上山遗址区沉积过程与人类活动的关系

上山遗址是上山文化(11～8.5 ka)的代表性遗址,位于钱塘江上游浦阳江北岸的二级阶地上,是迄今长江下游地区发现的最早的新石器时代遗址,也是研究稻作农业起源的重要遗址.近年来,国内外学者对上山遗址进行了大量的研究,主要集中于遗址的文化面貌、出土遗存等方面,对全新世早期人地关系演化、上山文化产生的环境背景研究相对薄弱....     

变质岩中金红石研究综述

随着原位微区分析技术的发展,金红石作为常见的副矿物,受到越来越多的关注。文章系统论述了变质岩中金红石的矿物学特征、形成过程及与其同质多像变体的区分方法,总结了金红石在变质岩中4个主要方面的应用,为广泛开展与金红石有关的地质问题的探讨提供了较为全面的基础性认识。     

海南尖峰岭不同海拔土壤中微生物脂肪酸和脂肪醇分布特征及对古海拔、古温度重建的启示

海南尖峰岭不同海拔造成的年平均温度差异为检验和建立基于微生物类脂物的环境替代指标提供了良好条件.尖峰岭土壤中含有种类丰富的微生物脂肪酸和脂肪醇化合物,包括异构/反异构脂肪酸(i/aC12:0~i/aC19:0),10-甲基十六酸、异构和反异构脂肪醇(i/aC13~iC26)、10-甲基十六醇和不饱和脂肪醇,指示了尖峰岭土壤中强烈的微生物活动.土壤中异构和反异构脂肪醇,不饱和脂肪醇主要以结合态,即蜡脂形式存在,只有经过皂化才能释放出支链脂肪醇.反异构十五酸/异构十五酸与海拔成正相关关系,表明温度降低能够引起反异构十五酸相对比例的增加.与脂肪酸不同的是,反异构十五醇/异构十五醇,反异构十五醇/正构十五醇随海拔升高却逐渐降低,表现出随温度降低减小的趋势.同样,单不饱和十八醇/十八醇比值随海拔升高而逐渐减小,与微生物脂肪酸不饱和度随温度降低而增加的规律相反.此外,植物叶蜡长链正构脂肪醇(C22~C30)的平均碳链长度ACL,正构脂肪醇(C14~C31)的碳优势指数CPI与海拔(或年平均温度)呈显著相关关系,证明了其应用于古气候重建的潜力.因此,微生物脂肪酸和脂肪醇、高等植物叶蜡都能够灵敏的响应环境温度的变化,可以为重建古温度和古海拔提供新的途径.     

古地下水定年新方法——81Kr法

由于⁸¹Kr化学性质稳定、半衰期长且在地下水运移过程中没有额外来源的优点,近年来,成为测定古老地下水年龄（10⁵~10⁶ a）的有效手段.国外对于⁸¹Kr的测定方法、地下水定年应用研究已较为深入,而国内应用⁸¹Kr作为水文地质学的研究尚处于起步阶段.本文通过对国内外⁸¹Kr应用于地下水测年的原理以及⁸¹Kr的测定方法进行总结,针对目前研究的问题进行探讨,并对今后放射性氪核素在水文地球化学中的研究进行展望,为国内对于⁸¹Kr的测定与在古地下水定年研究方面提供科学依据.     

变荷载下不排水桩复合地基桩间土和下卧层土固结分析

基于悬浮不排水桩复合地基超静孔隙水压力解答,建立了变荷载条件下复合地基桩间土和下卧层土平均固结度的解析解。通过与有限元解答的对比,证明了解析解的正确性和有效性。利用解析解对桩间土和下卧层土的固结性状进行了分析。研究发现,桩间土的固结速率远大于下卧层土,并随置换率和桩土模量比的增加而增大。在工程设计采用的置换率范围内,桩的贯入比较小时,下卧层土的固结速率受置换率和桩土模量比的影响很小;桩的贯入比较大时,下卧层土的固结速率随置换率和桩土模量比的增加而增大。桩间土和下卧层土的固结存在临界置换率和临界桩土模量比,超过临界值后,桩间土和下卧层土的固结速率不随桩土模量比和置换率的增加而增大。桩间土和下卧层土的固结速率随加荷速率的增加而增大。     

湖泊水体微生物四醚膜脂化合物研究进展

来源于微生物膜脂的甘油二烷基甘油四醚类(GDGTs)化合物是近年来被广泛用于古环境定量重建研究的化合物之一,究其原因在于此类化合物对环境响应敏感,特别是温度与pH值等,据此而建立的一系列GDGTs指标有效定量重建海洋、湖泊、泥炭以及土壤等不同沉积载体的环境信息.目前已在全球范围广泛开展湖泊沉积物GDGTs的研究工作,相继建立的全球以及不同区域尺度的湖泊沉积物GDGTs校正方程,已被用于湖泊古环境的定量重建研究,有效记载古湖泊环境变迁信息.相较之下,基于湖泊水体GDGTs的调查工作则起步较晚,但越来越多的研究显示,不同类型湖泊水体普遍贡献GDGTs,然而究竟此类水生来源GDGTs是否与陆源以及湖泊沉积物GDGTs具有类似的分布,以及他们对环境因素的响应如何,这都为湖泊古温度定量重建研究带来不确定性.基于此,本文总结这10年来湖泊水体GDGTs研究工作的进展,首先阐述湖泊水体不同来源(古菌以及细菌)GDGTs的分布情况,研究发现水体不同层位GDGTs浓度以及各组分之间存在差异,并且水深在不同湖泊对GDGTs浓度以及各组分相对比例的影响存在差异.此外还总结湖泊水体中古菌来源isoGDGTs以及细菌来源brGDGTs的生物来源,并进一步分析环境因素对不同深度水体GDGTs分布的影响,虽然温度依然是影响水体中GDGTs分布的首要因素之一,然而湖泊水深、温度以及水体中溶解氧浓度等因素存在着一定的耦合关系,这些因素往往协同作用于水体GDGTs,因此会为评估环境因素对水体GDGTs的影响带来难度.     

2001-2010年生物地球化学研究进展与展望

阐述了21世纪第一个十年生物地球化学领域的重要研究进展和未来可能的重点发展方向。在近代陆-海系统碳循环的库和通量上已经取得了重要进展,并发现了一些参与氮、硫循环新的微生物功能群。阐述了显生宙生物大灭绝期间碳循环异常的特点及其可能的原因,但对氮、硫循环的了解比较薄弱。地球早期的碳、硫循环与生命起源、大气和海洋水化学条件的关系已经取得重要认识。生物地球化学过程可以通过生态毒理,以及大气成分和海洋水化学条件的改变影响生命系统。微生物地球化学功能的微区、原位、痕量示踪等技术得到快速发展。未来将加强地质历史时期碳、氮、硫循环的定量分析以及空间变化的研究,各种元素循环之间的相互关系及其界面过程、极端环境的生物地球化学过程将进一步受到重视。生命科学领域重要技术的引入将提升生物地球化学过程的研究。     

湖北清江和尚洞石笋GDGTs来源:5、6-甲基支链GDGTs和brGMGTs新证据

岩溶关键带是地球各圈层相互作用的场所,具有较为独特的生物地球化学过程。洞穴沉积物石笋是各圈层相互作用的产物,也是记录古气候的良好载体。目前,石笋中多种古气候代用指标已经被应用于古气候重建。来自于微生物细胞膜的甘油二烷基甘油四醚化合物（Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,即GDGTs）也在石笋中被发现,拓展了GDGTs相关指标的应用范围。然而,石笋GDGTs来源尚不明确,查明石笋中GDGTs来源是其相关指标得以准确应用的前提。本文以湖北清江和尚洞为例,对喀斯特洞穴关键带中古菌和细菌GDGTs的垂直分布进行了详细调查,发现表层土壤和洞穴内部石笋中GDGTs分布存在显著差异,土壤中细菌支链GDGTs（brGDGTs）显著多于古菌类异戊二烯GDGTs（isoGDGTs）,而石笋与之相反。土壤中5-甲基brGDGTs多于6-甲基brGDGTs,而石笋中6-甲基brGDGTs为主要异构体类型,5-甲基brGDGTs几乎检测不到。包括5-和6-甲基brGDGTs的甲基化指数MBT、环化指数CBT和异构体指数IR在内的多种指标反映出的brGDGTs分布在土壤和石笋中均存在显著差异;此外,土壤中的甘油单烷基甘油四醚（GMGTs）相对含量远低于石笋中GMGTs的含量。洞穴滴水中GDGTs的检测也表明滴水GDGTs分布与洞顶土壤完全不同,其GDGTs组成以古菌isoGDGTs为主,且古菌isoGDGTs分布模式与石笋一致。这些证据都表明,石笋中GDGTs化合物不是来自于洞穴上层土壤;石笋中的GDGTs可能主要来自于石笋表面原位生长的菌群和岩溶裂隙中地下水系统的贡献,其记录的信号主要是地下水和洞穴内部的环境信息,而非土壤的环境信息。

     

样品保存过程中降解对GDGTs环境代用指标的影响

微生物细胞膜脂甘油二烷基甘油四醚（GDGTs）样品在实验室冰箱储存过程中可能会遭受降解,进而对GDGTs各指标应用的准确性产生影响.了解GDGTs各类化合物抗降解能力的差异能够为指标的准确应用提供重要的判别手段.2017年,通过对2012年的石笋样品提取物（GDGTs）进行二次测试,发现GDGTs化合物绝对含量明显减少且各化合物的相对含量变化明显:细菌brGDGTs含量相对于古菌isoGDGTs含量变化较小,对应的干旱化指标R_i/b值略有减小,陆源输入指数BIT值增大,故细菌brGDGTs化合物在保存过程中更稳定;古菌isoGDGTs含环少的化合物变化较小,环化指数CBT值增加,表明少环的化合物在降解过程中更稳定;基于古菌isoGDGTs建立的古温度指标TEX₈₆值显著降低;基于细菌brGDGTs建立的甲基化指数MBT值增加,表明甲基越多的化合物越易降解.      

坚硬顶板强矿压动力灾害演化机理与超前区域防治技术

工作面上覆坚硬顶板往往不易垮落,破断后易形成动压灾害。以神东矿区布尔台煤矿为背景,针对典型坚硬顶板造成的强矿压动力灾害问题,采用数值模拟、理论分析的方法分析并揭示坚硬顶板弱化前后的应力演化特征及顶板破断机理,提出超前区域防治技术并应用于现场实践。结果表明:坚硬顶板破断演化特征分为3个阶段,即“长悬臂梁”阶段—“砌体梁滑落失稳”阶段—重新压实阶段,其中“长悬臂梁”阶段支架上方顶板应力显著增大至6.8 MPa,破断前支架上方顶板应力为破断后的2倍,其临界破断产生的应力释放是引起强矿压的根本原因,这也是弱化改造控制的主要阶段。基于坚硬顶板灾害发生机理,提出“广域大空间”超前区域防治技术,阐述了绿色、精准、广域的防治优势,以及钻孔轨迹控制、封孔质量控制、多孔联动效应的关键技术及治理评价体系。结合数值模拟进一步验证防治技术的可靠性,当“长悬臂梁”结构弱化后,其破断前支架上方顶板应力为4.6 MPa,降幅32.4%,顶板破断演化特征3个阶段演变为来压前阶段—“砌体梁滑落失稳”阶段—重新压实阶段,弱化后顶板各阶段支架上方顶板应力降幅达到32.4%~79.4%,表明预成裂隙弱面和降低坚硬层完整性能够有效改变顶板破断结构,显著降低来压强度。实践表明:压裂过程产生多次压降,降幅均达到3 MPa以上,探测裂缝发育长度达到30 m以上,压裂前后工作面周期来压步距降幅44.9%,支架来压载荷降幅18.1%,治理效果良好。研究结果可为类似矿区动力灾害治理提供借鉴。