冲绳海槽中部热液区地形复杂度研究

基于中国科学院海洋研究所“科学”号综合考察船在冲绳海槽中部热液区采集的高分辨率海底地形数据,建立地形复杂度综合分析模型,利用窗口序列分析法以及均值变点分析法,分析了冲绳海槽中部热液区的地形复杂度。结果发现,研究区内平均地形复杂度指数为1.74,热液活动区地形复杂度指数在1.4～3.2之间,热液活动区地形相对复杂。这为计算全球海底热液区地形复杂度和寻找热液活动区位置提供了新的思路。     

JFR 海底热液区多波束声纳数据处理与分析

基于收集到的东太平洋海隆北段Juan de Fuca Ridge热液活动区的高精度多波束声纳数据,应用加权移动平均算法, 生成典型的高精度海底DTM;应用声纳图像处理技术,生成高分辨率海底声纳镶嵌图,并对其海底地形及海底声学图像进行 处理和分析。通过处理与分析,对JFR热液区海底地形地貌特征有了初步认识,对于我国大洋调查和海底热液区探测具有一 定的借鉴作用。     

西南印度洋脊49°39′E热液活动区IODP钻探计划的科学意义

自20世纪70年代以来,现代海底热液活动调查研究一直是地球科学领域研究的热点和焦点.中国大洋19航次第Ⅰ、Ⅱ航段于2007年3月在西南印度洋脊首次发现的海底热液活动区,为IODP在超慢速扩张洋脊热液活动区进一步的调查和研究创造了条件.为了能够更深入地开展该热液区的地质地球物理、矿产资源和生物多样性调查研究,笔者建议应在该区域开展IODP钻探研究,以便对热液活动区硫化物矿体、基岩及深部物质的三维分布和结构物质组成,热液流体与岩石、沉积物相互作用关系,以及热液循环、热及物质通量和成矿机制、成矿物质来源演化关系等方面得到更深入的认识,进而探索地球深部极端环境下的微生物生命现象.     

我国海底热液活动研究的阶段性进展与展望

海底热液活动调查研究是深海进入、深海探测和深海开发的切入点之一。近十年来,中国在西太平洋弧后盆地、东太平洋海隆、大西洋洋中脊和印度洋脊,发现了一批新的海底热液活动区,围绕着热液活动区的硫化物、流体、热液柱、生物等热液产物开展了调查研究,构建了海底热液地质学,提出了热液活动、冷泉及天然气水合物的同源异汇假说,出版了《海底热液地质学》、《现代海底热液硫化物成矿地质学》、《现代海底热液活动》、《东太平洋海隆热液地质》专著,获得了一批调查研究成果。未来,聚焦海底热液活动的深部过程及其资源环境效应关键问题,发展海底热液活动探测技术,拓展极地海底热液活动调查研究新领域,围绕烟囱体、热液柱、含金属沉积物、流体以及热液区生物等热液产物,开展深入、系统的调查研究工作,无疑将推动海底热液地质学取得新的进展。     

基于GEBCO的海底热液区地形复杂度分析方法研究

海底热液区地形复杂度是热液活动场的重要指标数据,获取地形复杂度指标数据,为系统研究全球海底热液区分布特征具有重要意义。阐述了地形复杂度和GEBCO数据的基本应用情况,介绍了基于数字地形模型数据进行地形复杂度计算的基本方法,提出了海底热液区地形复杂度计算的窗口序列分析法和基本步骤,实例分析了伊豆—小笠原海底热液活动亚带的地形复杂度情况。     

现代海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

共收集到现代海底热液沉积物的1264个硫同位素数据,结合我们对冲绳海槽Jade热液区和大西洋中脊TAG热液区中表层热液沉积物的硫同位素研究成果,对比分析了不同地质-构造环境中海底热液沉积物的硫同位素组成特征及其硫源问题.结果表明:(1)现代海底热液沉积物中硫化物的硫同位素组成集中分布在1‰～9‰之间,均值为4.5‰(n=1042),而硫酸盐矿物的硫同位素组成主要分布在19‰～24‰之间,均值为21.3‰(n=217);(2)无论在洋中脊还是在弧后盆地扩张中心,无沉积物覆盖热液活动区中热液沉积物与有沉积物覆盖热液活动区相比,其硫同位素组成的分布范围相对狭窄;(3)各热液活动区中硫化物硫同位素组成的不同,反映出各自硫源的差异性.无沉积物覆盖洋中脊中热液成因硫化物的硫主要来自玄武岩,部分来自海水,是玄武岩和海水硫酸盐中硫不同比例混合的结果,而在弧后盆地和有沉积物覆盖的洋中脊,除了火山岩以外,沉积物和有机质均可能为热液硫化物的形成提供硫;(4)现代海底热液沉积物硫同位素组成的变化和硫源的不同可能归因于海底热液体系中流体物理化学性质的变化、岩浆演化和构造-地质背景的不同.     

冲绳海槽中部现代海底热液活动在沉积物中的元素地球化学记录

对采自冲绳海槽中部现代海底热液活动区的H9岩心沉积物进行了常量、微量元素分析,结果表明大部分元素含量在岩心75~80 cm处有一个明显的突变,上段中明显富集多种微量元素,这些元素正好对应于海槽中非热液活动区沉积物中相对亏损的元素,是热液活动区沉积物中的富集特征元素.75~80 cm处岩心沉积物中元素含量突变标志着冲绳海槽中部现代海底热液活动的开始或显著加强.除锰外,在其他热液活动区(如洋中脊等)显著富集的铁、铜、钴、镍在该区富集程度不高,但铅、鉮、锑、汞在上段岩心沉积物中的平均含量较下段高3~6倍,较非热液活动区沉积物中含量高3~12倍.这些富集元素与冲绳海槽热液活动成因硫化物中富集元素非常一致,表明该区热液活动对沉积物中锰、铅、鉮、锑、汞具有重要贡献,锰、铅、鉮、锑、汞是海槽中部现代海底热液活动的特征性示踪元素组合.岩心沉积物中很好地记录了热液活动的发展演化,该区海底热液活动从距今5740a开始发生或显著增强,并且一直持续到现在,只是其间活动程度经历了强弱变化,岩心上段锰的平均堆积速率约为40.461μg/(cm2·ka),与其他热液活动区的相当.     

西南印度洋脊49°39′E热液活动区IODP钻探计划的科学意义

自20世纪70年代以来，现代海底热液活动调查研究一直是地球科学领域研究的热点和焦点。中国大洋19航次第Ⅰ、Ⅱ航段于2007年3月在西南印度洋脊首次发现的海底热液活动区，为IODP在超慢速扩张洋脊热液活动区进一步的调查和研究创造了条件。为了能够更深入地开展该热液区的地质地球物理、矿产资源和生物多样性调查研究，笔者建议应在该区域开展IODP钻探研究，以便对热液活动区硫化物矿体、基岩及深部物质的三维分布和结构物质组成，热液流体与岩石、沉积物相互作用关系，以及热液循环、热及物质通量和成矿机制、成矿物质来源演化关系等方面得到更深入的认识，进而探索地球深部极端环境下的微生物生命现象。     

基于地形的海底热液区沉积物分布趋势预测方法研究

热液区沉积物接受了大量热液物质的输入,其矿物组成及地球化学空间分布特征是多金属硫化物勘探的有效指标。由于重力作用,洋中脊区域沉积物主要分布于低洼和平坦地形区。为了探索地形因素对热液区沉积物分布的影响规律,本文通过ArcGIS提出了一种基于地形数据的海底热液区沉积物分布趋势预测方法,并对西南印度洋中脊龙角区地形数据进行了分析,包括沉积物重力搬运方向提取、沉积物汇集量估算、海底沟谷提取和沉积物源区划分。通过与研究区底质解译结果进行对比验证发现,预测结果与研究区内沉积物的实际分布范围较为吻合,表明本方法在一定程度上可以有效地指示地形影响下海底热液区沉积物的分布情况。本方法对海底硫化物矿产勘探工作具有一定指导意义,可为海底沉积物取样站位设置与海底硫化物成矿远景区圈定提供参考依据。     

赤道东太平洋海隆水体悬浮颗粒硫化物及其对海底热液活动的指示

基于2011年大洋一号第22次环球考察在东太平洋热液活动区采集的5个站位的77个悬浮体样品,利用扫描电镜与能谱分析相结合的方法,对悬浮颗粒硫化物颗粒的矿物形貌和物相、矿物组合特征以及空间分布进行了系统的研究,探讨了悬浮颗粒矿物组成对海底热液活动的指示作用。研究区出现了闪锌矿、纤锌矿、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方黄铜矿、铜蓝以及单质硫等多种硫化物颗粒,主要的硫化物矿物包括黄铁矿—闪锌矿—黄铜矿—磁黄铁矿,据此推断该区海底热液属于典型的高温热液流体,其温度在350℃以上。研究区不同站位间悬浮体丰度和保存程度差异明显,这与距离热液活动点远近有着较好的关系。     

海洋环境微生物腐蚀机理研究进展

微生物腐蚀(microbiologically influenced corrosion, MIC)是海洋环境中一种非常重要的腐蚀形式,其是微生物、环境、材料共同作用的结果,本文自MIC对海洋环境、菌株、材料性质的依赖性三个方面概述其机理的研究进展。在MIC对海洋环境的依赖性方面,突出溶解氧浓度和营养水平的影响规律与机制。在MIC对菌株的依赖性方面,首先介绍典型单菌株的腐蚀影响机制,然后分析混合菌株间不同菌株的腐蚀协同与拮抗作用,最后阐述复杂微生物群落的影响。在MIC对材料性质的依赖性方面,在总结基体化学成分与结构影响的基础上,介绍对MIC有抑制作用的典型表面的特性及其作用机制。     

Heat and mass flux estimation of modem seafloor hydrothermal activity

Research on heat and mass flux yielded by modern seafloor hydrothermal activity is very important, because it is involved not only in the base of ocean environment research, but also in the historical evolution of seawater properties. Currently, estimating heat flux is based on the observation data of hydrothermal smokers, low-temperature diffusive flow and mid-ocean ridge mainly. But there are some faults, for example, there is lack of a concurrent conductive item in estimating the heat flux by smokers and the error between the half-space cooling model and the observation data is too large. So, three kinds of methods are applied to re-estimating the heat flux of hydrothermal activity resepectively, corresponding estimation is 97. 359 GW by hydrothermal smoker and diffusive flow, 84.895 GW by hydrothermal plume, and 4. 11 TW by exponential attenuation method put forward by this paper. Research on mass flux estimation is relatively rare, the main reason for this is insufficient field observation data. Mass fluxes of different elements are calculated using hydrothermal vent fluid data from the TAG hydrothermal area on the Mid-Atlantic Ridge for the first time. Difference of estimations by different methods reflects the researching extent of hydrothermal activity, and systematically in - situ observation will help to estimate the contribution of hydrothermal activity to ocean chemical environment, ocean circulation and global climate precisely.     

海洋环境分类管理分级控制区划理论体系研究

本文以可持续发展理论、协调发展理论、生态学理论为理论基础，根据社会经济发展需要和不同海域在环境质量现状、环境承载力和主导海洋功能上的差异，提出海洋环境分类管理分级控制区划的基本原则、技术方法和区划方案．通过采用空间叠置法、相关分析法等定性和定量分区相结合的方法对各管理区进行划界，将规划海域划分为重点保护区、控制性保护利用区和污染控制区，并确定各分区的环境质量目标．其主要目的是按照社会发展的需要和各分区的海洋资源与环境特点，对海域内及周边区域的开发活动实施分类指导，促进沿海地区海洋经济的可持续发展．     

Heat and mass flux estimation of modern seafloor hydrothermal activity

1Introduction Heat flux yielded by modern seafloor hydrother-mal activity could be next only to heat radiation fromthe sun to the earth, and be similar to energy pro-duced by volcanism. And mass flux of hydrothermalactivity could be close to that of river…     

山东省海洋空间开发保护现状、问题及对策

海洋是国民经济发展和社会进步的重要空间载体,海洋国土空间开发与保护对于实现可持续的经济增长、改善全球气候环境和提升人民生活福祉具有重大战略意义。山东省海域使用类型基本齐全,但开发利用结构规模不均衡,渔业用海比重较大,不合理的开发利用给海岸带和近海生态环境带来巨大威胁,严重制约了海洋经济的健康发展。文章根据山东省海域使用调查数据,综合分析了山东省海洋空间使用现状的特点以及存在的自然岸线保有压力增大、海洋空间开发利用科学性不足、近岸海域生态系统及服务功能受损较重、海洋污染造成的环境风险不容忽视、现代海洋产业体系不够完善、陆海统筹机制不健全等主要问题,在此基础上,从海洋空间资源、陆海统筹污染防治体系、现代海洋产业体系等角度提出了优化山东省海洋国土空间开发保护的相关对策建议。     

北冰洋中脊海底热水活动研究及展望

海底热水活动是当前海洋地质研究的热点,北极是全球变化研究的理想地区,发生在北极地区的海底热水活动不仅对大洋矿产资源研究有着现实意义,而且对全球变化研究也有重要意义。在介绍北冰洋中脊的地质背景和北冰洋Gakkel海岭的海底热水活动特征的基础上,从地球物理、海洋矿产、海洋化学、海洋热结构、海洋生物研究等角度提出了一些研究展望,认为北极地区热水活动的发现和研究必将提升对海底热水活动研究的认识,而且对北冰洋乃至全球的热结构、气候变化以及极端环境下的生命活动的研究起到重要作用。     

海洋微塑料污染的生物效应研究进展

微塑料是粒径小于5mm的各类塑料碎片的总称。在环境领域中,微塑料污染已经成为人们的关注热点。近年来,海洋环境中微塑料污染日益严峻,其引发的生物与环境问题也备受关注。本文系统总结了海洋微塑料污染的生物效应研究进展,介绍了微塑料的定义、来源、分类、分布特征等研究现状,分析了微塑料对海洋环境中海水水质和沉积环境的影响,综述了微塑料对海洋生物的毒性效应,并基于研究进展提出了未来需关注的研究方向,以期为海洋微塑料对环境与生物的影响研究提供借鉴和参考。     

海洋环境大数据系统建设研究进展

海洋环境大数据是诸多学科研究领域的基础,也是实施海洋强国战略和建设海洋强国奋斗目标的先决条件。文章从全球海洋环境观测计划及系统出发,探讨现阶段全球海洋环境大数据观测、国家数据库建设、数据质控方法以及数据应用现状,阐明了海洋环境大数据在国家发展中的重要性,客观地分析了目前海洋环境大数据发展在基础设施、数据处理及数据质控能力建设等方面面临的关键问题与挑战,以期为将来海洋环境大数据在多尺度、多学科、多行业的深入发展与深度融合提供可靠的资料与建议。     

Lipid biomarker composition in surface sediments from the Carlsberg Ridge near the Tianxiu Hydrothermal Field

Hydrothermal venting has a profound effect on the chemical and biological properties of local and distal seawater and sediments. In this study, lipid biomarkers were analyzed to examine the potential influence of hydrothermal activity on the fate of organic matter(OM) in surface sediments around Tianxiu Hydrothermal Field in the Carlsberg Ridge(CR), Northwest Indian Ocean. By comparing the biomarker distributions of the samples with that of other typical hydrothermal sediments in the mid ocean ridge, it is shown that the location of the samples is not affected by the hydrothermal activity. The relatively low abundances of terrestrial n-alkyl lipids and riverine1,15-C32 diol suggested a minor contribution of terrigenous OM to the study area. The bacteria contributed predominantly to sedimentary marine OM; however, other marine source organisms, e.g., eukaryotes(i.e.,phytoplankton and fungi) could not be completely neglected. The marine-originated biomarkers showed significantly variable distributions between the two sediments, suggesting different dynamic physical and biogeochemical processes controlling the fate of marine OM. This study identified various diagnostic biomarkers(5,5-diethyl alkanes, diols and β-OH FAs), which may have significant environmental implications for future works in this region.     

现代海底热液活动的热和物质通量估算

对现代海底热液活动所导致的热和物质的通量研究是非常重要的,因为这不仅涉及到海洋环境研究的基础,而且涉及到海水性质的历史演化.当前对热通量估算的主要依据是来自对热液烟囱、低温扩散流及洋中脊的观测数据, 然而在对烟囱体热通量的估算中很少考虑同时存在的传导项,半空间冷却模型的热通量密度函数与实际数据误差较大.因此,应用了三种方法重新估算了热液活动的热通量:(1)通过烟囱体及扩散流估算的热液热通量为97.359 GW;(2)通过热液羽状体估算的热通量为84.895 GW;(3)利用所提出的指数衰减法,通过洋壳传导通量估算的热通量为4.11 TW.对物质通量估算的研究较少,其原因是现场观测数据太少.以大西洋中脊TAG区热液流体为代表首次估算了不同元素的物质通量.用不同方法所得估算值的差异反映了人类对热液活动的认知程度,系统地现场观测将有助于准确估算热液活动对海洋的贡献.