国际地质新动态

http：//www．colorado．edu徐慧，编译．朱建东，校．

南非进入晚石器时代的时间早于预期

美国科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的一支国际科研团队近日宣称，南非进入晚石器时代的时间比之前所预期的要提前约20 000年。与此同时，人类正逐渐由非洲大陆迁往欧洲大陆。

科罗拉多大学自然历史博物馆研究员保拉·维拉(Paola Villa)认为，南非进入晚石器时代的时间极有可能是介于44 000～42 000年前。该研究团队在南非和斯威士兰接壤处雷柏姆山区中的伯德洞穴中发现了古人类曾使用过的古器皿，在对这些物体进行精确碳同位素测年后，科学家们得出了以上的结论。

对于考古学家来说，晚石器时代几乎可以与旧石器时代晚期划上等号。45 000年前人类从非洲迁移至欧洲，穴居人从此消亡。研究证实，南非古人类在晚石器时代所萌芽的技术革新与旧石器时代晚期所发现的遗迹基本是类似的。

研究表明，南非进入晚石器时代的时间的确比先前所预期要早很长时间，几乎在同一时间，人类开始从非洲向欧洲迁移。但是两个地区随后在技术和习俗等方面逐渐产生的巨大差异，显示了两个地区的古人类在技术改革和社会发展模式中所作出的不同的选择。

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美国科罗拉多州地热流分布图

美国科罗拉多州地热流分布图详细显示了科罗拉多州地热流在地下运移的模式及规律。地热专家对地热流的分布规律进行研究，从而圈定出科罗拉多州数个地热资源远景区。专家认为，一个地区地热资源质量的评价标准，地热流数据分析只是其中一项，其余方面还包括地热流变化程度、地热温度测量数据、地球物理参数(电性、磁性、重力、遥感)及地表—地下温度数据等。

地热专家在北达科塔州大学、密歇根大学等大学地热数据库的基础上，编制出科罗拉多州地热流分布图，该图囊括了科罗拉多州最新的地热数据。此外，科罗拉多州地质调查局从地热钻孔的地温梯度数据中模拟出40种地热信息。专家们将这些信息与地质数据、地球物理数据和水文地质数据进行综合分析，从而可以为地热资源勘查提供更详尽的依据。

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亚利桑那州铜矿勘查及采掘业

据报道，美国约65%的铜矿采掘业均集中于亚利桑那州，该州的铜产量多年来一直居于全美首位。截至2005年，亚利桑那州约有72个矿业公司，共有126座铜矿山在开采。与此同时，约有70座砂石露天采场在同时作业。该州从事与铜矿采掘业直接相关的人员多达22 000人，其每年的总收入超过10亿美元。与铜矿业直接或间接相关的经济产值总量每年约35亿美元，其中出口产值约2．77亿美元。据统计，美国人平均每人年均消耗的矿产品超过45 000磅。这足以保证矿业的长期繁荣和兴盛。

从亚利桑那州地质矿产分布图中可以看出，一条北西—南东走向的金属成矿带横贯该州。该成矿带的东南部主要为斑岩型铜矿(图中红色区域)，同时伴生有铅、锌、金、银等矿床(图中蓝色、紫色区域)。这些矿床与花岗岩的侵入有关(侵入期约70～55 Ma)。该州中部的许多重要矿床的成因与前寒武纪(约1 750～16 501 Ma)火山活动有着密切的关系。成矿带的西部主要为金矿矿集区(图中橙色区域)，矿床的成矿与25～15 Ma年前的火山活动有关。此外，极具经济价值的铀矿床(图中浅蓝色区域)主要集中于该州的东北部，以星状图例表示。地质学家的最新勘查成果显示，亚利桑那州仍有大量未发现的隐伏金属和非金属矿床，例如油气资源、煤层气、氦气及地热资源等。

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矿物的荧光性

所有的矿物都可以反射光线，这也就是为何肉眼能见到矿物的原因。然而，有一部分矿物具有一种特殊的物理性质，称为“荧光性”。这些矿物能暂时吸收某一波长的部分光线，并同时释放出不同波长的光线。光线波长的变化导致了肉眼所观测到的颜色随之也发生了变化。

荧光矿物的这种颜色变化是一种非常显著的特征。特别是在黑暗的环境中被紫外光(肉眼不可见)照射时，矿物会发射出一种肉眼可见的蓝紫色光芒。

据研究，当某种特定波长的光线照射到矿物表面时，这些矿物的荧光效应才会被激发。紫外线、X射线以及阴极射线都会激发某些矿物的荧光效应。这些特定波长的射线能够激发并改变矿物原子结构中电子的分布状态，这些被激发的电子能够暂时地跃迁至更高能级的电子轨道上，当电子再次回到原先能级较低的轨道时，将会释放出少量能量，并以可见光的形式进行传播。这种矿物被外界光源激发后，所具有的释放可见光的特性被称为矿物的荧光性。

矿物被外界光源激发后所释放出的光线，其波长并不同于激发光源的波长，因此两者之间存在着一定的色差。只要外界光源的辐射保持恒定，矿物本身的荧光效应就不会消失。

大部分矿物所释放出的荧光通常只有一种颜色，部分矿物则具有多色性。例如方解石，被激发后可释放出红色、蓝色、白色、粉色、绿色和橙色等荧光。这种具有多色性的荧光矿物显示出矿物在成矿溶液中生长所经历的若干阶段。某些矿物在短波和长波两种紫外光辐射下，会产生不同的荧光效应。

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2012 年美国亚利桑那州金矿开采

从美国亚利桑那州近十年来的金价走势图中可以看出，2011年金的价格突破了1 600美元/盎司，而2002年金的价格才不到400美元/盎司。金价的一路攀升不断刺激着金矿开采规模的膨胀，大型金矿山均开足马力增加产量，众多小型的砂金矿也开始采样分析或纷纷投产。

目前该州有三个金矿处于地下开采状态。位于莫哈维(Mohave)沙漠中的LLC金矿最早于2010年9月投产。该金矿由私人公司控股，其选冶工厂位于该州奥塔曼(Oatman)市。该市莫哈维县位于亚利桑那州著名的金矿成矿单元中，该矿山坐落在该县的西部地区。矿石中的金主要赋存于第三系浅成低温热液石英脉中，深度约600～900英尺。铜石(Copperstone)金矿位于该州阔次塞特(Quartzsite)地区以北15英里，负责开采该矿山的美国博纳扎(American Bonanza)矿业公司为此将重选和浮选工厂的产能增至400 t/d。该矿的形成主要与滑脱断层有关，目前该矿山的地下矿石开采量已接近选冶工厂的最大产能。Luxor Gold矿业公司旗下的范彻(Fancher)金矿也于今年开始地下开采作业，该矿位于亚利桑那州西部赫恩山脉(Horn Mountains)奥克兰(Oakland)地区。

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氦气:天然气工业的副产品

氦气是一种无色无味的惰性气体。在已知的所有化学元素中，氦的原子半径最小，原子质量稍重于氢原子。氦气的密度低于空气密度。

在大多数人脑海中，氦气只是一种用于飞艇和气球中的气体，很少有人能列举出氦气的其他用途。事实上，氦气最主要的用途是用作核磁共振成像仪器中的冷却气体。其他的用途例如:用作定位焊接工艺中的保护性气体、建筑体裂隙探测领域中的散逸性气体以及增压系统中的低黏度气体等。

地球大气层中的天然氦气含量极少。由于其密度极低，氦气几乎不受地球引力场的任何限制。在此条件之下，大气层中的氦气分子会一直上升，直到其逃逸到地球引力场之外的太空中。

然而目前在商业上所使用的氦气均产自于地下。在美国的很多天然气油田中，产出的天然气中氦气的含量往往超过7%，通过某种分离手段可将氦气从天然气中进行分离，例如低温冷凝法、吸附法等等。天然气公司在进行钻探开采天然气的同时，可将氦气作为其副产品进行综合开采利用。

天然气中伴生的氦气资源绝大部分来自于花岗岩中铀和钍的放射性衰变。由于氦气的密度极小，一旦产生就会迅速散逸，难以保存。因此，氦气最为富集的地段应具备以下三种地质条件:①花岗质基底岩石中富含铀和钍;②花岗质基底岩石中裂隙发育，为氦气提供散逸通道;③高孔隙度的沉积岩作为储气层，其上部覆盖有岩盐层或膏岩层作为屏蔽层。只有上述三种条件同时具备，才有可能形成氦气的富集地段。

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宇宙缺氢之谜

澳大利亚天文学家发现，作为组成恒星、行星和生命体的一种最基本的元素，氢在宇宙空间中却严重缺失。

氢在宇宙形成的初期阶段是极其丰富的，后来随着星系的形成而逐渐被消耗。澳大利亚新南威尔士大学Steve Curran博士率领的一支科研团队运用一架巨型米波无线电天文望远镜对此展开了详细的观测和研究。该天文望远镜位于印度境内，由30个45 m直径的反射镜片所构成，是目前世界上精度最高的无线电天文望远镜之一。

该天文望远镜目前所能观测到最远的天体距离地球大约115亿光年，因此当前所观测到的景象实际上是115亿年之前的事情。通过长期的观测，科学家们发现，宇宙在形成之后的20亿年，就已经发生了明显的缺氢事件，要知道，太阳等其他恒星当时还并未形成!

科学家们解释，氢在极度寒冷的环境中，由于自身的重力而发生坍塌，形成了原始的星云。星云的密度逐渐增大从而导致了氢同位素的热核反应，氢的核聚变形成了元素周期表上其他元素，这些元素是恒星、行星、人类形成的必要条件。正如银河系一样，其他的星系一般都包含了几十亿个恒星。

Steve Curran博士说，既然是恒星等天体的形成消耗了宇宙中大量的氢，那么在恒星等天体尚未形成的宇宙初期，理应存在大量的氢，而且是时间越早，数量就越巨大。该科研团队对采集到的光学数据进行了系统分析，结果显示，望远镜所接收到的遥远星系的影像反映出有巨大的能量正在释放，这些能量来自于某些物质在被黑洞俘获时所发生的摩擦作用。据测定，这些物质的运动速度已接近了光速。

Steve Curran博士认为，那些物质在被黑洞俘获时所辐射出的宇宙射线极为强烈，这些射线可以将电子从氢原子中“撕裂”出去，从而破坏了氢原子的存在。这样就导致了大量“等离子体”的产生，而这些“等离子体”不能被无线电天文望远镜所捕获。因此在如此遥远的距离搜寻氢的存在，对于当前的无线电天文望远镜来说是望尘莫及的。但Steve Curran博士充满自信地说，随着澳大利亚新一代阵列式天文望远镜的诞生，我们可以对宇宙更深处的“等离子”态的氢进行更为有效的探测。

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澳大利亚的新型三维数字高程模型

澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)已研制出一种新型的三维计算机模型，用于地形地貌的测绘。值得注意的是，该模型所绘制的地形地貌图，其比例尺将是测绘史上前所未见的。

CSIRO的项目负责人John Gallant博士宣称，这种新型的数字高程模型(DEM)所绘制的地形地貌图与原先的同类图件相比，其分辨率和精度要提高近10倍左右。此项新技术的诞生，将会为我们带来一个崭新视角来洞察本国的地形地貌特征，从而大大加深对于本国地形地貌特征的理解。John Gallant博士同时认为，这项新技术将会从根本上转变澳大利亚水资源的管理模式。该数字高程模型拥有30 m的地表分辨率，在地表水的信息分析研究方面将起到关键性作用。

美国凭借其在2000年启动的一项太空计划，获取了大量的地形图像数据，然而这些图像数据在植被覆盖程度较高的地区，却一直得不到很好的解译。因此植被覆盖茂密地区的河道属于地形地貌测绘领域的一个盲区。

John Gallant博士说，澳大利亚在地形地貌测绘方面也遇到了同样棘手的问题。由于澳大利亚大部分农牧场和河道都位于地势较低的地区，植被覆盖异常茂密，因此该国地形地貌测绘的首要问题就是剔除图像信息中的干扰信号，以揭示出覆盖区之下的信息。John Gallant博士坦言，为了达到上述目的，澳大利亚整整用了三年的时间才研制出这种新型的三维计算机模型。

根据澳大利亚国家法律，这种新型的图像数据将由澳大利亚政府授权给各个州政府，用以对与官方有合作关系的机构的权威发布，而一种分辨率为90 m的数字高程模型将用于民用。

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坚硬而寒冷的火星岩石圈

据美国宇航局火星探测卫星的最新数据，火星的地壳和上地幔比我们原先预期的要坚硬和寒冷得多。

这一发现告诉我们，在这个星球上，任何形式的液态水和任何可能存在的生物有机体，其赋存的位置都比科学家预想的要深得多。

科罗拉多州波尔图市西南研究所的研究员Roger Phillips说:“我们发现，火星的岩石表面在北极冰盖的重压下，并未发生明显的弯曲，这一现象暗示了这个星球的内部，比我们先前所想的要坚硬和寒冷得多。”

科学家们借助于火星探测器上先进的雷达系统捕获到了这一惊人的发现，雷达系统同时也对组成北极冰盖的冰、沙砾和灰尘进行了扫描成像，从拍摄到的照片中可清晰地分辨出北极冰盖的内部分层结构。有的层位可持续而稳定地延伸约600英里，几乎就相当于美国大陆长度的1/5。

从雷达图像中可清晰地看出，火星北极冰盖和地壳岩石的分界线是光滑而平整的。若在地球上，相同体积的冰盖所产生的重压会导致地球表面的严重下陷。这一现象说明了火星内部被一层坚硬的外壳所保护，组成其岩石圈的地壳和上地幔是异常坚硬和寒冷的。

与地球一样，在火星上温度也会随着深度的增加而逐渐升高。由于温度的增加速度与岩石圈的密度成正比，庞大的岩石圈密度表明，任何可能存在的液态水的赋存位置都比先前计算所认为的深度要深得多，因此，任何与含水层相关的生命有机体也一定深埋在火星的地壳深部。