EPR 9°~10°N L喷口黑烟囱体形成环境重建：来自矿物学及铅 210年龄的限制EPR 9°~10°N L喷口黑烟囱体形成环境重建：来自矿物学及铅 210年龄的限制

为了重建EPR 9°~10°N L喷口的形成环境，采用矿物学、地球化学及年代学的方法，对黑烟囱体的矿物组成、矿物结构、元素剖面分布以及黑烟囱体内外层铅210测年进行了研究。矿物学观察表明，该喷口烟囱体内壁主要由方黄铜矿组成，而外壁则主要由硬石膏组成。铅210测年结果表明，烟囱体形成于EPR 9°~10°N区域内1991年的火山喷发事件之后，并有较低的生长速率，约为03 cm/a。结合该喷口及其附近A喷口已发表资料认为，该烟囱体开始生长是由于蒸气相流体引起的，其后期受到卤水相流体的影响，而且流体温度应不小于330 ℃。     

EPR 9°～10°N L喷口黑烟囱体形成环境重建:来自矿物学及铅-210年龄的限制

为了重建EPR 9°～10°N L喷口的形成环境,采用矿物学、地球化学及年代学的方法,对黑烟囱体的矿物组成、矿物结构、元素剖面分布以及黑烟囱体内外层铅-210测年进行了研究.矿物学观察表明,该喷口烟囱体内壁主要由方黄铜矿组成,而外壁则主要由硬石膏组成.铅-210测年结果表明,烟囱体形成于EPR 9°～10°N区域内1991年的火山喷发事件之后,并有较低的生长速率,约为0.3 cm/a.结合该喷口及其附近A喷口已发表资料认为,该烟囱体开始生长是由于蒸气相流体引起的,其后期受到卤水相流体的影响,而且流体温度应不小于330℃.     

137°E经向断面上的副热带逆流

根据137°E断面1967～1995年间冬、夏两季的温、盐资料,计算和分析了该断面的地转流和副热带逆流.主要结果如下:(1)副热带逆流在冬季和夏季均存在.冬季,副热带逆流出现1支、2支、3支、4支4种形式,夏季出现2支、3支两种形式,两季均以2支形式占优势.(2)冬季副热带逆流主要出现在22°～23°N、26°～27°N两区间;夏季主要出现在21°～22°N、24°～25°N两区间.(3)副热带逆流的流速呈带状结构,多为单束单核,个别为单束双核形式.流速具有更强,冬弱的特点.(4)副热带逆流的流量年际差异较大,多年平均而言,冬季流量为14.3×106m3/s,夏季的为22.9×106m3/s.(5)冬季,副热带逆流的“源地”与黑潮“源地”同为一体.前者是台湾省以东黑潮东侧海流的一个分支,并沿着暖脊、冷槽边缘而东流.     

胡安·德富卡洋中脊富锌烟囱体流体通道演化特征

对采自Faulty Towers(47°57.447'N,129°6.568'W)硫化物烟囱群一个不再活动的烟囱体硫化物开展了详细的矿物学和地球化学研究。样品从外壁往内壁方向可划分为4个矿物组合带,分别为重晶石-无定形硅-铁氧羟化物带;白铁矿-黄铁矿-无定形硅-重晶石带;白铁矿-黄铁矿-闪锌矿-纤锌矿带;纤锌矿-黄铜矿-白铁矿带。从底部到顶部,样品通道形态主要有3种:不规则、不连续的多通道;椭圆形单通道;封闭的通道。矿物学研究证实,烟囱体以低温矿物组合白铁矿、纤锌矿为主,高温矿物黄铜矿少见,仅局限分布在流体通道附近。²¹⁰Pb定年结果表明,烟囱壁形成经历较短时间(约3 a),而通道的闭合则经历了相对长的过程(约17 a)。结合矿物学研究,最终恢复了整个尖塔结构的生长历史。     

137°经向断面温、盐度的年际变异

系统地分析了137°E断面温、盐度的多年变化,主要结果为:(1)137°E断面100m层温度,在低纬度海域于某些年份出现异常低温,此现象可能与厄尔尼诺事件有关;指出棉兰老冷涡的存在是造成该断面于6°～8°N附近出现低温的主要原因。(2)厄尔尼诺期间,冬季137°E断面上28℃等温线所在纬度小于其多年平均值。(3)冬季137°E断面上次表层高盐水可划分为强型、次强型、中等型和弱型4种类型。     

32°N断面二十年来生态环境的演化及变化趋势

通过分析20a来(1975—1998年)32°N断面春、秋两个季节的生态环境参数,选取特定年份对该断面各环境要素断面分布特征做了探讨,并结合各环境参数的距平图及多年气候趋势系数,初步讨论了各环境参数春季和秋季多年来的变化趋势及营养盐结构变化状况:20a来各环境参数发生了显著变化,春季、秋季无机氮有上升趋势,溶解氧、磷酸盐和硅酸盐呈下降的趋势;氮可能成为春季东海北部海域浮游植物生长的限制因子。     

胡安·德富卡洋中脊富锌烟囱体流体通道演化特征

对采自Faulty Towers(47°57.447'N,129°6.568'W)硫化物烟囱群一个不再活动的烟囱体硫化物开展了详细的矿物学和地球化学研究。样品从外壁往内壁方向可划分为4个矿物组合带,分别为重晶石-无定形硅-铁氧羟化物带;白铁矿-黄铁矿-无定形硅-重晶石带;白铁矿-黄铁矿-闪锌矿-纤锌矿带;纤锌矿-黄铜矿-白铁矿带。从底部到顶部,样品通道形态主要有3种:不规则、不连续的多通道;椭圆形单通道;封闭的通道。矿物学研究证实,烟囱体以低温矿物组合白铁矿、纤锌矿为主,高温矿物黄铜矿少见,仅局限分布在流体通道附近。210Pb定年结果表明,烟囱壁形成经历较短时间(约3 a),而通道的闭合则经历了相对长的过程(约17 a)。结合矿物学研究,最终恢复了整个尖塔结构的生长历史。     

超慢速扩张环境下超镁铁质岩系统的热液硫化物成矿机理以及启示

西南印度洋63.5°E热液区是在超慢速扩张洋脊发现的首个超镁铁质岩热液系统。对取自该区的热液硫化物样品进行了系统的矿物学和地球化学分析，矿物学分析结果表明:该热液区硫化物为富Fe型高温硫化物，且经历了较深程度的氧化蚀变，大量中间态的Fe氧化物充填在硫化物矿物间的孔隙及内部解理中；这些硫化物相以白铁矿为主，其次是等轴古巴矿和少量铜蓝，缺乏黄铁矿、闪锌矿。据推断，该区的热液成矿作用分为4个阶段:低温白铁矿阶段→高温等轴古巴矿阶段→自形白铁矿阶段→后期海底风化阶段（少量铜蓝以及大量的Fe的羟氧化物）。与之相对应，地球化学分析结果表明这些硫化物的Fe含量较高（31.57%~44.59%），Cu含量次之（0.16%~7.24%），而Zn含量普遍较低（0.01%~0.11%）；微量元素较为富集Co（328×10-6~2 400×10-6）和Mn（48.5×10-6~1 730×10-6）。该区硫化物中较高含量的Fe、Co与超镁铁质岩热液系统相似，明显高于镁铁质岩热液系统。独特的热液硫化物矿物学特征和元素组成可能与该区普遍出露的地幔岩、橄榄岩蛇纹石化作用以及拆离断层的广泛发育的环境有关。     

东太平洋海隆13°N表层含金属沉积物物质组成与元素赋存状态

为了解不同类型含金属沉积物在物质组成和元素赋存状态的差异,对东太平洋海隆13°N洋中脊两侧表层含金属沉积物(站号:E271和E53)进行了矿物学、地球化学分析,顺序提取实验,并与前人对轴部表层沉积物(站号:17A-EPR-TVG1)的研究结果作了对比分析。研究结果表明, E271和E53是远端含金属沉积物,由非浮力热液羽状流中颗粒物沉降所形成的;17A-EPR-TVG1沉积物是近喷口含金属沉积物,由黑烟囱或者热液硫化物丘状体崩塌、堆积,或者由热液羽状流中Fe-Mn氧化物和硫化物快速沉淀而形成的,近喷口沉积物比远端沉积物更富集Fe、Cu和Zn等元素。元素在两种含金属沉积物中的赋存状态基本相同,除了Fe,Cu,Zn,Mo和稀土元素(REE)等元素在远端沉积物中主要存在于Fe-Mn氧化物相,在近喷口沉积物中主要在残留相中。远端沉积物中REE页岩标准化配分模式与海水相似,表明REE主要来自海水,而近喷口沉积物中REE配分模式与热液流体相似,说明REE以高温热液流体来源为主。相关研究结果加深了对热液沉积作用研究的认识。     

155°E断面夏季温、盐度的基本特征

有关太平洋海洋环流,特别是对亚热带(又称副热带)、热带和赤道带环流的调查研究,近数十年来在国内、外海洋学界已蓬勃展开。其中,日本气象厅于1967年至今在137°E断面上每年进行1-2次定期海洋观测,并于1972-1979年、1987-1995年在155°E断面上每年夏季进行一次观测。根据上述经向断面观测资料,许多学者对137°E断面的海流结构,温、盐分布,水团及其变异,以及与ENSO现象的关系作了细致的分析研究(邹娥梅等,1993;顾玉荷,1996;Guan,1986;Masuzawa,1967);关于155°E断面的研究,则着重于太平洋赤道区域海流结构和它的变异及其与ENSO现象的关系等(顾玉荷,1990;Guan,1986)。本文拟根据155°E断面1972-1979年夏季(6-7月)日本气象厅的海洋水文气象观测资料(其中1974年无资料),分析研究该断面(北亚热带、热带和赤道带海域)的温、盐度分布特征和热、盐含量及其年际变异,并探讨其与ENSO现象之间的关系。 155°E断面北起30°N,南至11°S,自北向南横穿北亚热带、热带、赤道带和南半球热带。测站的密度以1975-1977年最密(设55个测站),1972年和1973年次之(分别设测站33个和40个),1978年和1979年测站稀疏,仅为15个和12个。采样深度间隔于30m以浅为10m,50-150m层间为25m,150-300m层间为50m,300-1000m层间为100m。图1为断面的位置和站位分布(5028站至5058站每相邻两站中间省略一站位)。 为了便于分析断面上各纬度带的水文特征及年际变异,将该断面自北向南划分为4个纬度带,即北亚热带(18°-30°N)、北半球热带(2°-18°N,以下简称北热带)、赤道带(2°N-2°S)和南半球热带(2°S以南,以下简称南热带)。其中北热带又划分为北赤道流区(8°-18°N)和北赤道逆流区(2°-8°N)。     

西北太平洋137°E断面温度场和盐度场的时空特征

本文利用日本气象厅在137°E断面获得的水温和盐度长期观测资料,分析了该断面温度场和盐度场的时空特征.结果表明,137°E断面的温度场和盐度场都存在着明显的季节差异和年际变化.冬季,温度场变化的关键区位于3°～18°N的300m以浅海域,而盐度场变化的关键区则位于18°～34°N的300m以浅海域.夏季,温度场变化的关键区位于3°～16°N的300m以浅海域,而盐度场则有两个关键区,分别位于3°～18°N的200m以浅海域和24°～34°N的300m以浅海域.温度场的年际变化与ENSO循环相联系,而盐度场的年际变化则比较复杂.     

2017年春、夏季黄海35°N共发的绿潮、金潮和赤潮

于2017年4月至6月，沿南黄海35°N断面出现了罕见的绿潮、金潮和赤潮等有害藻华共发现象。本研究通过现场定时定速拖网等方法，对黄海35°N断面不同站位的大型漂浮藻类进行了定量观测，并对赤潮区浮游植物进行了显微镜观察。结果表明：沿35°N断面的漂浮绿藻和马尾藻生物量具有明显的时空变化特征，4月下旬漂浮绿藻和马尾藻开始零星出现，5月下旬生物量和分布范围明显增加，在6月上旬达到最大，随后在6月下旬降低。漂浮绿藻和马尾藻的分布区域存在差异，120°30''—122°30''E为两者共同分布海域，向西以漂浮绿藻为主，向东则以马尾藻为主。分别于5月下旬和6月下旬在黄海35°N断面发现了1次米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）赤潮和1次赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo）赤潮。基于现场获取的水文数据，本文对南黄海海域的环境条件及其对有害藻华分布的影响进行了讨论。沿35°N断面共发的绿潮、金潮和赤潮现象表明黄海海域正面临严峻的海洋生态问题，通过对该海域赤潮、金潮和绿潮的长期观测，可望揭示这些藻华灾害形成机制和演变规律，为针对性地开展有害藻华预报、预警和防控提供科学依据。     

冲绳海槽唐印热液区中硬石膏的化学及其硫同位素组成

硬石膏是最早构成热液烟囱体壁的矿物之一,其对于了解流体-海水混合以及海底热液系统中元素的迁移与循环具有重要的意义。为此,对西太平洋冲绳海槽唐印热液区中的硬石膏,进行了微区原位元素以及硫同位素组成分析。根据硬石膏的结晶形态,可以将硬石膏分为两种类型：较早形成的I型硬石膏,其呈半自形或他形晶,似针状、放射状及不规则晶的集合体产出;较晚形成的II型硬石膏,其呈自形晶,以板状及粒状晶的集合体产出。当热液流体初次遇到海水时,将快速沉淀形成I型硬石膏,并构成了热液烟囱体的壁。随后,II型硬石膏经历了一个相对充分的生长阶段。同时,硬石膏中的Ba、Al、Sr、Ni、Fe、Mn和Cr含量明显高于海水,表明产生硬石膏沉淀的热液流体来自于海底面以下,是经历了流体-岩石和/或沉积物相互作用的流体。硬石膏的Mg含量明显分别低于海水和高于喷口流体,表明其是流体-海水混合的结果。I型硬石膏,其Sr含量明显低于II型硬石膏,表明在形成自形、板片状或粒状硬石膏的期间,来自热液流体的Sr,主要进入II型硬石膏中。硬石膏的Fe、As、Sr、Ba和Pb含量,明显高于冲绳海槽喷口流体的,则表明这些来自流体中的元素更容易随着硬石...     

胡安·德富卡洋脊因代沃段热液黑烟囱体成矿物质来源:硫同位素的限制

选取胡安·德富卡洋脊(Juan de Fuca Ridge,JDFR)因代沃(Endeavour)段的17个热液黑烟囱体样品对其中的硫同位素进行分析测定,讨论了因代沃段热液活动区内黑烟囱体成矿的物质来源、将硫同位素数据与已发表的热液流体及硫化物数据耦合,并结合前人的成果得到如下认识:(1)因代沃段硫化物的硫同位素组成与其他无沉积物覆盖的洋脊硫化物硫同位素组成相似,然而其相比于南胡安·德富卡洋脊(South Juan de Fuca Ridge,SJFR)硫化物亏损重同位素;(2)结合前人研究成果,如果SJFR硫化物的硫全部来自基底玄武岩的淋洗与海水中的硫酸盐,那么因代沃段硫化物的硫可能有1%~3%来自沉积物的贡献,故提出因代沃段成矿系统中的硫来源主要来自基底玄武岩,同时伴随有少量海水硫酸盐来源及沉积物来源的硫加入;(3)将硫同位素数据与已发表的热液流体及硫化物数据进行耦合发现热液流体中的沉积物信号与硫化物中的硫可能来自不同的源,并提出沉积物端元可能位于下渗区。     

碳同位素质谱法探讨现代海洋有机沉积物来源

本文用NUCLIDE RMS 6-60质谱仪测定了长江口及邻近海区(北纬30°06′至31°15′,东经122°30′至124°30′)表层沉积物中有机碳稳定同位素组成(δ~(13)C为-23.6×10~(-3)—-21.3×10~(-3))、有机碳含量(0.4—0.1％),溶剂可提取有机物浓度及有机C/N比值。结果表明,从有机地球化学角度解释并证实了其他地学家在该区域的研完成果,即东海陆架泥质沉积物主要由陆源悬浮物和海洋浮游生物体混合组成,长江入海物质随着远离长江口而递减,大部分陆源悬浮物向东南运移,并沉积在东经123°以西的长江口区。     

普通黑烟囱热液系统及巨羽流形成的基本数学模型

建立了一种新的管状模型来模拟普通黑烟囱体的热液循环系统,分别用达西方程、湍流方程、Ergun方程和“浮压力差”方程来描述热液循环不同关键环节处的动力学系统,用一个温度场的对流-扩散方程来描述反应区的热能交换及系统的温度变化规律.在联立几个方程并用有效的数值算法及Matlab语言编程求解后,得出了系统中温度、压力及物质流速随时间的变化曲线,并对黑烟囱体内部的动态热平衡和压力平衡进行了分析.在普通黑烟囱体系统模型的基础上进一步建立了巨型羽状流(巨羽流)生成的数学模型.选择胡安·德富卡(Juan de Fuca)洋脊热液喷口对巨羽流的形成进行了模拟,其结果与Baker根据实测数据估算的近似值吻合很好.在上述模型的基础上进一步探讨了巨羽状流形成的一系列条件及主要参数对巨羽流生成周期、温度和最大物质流速等的影响.主要结论如下:巨羽流系统可以由普通黑烟囱系统发展演化而成,其实际过程是普通黑烟囱流系统活动所形成的热液沉积在一定程度上会堵塞热液喷溢通道(相当于形成盖层),造成热液在海底之下积蓄和升温,从而导致浮压力差增大,经过2~3 a(浮压力差达到盖层破裂极限值)则可形成巨羽流系统,巨羽流产生时的热源温度必须超过500℃,喷出热液的最高温度为413℃左右(与实际观测到的海底热液的最高温度一致).当反应区热源温度增大时,产生巨羽流的临界时间明显变短(可能不到1 a),而临界温度(巨羽流生成时的温度)及巨羽流的最大物质流速几乎不随其变化;随着渗透率的增大,巨羽流的最大物质流速也随之增大,但其增速随渗透率的进一步增大而变缓,并逐渐趋向一个相当于下渗流无摩擦阻力时的极限稳定值.     

北太平洋副热带逆流区海流的准90天振荡

根据 POCM模式输出的流场资料 (1993年 1月 1日～ 1998年 12月 31日 ) ,运用小波分析方法分析北太平洋副热带逆流区海流的季节内振荡特征 ,并用功率谱方法作了验证。结果表明 :在以 19.81°N为中心 ,18～ 2 2°N,16 0°E以西的西太平洋海域 ,海流具有显著的准 90 d振荡特征 ;该振荡对应的波长约为 86 5 km,沿 19.81°N该振荡信号自东向西传播的相速度约为 0 .0 9m/ s。从能量角度看 ,该振荡信号主要存在于 15 0 m以内的海洋次表层 ,2 2 2 .5 m深度能量是 6 2 .5 m能量的13%。     

赤道附近141°30'E断面温盐细结构特性

根据中美海气TOGA调查第1～4航次(1986～1988年)的CTD资料及部分ADCDCP资料,分析研究横跨赤道141°30'E断面的内波及细结构特性,其中包括温度垂直梯度的概率分布及其谱特性,C_OX数的统计分布及Richardson数的垂直分布等,由此得出;该断面存在入侵性细结构、双跃层及阶梯结构;温度垂直梯度谱在波数0.1附近有一折点K₁,按谱斜率不同将谱分为3段,当0.031时,β<1;当K₁相似文献   

东海钓鱼岛北侧Q43柱状样上更新统的沉积

对钓鱼岛北侧东海外陆架Q43孔(26°33 1401′N、124°12 7107′E)岩心的沉积层序、粒度参数和碎屑矿物进行了研究,揭示了东海外陆架末次盛冰期低海面时的滨岸浅水沉积特征。钻孔柱样为一不完整的滨海相沉积层序:上部为粉砂质细砂层(0~230 cm),是末次盛冰期沉积物,代表古海岸前滨高能环境;下部为细砂质粉砂层(230~374 cm),代表滨外浅水低能环境。整个柱样表现出分选程度不高、悬浮组分多、矿物棱角明显、风化程度低和不稳定矿物含量高等特点,表明沉积物分选改造不强烈。这与以往对东海的残留沉积的认识不同,反映出末次盛冰期东海沉积环境的多元性。     

晚中新世南海珍贝-黄岩海山岩浆活动及其演化:岩石地球化学和年代学证据

南海海盆15°N附近呈东西向展布的珍贝-黄岩海山被认为是32~17Ma前南海海盆的残留扩张中心.对采自黄岩海山的两个火山岩样品(9DG,9DG-2)进行了岩石学、地球化学和年代学研究.两个样品的SiO₂含量分别为60.3%和63.6%,Al₂O₃含量分别为17.56%和17.55%,TiO₂含量分别为0.48%和0.31%,碱度率分别为3.88和3.62.根据岩石学和岩石化学分类,样品属碱性系列的粗面岩.对稀土元素和微量元素分析表明岩石具有洋岛玄武岩(OIB)型配分型式,轻重稀土总量比(∑c(LREE)/∑c(HREE))和球粒陨石标准化镧镱比((La/Yb)N)分别高达17.22和27.23,并具有铕负异常和锶、磷、钛亏损的特点.样品9DG的锶-钕-铅同位素分析结果为锶-87的含量与锶-86的含量之比值为0.704183,钕-143的含量与钕-144的含量之比值为0.512827,铅-206的含量与铅-207的含量之比值为18.68668,铅-207的含量与铅-204的含量之值为15.67962,铅-208的含量与铅-204的含量之比值为39.00261,表明初始岩浆来自软流圈地幔,具有与珍贝海山玄武岩相似的同位素组成.经钾-氩法测年,粗面岩的年龄为(7.77±0.49)Ma,略晚于珍贝海山玄武岩的年龄[(9.1±1.29)~10.0±1.80Ma],属于南海扩张期后晚中新世火山活动的产物.对比珍贝海山玄武岩的地球化学和同位素特征,认为两者有相同的岩浆源区,但是它们经历了不同程度的结晶分异过程,在晚中新世期间珍贝-黄岩海山可能有地幔柱活动.