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。     

基于多波束数据的南海海盆洋壳区海山地形特征

利用全覆盖的多波束数据,聚集南海海盆洋壳区,统计分析了海山的地形特征,并展示了典型海山和海丘的地形。统计结果表明,研究区发育高差1 000m以上的海山约46个,高差1 000~500m的海丘约90个,高差500~200m的海丘约100个。多波束数据揭示了海山和海丘更加精细的形态特征,如部分海山和海丘顶部保留的火山口形态。同时,发现研究区众多海山和海丘一侧山坡为陡峭的断面,推测为一系列的小断裂切割形成。基于海山和海丘的地形断面分布特征探讨了中南断裂的位置,推测中南断裂可能是由两组南北向平行的断裂及中间区域组成的断裂带。     

西太平洋雅浦-卡罗琳海区海山多尺度地形特征

海山地形的多尺度特征研究,有助于理解海山形成与演化过程中的地貌过程,并为深入认识俯冲带地球动力过程提供新的线索。本文基于中国科学院海洋研究所“科学”号科考船近年来在雅浦-卡罗琳海区采集的高分辨率海底地形数据,利用统计学及频谱分析等方法,分析了研究区42座海山的形态及地形粗糙度特征,并对海山地形多尺度特征及其成因开展研究。结果表明,雅浦-卡罗琳海区不同构造环境下形成的海山群,在海山的形态参数和多尺度地形特征等方面存在显著差异。相比于索罗尔海槽,帕里西维拉海盆中的海山具有更大的宽高比与更小的平坦度。两区域内海山形态参数具有不同的线性相关关系,表明区域内海山存在不同的形态演化过程。对帕里西维拉海盆中海山地形的频谱分析显示,其大尺度特征信号不显著,意味着该区域内海山地形受小尺度地貌过程的影响更大。索罗尔海槽中海山的粗糙度与海山体积具有线性相关性,可能与不同海山形成过程的差异有关,较早形成的海山受到了更多构造活动及小尺度地貌过程的影响,进而形成了更加粗糙的表面特征。     

世界大洋海山的特征和分布规律

在最近 1 0年 ,由于地球动力学和大地构造学的快速发展及海底矿产资源的诱人前景 ,人们对海底山脉的兴趣剧增。根据卫星测高技术资料解释 ,世界大洋底海山遍布。从卫星测量、水深测量与航海图件等推测 ,在世界大洋岩石圈上 ,高度超过 1km的海山数目很可能多达1 5～ 2 0万座。大洋底杂乱分散的海山证实了板内火山运动过程中的非线性动力学因素的作用。但是 ,对已知高度超过 1km的海山地貌特征的统计分析和 3大洋区海山展布特征的研究 ,有可能确定海山高度分布及空间位置分布同其岩石圈时代间的某种关系。本文对太平洋、大西洋和印度洋内所…     

海山俯冲过程中的变形特征——物理模拟和数值模拟证据

文章通过物理模拟和数值模拟相结合的方法,探讨了海山在俯冲过程中自身出现的变化特征。结果表明,海山在增生楔体中俯冲时,主要变化特征表现为其上覆的大洋沉积物的刮落,唯有海山尾部的洋壳有小部分大洋沉积物得以保存;当海山开始进入俯冲通道时,海山逐渐由向陆壳之下硬挤入变为向地幔挠曲,而向地幔的挠曲变形为海山进入俯冲提供了充足的空间并使俯冲洋壳的俯冲角度增加。俯冲挠曲过程有效降低了陆壳与海山之间的耦合度,从而降低大震的发生概率。此外,文章也对多手段研究俯冲带变形的尝试进行了探讨。     

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。     

海山对水动力场影响的数值实验

采用普林斯顿海洋模式对海峡中过海山的流场变化进行模拟。通过数值分析不同条件下海山周围的流场分布变化特征,并讨论了其相应的形成机制。在无海山存在的平底海峡中,无论是否考虑科氏力,海流流向均不发生偏转,但水位分布有明显差异。海山存在的情况下,若考虑科氏力效应,则会形成环绕海山的顺时针环流,并在海山周围有泰勒柱形成。当入流速度不同时,流场特征发生明显变化,流速越小,泰勒柱越明显,在合适入流条件下,在海山后方的尾流区会有涡生成。     

南海中部海盆海山磁性反演及初步解析

南海中部海盆分布着众多海山,从实测磁异常反演海山磁性是南海海盆古地磁研究新的重要课题,它有助于解决南海海盆的运动方向和运动形式等问题.对南海海盆16座海山作磁性反演取得了较高的计算精度.对南海中部海盆海山磁性反演表明,海山均为非均匀磁化体,海山形成经过多期火山喷溢叠加.海山磁性差异清晰地显示了海盆分区特征.南海海盆分东部海盆区和西南部海盐区,海盆地壳运动规律差异较大:东部海盆以逆时针旋转由南往北运移;西南海盆先经历了顺时针旋转,后改为逆时针旋转,由北往南运移.     

麦哲伦海山区ME海山磁异常特征及其成因探讨

西太平洋麦哲伦海山区由于大规模火山活动的存在，深层熔岩上涌，为结壳的形成提供了丰富的物质来源。根据磁测资料，对区内ME海山磁异常特征。采用似二度体磁力剖面异常特征计算公式。用正演拟合方法来反演地下地质体产状、形态大小、基底起伏和磁性体物性参数，从而得出磁源体特征。研究海山性质及邻域洋底的地质构造特征。特别是断裂构造及其分布、岩浆活动规律以及岩石物性等有关的海山结壳的地质构造背景及其演化。为探讨地质构造对结壳的生长的控制作用提供依据。并为评价富钻结壳资源提供基础资料。     

南海深海平原海山、海丘分布规律及形成环境

南海深海平原有众多的海山、海丘分布,相对高差1 000m以上的高大海山即有18座,并对其中14座主要海山予以命名.海山和海丘的排列方向具有明显的规律性,有北东向线状海山和链状海山、东西向链状海山或海丘、南北向链状海山或海丘和北西向链状海山或海丘.海山、海丘的排列方向明显受南海板块构造运动控制,高差悬殊的海山和海丘系由玄武岩浆沿海盆断裂构造线上溢发而成.     

中太平洋海山玄武岩的岩石学特征与年代

玄武岩在中太平洋海山分布广泛, 且普遍存在风化蚀变现象.对测区内玄武岩样品的岩石学特征研究表明, 玄武岩具斑状结构, 基质以间粒结构为主.斑晶矿物为基性斜长石、单斜辉石和伊丁石化橄榄石.基质矿物为斜长石、辉石、橄榄石、铁矿物、磷灰石、玻璃及次生矿物等. 各海山玄武岩同属碱性玄武岩系列, 并为钾质类型玄武岩, 它们的形成基本上处于同一地质构造环境中.稀土元素分析结果为轻稀土富集型, 轻重稀土在岩石形成过程中发生了不同程度的分异作用.CM5海山玄武岩比其他海山年代相对较老（60 Ma）.     

西太平洋卡罗琳洋脊CM4海山铁锰结壳矿物学和地球化学特征

2017年8月中国科学院海洋研究所在西太平洋低纬度海区的卡罗琳洋脊CM4海山开展了多学科综合调查,发现该海山山体表面分布着大量的铁锰结壳。本文对该海山的5个铁锰结壳样品进行了矿物学和地球化学研究,利用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子光谱及质谱(ICP-OES、ICP-MS)等测试技术分析了铁锰结壳的矿物组成、主微量元素和稀土元素含量,并进一步探讨了铁锰结壳的成因类型。结果表明,该海山铁锰结壳的矿物组成以水羟锰矿为主,含有少量钡镁锰矿、水钠锰矿、针铁矿、纤铁矿、石英和方解石。该海山铁锰结壳的Mn、Fe、Co、Ni、Cu元素平均含量分别为24.24%、15.14%、0.16%、0.34%、0.01%。与全球各大洋海山区铁锰结壳相比,该海山样品的Cu含量很低。该海山铁锰结壳的稀土元素(REY)含量相对偏低,总体为轻稀土(LREE)富集;稀土(REY)配分模式显示相对平坦的特征,呈明显的Ce正异常,轻微的Y负异常和Ho正异常。样品的矿物组成、元素比值、元素组合等都表明该海山铁锰结壳属于水成成因,未受明显的成岩作用影响。     

西太平洋Lamont海山中新世以来富钴结壳成矿环境的演化

分析了西太平洋Lamont海山12个站位33个富钴结壳样品的主元素和稀土元素,结果表明,该海山富钴结壳成因类型属于水成成因,并且在形成过程中基本未受到磷酸盐化作用的影响。Lamont海山的一个富钴结壳样品剖面的电子探针数据显示,该海山富钴结壳的成矿环境在新第三纪以来至少存在2个演化阶段:第1阶段,23~15 Ma,富钴结壳中Mn相对富集,成矿环境以富氧贫硅为特征;第2阶段,15~0 Ma,富钴结壳中Fe相对富集,成矿环境以贫氧富硅为特征。成矿环境的氧化能力总体上呈现下降的趋势。联系新生代世界大洋,尤其是西太平洋的地质演化背景,认为引起成矿环境演变的原因主要是西太平洋大洋板块的WNW向漂移和新第三纪以来全球水道开合,造成了Lamont海山所处海区最低含氧带逐渐减薄。     

西太平洋Kocebu海山铁锰结壳稀土元素地球化学特征

西太平洋麦哲伦海山区是全球重要的铁锰结壳资源分布区,具有丰富的稀土元素资源潜力.本文对采自麦哲伦海山区Kocebu海山的11个铁锰结壳表层样(<1 mm)进行稀土元素地球化学研究,探讨其含量特征、成因和影响稀土元素富集的环境因素.结果表明:Kocebu海山铁锰结壳表层样品ΣREY(Rare earth elements...     

海山生物多样性研究近10年国际发展态势与热点

海山是全球深海生物多样性的汇聚区, 且以其高富钴结壳资源和高渔业资源成为深海探测研究热点。海山生态系统易受到人为活动的影响, 海山及其冷水珊瑚被认为是脆弱海洋生态系统的重要构成部分。对海山生物多样性的破坏以及过度开发可能对海洋健康造成不可逆的严重影响, 法律和地缘政治等因素的影响也使得保护海山生物多样性面临很多挑战。本研究对海山生物多样性近10年(2001—2020年)的国际研究计划以及论文发表情况进行了综合分析, 探讨了海山生物多样性研究的国际发展态势和研究热点, 为海山生物多样性研究、保护与管理及相关国际合作的开展提供参考。     

南海东部海盆海山磁性对比

根据 1 980年～ 1 987年在南海海盆进行地球物理调查获取的海山地形和地磁异常资料 ,运用虚源法 ,对南海东部海盆区域的 9座海山作了磁性计算及对比。结果表明 :(1 )每座海山非均匀磁性反演的磁异常形态比均匀磁性反演的磁异常形态更接近观测异常 ,海山为非均匀磁化。 (2 )每座海山的非均匀磁化计算的拟合度参数值 (GFR值 )大于均匀磁化计算的拟合度参数值 (GFR0 值 ) ,平均每座海山增加 3 .7。 (3 )海山形成后均向北运移 ,位于东部海盆北侧的5座海山沿纬向位移的平均距离为 9.2 1°,南侧 4座海山沿纬向位移的平均距离为 3 .6 7°;海山均呈逆时针旋转 ,但旋转的角度存在区域性差异 ;东部海盆的运移方式与东邻的吕宋岛、西菲律宾海盆和台湾岛相一致。 (4)海山的磁化强度呈明显的分区性 ,北侧 5座海山的磁化强度大于南侧 4座海山的磁化强度 ,推测东部海盆形成过程中整体向北运动     

南海中部海山性质研究

南海海底的海山和海丘是南海成过程中的产物，如何理解它们的性质，直接关系到如何构建南海的形成演化机制。通过重力异常场计算、地质剖面模型拟合的方法分析指出南海海山有年轻的大洋玄武岩海山，也有包含了大陆玄武岩的“双性”海山。     

海山微生物多样性研究进展

随着深海海山区域生物多样性的发现,人们越来越关注深海微生物的研究。海山山脉火山活跃部分具有非常广泛的特殊微生物栖息环境,因此成为人们研究海山微生物多样性的热点。但从现有报道来看,我们对海山微生物的了解还很少。作者主要针对海山、尤其是西太平洋深海海山的类型及其微生物群落(包括对铁、硫循环起指示作用的特殊群落)的研究进展进行综述。在这些研究中,通过基于SSU rDNA克隆测序、T-RFLP、系统发育比较等培养与非培养分析手段发现,西太平洋深海火山活跃海山周围具有比较高的环境多样性与特殊微生物类群多样性,其中ζ变形菌纲(ζ-proteobacteria)和/或ε变形菌纲(ε-proteobacteria)微生物是最普遍的类别。这些研究对于进一步开展其他海山的地质形成过程及微生物栖息环境与类群研究具有较大的指导意义。     

海山富钴结壳的圈矿方法

对海山富钴结壳的圈矿方法进行了分析和探讨,指出海山富钴结壳圈矿的主要方法和步骤为:(1)挑选富钴结壳发育良好的海山。除大片连续厚层板状分布的结壳发育良好的大型平顶海山是重点调查的目标海山外,规模较小的尖顶海山是近年来新的圈矿目标海山。(2)确定矿块的边界位置。对选定的海山进行深海摄像、电视抓斗、拖网和浅钻等多种手段的调查,通过所取得的综合结果对矿块边界进行判断,确定准确的矿块边界。(3)计算结壳的覆盖率。利用调查所获得的矿块相关的数据和信息对矿块内结壳厚度和结壳覆盖率以及矿区资源量进行评估。     

南海海山非均匀磁性反演

利用虚源法对南海海盆 1 6座实测海山进行了磁性反演。结果表明 ,南海海山非均匀磁化反演效果明显优于均匀磁化反演 ;南海海盆东部和西南部的海山运动方向相反 ,前者向北 ,后者往南 ;海山运移中的旋转形式两地也存在明显差异。