大洋海山及其生态环境特征研究进展

海山作为深海大洋独特地貌,尽管其研究可追溯到100多年前,但对大洋海山的形成、地质特征、动力学特性、生态环境等方面了解甚少。随着人们认识海洋程度的提升,特别是回声探测、无人潜水器和卫星技术等技术的应用,对大洋海山的系统探索已取得了前所未有的进展,大洋海山研究已成为当代人们所渴求探索的领域之一。本文对大洋海山的研究历程、分类、生物群落特征、水文环境特征以及维持海山区高生物量的机制进行了总结。目前全球海山主要有两种分类方式,其分类一是基于构造特征,可将海山分为板块内海山、大洋中脊海山和岛弧海山;二是基于山顶到海表面的距离,可将海山分为浅海山、中等深度海山和深海山。海山为生物提供了独特的栖息地,形成了高生物量、高生物多样性和高生物独有性等三种主要的生物群落特征,使海山成为世界海洋渔业的重点海域和生态环境研究的热点区域之一。海山突出的地形对大洋环流造成阻隔,因而在海山周围形成了其独特的水文环境,其中海山环流和上升流是其两种典型代表,这些独特的水文环境特征对生物群落的组成和分布具有重要影响。海山区的高生物量主要通过上升流输送、地形诱捕和海流水平输送三种机制维持,三种机制对支撑海山生态系统的物质循环和能量流动至关重要。     

热点与大洋中脊的相互作用

大规模的火山大洋中脊系统绕地球延伸60 0 0 0 km长 ,几乎全部分布在世界大洋洋底。有的地方 ,大洋中脊火山的规模非常大 ,以致高出海面形成地球上最为壮观的岛屿。冰岛、亚速尔群岛及加拉帕戈斯等都属此类岛屿。因为它们是由深部地幔上升的异常热岩石在小区域内形成的 ,并散布在海底 ,所以称它们为“热点”。但是 ,热点并不是一种孤立的现象。卫星海洋学、地震学、地球化学和地球动力学的最令人激动的进展表明了热点对全球大部分洋中脊系统具有重要的意义和长远的影响。全球已经确认的热点大约有 44个。其中大多数都与洋中脊系统有关联 ,确…     

我国发现世界上迄今惟一带有大洋岩石记录的大陆缝合线

20 0 0年 5月 ,北京大学李江海副教授在河北遵化发现了世界上最古老的 ( 2 5亿年前的 )大洋岩石圈残片。去年国庆 ,他率领科研小组又在辽西地区发现了新的古大洋遗迹 ,从而证实华北古大洋遗迹构成的缝合线至少超过了 2 0 0km。据悉 ,这是目前世界上发现的大陆碰撞最早的直接证据 ,也是迄今唯一带有大洋岩石记录的大陆缝合线。李江海博士估计真正的大陆缝合线可能在60 0 km左右 ,这还要做大量的工作 ,还要到几个地区进行实地考察。专家认为 ,大洋岩石圈往往消失在大陆碰撞之中 ,2 5亿年前的大洋地壳历经沧海桑田后一直残留至今 ,实在难能可贵…     

ODP第195航次--马里亚纳会聚边缘和西菲律宾海的地震观测

大洋钻探 1 95航次确定了 2个科学目的 ,一个是在距西太平洋关岛东部 70 km处、水深 2 930 m的 MAF- 4B站位取心 ,并在南 Chamorro海山最高峰安置长期观测仪 ,该站位位于马里亚纳俯冲带弧前的蛇纹岩泥火山上。另一个是在西菲律宾海盆东部边缘九州—帕劳海岭轴部以西 1 0 0 km外、水深5640 m的 WP- 1 B站位取心 ,并在菲律宾海的海渊海底钻孔中下套管和安装用于长期海底钻孔观测的宽频带地震仪。南 Chamorro海山钻探的目的 :( 1 )检验俯冲带和非增生会聚边缘弧前物质搬运及其内部地球化学循环的过程 ;( 2 )查明弧前环境内同源板块流体的空…     

大洋和大陆边缘岩石圈有效弹性厚度的研究意义

大洋岩石圈有效弹性厚度分布在 (45 0± 15 0 )℃等温面内 ,并且随着加载时岩石圈年龄的增加而增加。因此 ,大洋岩石圈的挠曲刚度强烈地依赖岩石圈的热结构。一些海隆下岩石圈有效弹性厚度的降低 ,可能是岩石圈经历过热活化 ,岩石圈热年龄降低的结果。大西洋一些群岛的岩石圈有效弹性厚度小于理论值 ,则反映了岩石圈结构的不同。在海沟 ,板块的挠曲也是影响岩石圈有效弹性厚度的因素 ,它降低了岩石圈的强度。在被动大陆边缘海陆岩石圈交界处 ,向陆的方向 ,岩石圈弹性厚度比同年龄的大陆或大洋岩石圈的小 ,表明强度明显降低 ;向大洋方向 ,岩石圈的弹性厚度与正常的大洋岩石圈弹性厚度吻合。在活动大陆边缘的挠曲前陆盆地和造山带 ,岩石圈有效弹性厚度变化较大 ,部分地区受先前的岩石圈低强度影响 ,而表现出岩石圈强度的弱化。同时 ,这种方法还广泛地用于大洋中脊岩浆侵位、地幔流动、南太平洋超级海隆的动力学机制、大陆边缘的变形和构造演化、新生岩石圈的力学性质和流变学性质的研究     

夏威夷-皇帝海山链成因机制—古地磁学约束

夏威夷-皇帝海山链位于北太平洋中部,是一条自西北至东南延伸的海底火山链,并在47 Ma存在一个方向弯折。厘定这一特征的成因机制和运动学过程,是西太平洋海区软流圈与岩石圈相互作用以及跨圈层物质能量交换的关键科学问题,对于解译东亚大陆动力学演化过程亦具有重要意义。目前对于夏威夷-皇帝海山链47 Ma弯折的机制有两种争论:太平洋板块运动方向改变和热点移动。古地磁学是研究大陆漂移和板块演化的最有效手段之一,其最大优势是可以定量化研究地质历史时期中岩石圈板块的运动学过程。本文首先通过回顾与总结前人对夏威夷-皇帝海山链成因及转向机制的研究,重点探讨古地磁学在该问题上所提供的约束证据,并对存在的关键科学问题进行了梳理和展望。     

全球三大洋海山钴结壳资源量估算

钴结壳具有Co、Ni、Cu和Mn及其他金属的潜在矿产资源和储存在结壳层中古环境信息的双重意义。与深海多金属结核和热液硫化物矿床相比,具有较高Co、Ni和Pt含量的海山钴结壳有可能成为商业勘探的潜在目标。为合理地估算出全球三大洋海山钴结壳资源量,基于我国西太平洋海山钴结壳拖网采样调查资料和对太平洋海山钴结壳资源分布规律和钴结壳矿区圈定参数指标的深入研究,按海山不同高度、不同洋壳年龄赋予不同结壳厚度,进而计算出全球三大洋海山钴结壳分布面积为3 039 452.14km2和干结壳资源量为(1 081.166 1~2 162.332 2)×108 t。太平洋海山钴结壳分布面积为2 123 087.12km2和干结壳资源量为(513.244~1 026.488)×108 t,大西洋海山钴结壳分布面积为512 509.74km2和干结壳资源量为(116.503 2~233.006 4)×108 t,印度洋海山钴结壳分布面积为403 855.28km2和干结壳资源量为(81.484 9~162.969 8)×108 t。三大洋海山钴结壳的Mn、Co、Ni和Cu金属量分别为(138.848 0~277.696 0)×108 t,(3.967 6~7.935 2)×108 t、(2.793 6~5.587 2)×108 t和(0.825 1~1.650 2)×108 t。根据钴结壳的Co含量、Co通量和厚度相关分析,所赋予的钴结壳厚度占理论推测厚度的6.10%~12.20%,这与Ku等得出"钴结壳生长时间约占其整个生命史4%"的认识非常相近。三大洋海山钴结壳实测厚度与赋值厚度对比分析表明,太平洋海山钴结壳赋值厚度平均值为1.87cm,实测厚度平均值为1.77cm,相对误差为5.35%,大西洋和印度洋相对误差分别为18.18%和23.23%。研究数据表明按海山高度和洋壳年龄所赋的钴结壳厚度基本合理,估算出的钴结壳资源量基本可靠。本文首次估算出三大洋海山钴结壳资源量,为整个海盆和三大洋海山钴结壳资源量估算提供了新方法。     

断裂和白垩纪岩浆活动对中西太平洋海山区海山形成的影响

断裂和岩浆活动影响着海山的形成及其基岩的分布类型。在总结中、西太平洋海山区的海山与构造分布特征、白垩纪大规模岩浆喷发事件、海山形成年代分布、海山与海底高原的岩性分布和GEOROC数据库样品的年代时序对比的基础上,分析了断裂和白垩纪岩浆活动的特点及其对中、西太平洋海山区海山形成的影响作用。研究认为:中、西太平洋海山区的洋壳在海山形成前受断裂带改造;受白垩纪大规模岩浆活动的影响,中、西太平洋海山区的海山约在87~89 Ma和120~123 Ma出现两个生长高峰期,并且在岩性上表现出与同期生成的海底高原相近。     

南海北部洋陆转换带地震反射特征和结构单元划分

张裂大陆边缘和盆地主要通过岩石圈的伸展作用形成,被动大陆边缘岩石圈的减薄导致了岩浆的减压熔融,最终形成了洋壳和减薄的转换带。处理和分析了2010年中国科学院南海海洋研究所"实验2"号采集的南海北部地球物理调查的多道地震数据(MCS2010-1),总结了南海北部洋陆转换带的地震反射特征。转换带主要由北部裂陷期下沉区段,中部海山或埋藏海山隆起带和靠近海盆一侧的掀斜断块带组成。通过对比以前南海北部采集的反射地震数据和折射地震波速度模型,圈定了洋陆转换带的分布范围,洋陆转换带的宽度在南海东北部是225km,中部是160km,西北部是110km。依据零星的大于6级地震震中分布,揭示了南海北部洋陆转换带目前仍是一个地震构造活跃带。     

海洋磷块岩形成环境与资源分布

磷块岩是一种重要的海洋非金属矿产资源,在全世界大洋中,P2O5资源总计约200亿t。其广泛分布在陆棚、大陆坡、海底高地等环境,水深从数百米至几千米,一般形成于氧化—亚氧化环境下,产出于海底表层沉积物中,并且最富和分布最广的磷块岩矿床通常与海洋上升流关系密切。海洋磷块岩可以分为大陆边缘型磷块岩和海山型磷块岩,根据产出位置、构造单元、地貌类型等,将其划分为8个主要的分布区带:太平洋东部陆缘区、太平洋西部陆缘区、太平洋海山与深盆区、大西洋东部陆缘区、大西洋西部陆缘区、大西洋海山与盆岭区、印度洋陆缘区、印度洋海山与深盆区。