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地球科学精要

该系列专题包括地质学、地球化学等。各种示范, 包括矿物的物理化学性质和岩石形成的分析。

  • Earth Science

    05:35
    确定空间方向的岩石层与布伦顿指南针

    资料来源: 实验室的艾伦 · 莱斯特-科罗拉多大学博尔德分校

    大多数岩石单位表现出某种形式的平面曲面或线性特征。例子包括床上用品-、 故障-、 骨折和关节表面和各种形式的面理和矿物的对齐方式。这些功能的空间取向构成重要的原始数据,用于约束模型处理的起源和随后变形的岩石单位。

    虽然现在 100 多年以来其发明和介绍,布伦顿指南针 (图 1) 仍然是现代地质学家的阿森纳的现场设备的主要工具。它仍然是用来生成关于平面岩石表面或线性的岩石特征的几何定位字段数据的主要工具。这些定位测量被简称罢工和倾角,并提供基本数据制作地质图。此外,布伦顿指南针也可以作为传统的指南针为位置练习和三角剖分。最后,它还可以作为测量角海拔口袋过境。

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    07:12
    利用地形图生成地形剖面

    资料来源: 实验室的艾伦 · 莱斯特-科罗拉多大学博尔德分校

    地形图是地球的三维表面的"平面图"表示。他们是标准的提供架空,或空中,视角的地图视图类型。

    地形图的定义功能包括指示位置不断地抬高的轮廓线。轮廓线之间的高程间隔是详细的依赖于提供地图和地形本种程度。例如,地形变化会比较大的地区可能需要轮廓线相隔 40-100 英尺,而一般小地形变化平躺地区可能更广泛地分开了 10-20 英尺轮廓。

    对有经验的用户,这类地图,由地形线的模式是代表各种地貌形态,如山脊、 山谷、 丘陵、

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    08:54
    制作一个地质剖面

    资料来源: 实验室的艾伦 · 莱斯特-科罗拉多大学博尔德分校

    地质图件第一次了,利用在欧洲,在中期到末期18 世纪。从那时起,他们已在世界各地努力了解地球,在地下和其修改时间通过表面岩石分布的地质调查的重要组成部分。现代的地质图是岩石和岩体结构在二维平面视图中丰富的数据表示形式。地形图,放置到哪种颜色变化,代表特定的岩石单位是最地质图件的基础。岩石单位之间的界限被称为联系人。除了接触线、 地质图包含符号表示关键功能,如倾角和岩石单位、 背斜、 向斜,罢工和断裂表面的痕迹。

    虽然二维地图视图很有用,地质学家的主要任务之一是推断的类型和方向的地下岩石。这样做是使用地质规则、 推论和从表面向下的预测。结果是一个地质横断面,实质上是提供一个剖切的形象,一个视图就像一个会看到峡谷墙上或在路堑。

    这假设片扔在地上,提供第三层面

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    07:32
    物理性能的一部分: 矿物晶体和劈裂

    资料来源: 实验室的艾伦 · 莱斯特-科罗拉多大学博尔德分校

    矿物的物理性质包括可衡量和可辨的各种属性,包括颜色、 条纹、 磁性、 硬度、 晶体生长形态和水晶劈裂。每个这些属性是特定的矿物,和他们都从根本上关系到特定的矿物的化学组成和原子结构。

    本实验考察主要源于对称重复的基本、 结构的原子集团,称为单元内晶格、 晶体生长形态和水晶劈裂的两个属性。

    晶体生长形式是原子级对称性,生成的单元 (分子积木的矿物) 添加越来越多的晶格的自然生长过程的宏观表现。快速单位细胞加区成为平面曲面,面孔的晶体间的边缘。

    它是重要的是认识到岩石的矿物颗粒聚集。大多数岩石都是矿物 (多种矿物颗粒) 但有些有效单矿物 (由单种矿石组成)。因为岩石的矿物组合、

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    07:16
    物理性能的矿物二: 矿物分析

    资料来源: 实验室的艾伦 · 莱斯特-科罗拉多大学博尔德分校

    矿物的物理性质包括可衡量和可辨的各种属性,包括颜色、 条纹、 磁性、 硬度、 晶体生长形态和水晶劈裂。这些属性是特定的矿物,和他们都从根本上关系到特定的矿物的化学组成和原子结构。

    这个视频检查在字段和手样品的矿物识别中有用的几个物理属性 — — 颜色、 光泽、 条纹、 硬度、 磁性以及与酸反应。与不同的晶体形态和水晶解理,这些属性稍微更加息息相关矿物的化学成分,比对原子的结构,但两者都做起作用。

    它是重要的是认识到岩石的矿物颗粒聚集。大多数岩石都是矿物 (多种矿物颗粒) 但有些有效单矿物 (由单种矿石组成)。与不同的晶体形态和卵裂,是为矿物标本保留条款,地质学家有时可能指具有某种一般性的颜色、 硬度、

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    07:27
    火成岩火成岩

    资料来源: 实验室的艾伦 · 莱斯特-科罗拉多大学博尔德分校

    火成岩对产品的冷却和结晶的岩浆。火山岩是火成岩,由于岩浆违反表面,然后冷却和结晶在陆上环境中形成的特殊品种。

    岩浆是通常在 1200 摄氏度 (图 1) 从大约 800 ° C 温度范围的液体岩石。岩浆本身是地球通过三个主要的熔融机理,即增加热量、 增补、 挥发物,减压内产生的。每种模式的熔体代往往产生特定类型的岩浆和,因此,鲜明的发疹性风格和结构。

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    09:26
    火成岩侵入岩

    资料来源: 实验室的艾伦 · 莱斯特-科罗拉多大学博尔德分校

    火成岩是岩石的产品的冷却和高温液体,被称为岩浆的结晶。岩浆的温度通常范围从大约 800 ° C 到 1,200 ° c。熔化的岩石,也许是幸运的是对于人类来说,地球上的异常。如果随机和虚部的钻孔在地球出现了,它将最有可能是直到外的核心,在将近二千九百公里在表面之下不到达地区真正并完全熔融材料 (地球的半径为 6,370 公里)。即使在那里,这熔融的材料将主要由组成的铁液,不真实的硅酸盐岩石,和无法到达地球的表面。

    不过,发生火山爆发和火成岩和他们有证据表明,有的确边远的地区的地球内部和熔融、

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    08:27
    概述了 bGDGT 古气候学的生物标志物分析

    资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

    在这一系列的视频,天然样品提取和纯化寻找有机的化合物,称为生物标志物,可以与相关信息对气候和环境的过去。分析的样品之一是泥沙。沉积物日积月累盆地的地质时期,地球变成行动的流体 (水或空气),泥沙流经陷运动和重力场。两种主要类型的盆地存在,(海洋和海洋) 的海洋和湖泊 (湖泊)。你可能已经猜到,非常不同类型的生活生活在这些设置,在盐度差它们之间在很大程度上驱动。在过去的几十年里,有机地球化学家发现一个工具箱的生物标志物的代理或可以用来描述气候或环境,其中一些工作在海洋环境和在其中工作的一些湖泊的化合物。我们把我们的湖泊的境界的注意力和分枝甘油二烷基甘油 tetraethers (图 1)。

    在本节中我们专注于使用分枝的甘油二烷基甘油 tetrathers (图 1; brGDGTs) 和主战坦克/CBT 代理的陆地地温的分析。此代理服务器最初是由/p> 校准的分枝 GDGTs 环境变量 (温度、 ph 值、 盐度、 降水等) 是广泛研究的课题。有机地球化学实验室在世界各地参与制订全球1,10和11-13区域校准分枝的 GDGTs 和 (主要) 温度之间的任务。因此,上面给出的方程定期正在细化和完善。 虽然研究了沿海的海洋沉积物,分枝的 GDGTs 通常从湖泊沉积物中提取。提取液经过硅胶柱净化从其他化合物,可能不适合 LC 或,果葡可能共同洗脱 GDGTs GDGTs。GDGTs 在甲醇洗脱的极性分数出来了。 一旦被纯化总脂提取物,提取和纯化样品是在耦合到化学电离质谱计的高性能液相色谱仪上运行。GDGTs 的相对浓度决定通过获取选定的大规模离子 (m/z; 曲线下面积图 1)每个化合物对只是这个目的 (例如安捷伦 Chemstation) 设计的计算机软件。然后把这些领域,只为所选的校准方程而且到达古地温测定。 图 1.结构的分枝的 GDGTs 用于计算温度通过 MBT/CBT 代理 (用博士岛 Castañeda,的形象而制作的权限)。请点击这里查看此图的大版本。 有机化合物称为生物标志物可用于在地球科学作为最高峰相关的信息对气候和环境的过去。 活的有机体产生这些生物标记物,为我们提供有关他们所居住的环境信息。它们可以充当代理告诉我们像地球的温度数以百万计的年前的过去的事件,有关信息。 可以用新鲜水盆地沉积物中发现的生物标志物分析地面古地温。这些生物标记物的一个关键类是分枝的甘油二烷基甘油 tetraethers 或分枝的 GDGTs。 这个视频将介绍要求调查过去的新鲜水环境变化超过数亿年的古气候学的研究领域。这将有助于澄清当前和未来的气候和环境变化。 沉积物积累长的地质时期,由于流体的运动和重力,在沉积盆地或低的地区,在地球的地壳。沉积盆地包括海洋,收集海洋沉积物或收集湖泊沉积的湖泊。海洋和湖泊盆地包含不同类型的生物,在盐度差它们之间在很大程度上驱动。因此,海洋和湖泊盆地含有不同的生物标志物。 分枝的 GDGTs 被认为是跨膜脂质的厌氧 acidobacteria。研究表明,生产生物膜在中更改属性响应不断变

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    10:10
    概述了 Paleothermometry 长链生物标志物分析

    资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

    在这一系列的视频,天然样品提取和纯化寻找有机的化合物,称为生物标志物,可以与相关信息对气候和环境的过去。分析的样品之一是泥沙。沉积物日积月累盆地的地质时期,地球变成行动的流体 (水或空气),泥沙流经陷运动和重力场。两种主要类型的盆地存在,(海洋和海洋) 的海洋和湖泊 (湖泊)。你可能已经猜到,非常不同类型的生活生活在这些设置,在盐度差它们之间在很大程度上驱动。在过去的几十年里,有机地球化学家发现一个工具箱的生物标志物的代理或可以用来描述气候或环境,其中一些工作在海洋环境和在其中工作的一些湖泊的化合物。我们转而关注这里使用 U 的海洋领土和长链 paleothermometryk'37海表面温度代理。

    最受公认和广泛应用大洋生物标志物海表面温度 (SST) 代理是 Uk'37

    Uk'习惯了在轨道11,12的时间刻度,并因此非常多才多艺的年代际10文档古海表面温度的变化。 在开阔的海面,浮游生物球石藻和Gephyrocapsa 中南美是负责大部分海面生产。为什么这些附着改变条件基于生长温度的不饱和度比现在还不得而知。它最初被认为条件被 haptophyte 细胞壁成分和他们不饱和度调整,以保持膜液,就像饱和脂肪是固体在室温,而不饱和的脂肪是流体。然而,针对这一问题的实验发现,而不是正在与细胞膜相关联,脂肪酮与细胞内的能量存储结构相关联。因此,他们在细胞内的使用仍然是一个悬而未决的问题。 最近,脂肪酮已经被发现在湖泊环境中。然而,其效用为止一直有限。比那些在海洋领域的不同海面生产者住在湖泊和因而不饱和的水温度与校准 (Uk'37) 是不同的。此外,不同于湖泊,使建立一个 '全球' 不太可能是校准的这种标定方法。不幸的是,当地校准的创作是昂贵和费时,所以 U 的未来k'37湖泊也是目前很有限。 条件通常是从海洋沉积物中提取的。很多时候产生脂肪酮的同一生物生产脂肪酸甲酯的称为 alkenoates 的那些条件。这些化合物共同洗脱条件对气相色谱仪和复杂化的量化。因此,这些提取物经常会经过皂化删除 alkenoates。因为皂化反应生成羧酸,是不适合的气相色谱仪,皂化提取物中删除羧酸之后必须执行硅胶柱。脂肪酮在洗脱二氯甲烷中虽然酸左边列的中等极性酮分数出来了。最后,在极端情况下,如在沉积物中获得从污染严重的地区,像河口附近的工业中心,尿素络合法也可能需要删除 coelute 与气相色谱仪对脂肪酮的未知的化合物。 一旦被纯化总脂提取物,提取和纯化样品是在耦合到火焰电离检测器的气相色谱仪上运行。通过为每个化合物对计算机软件设计的只是这个目的 (例如安捷伦 Chemstation) 获得曲线下的面积确定相对集中的两个条件。这些区域然后放入 Uk'37比方程如上所示,得到一个 Uk'37值,范围介于 0 和 1 之间。这些 Uk'

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    07:22
    超声提取沉积物的脂类生物标志物

    资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

    这种材料组成的生活"有机"人分享任何生态系统 (叶子,真菌,树皮,组织;图 1)从根本上有别于非生物无机化合物份额 (岩石和其组成矿物、 氧气、 水、 金属) 的材料。有机材料包含链接到一系列其他碳和氢分子 (图 2),有别于无机材料的碳。碳的宽价范围 (3:56 上午) 允许它形成最多四个单独的共价键与相邻原子、 通常 C、 H、 O、 N、 S 和体育它还可以与单个共享三个共价键其他原子,如经常有毒氰化物或腈,组中的三键。在过去的 46 亿年,这种灵活性导致了惊人数组的大小、 复杂程度、 极性、 形状和功能各不相同的化学结构。科学领域的有机地球化学关切的分离鉴定及其探测有机化合物,称为生物标志物,由生活在这个星球上,以及其他人,通过地质时间的整个范围。

    图 1。有机材料,如树木、

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    08:03
    索氏提取脂类生物标志物的沉积物

    资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

    每个实验室需要跟踪性能,精度,标准和其随时间以确保今天作测量仪器的精度是一年内从现在的测量相同 (图 1)。因为标准必须测试仪器的表现,较长的时间内,大量的标准往往要求。许多化学标准可以购买从零售科学公司,像西格玛奥德里奇和费舍尔。然而,一些化合物只在自然发生和相关的古气候研究尚未被孤立和购买纯化。因此,这些化合物需要提取天然样品和标准所需的大卷,由于大量的泥沙需要提取。加速溶剂萃取 (Dionex) 和超声波提取并不适合这种含沙量大卷的提取。在这些情况下,用索氏提取法。

    图 1。示意图描绘化学标准如何跟踪仪器通过时间性能。虚线表示接受和测量 (在仪器) 之间的 1:1

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    06:41
    生物标志物提取沉积物-加速溶剂萃取

    资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

    分布的一组称为甘油二烷基甘油-tetraethers (GDGTs),由一套古菌和细菌,产生的有机生物标志物的发现在现代沉积物在回应空气可预测的方式更改或水温度1,2。因此,这些生物标志物在一个序列已知年龄的沉积物的分布可以用于重建的沿革空气和/或水温度对到千禧年代际时间尺度 (图 1)。长高分辨率记录的过去的气候,被称为古气候学,生产取决于数以百计,可能数以千计的样品的快速分析。年长的萃取技术,如超声波或索氏,是太慢。然而,更新的加速溶剂萃取技术的设计与效益就是生命。

    图 1。在过去显示在地中海东部的海表温度 (SST) 的变化的古气候记录的示例 ~ 27,000 年3.此记录包括 ~ 115 样品和基于 isoprenoidal GDGT 基于 TEX86 SST

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    08:28
    转换的脂肪酸甲酯的皂化为 Uk'37 Paleothermometry

    资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

    有机溶剂萃取,总脂提取物 (TLE) 产品经常是几百,如果不是,数千种不同化合物的复杂混合物。研究者往往只是一小撮化合物有兴趣或如果都感兴趣,可能需要删除不需要的成分,都是"以"或共同洗脱。例如,单个化合物样品中的浓度往往决意对耦合到火焰电离检测器 (GC) 气相色谱仪因为 FID 响应 (在 pA) 和化合物 (、 吴/μ) 样品中的量之间的关系是线性和敏感。该仪器的 GC 部分分离不同化合物在基于其沸点、 化学结构和亲和力与固相,可以随应用程序的示例。其结果是色谱图 (图茜 1),显示不同化学成分的分离时间,以及它们的相对浓度 (作为曲线下面积计算)。然而,有时还不止一种化合物洗脱了 GC (无花果茜 1) 的一次。在这种情况下,样品净化是需要之前化合物可以自信地量化。

    图 1.色谱图显示不同的化学成分随时间和它们的相对浓度 (曲线下的面积)

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    09:17
    总脂提取物与柱层析纯化

    资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

    有机溶剂萃取,总脂提取物 (TLE) 产品经常是几百,如果不是,数千种不同化合物的复杂混合物。研究员是往往只对感兴趣的化合物少数。感兴趣的化合物可能属于一个几个类的化合物,如烷烃、 酮、 醇或酸 (图 1),并且它可能有用来移除它并不属于为了获得清晰的视野,你感兴趣的化合物的复合类。例如,TLE 可能包含 1000 种化合物,但 Uk'37海表面温度代理基于只有两个化合物 (条件) 和 TEX86海表面温度代理基于只有四个 (甘油二烷基甘油 tetraethers)。它会理应研究员删除尽可能多的化合物也不感兴趣。这使得感兴趣 (条件或 GDGTs) 不太可能用其他外来化合物复杂的化合物的仪器分析方法。

    在其他情况下,上游净化技术可能产生您希望现在删除从羧酸产皂化在我们以前的视频,样品的化合物。在两种以上情况称为柱层析净化技术是非常有用的。

  • Earth Science

    07:51
    去除的分支和循环化合物的尿素络合法为 Uk'37 Paleothermometry

    资料来源: 实验室的杰夫卡普-马萨诸塞大学阿默斯特

    提到在上一视频中,有机溶剂萃取,产品总脂提取物 (TLE),经常是几百,如果不是,数千种不同化合物的复杂混合物。研究员是往往只对感兴趣的化合物少数。在我们两个的有机最高峰 (Uk'37和主战坦克/CBT),感兴趣的是只有 6 化合物 (2 脂肪酮和 4 isoprenoidal 甘油二烷基甘油 tetraethers)。在本系列中以前的两个视频中所述,可能为削减的分析样品中的化合物数量应用纯化技术。这些技术可能化学改变不需要的组件 (皂化),利用不同的复合化学结构 (柱色谱法),或使用不同的形状和尺寸的分子来包含或排除某些组件从分析 (尿素络合法)。不同的化学物质的原子结构导致一些有毒的有机化合物,形成长,狭窄,直链 (n-烷烃和脂肪酮),形成复杂的循环结构,别人形成高度支化结构,其他有机化合物和还有形成两个循环和分支结构 (GDGTs) (图

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