西沙永兴岛珊瑚礁与礁坪生物生态学研究

20 0 2年 8月对西沙永兴岛珊瑚礁与礁坪生物进行了生态学调查。珊瑚礁调查采用选取断面布设样框的方式进行覆盖率的定量调查 ,水下照相和录相拍摄的珊瑚种类作为定性调查资料 ,并将调查结果与 1978年结果对比 ,以说明该区域珊瑚礁的变化趋势。礁坪生物的采样采用取样框和走样线相结合的方式 ,获取定性定量资料 ,并采用Shannon Weaver多样性指数 (H′)和Pielou均匀度指数 (J)来说明永兴岛礁坪生物的物种多样性和物种分布的均匀性情况。结果表明 ,永兴岛珊瑚种类丰富 ,共发现 2 9种珊瑚 ,造礁珊瑚覆盖率较高 ,但 2 0多年来珊瑚有较明显的退化趋势。礁坪生物初步鉴定有 5 4种 ;平均生物量为 395 78g/m2 ,平均栖息密度为 6 3ind/m2 ;生物数量和物种多样性的水平分布趋势一致 ,即礁坪北侧最高 ,南侧居中 ,西侧最低 ,这种现象与岛屿西侧受人类活动干扰程度较大有关 ;数量的垂直分布 :生物量为低潮区 >中潮区 >高潮区 ,栖息密度为高潮区 >中潮区 >低潮区 ;物种多样性的垂直分布存在自高潮区向低潮区递增的趋势。     

南沙群岛永暑礁第四纪珊瑚礁成岩作用与海平面变化关系

应用现代地表不同环境的碳酸盐成岩特征，分析“南永１井”井深１５２ｍ的珊瑚礁岩心的成岩变化，发现这１５２ｍ珊瑚礁层中有３个沉积间断面（分别位于井深１７，９０和１４２ｍ处），分为４个沉积旋回，分属４次海平面上升期建造，３个沉积间断面是３次海平面下降期形成的。     

南沙群岛永暑礁第四纪珊瑚礁成岩作用与海平面变化关系

应用现代地表不同环境的碳酸盐成岩特征，分析“南永１井”井深１５２ｍ的珊瑚礁岩心的成岩变化，发现这１５２ｍ珊瑚礁层中有３个沉积间断面（分别位于井深１７，９０和１４２ｍ处），分为４个沉积旋回，分属４次海平面上升期建造，３个沉积间断面是３次海平面下降期形成的。     

南海珊瑚礁地貌模型研究

近200a前Darwin于1832-1836年间环球考察热带海洋珊瑚礁后,首次建立了珊瑚礁地貌模型并论述其形成机制,该模型总体形态呈全部或部分被上截了顶部的锥形,本文简称为"上截锥型"。此后历经几代学者的研究,都继承了他的珊瑚礁地貌模型。对南海珊瑚礁地貌模型的研究,近年有研究描绘为另外一种模型,该模型的特点是礁外坡为内凹形,礁体形态呈蘑菇状,本文称为"蘑菇型"。本文根据许多南海珊瑚礁地形实测资料和地貌学研究文献,确认南海珊瑚礁地貌模型应为上截锥型,"蘑菇型"珊瑚礁地貌模型并不符合珊瑚礁形成演化规律,在自然界内不存在。     

海洋沉积物中早期成岩作用地球化学研究进展

海洋沉积物中早期成岩作用过程以有机质降解为基础。按照反应自由能大小,有机质依次被O2、NO3-、Mn4+、Fe3+、SO42-氧化,在产甲烷菌作用下发生产甲烷作用,形成大量生物成因甲烷,这是海洋沉积物中甲烷主要来源之一。甲烷气体在向上运移过程中既可在水合物稳定带中与水分子结合形成水合物,游离态和溶解甲烷也可以在硫酸盐还原菌和甲烷菌联合作用下发生甲烷厌氧氧化作用,并与沉积物中的Ca2+、Fe2+结合,形成碳酸盐岩和黄铁矿等自生矿物。这一系列过程埋藏了大量甲烷(碳),成为重要的碳汇。早期成岩作用的各种反应机制,特别是沉积环境因素的影响及其产生的阳离子同位素分馏仍是未来的重点研究方向。通过大量的文献调研,概括了早期成岩作用过程中有机质降解及甲烷厌氧氧化作用的反应机理,黄铁矿、碳酸盐岩等自生矿物的形成机理以及同位素分馏特征等地球化学研究进展,并提出了未来重点研究的方向的建议。     

南海典型珊瑚礁生态系统健康评价方法研究

本研究基于系统复杂性原理, 提出了南海典型珊瑚礁生态系统健康评价方法——组织力及系统功能评价法。该方法的评价框架包括珊瑚礁生态系统结构及功能、珊瑚礁生态系统与其他海洋生态系统间关系、与人类社会生态系统间关系、珊瑚礁生态系统发展制约因素等四大模块; 评价指标体系分为目标层、准则层、因素层、要素层等6个层级共计67个指标。同时, 本研究系统地提出了珊瑚礁生态系统健康评价的流程, 提高了珊瑚礁健康评价工作的规范性和时效性。应用组织力及系统功能评价法对2011—2018年西沙群岛珊瑚礁生态系统进行了健康评价, 结果显示自2011年起健康指数年均下降2.3%~2.4%, 除2012年、2015年健康指数稍有回升外, 其余年份均呈下降走势, 整体评价为亚健康状态。根据七连屿周边岛屿的实地考察和居民生活问卷调查结果, 2006—2008年的渔业发展、2012年的海星泛滥和2014—2015年的岛礁建设均对珊瑚礁生态系统造成了较大影响, 使10年内渔业产量下降了50%~80%。这与应用组织力及系统功能评价法的评价结果相吻合, 侧面验证了该评价方法的科学性和可行性。     

珊瑚礁对热液流体的地球化学记录——来自南海西沙永兴岛珊瑚礁稀土元素的证据

碳酸盐岩中稀土元素的含量、配分模式及元素异常记录了周围沉积水体的特征,能够很好地指示古海洋及沉积环境。珊瑚具有的高分辨率和稀土元素的高稳定性的特点,能够忠实地记录周围海水的地球化学特征。本文以南海西沙宣德环礁永兴岛142～84 ka发育的珊瑚礁为研究对象,通过主微量元素含量,尤其是稀土元素含量及其配分图解,判断珊瑚礁形成时周围水体的特征。结果表明自142 ka以来,永兴岛大部分珊瑚礁具有正常海相碳酸盐岩的稀土配分特征,表现为LREE亏损,Ce负异常及高的Y/Ho比值,表明周围水体属于开阔的浅海,但是位于23 m处(年龄为114 ka)的滨珊瑚骨骼格架除了有正常海相碳酸盐岩的特征外,还具有明显的Eu正异常,这表明其形成时有热液流体的加入。经过模型计算,认为在滨珊瑚骨骼格架的生长阶段,至少有0.1%的热液加入周围的海水中。通过资料查询和年龄对比,认为这些热液可能与高尖石岛或海南岛火山活动有关。     

南沙群岛海区珊瑚礁灾害性地质分析

珊瑚礁是一种特殊的岩土介质，有独特的灾害地质类型。珊瑚礁灾害地质研究是现代工程地质学的一个新课题。通过珊瑚礁的地质记录研究了内动力灾害地质类型（包括活动断裂、地震和火山活动等）、外动力灾害地质类型（包括海底槽谷与地形突变带、崩塌、滑坡、峰礁与埋藏礁、泥丘、埋藏负地貌等），同时还分析了人类活动对珊瑚礁发育的影响。     

南沙群岛珊瑚礁岩体结构特征及工程地质分带

珊瑚礁是发育于海洋环境之中、由造礁珊瑚和生物历经生物和地质作用形成的地质体，是一种特殊的岩土介质类型。在南沙群岛珊瑚礁体上，水动力作用和沉积类型、地形地貌都具有成带分布的特点，因而岩体结构和工程地质性质亦具有分带性。在珊瑚礁海洋水动力环境分带的基础上．研究了南沙群岛珊瑚礁的剖面结构、内部结构和浅地层结构特征以及工程地质分层和岩性，将珊瑚礁岩体结构划分为4种类型和5个工程地质相带，并对各分带的工程特性及适宜性进行了评价。     

中—晚全新世高海平面的琼海珊瑚礁记录

采用精确的高程测量和高精度的TIMS铀系定年方法,对海南岛东部琼海青葛附近低潮时出露的原生死珊瑚和外礁坪上的活微环礁进行调查研究。调查结果表明,青葛附近外礁坪上的微环礁存在狭窄的生长上限(±8cm),位于最低低潮面上,是相当精确的海平面标志物。原生死珊瑚顶面与附近现代活微环礁顶面的高差数据和精确可靠的TIMS铀系年龄数据显示,5500~5200aBP (U/Th年龄,相对于2008年)时海平面至少高出现在(100±8) cm,真实的海平面很可能比现在高2.0~2.2m。总体上,5500~3500aBP期间海平面波动变化,波动幅度约为0.6m,且这种波动与气候波动有较好的对应性。4400~3900aBP期间琼海珊瑚礁的发育缺失很可能与此时的气候干冷有关。     

海南岛鹿回头珊瑚礁与全新世高海平面

通过实地考察和资料分析,海南岛南部全新世以来以沉降活动为主要特征,鹿回头珊瑚礁能够反映全新世以来的海平面变化,鹿回头岸礁礁坪面上的原生珊瑚礁是全新世高海平面时期的产物.全新世以来南海北部至少存在过4期相对高海平面阶段：7 300～6 000、4 800～4 700、4 300～4 200和3 100～2 900 cal.aBP.其中7 300～6 000 aBP是整个全新世最高海平面时期,也是鹿回头珊瑚礁发育的繁盛期,基本形成了现代珊瑚礁的地貌格局,后来不同时期发育的珊瑚礁是在此时期形成的礁塘或礁坑等低洼地中形成,并在鹿回头半岛两侧向外发展,现代珊瑚礁则发育于全新世珊瑚礁的外礁坪和礁前斜坡带.另外,鹿回头珊瑚礁反映的南海北部全新世高海平面时间与南海其他地区高海平面时间可以衔接或对应,说明南海地区全新世高海平面具有全球背景,至少在南海是一致的,且与气候变暖紧密相联.     

涠洲岛珊瑚礁生态系中浮游动植物与环境因子关系的初步探讨

本文根据1990年4月、10月间的理化分析数据，结合2002年9月涠洲岛珊瑚礁生态环境的调查状况，首次从珊瑚礁生态系的角度初步探讨该岛区浮游动植物与环境因子的关系。结果表明：该岛区浮游动植物的分布具有明显的区域性和季节性，既体现了珊瑚礁生态系具有较高的初级生产力特征，也体现了浮游动植物具有显著的季节交替现象。相关分析显示，水温、盐度、N，P，Si营养盐对浮游植物的种类组成及数量变动均有明显影响，但对浮游动物的影响不大；N是该生态系中浮游植物的限制因子，P限制状况只有在珊瑚礁生长带较深的海域出现，Si呈相对富足状态。     

南沙群岛永暑礁钻井珊瑚礁和珊瑚碎屑的磁学分析

通过南沙群岛永暑礁南永1、2井珊瑚礁和南永3井潟湖珊瑚碎屑的磁性测试与研究发现,它们的磁化率以负值(χ<0)为主,具抗磁性特性,但有稳定的剩余磁化强度,又具有铁磁性特性,即具有抗磁性与铁磁性共存的磁学性质。珊瑚礁和珊瑚碎屑的磁性主要来源于珊瑚骨骼及死亡后古生物和富铁细菌等壳体中变价的铁离子,这些变价铁离子在不同年代、不同环境下组成新的铁氧体,具有似单畴(PSD)的磁性特征。这个磁性不但在井深103m和254m处记录了布容/松山和松山/高斯地球磁场极性转换界限(年龄分别为0.78MaB.P.和2.58MaB.P.),而且记录了布容正极性期和松山反极性期内的琵琶湖I、II、贾拉米洛、奥都维、留尼汪Ⅰ、II地球磁场漂移,并提供了磁化率的变化可能与气候冷暖变换有关的信息。当χ<0时表示冷期,当χ>0时表示暖期。     

基于Sentinel-2卫星影像的海南西岛珊瑚礁识别和变化分析

珊瑚礁是海洋中最重要的生态系统之一, 近年来在全球气候变化和人为干扰加剧的影响下, 我国南海珊瑚礁总体处于快速退化状态。以海南西岛珊瑚礁为例, 基于Sentinel-2系列卫星10 m空间分辨率影像, 利用面向对象分类法(object-based image analysis, OBIA)对2017年12月~2018年3月和2021年12月两个时期的海南西岛珊瑚礁底质进行了识别分类, 并进行珊瑚礁面积变化分析。将2021年12月的分类结果与现场调查数据进行对比验证, 总分类精度和Kappa系数分别为83.3%和0.71。对比两个时期珊瑚礁底质分类结果表明, 西岛西侧珊瑚礁覆盖面积未出现明显变化, 东侧珊瑚礁显示恢复趋势。本文研究表明, 10 m地面分辨率卫星系列影像和面向对象的阈值分类方法可以对海南西岛珊瑚礁进行较为准确的识别和变化分析, 监测结果可为海南岛沿岸西岛等小型岛礁珊瑚保护及修复提供参考。     

海南岛扇肢亚目的补充记述

20世纪50~80年代以中国科学院海洋研究所为主，曾对海南岛进行了数次生物调查，包括：全国海洋综合调查(1958~1960年)，南海中部、东北部综合调查(1974~1985年)，全国海岛资源综合调查(1989~1993年)，中德海南岛生物联合考察(1990，1992年)及中日海南岛浅海动物多样性联合考察(1997年)等，获得了大批珍贵的海洋生物标本，这些标本基本上保存在中国科学院海洋研究所标本馆内。本文作者(Yu et al，2001)经对其中的甲壳动物等足类的整理，已记述了扇肢亚目浪飘水虱科和团水虱科的10个种。本文补充记述该亚目的4科13种，其中4种为中国海域新记录种。迄今为止，海南岛共发现扇肢亚目等足类23种，名录如下(其中*为本次补充种；**为中国海域新记录种)。     

南海第三纪生物礁分布与古构造和古环境

南海是一个具有特殊大地构造背景的区域，该区的第三纪生物礁主要发育在南海北部、南部和西部边缘的新生代沉积盆地中。对生物礁的分布规律以及相应的古构造和古环境研究证实，该区第三纪生物礁生长发育位置明显地受古构造控制，成礁期大型古河流体系对生物礁的生长和分布有较大影响，这些认识对南海生物礁油气藏的勘探、完善生物礁研究理论具有重要的意义和使用价值。