日本先进的实时海底观测网

引言为了防备南海海沟海沟型特大地震的再次发生,日本正在实施根据地震调查研究推进本部的研究方针,在伊豆半岛近海东南海地震震源区铺设先进的实时海底观测网,即     

“蛟龙”号海试亮出骄人答卷

7月14日下午,“向阳红09”船搭载“蛟龙”号载人潜水器及7000米级海试团队顺利抵达青岛锚地。6月3日至7月16日,“蛟龙”号载人潜水器7000米级海试队奔赴马里亚纳海沟,圆满完成7000米级海试任务。海试队边试验、边改进、边应用的技术模式和持续支持、注重技术经验积累的组织模式为我国深海技术的发展探出了一条新路。     

雅浦-马里亚纳海沟附近海域的精细地貌特征研究

利用西太平洋地区的雅浦-马里亚纳海沟附近海域的多波束水深数据,获得了9.8°N—13.2°N、132.2°E—145°E矩形区域内的高精度水深地形图。通过对精细地貌进行研究发现,马里亚纳海沟南部的洋坡上发育有大范围的地垒、地堑型地貌,雅浦海沟北部存在明显的分段性特征,菲律宾海盆和帕里西维拉海盆内存在不同展布方向的大规模脊-槽地貌。研究结果表明此处复杂的地形地貌特征主要受板块运动的控制。最后结合已有研究成果,对该区域的地形地貌进行了分类。     

雅浦海沟海参(Synallactidae)肠道微生物多样性及系统进化分析

为研究超深渊海参肠道微生物多样性,了解其所在沉积环境的物质循环特征,利用MiSeq高通量测序技术,对雅浦海沟海参肠道微生物16S rDNA的V3-V4和V4-V5可变区基因序列进行了扩增,并与近岸养殖刺参(Apostichopus japonicus)肠道微生物的多样性和组成进行比较。实验结果显示,与养殖刺参比雅浦海沟海参肠道细菌的多样性(辛普森指数和Chao1指数)和丰富度(ACE指数和香农指数)均较低;雅浦海沟海参肠道细菌主要包括γ-变形菌(Gammaproteobacteria,34.1%)、α-变形菌(Alphaproteobacteria,16.0%)和拟杆菌(Bacteroidetes,24.0%),古菌主要由奇古菌门(Thaumarchaeota,98.8%)组成;雅浦海沟海参肠道中,化能自养的氨氧化古菌亚硝化侏儒菌属(Nitrosopumilus)相对丰度达95.6%,甲基营养的硝酸盐还原菌(Methylotenera)相对丰度为10.6%;而养殖海参肠道中硫酸盐还原菌(28.1%)和硫氧化菌硫卵形菌属(Sulfurovum,13.7%)的相对丰度较高。16S rDNA基因序列的系统进化分析结果表明,亚硝化侏儒菌与超深渊沉积环境中奇古菌门亲缘关系最近,且遵循氨氧化古菌从陆地到深海进化的理论;雅浦海沟海参和养殖海参的肠道微生物组成差异可能反映了超深渊和近海沉积环境中氮循环、硫循环特征。本研究可以为揭示超深渊物质循环和能量流动及生命演化提供参考。     

基于碳、氮稳定同位素的雅浦海沟底栖生物食物来源和营养级初探

为了分析雅浦海沟中底栖生物群落的食物来源和营养级,本研究分析了雅浦海沟真光层中浮游植物和浮游动物、海底沉积物和巨型底栖生物（海绵、海参、海蛇尾、海星、海葵和钩虾）中的碳、氮稳定同位素组成。研究发现雅浦海沟真光层中的浮游植物和浮游动物δ13C值[（-22.8±0.4）‰和（-21.8±0.8）‰]和δ15N值[（5.4±0.4）‰和（6.8±0.2）‰]与巨型底栖生物的δ13C值（-20.1‰~-16.8‰）和δ15N值（11.9‰~17.9‰）的差异超过了一个营养级,表明作为底栖生物的初始食物来源的浮游植物和浮游动物在向下输送的过程中经历了食物链传递和细菌的降解。巨型底栖生物的δ15N和δ13C值之间无显著的相关性,此外不同物种之间营养级也存在明显差异,表现为海绵的营养级相对较高（3.4~4.7）,海参（3.3~3.6）、海蛇尾（3.4~3.5）和海星（3.2~3.7）的营养级较为接近,钩虾（2.9~3.3）和海葵（3.1）的营养级则相对略低,反映了底栖生物不同物种之间食物来源的多样化。     

南海东北部陆缘区新近纪早期反转构造特征及其动力学意义

通过深入分析"九七三"项目所获取的高分辨率多道地震剖面,结合区域钻井资料,探讨了新生代以来南海东北部陆缘所历经的新生代早期张裂、中新世晚期阶段性挤压及上新世以来的稳定热沉降等复杂构造运动;张裂背景下的南海东北部陆缘在中新统中部、下部出现的背斜、逆断层等典型压性反转构造,凸现了南海东北部陆缘在晚中新世发生的阶段性挤压构造运动;分析表明,此构造活动是东沙运动在台西南海域的表现,其动力来源同菲律宾海板块的北西向运动有关。     

马里亚纳海沟挑战者深渊初期多金属氧化物的 矿物学、地球化学特征及其成因环境研究

对大洋27航次在西太平洋马里亚纳海沟挑战者深渊获取的3个多金属氧化物样品进行了X射线矿物衍射分析、穆斯堡尔谱分析及地球化学元素分析,研究其矿物、地球化学特征差异。结果表明,所取样品处于多金属氧化物发育的初始阶段,具有独特的矿物地球化学特征:(1)相较于太平洋CC区及中太平洋海盆获取的多金属结核样品,本研究样品的矿物组成中含有异常高的石英、斜长石以及黏土矿物,而水羟锰矿和钙锰矿含量较低。(2)样品中铁相矿物主要为正方针铁矿(91.6%),另含少量纤铁矿(8.4%),推测是纤铁矿向更加稳定的正方针铁矿衍变的结果。(3)由于样品中深海黏土组分以及氧化物核心物质的混入,加上吸附金属氧化物时间较短,导致SiO₂和Al₂O₃含量均高于正常结核,而Fe、Mn、Cu、Co、Ni等其余金属元素含量较低。(4)由于形成时间较短,样品中稀土元素含量相对较低,ΣREE仅约为0.4×10^-3(一般太平洋CC区及中太平洋结核中稀土含量均大于1.0×10^-3);加之海水氧化还原作用的降低以及研究区海底热液活动的影响,Ce元素未表现出多金属结核中常见的正异常。     

雅浦海沟南缘铁锰结核矿物与地球化学特征及其成因研究

本文采用X射线衍射、全岩地球化学和电子探针等测试方法,对雅浦海沟南部附近海域获得的铁锰结核样品进行了显微构造、矿物和地球化学分析,并探讨了其成因。结果表明:铁锰结核的显微构造主要包括平行纹层构造、柱状构造、叠层状构造和同心环状构造;显微构造和探针结果显示铁锰结核在生长初期处于底部海洋动力比较强烈的环境,后期生长环境逐渐趋于稳定;铁锰结核的矿物组分以水羟锰矿、钠水锰矿、石英和钙十字石为主;样品中Fe、Mn元素含量较高且含量比较接近,Cu、Co、Ni和REE相对富集,REE分布模式整体比较平缓并都出现较强的Ce正异常和重稀土元素亏损现象;文中两块铁锰结核都为水成成因,成矿物质主要来自同期的海水沉淀,同时也受一定海底火山物质和陆源风尘物质的影响。     

台湾岛与吕宋岛之间的马尼拉海沟北段地壳结构和变形

菲律宾海板块沿台湾岛和吕宋岛之间东倾的马尼拉海沟向欧亚板块仰冲。板块汇聚边缘自南而北逐渐由南海岩石圈的正常俯冲过渡到台湾造山带的初始碰撞。与俯冲相关的地震遍及台湾附近,往台湾方向增生体急剧增宽。为了认识这种以俯冲一碰撞转换带为特征的汇聚板块边缘,我们分析了12条位于吕宋岛与台湾岛之间横切马尼拉海沟的地震反射剖面。结果显示,南海海盆北部基底通常向东和向南倾。在马尼拉海沟北段,海沟充填沉积物南部比北部多,t0层序界面是近海沉积与海沟充填沉积物的界面。可能由于台湾地区的碰撞作用,t0层序北部坡度更平缓或者被抬升。构造分析显示,马尼拉海沟北段俯冲地壳具有三个特征带：正断层带（NFZ）、原始逆冲带（PTZ）和逆冲带（TZ）。正断层带主要由俯冲地壳顶部或上部的一系列正断层组成,在接近深海沟的部位,这些正断层逐渐被海沟充填沉积物所覆盖,暗示正断层带发生在地壳开始弯曲、并引起上部沉积层重力变化的地方。由于增生体附近板块边缘强烈的汇聚作用,一些被埋藏的正断层而被活化为隐伏逆冲断层。原始逆冲带位于正断层带和增生体的前缘逆冲带之间,含隐伏的逆冲断层或者褶皱而不是逆冲断层。海沟区正断层、隐伏逆冲断层和逆冲断层在地壳结构中的连续分布,指示隐伏逆冲断层是沿着之前拉张正断层的位置发育的。上部沉积层的脆性变形很可能是强烈的挤压作用和水分较少的原因所致,最终隐伏逆冲断层可能向上发展,成为海底逆冲断层。     

海啸危险性概率分析的不确定性研究

针对海啸危险性概率分析（PTHA）存在的较大不确定性问题,对不确定性产生来源进行了归纳和分类,提出了基于逻辑树与事件树方法合理量化不确定性的思路框架,并以马尼拉海啸潜源为研究对象,给出了量化震级上限、破裂面参数不确定的过程示例。数值模拟分析结果表明：海啸潜源震级上限的改变对危险性评估结果产生了显著影响,通过逻辑树方法可合理量化这种不确定性;地震破裂面的倾角、滑移角和破裂面积的随机不确定性对海啸危险性分析结果产生较为显著的影响,经事件树方法处理后的危险性结果保证率远高于20%,略低于80%,可基本满足工程抗海啸设计要求。