中国近海沉积物-海水界面化学

《中国近海沉积物—海水界面化学》专著是我国第一部海洋界面化学专著,是著者在其主持的国家自然科学基金项目基础上发表的４０余篇学报级论文的系统总结和精练,专著把海洋中生源物质的循环、生物地球化学过程、颗粒物的垂直沉降通量等,集中体现在沉积物—海水界面这一...     

镁同位素示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程

镁（Mg）作为主要的造岩元素及生物营养元素,是连接大陆、海洋和地球内部循环的重要纽带。碳酸盐岩作为Mg的主要储库,是全球Mg循环的重要组成环节,利用Mg同位素示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程是有效反演深时海水Mg同位素组成（δ26Mg_海水）、恢复全球Mg循环的基本前提。近二十年来,Mg同位素在示踪碳酸盐岩沉积—成岩过程研究中取得了较大进展:1）不同类型碳酸盐矿物形成过程中的Mg同位素分馏及其影响因素的研究得到完善;2）建立了Mg同位素地球化学模型,对不同白云石化过程进行半定量—定量模拟;3）初步探索了利用Mg同位素反演早期成岩流体体系的方法。以上研究进展为利用碳酸盐岩恢复δ26Mg_海水奠定了理论基础,在选择有效的碳酸盐岩载体恢复δ26Mg_海水时,需充分考虑碳酸盐岩的沉积—成岩过程及其对Mg同位素组成的影响,并适当结合地球化学模型,消除沉积—成岩因素的影响,进而恢复δ26Mg_海水。     

八十年代的海洋地球化学

海洋地球化学在六十年代就已经成熟起来。它已经从少数海洋化学家仅为解决物理的或生物学的问题而进行海水的化学分析,改变为海洋化学家参与并领导世界范围的海洋考察。七十年代以来,由于象地球化学海洋断面研究计划(GEOSECS)这样长期而大尺度的全面考察和CEPEX之类的受控试验研究,使得海洋地球化学得到迅速发展。目前,海洋地球化学正依如下四个发展阶段迅速向前迈进:(1)用化学术语描述海洋(包括选定化学组     

古海水pH值代用指标——海洋碳酸盐硼同位素研究进展

仪器测量的海水pH记录太短，无法评估海水pH自然变化的频率和幅度,并预测未来大气CO₂急剧增加后海水酸度的响应。海相碳酸盐的硼同位素是目前恢复古海洋pH的有效途径，倍受古气候—环境学家的重视。评述了近年来海洋碳酸盐的硼同位素的最新研究成果和研究现状，重点探讨了海相碳酸盐的硼同位素的测定方法、硼同位素—pH模型和古海水pH恢复等前沿内容，旨在提供一个系统的海洋碳酸盐硼同位素—pH系统的基本概念及研究思路，以利于气候学、地质学界了解这一交叉领域的发展动态。     

晚泥盆世弗拉期-法门期(F-F)之交海洋氧化:来自华南垌村剖面碳酸盐岩Ce异常证据

晚泥盆世弗拉期-法门期(Frasnian/Famennian,以下简称F-F)之交的生物灭绝事件是显生宙以来五大生物灭绝事件之一,这次灭绝一般认为与全球海洋缺氧有关。华南广西桂林是我国F-F地层最为发育、研究程度最高的地区之一,本研究利用碳酸盐岩Ce异常指标,对桂林地区垌村剖面F-F期间的古氧化还原条件进行了重建。结果表明,F-F期间碳同位素的正漂移对应着表层海洋的氧化而非先前广泛认为的缺氧。将这一发现与先前同一地区的地球化学和古生物数据相结合并进行综合分析,我们认为气候快速波动在F-F期间生物与环境巨变中扮演了最为关键的角色。气候变冷使得海水氧溶解量增加和赤道—极地之间海水温度梯度变大,海洋表层环流和垂直翻转变得更加活跃,导致深水营养物质向海洋表层的输送量增多,有效促进表层海洋初级生产力和有机碳埋藏通量升高,进而引起全球海水碳同位素值的提高。因此,本研究支持全球气候快速变冷而非海洋缺氧导致了F-F大灭绝事件。     

特约主题:海洋地球化学

<正>编者按语:海洋地球化学是地球化学的一个年轻的分支学科,它主要研究海洋(包括海底的岩石、沉积物和海水)的化学成分以及元素在其中的分布、分配、集中、分散、迁移、共生组合及其演化历史。从研究空间和方法学上看,海洋地球化学将地球化学的方法应用于海洋这一对象进行研究;从理论上考察,海洋地球化学是学科交叉发展的结果,它是由地球化学和海洋科     

海洋沉积物的锌同位素地球化学及其应用

锌同位素体系是海洋地球化学研究的新示踪剂,应用于示踪海水中锌元素的来源及其运移过程.海洋沉积物作为锌元素重要的"源"与/或"汇",其锌同位素组成的研究有助于理解海洋锌元素的地球化学循环.海洋沉积物记录了海水组成的信息,可以反演古海水锌同位素组成的变化,前提是理解沉积物与海水之间的分馏.对海水及海洋不同储库锌同位素研究进行系统总结,包括河流输入、热液体系、不同类型海洋沉积物(如富碳酸盐的沉积物、陆源硅酸盐碎屑、硅质沉积物、铁锰结核、贫氧-缺氧沉积物)的锌同位素组成,阐述了海洋沉积物锌同位素组成变化在古气候、古环境重建以及古海洋学等领域的应用以及重要性.      

海洋中氟氯烃的研究进展

研究海洋中的氟氯烃对全球气候变化和海洋环流的研究有重要意义.氟氯烃不仅是温室气体,还破坏大气平流层中的臭氧,也是近代海洋科学研究的有效工具,可以作为化学示踪剂,广泛用于示踪海洋环流、水团运动混合过程、海洋通风过程,测定水团年龄、海水混合和循环速率以及海气交换速率等的研究.对过去几十年海洋中氟氯烃的研究进展进行了评述,介绍了海水中氟氯烃的分布特征与通量研究、氟氯烃在海洋中的应用及分析方法,同时简述了大气中氟氯烃的分布特征.概述了该研究领域有待进一步研究的问题.     

新生代气候变化与陆地硅酸盐岩风化和海洋Sr同位素研究

新生代全球气候自始新世55Ma以来在逐渐变冷。陆地硅酸盐岩在造山带和高原地区通过加速化学风化，消耗了大气中的CO2温室气体造成了新生代气候变冷。目前关于陆地硅酸盐岩风化与海洋Sr同位素关系的研究，主要存在两种观点：一种认为海水Sr同位素变化可作为全球地表化学风化的替代性标志；另一种观点认为全球并不存在平均地表风化这种说法，海水Sr同位素在地质历史中的演化是主要与某种地质构造事件或岩石类型的风化有关。我国应当不失时机地加快对源于喜玛拉雅山地的恒河－布拉马普特拉河进行研究，以进一步揭示陆地硅酸盐岩风化与海洋Sr同位素变化的关系。     

成矿组分沉积同生富集的一种新机制:动态海水团的混合过程

海洋可以被分成若干特征各异的、运动着的海水团，各种海洋现象就源于海水团的运动和相互作用。分隔不同海水团的前锋面上的混合作用是促使成矿组分发生沉淀富集的地球化学障。在海水团前锋混合带上，成矿组分在沉积物中产生同生富集，结果生成沉积矿床或矿源层。这是一种在时间上广泛发生但又尚未被人们所认识的崭新机制。     

大鹏湾海洋地质环境与地质灾害综合分析

广州海洋地质调查局在大鹏湾深圳海域开展了海洋地质环境与地质灾害综合调查研究。笔者根据调查所取得的海水化学、海底表层沉积物和海底工程地质条件(包括潜在地质灾害)等方面的资料，结合实测的海底地形地貌背景，对大鹏湾海域的海洋地质环境进行了单因子评价和多因子综合评价，认为大鹏湾的海洋地质环境总体呈良好状况，并对大鹏湾的海洋开发工程建设提出了有益建议。     

晚新生代海洋磷循环模拟

理论分析表明,海水磷浓度控制了海洋自生磷沉积和热液磷沉积通量,并以此调节长尺度海洋磷循环的动态平衡.运用质量平衡原理,研究恢复了控制晚新生代海洋磷循环的各种通量,并据此模拟出海水磷浓度的演化.海水磷浓度演化与碳同位素分馏记录的浮游光合生物生长速度的变化一致,揭示在长时间尺度上,浮游光合生物的生长受海水磷含量控制.1500万年以来,大陆风化磷通量急剧增加,致使海洋磷浓度和磷沉积通量增加.海洋磷浓度增加促进了海洋生物生产力,导致海洋大气中生物气溶胶浓度升高,最终通过气溶胶的直接和间接辐射效应驱动晚新生代全球变冷.     

海洋铜锌同位素地球化学研究进展

铜锌是海洋浮游生物生命活动所必需的微量营养元素,其含量和同位素能够对相关海洋生物—物理—化学过程进行示踪和定量分析,是国际地学重大研究计划"GEOTRACES"的核心研究内容之一.总结和评述了近年来海洋铜锌同位素的最新研究成果和研究现状,归纳出以下认识:①生物吸收、颗粒物吸附和有机质络合等不同海洋过程会使海水溶解铜锌同位素产生分馏,从而对同位素组成的纵剖面分布特征造成影响;②现代海洋主要铜锌输入、输出端元同位素组成及通量的研究已日趋成熟,但仍存在潜在的铜锌源汇尚未被发现;③铜锌对海洋气候环境变化极为敏感,其同位素组成经常被广泛应用于古海洋气候环境变化等方面的示踪.未来还需在优化铜同位素组成的分析测试方法、探究海洋铜锌的潜在源汇以及生物碳酸盐等海洋载体铜锌同位素分馏机理等方面开展进一步工作,并有望在碳循环、地球气候重大演变和海洋环境污染的示踪应用等方向取得突破.     

海洋环境Fe同位素地球化学研究进展

Fe是海洋“生物泵”中限制浮游生物生长和控制海洋初级生产力的主要因素之一,也可间接影响大气中CO2含量,反馈于全球的气候变化。近年来基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC ICP MS)分析方法的改进及测试精度的提高,应用Fe同位素组成、变化及其分馏机制,为研究海水中Fe的主要来源以及示踪海洋环境中Fe的循环过程等,提供了一个有效地球化学指标,也对示踪地球不同演化阶段的海洋沉积环境变化具有指示意义。较为详细地介绍了海洋环境中不同储库的Fe同位素组成,洋中脊热液流体—玄武岩、海水—大洋玄武岩等水—岩反应影响Fe同位素分馏效应的主要因素及地球不同演化阶段古海洋沉积环境中的Fe同位素变化。认为海洋环境下Fe同位素可以产生较为明显的分馏作用,轻铁同位素具有更易活动、易迁移的特征,并进一步提出不同相态、不同矿物间Fe同位素分馏系数的确定等相关问题仍是今后Fe同位素研究的主要方向。     

镍酸钐研究进展及其用于海洋电场传感器的可行性分析

海洋电场信号被广泛用于海底以下地质构造、水体目标探测、物理海洋和海洋物理特性分析等研究领域,收集海洋电场信号有重要的科学价值,其中海洋电场传感器是其测量媒介.近年来,钙钛矿型复合氧化物作为新型材料成为研究热点,镍酸钐是钙钛矿复合氧化物中性能比较特殊的一个,具有金属—绝缘体相变特性,在海水中稳定性强,对低频电场信号敏感度...     

海洋科学研究15年回顾与展望

1　海洋科学的研究对象和主要任务海洋科学是一门认识海洋的科学。海洋科学不仅研究巨大的海洋水体部分 ,也研究 :海岸带、河口和滨海湿地———通过这里淡水连续不断地进入海洋 ;海洋与大气界面———这里发生着海气间物质和能量的交换 ;海水和沉积物界面及海底岩石圈等。由于海洋的观测难度大且花费高 ,海洋学家始终致力于大力发展快速、高效和先进的观测仪器和技术 ,并且依托海洋科学调查船、卫星和自动观测系统 (如锚系浮标等 )实施海洋观测。海洋科学主要研究海洋中的物理过程、生物过程、化学过程和地质过程及其相互作用。其分支学科…     

250—500℃,100MPa下海水—玄武岩反应的实验研究

现代海洋地质地球化学研究表明，海底活动热泉和某些海底矿床的形成可能与洋脊地区发生的海水－玄武岩反应有关。本文在２５０－５００℃、１００ＭＰａ下实验研究了海水－玄武岩反应中矿物蚀变和金属淋滤问题，并讨论了海底矿化的可能机理。实验结果揭示，经与海水反应后玄武岩受到强烈的蚀变和淋滤，且蚀变矿物组合和重金属淋滤量受实验温度和水岩比值的控制。在４５０℃和ｗ／ｒ≤５时，海水－玄武岩反应生成的溶液在Ｆｅ、Ｍｎ、     

热水沉积作用的研究历史、现状及展望

热水沉积作用的研究已经历70余年,目前初步统一了热水沉积及其沉积岩的相关概念。按照形成矿物的温度和颜色特征及类型,将热水沉积作用分为白烟囱型和黑烟囱型,前者主要是在较低温度(100～320℃)下形成硅酸盐、硫酸盐等浅色矿物,后者主要在较高温度(320～400℃)下形成硫化物、氧化物等暗色矿物。大陆的热水沉积热液与海洋热液在温度与物理化学性质方面存在明显差异,大陆热水温度比海洋低,变化范围较海洋大;pH均值比海洋高,变化范围较海洋热水小;Na+K离子浓度与海洋接近,Ca离子与Cl离子浓度比海洋高,但它们的变化范围较海洋大。初步建立了一些关于热水沉积的沉积模式,如海底热液对流模式、盆地压实卤水对流模式、洋中脊岩浆热液—海水混合循环对流模式、热液溢流—喷流—溢流模式。由于热水沉积作用及热水沉积岩的分布具有特殊性和局限性,目前的研究程度较低,对热水沉积的化学过程和热力学过程、热流体成因、物质来源、热水沉积分异、热水沉积机理还不十分清楚,有待于进一步深入系统研究。     

南海珊瑚礁光学浅水海域多光谱遥感水深反演

海洋水深信息对研究珊瑚礁海域资源与环境具有重要作用。南海珊瑚礁海域测深数据受多种条件限制施测困难,在时间与空间方面数量非常有限。文章针对南海岛礁海域以I类水体为主导的海水光学特性,以南沙群岛库归沙洲海域为例,使用Sentinel-2多光谱卫星遥感影像和同期过境的MODIS卫星数据,构建底质光谱,采用半分析半经验模型计算海水表面遥感反射率与海水叶绿素浓度,通过对数比值模型进行该地区光学浅水海域遥感水深反演分析,并进一步通过多时相反演水深融合提升精度。经与多波束实测水深数据验证,研究区域反演水深总体均方根误差和平均相对误差分别为2.68 m 和9.99%。该方法通过叶绿素浓度推演部分海水光学特性,可以从多光谱卫星影像中快速获取南海岛礁光学浅水海域初步水深信息,供相关海洋领域分析与应用。     

海水中过氧化氢的研究进展

海水中过氧化氢(H2O2)能与多种痕量金属发生氧化还原反应并改变其存在状态,从而间接影响海洋生态系统。综述了过去30多年的研究结果并提出进一步研究方向。H2O2在100~200m以浅的上层海洋中普遍存在,浓度介于0~102nmol/L之间。H2O2在表层含量最高,随深度增加而减小;近岸海区H2O2浓度通常高于寡营养大洋;并且海水中H2O2出现典型的周日波动(白天浓度增加,于午后达到最大值后逐渐降低,至黎明达到最低值)。海水中H2O2的来源包括光化学生产、大气沉降和生物生产,一般以光化学生产为主。去除过程包括生物分解、光化学分解和化学分解,以生物分解为主。目前对H2O2在受河流影响的近岸陆架海区中的生物地球化学、光化学生产的影响因素以及H2O2的去除机制尚缺乏全面认识,在这些方面还需更多研究。