，這表明不同礦物質(zhì)和橄欖巖中鐵同位素的變化是由地幔交代造成的。鶴壁被交代事件顯著變更過的含金云母二輝橄欖巖比貧斜輝石二輝橄欖巖呈現(xiàn)出更重的同位素。研究進(jìn)一步證實(shí)了先前有關(guān)在捕虜體尺度上巖石圈地幔具有可識別的、不均一的鐵同位素變化。地幔交代是地幔橄欖巖鐵同位素變換最可能的原因。

——摘自《CONTRIBUTIONS TO MINERALOGY AND PETROLOGY》

東太平洋赤道地區(qū)厄爾尼諾和拉尼娜幅度不對稱的原因

張人禾 研究員 中國氣象科學(xué)研究所

利用簡單海洋數(shù)據(jù)同化（Simple Ocean Data Assimilation，SODA）2.0.3、SODA 1.4.2和全球海洋數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)（Global Ocean Data Assimilation System，GODAS）三種海洋同化產(chǎn)品在ENSO發(fā)展階段通過復(fù)合層熱量收支診斷研究厄爾尼諾和拉尼娜幅度不對稱。研究發(fā)現(xiàn)，非線性區(qū)域和經(jīng)線方向海洋溫度對流是造成遠(yuǎn)東太平洋不對性的主要原因，而垂直方向非線性對流有相反的作用。區(qū)域流異常主要受控于與變溫層深度變化有關(guān)的地轉(zhuǎn)流。經(jīng)線流異常主要?dú)w因于由風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)的Ekman流。這些結(jié)果暗示在El Nino和La Nina流行時(shí)期異常水平流導(dǎo)致溫暖的非線性對流，因此加強(qiáng)（減弱）了El Nino（La Nina）振幅。El Nino（La Nina）期間的異常地轉(zhuǎn)多層流的聚集（分散）導(dǎo)致遠(yuǎn)東太平洋赤道地區(qū)異常下降（上升），這導(dǎo)致在溫暖和寒冷期都會(huì)出現(xiàn)冷非線性垂直對流。

——摘自《JOURNAL OF CLIMATE》

C A LIPSO主動(dòng)雷達(dá)和被動(dòng) IIR測量聯(lián)用探測塵氣溶膠

黃建平 教授 蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院

僅基于雷達(dá)測量的CALIPSO（Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations）將大約塔克拉瑪干沙漠上空43%的塵層（主要是致密的塵層）錯(cuò)誤地劃分為云層。為說明這一問題，我們將CALIPSO的云-氣溶膠雷達(dá)與正交極化組合（Cloud-Aerosol Lidar Orthogonal Polarization，CALIOP）并采用被動(dòng)成像輻射計(jì)（Infrared Imaging Radiometer，IIR）測量開發(fā)出一種新方法。這種組合雷達(dá)和IR測量（以下稱CLIM）方法利用IIR三光譜IR亮度溫度來區(qū)別冰冷的云和致密的塵層，雷達(dá)測量僅用于測量薄塵層和水云層。在10.60至12.05mu m（BTD11-12）范圍內(nèi)亮度溫度顯著不同，致密塵層得到典型陰性結(jié)果，而帶冰云層大多得到陽性結(jié)果，但是對于CALIPSO雷達(dá)可以準(zhǔn)確識別的薄塵層得到從陰性到陽性變化的結(jié)果。研究結(jié)果顯示，2008年塔克拉瑪干沙漠沙塵活躍期，CLIM方法可以明顯減少誤判比例，降至大約7%。與CALIPSO數(shù)據(jù)相比，CLIM方法揭示至少18%沙塵層在源地1.8至4km上空大幅度加強(qiáng)背反射。

——摘自《ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS》

北京城區(qū)硫酸在新顆粒形成和生長中的作用

胡敏 教授 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

同時(shí)測量氣體硫酸和顆粒數(shù)量大小的分布以研究北京2008期間氣溶膠成核和生長。氣溶膠動(dòng)力學(xué)模型分析測量到的氣溶膠和硫酸，結(jié)果顯示北京地區(qū)硫酸在新顆粒形成的過程以及隨后的生長中起決定性作用?；谑M新顆粒形成的數(shù)據(jù)，平均形成速率與硫酸鹽濃度呈線性關(guān)系（R2=0.85）。凝結(jié)似乎在減少成核顆粒密度方面起重要作用，凝結(jié)損失與形成率的比值為0.41+/-0.16。表征生長率從3至11nm/h不等。硫酸凝聚、隨后被氨中和凝結(jié)對表征顆粒增長的平均貢獻(xiàn)分別為45+/-18%和34+/-17%。在7個(gè)富硫新顆粒形成事件中硫酸濃度比有機(jī)物高30%，但在5個(gè)貧硫類型中低20%，這表明有機(jī)物對于新鮮成核顆粒生長具有重要的貢獻(xiàn)，尤其是在貧硫情況下。

——摘自《ATMOSPHERIC CHEMISTRY AND PHYSICS》

氧同位素分期5西藏中西部降水中氧同位素的巨大變化

蔡演軍 研究員 中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所

從西藏高原中西部天門洞兩個(gè)氧同位素分期5（Marine Isotope Stage 5）生長成的石筍中得到氧同位素（delta O18）記錄，該記錄是從西藏高原得到的第一份洞穴記錄。天門記錄表征降水delta O18歷史有較大的振幅，但在結(jié)構(gòu)上與從相鄰地區(qū)得到的亞洲季風(fēng)記錄相似，為包括東亞和印度季風(fēng)亞系統(tǒng)的亞洲季風(fēng)系統(tǒng)提供了重要的證據(jù)，對北半球夏季日曬變化表現(xiàn)出顯著反應(yīng)。在氧同位素分期5a、5c和5e期間，極低的delta O18值表明降雨而不是溫度是軌道時(shí)間尺度上西藏高原中西部降雨中deltaO18主要控制因素。天門記錄可能有助于解釋該地區(qū)冰核delta O18記錄。大氣delta O18軌道尺度移入的大范圍變化（>9%）將對高原歷史的重建具有積極地促進(jìn)作用。

——摘自《GEOLOGY》