17. 3 ka以来冲绳海槽中南部有机质来源

基于AMS14C测年、有机碳、氮含量及其同位素等指标分析,探讨了冲绳海槽中南部OKT-3孔末次冰消期以来沉积物有机质来源及其对古海洋环境演化的响应。结果显示,OKT-3孔沉积物中有机质主要由中国大陆和中国台湾等陆源有机质,以及海洋自生有机质组成。末次冰消期至全新世晚期（17.3~4 ka B.P.）,中国大陆源有机质贡献逐渐下降,中国台湾源有机质贡献逐渐上升,表明海平面变化、黑潮变动是该阶段有机质来源的主要控制因素。4~1.5 ka期间,陆源有机质供给变化趋势与黑潮变动不一致,表明该时期陆源输入非黑潮单一控制,还可能受季风降雨等变化影响。值得注意的是,OKT-3孔海源有机质贡献在B-A和PB时期高、YD时期低,与北太平洋地区的生产力变化相似,反映了北太平洋中层水（NPIW）对海水表层生产力的控制作用,NPIW是连通冲绳海槽与北太平洋的重要纽带。     

北部湾东部沉积物结构和碳酸盐含量变化对末次海侵和环流作用的响应

为了揭示末次冰消期以来北部湾东部沉积环境的整体变化,深入认识环流对北部湾沉积的控制作用,对位于北部湾东部的15只柱样进行了粒度、碳酸盐含量和C/N分析,并测定了其中11只柱样的AMS14 C年代.结果表明,在末次冰消期随海平面上升,北部湾沉积环境由陆向海转变,沉积物碳酸盐含量总体递增,而C/N值则递减,其间伴随发生于全新世早期的碳酸盐低值事件,在北部湾深水区的柱样中也有记录.全新世中期海平面基本稳定以后,稳定的C/N数值表示有机质来源趋于稳定,而碳酸盐含量受钙质生物生产力不同(南高北低)和陆源输入的区域性差异影响出现不同变化.与C/N分析结合,碳酸盐含量曲线可用于地层划分与对比.北部湾环流可能形成于7ka BP左右,影响了沉积物的输运与沉积.全新世中晚期沉积厚度存在区域差异,海南岛西侧大于2.0m,湾顶多介于0.8~2.0m,而涠洲岛西南海域厚度相对最小,可能与湾北物质难以向南输运,而湾南物质主要在琼州海峡西口外卸载有关.     

冲绳海槽中部28ka以来陆源物质输入和古环境演化的生源组分记录

沉积物中有机碳、生物碳酸盐和生物硅等生源组分的埋藏速率在很大程度上受到海洋古生产力的控制,常常被用作古生产力的替代指标.本文利用TOC、生物硅及CaCO3等生源组分探讨冲绳海槽中部DGKS9604孔(28°16.64'N,127°01.43'E;水深766m;柱长10.76m)距今28ka以来陆源物质输入和古环境演化对海洋生产力的影响.研究结果表明,在冬季风较强的末次冰期晚期(28～22kaB.P.),长江直接输运大量的陆源营养物质进入冲绳海槽,古生产力较高;在末次盛冰期(LGM,22～18kaB.P.),虽然河口距离海槽区更近,但大陆流域降水匮乏,河流人海径流量偏低导致海槽陆源营养物质明显减少,生产力降低,表现在生物硅和有机碳堆积速率明显降低;冰消期早期生产力与末次盛冰期相比并未明显降低,此阶段气候回暖,大陆流域降雨增加,陆源物质输入相对较高.全新世早期,古生产力快速下降,既反映海平面降低,陆源物质输入减少.还可能与冰消期寡营养盐的黑潮在海槽加强有关.DGKS9604孔CaCO3含量及堆积速率变化的总体趋势与有机碳和生物硅相反,表现为末次冰期晚期低.冰消期以来逐渐升高,一方面反映陆源物质输入的稀释作用;另一方面与黑潮加强致使钙质生物生产力增强有关.此外,15～7kaB.P.期间CaCO3含量及其堆积速率有几次明显降低,可能对应黑潮减弱、陆源冲淡水较强的环境事件.     

澳大利亚大堡礁海域近15万年沉积记录及古气候演化

对IODP325航次M0058A沉积岩心柱的矿物学和地球化学特征进行了详细研究,并将其与南极Vostok冰心各古气候阶段进行对比。结果表明,澳大利亚大堡礁海域海平面变化对南极冰盖增加或消融变化响应敏感。末次冰期发生之前为暖期,即Vostok冰心G阶段(140~116ka BP),冰川融化,海平面较高。沉积物红度增高,说明该时期大堡礁海域及沿岸温度较高,降雨量及其导致的入海径流较大,随之入海的石英等矿物也增多,形成较低的碳酸盐/石英含量比值;随着全球气候进入末次冰期(对应于Vostok冰心F、E、D、C和B阶段),尽管也有冷暖变化,但整体上,大堡礁海域海平面较低。在F和E阶段(116~73ka BP),沉积物红度较低,陆源输入较少,大堡礁海域海洋古生产力较低,导致沉积物有机质含量较低;在D阶段(73~58ka BP),大堡礁海域沿岸为冷干期,海平面也较低,该时期M0058A沉积岩心主要由砂构成;在C阶段(58~30ka BP),大堡礁海域降雨转多、气候较为湿润,但碳酸盐/石英含量比值较低,陆源输入物质较多,或导致了较高的海洋古生产力,从而形成沉积物高有机碳含量;在B阶段(30~13ka BP),沉积物红度较高,陆源的营养物质较多,导致总有机碳水平较高。但大量的陆源砂质物质输入,导致了碳酸盐/石英比值较低;在A阶段,末次冰期结束,全球进入末次冰后期,气温逐渐增高,冰川融化,降水增多,海平面增高,陆源营养物质增多,导致沉积红度增高、有机质含量增加。同时海平面增高,大堡礁海域水深增加,岩心M0058A所在的位置远离海岸,水动力水平较低,利于碳酸盐沉淀、不利于石英等陆源物质运移,导致该处的碳酸盐/石英比值增高。上述研究结果为全面评价末次冰期以来大堡礁海域气候环境变化提供了数据基础。     

南海北部全新世早期低钙事件及其古气候解释

碳酸盐旋回是南海晚更新世以来的最重要沉积特征之一，它受控于表层海水生产率、陆源物质的稀释作用以及深水对碳酸盐的溶解作用。南海北部碳酸钙百分含量主要受控于陆源物质对碳酸盐的稀释作用，即海平面低位时陆源碎屑经过陆架进入较深海域增多，也称稀释旋回。对西沙海槽北侧陆坡柱状样高分辨率研究后发现，在冰消期，低海平面时期存在高碳酸钙，而在冰后期的早中期，6～8ka B．P．的高海平面时期，却存在短暂的碳酸盐含量急剧下降的过程，即低钙事件，产生这种短暂的碳酸钙与其旋回性不吻合的现象应该是降雨量变化造成。在冰消期，出现干旱，陆源物质减少，而早中全新世的雨量，尤其是具较强冲刷能力的大雨量急剧增加。造成北部海南岛和华南陆地的冲刷增强，陆源物质供给增加，从而出现低钙事件。     

白令海北部陆坡100ka来的古海洋学记录及海冰的扩张历史

白令海北部陆坡B2-9柱状样中生源组分的研究显示, 自MIS5.3期以来表层生产力指标的粗组分和蛋白石含量呈阶梯状增加, 反映表层生产力阶段式的增长.全新世表层生产力达到最高, 并且MIS3.2~2期高, 比MIS5.3~3.3期最低.高有机碳含量对应于高C/N比值, 显示有机碳混合来源, 不能作为表层生产力的指标.MIS5.1, 3.3~3.2期和全新世高的有机碳含量和C/N比值反映间冰期陆源有机物质输入量的增加.MIS5.3期至中全新世, 不断增加的陆源砂级和粉砂级颗粒组分说明随着气候的逐渐变冷, 陆架海冰在不断扩张.伐冰碎屑和碳屑颗粒冰期、间冰段和末次冰消期升高, 而间冰期降低, 反映冰期白令海陆架海冰扩张和间冰期海冰消融的过程.冰期海冰扩张与北美大陆气候的相互关联, 揭示了晚第四纪冰期旋回中白令海海冰扩张及其对全球气候变化的响应.      

30ka以来南海东北部陆坡坡底沉积有机质的长链正构烷烃特征及其古植被意义

为探寻南海深海平原区的有机质组成特征、来源及其所反映的古气候/环境演化信息,对南海东北部深水区的ZSQD289沉积柱状样品进行了正构烷烃组成及其单体稳定碳同位素的相关分析,结合孢粉鉴定结果,重点探讨该沉积区末次冰期以来陆源输入变化、源区的古植被演化及其气候响应因素.结果表明:30ka以来,南海东北部深海陆坡坡底的沉积有机质以洋/陆混源为特征,且以海洋自生生产力贡献为主,其生源贡献存在明显的冰期/间冰期旋回变化特征,冰期时陆源有机质输入明显高于全新世间冰期;其陆源有机质应该主要由台湾南部河流输入,在低海平面时通过海底峡谷搬运至此,其过程中可能受到西太平洋底流和黑潮的影响.该沉积源区植被演化经历了C3/C4植物互为消长的变化过程,但30ka以来主要还是以C3植物占优势,由此推测末次冰期以来源区(台湾岛南部)不存在明显的干旱化,冰期虽然温度较低但气候比较湿润.     

南冲绳海槽7000aB.P.以来基于长链不饱和烯酮指标的古海洋生产力变化及其与气候的关系

古生产力的精确重建对于了解地质历史时期的碳循环具有非常重要的作用,高分辨率有机地球化学记录在重建古海洋生产力上有独到的优势。基于17个AMS14C年代分析数据,本文分析了冲绳海槽南端MD05-2908孔(24°48.04′N,122°29.35′E)沉积柱状样中的长链不饱和烯酮含量以及物质通量,并结合沉积物有机碳同位素数据恢复评价了南冲绳海槽古海洋生产力的变化。结果显示近7000aB.P.以来南冲绳海槽古生产力存在着显著波动。将海洋古生产力指标与全新世ITCZ南北移动记录的对比分析,发现其变化与ITCZ的南北移动有密切的关系,一方面ITCZ南北移动影响陆源物质的输入,从而改变海洋营养物质的供应状况,造成生产力的高低变化;另一方面,ITCZ南北移动所造成的陆源物质输入冲淡了海洋生产力输入对沉积有机质的贡献,因此在高陆源物质影响区单用生物标志化合物相对有机碳的丰度评价古海洋生产力存在着一定的不可靠性。此外,通过与高纬度气候记录的对比发现,南冲绳海槽海洋生产力的低值变化与北半球高纬度地区的气候冷事件基本一致,显示出高低纬度气候环境变化之间的强相关性。     

末次冰期以来南海北部下陆坡区沉积有机质地球化学特征及其意义

选取南海北部下陆坡-深海平原过渡带典型沉积柱状样,通过对其沉积有机质的整体有机地球化学特征进行表征,探讨了南海下陆坡-深海平原区沉积有机质在冰期/间冰期旋回中的赋存状态、来源变化以及与古气候环境之间的相应关系。结果表明,总有机碳（TOC）、总氮（TN）和有机质稳定碳同位素（δ13Corg）与冰期/间冰期旋回有明显的对应关系,冰期时对应高值,间冰期时对应低值;而有机质稳定氮同位素（δ15N）表现为全新世时其值偏低,末次冰消期其值偏高,与气候旋回没有相关性; C/N值和δ13Corg值都表明南海北部下陆坡沉积有机质来源是陆相和海相的混源,且在末次冰期/间冰期尺度上主要以海相来源为主。     

末次冰消期以来海平面变化研究进展

本文综述了末次冰消期特别是全新世以来全球海平面变化的研究成果。文章先介绍了海平面的变化成因,阐述了海平面变化带来的影响,总结了海平面变化的研究方法。分析总结了国内外学者研究所得的不同阶段的海平面变化数值及海平面变化曲线,并简要总结了海平面变化研究中存在的问题。     

辽东湾坳陷辽西凸起的形成与演化

以地震、钻井等地质资料为基础,结合磷灰石裂变径迹、断层活动性、平衡剖面等方法,对辽东湾坳陷辽西凸起新生代的形成演化过程进行了分析,结果表明:辽西凸起形成于新生代古近纪孔店组.沙四段沉积期,是在辽西1号、2号、3号断裂活动和区域性构造抬升共同控制之下形成的,其间发生了三期构造抬升事件,分别在孔店组.沙三段沉积初期(40Ma之前)、东营组沉积末期.馆陶组沉积初期(26~20Ma)和馆陶组沉积末期.明化镇组沉积初期(10Ma)。由于控制凸起的断层垂向活动性差异,辽西凸起不同分段的形成演化过程存在差异,整体上呈现出南段抬升强度大于北段;沙一、二段沉积期北段开始接受沉积,早于南段,区域内沙一、二段和东营组地层表现出由北向南逐渐减薄的趋势。作为辽东湾坳陷一个重要的次级构造单元,辽西凸起的形成演化与中国东部区域性构造事件具有很好的响应关系,但和东部的辽东凸起相比,二者在形成机制上存在一定的差异性,体现了统一区域应力场下局部应力场的时空差异。     

南海及周缘地区地幔组成和动力学的岩石地球化学制约

南海及其周边(包括雷州半岛、海南岛、印支半岛)广泛分布新生代以来形成的板内玄武岩(弥散火成岩省),本文搜集了该区已发表的新生代玄武岩的地球化学数据并据此进行了总结分析。结果显示,该区板内火山岩主要分为拉斑玄武岩和碱性玄武岩两个系列,其微量元素组成为典型的洋岛玄武岩(OIB)特征。Sr-Nd-Pb-Hf同位素结果指示其源区为亏损地幔端元(DMM)与富集端元(EM2)二端元混合。总体上,相对橄榄岩源区形成的熔体而言,这些玄武岩具有低的CaO、较高的Fe/Mn、Zn/Mn及Zn/Fe值;同时,南海海盆玄武岩、海南岛和印支半岛玄武岩中的橄榄石斑晶相对典型地幔橄榄岩部分熔融形成的玄武岩橄榄石斑晶具有低的Ca和Mn含量,以及高的Ni含量和Fe/Mn值,显示其源区辉石岩组分含量较高。南海停止扩张后出现碳酸盐化火山岩并在地球化学上表现为向碱性玄武岩连续转化,同时海南岛和印支半岛的新生代玄武岩整体具有低于亏损橄榄岩地幔的Mg同位素组成,这些都表明南海及周缘地区的地幔源区中有俯冲板块带入的沉积碳酸盐混入。综上认为,该弥散火成岩省在地幔源区组成上均体现有"俯冲-再循环"组分的加入,该再循环地幔组分可能与该地区长期俯冲滞留板块的重熔有关。     

基于衬砌长期渗漏水影响的隧道施工扰动诱发超孔隙水压消散及地层固结沉降解

基于Terzaghi-Rendulic固结理论,采用保角映射和分离变量法,计算得到隧道衬砌半渗透漏水边界条件下,盾构施工扰动引起的隧道周围土体超孔隙水压力消散解和地表土体固结沉降,通过工程实例进行验证,发现理论方法与实测数据趋势一致;此外,利用参数分析获得了土体固结沉降和超孔隙水压力的分布影响规律。结果表明:衬砌与土体的相对渗透比越大,固结沉降的初始速率越大,但不影响最终收敛值;土体弹性模量越小,最终固结沉降量越大;土体中超孔隙水压力随着时间增加,在隧道开挖后较短时间里以较大幅度逐渐消散,消散到约为初始值的1/10时减幅放缓;距离衬砌外壁越远,土体初始超孔隙水压力越小,其消散速度也越慢。     

大别-苏鲁造山带橄榄岩记录的碰撞造山过程中地幔楔的地壳交代作用

地壳交代作用是洋壳俯冲带板片-地幔界面的普遍现象,由于地幔楔样品的缺乏,其识别存在困难。而碰撞造山带广泛出露的地幔楔来源的造山带橄榄岩则是理想的研究对象。本文对大别-苏鲁造山带橄榄岩的已有研究成果进行了系统总结。这些成果表明这些橄榄岩在大洋俯冲向大陆碰撞转换的不同阶段经历了多期地壳来源流体的交代作用。地壳交代作用不仅改变了地幔楔橄榄岩的地球化学成分,而且导致了交代矿物的生长以及超镁铁质交代体的形成。这些交代体或作为同碰撞和碰撞后镁铁质火成岩的地幔源区,或将地壳组分传输到深部地幔,或释放流体交代大陆俯冲隧道中的俯冲陆壳。本文对地壳交代作用研究中存在的重要问题和解决思路提出了建议。     

吉林西部湿地动态变化与生态因子分析研究

为研究吉林西部湿地变化规律,解析生态地质环境因子对吉林西部湿地演化的影响,选取吉林西部典型区域,采用CBERS-2和Landsat-8 OL所揭示的两期湿地数据,通过地学信息图谱,结合湿地分布密集信息图、相对变化率量化分布现状和变化趋势,以高程、气候、人口等数据为参照,研究湿地动态变化与其环境之间关系。研究结果表明:2017年研究区内水稻田面积最多,研究区内北侧湿地分布密度等级普遍较高;2007年至2017年湿地总面积呈现增加趋势;新构造运动控制了湿地发育,降水成为影响近10年来湿地变化的主要因素。     

浙江江山五家垄断层泥的矿物组成及Fe化学种分布特征:对断层活动性质的启示

由于房屋建设开挖,浙江省江山市五家垄出露6条新鲜小断层,属于江绍断裂的次级组成部分.结合野外地质勘查,运用粉晶X射线衍射和穆斯堡尔谱技术对五家垄断层的3条小断层(F1、F2与F3)的断层泥和断层围岩进行矿物组成和铁元素化学种分布特征的对比分析与研究发现:断层围岩与断层泥的矿物成分主要为石英和黏土矿物,还含有少量钠长石和方解石,其中黏土矿物以伊利石、伊蒙混层和高蒙混层为主,还含有少量的绿泥石、高岭石和极少量的蒙脱石和蛭石;除采自F2断层的JS07样品外,断层围岩中造岩矿物含量高于断层泥,而断层泥黏土含量高于断层围岩;F1断层泥黏土矿物只有伊利石,显示断层带内为一个相对稳定的环境,F2与F3断层泥中伊利石含量低于断层围岩,蒙脱石、伊蒙混层含量高于断层围岩,指示其处于一个潮湿、强氧化环境;F1断层围岩高含量的还原性铁指示断层围岩形成的过程中有还原性物质的参与或者处于相对封闭的环境,F1、F3断层泥与F3上盘高含量的氧化铁亦说明F1、F3断层近期不活跃或者是块体内断层;断层带内黏土矿物的类型及组合与断层带内的氧化还原环境显示五家垄断层处于相对稳定的环境,但断层带内伊利石含量较高,有利于断层活动,五家垄断层的活动性与发震可能性应引起重视.     

污染泥堆场处置中自重固结与污染物迁移的耦合分析

基于一维固结方程和对流-弥散方程,提出了一种用于污染泥堆场处置中自重固结与污染物迁移耦合问题的求解方法,其中,自重固结方程由解析解直接求解,污染物迁移方程由显示差分法求解。在自重固结方面,新方法可考虑线性的压缩关系和渗透关系;在污染物迁移方面,新方法能够考虑对流、扩散、机械弥散、线性和非线性吸附以及孔隙率相依的有效扩散系数。新方法与CST1数值模型进行了对比,验证了新方法的正确性。基于所提出的解,分析了固结效应、压缩系数、渗透系数和污染物初始分布形式对污染物在淤泥中迁移过程的影响。计算结果表明:固结效应、压缩性、渗透性和污染物的初始分布形式对污染物的迁移过程有着显著的影响;固结效应能显著地加速污染物的流出;土体的压缩系数越大其污染物累计流出质量越大;土体的渗透系数越大其污染物累计流出质量越大;污染物的初始分布形式对污染物的流出速率影响较大。     

单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射频谱特征试验研究

通过开展饱水花岗岩单轴压缩声发射试验,采用快速傅里叶变换提取声发射信号主频及次主频,进一步提出了综合表征声发射信号频谱特征的参数:主频比F ,即主频与次主频的比值,研究岩石破裂过程声发射频谱特征。研究结果表明:饱水花岗岩破裂过程声发射主频、次主频频带数量呈现“3→6→3”先增大后减小的规律,与主频分布特征相比,次主频低频区间占比减小,中、高频区间占比增大,次主频总体平均值比主频高约5 kHz。声发射主频比尸分布区间在弹性阶段达到最大:0 < F < 8 ,且F≠1,根据主频比与1 的关系,可将声发射信号划分为2 类:A 类信号(0 < F < 1 ),其主频小于次主频;B 类信号(1 < F < 8 ),其主频大于次主频。总体来看,饱水花岗岩破裂过程声发射A 类与B 类信号的数量关系约为3:2, A 类信号数量相对较多,特别是塑性阶段A 类信号占绝对优势,其数量为B 类信号的3.0?3.5倍。饱水花岗岩破裂过程声发射A 、B类信号事件率近似同步变化,二者均出现明显的平静期前兆特征,在实际应用时,可以对岩石破裂过程数量庞大且计算繁琐的声发射信号进行甄别,选择A、B 两类信号中的一种,进而实现对岩石破坏前兆信息的快速有效识别。