东太平洋海隆13°N附近岩浆作用研究

作为快速扩张洋中脊,东太平洋海隆岩浆作用研究对理解洋壳形成和演化有着重要意义.我们对获得于东太平洋海隆13°N附近的玄武岩进行了地球化学研究,包括:常量元素、微量和稀土元素、铀系同位素及矿物熔体包裹体研究.     

东太平洋海盆CC区沉积物因子分析揭示的沉积环境地球化学演化信息

对中国大洋矿产资源开发研究协会DY851和DY853航次获得的东太平洋晚新生代沉积物(包括61个表层沉积物样品和16个沉积物柱状岩芯)进行了系统的地球化学和数理统计分析，揭示了东太平洋海盆CC区晚新生代沉积环境地球化学演化的一些特征。认为洋底扩张、沉积区离东太平洋洋脊的距离、海底的地热强度及地热活动频率影响了研究区CCD的深度和CCD波动的频率及幅度，从而在一定程度上制约了研究区的沉积环境。     

东太平洋粘土沉积物组成和结构分析

对东太平洋-中国大洋调查区粘土沉积物组成和结构进行了分析,并根据其物相组成划分了7个沉积物类型,其中以伊/蒙 高岭石 石英型沉积物中粘土矿物含量最高;IR分析证明东太平洋粘土沉积物中富含有机质;对沉积物粒度分布和XRD测试结果显示,东太平洋粘土与地表同类粘土相比粒度明显细小且结晶差;SEM结果显示东太平洋粘土矿物为絮状和片状;综合分析东太平洋粘土的结构特征认为其活性比地表同类粘土大,预示该地区海洋粘土将会有更好更广的用途.     

大洋Fe-Mn氧化物稀有气体来源:来自CC区多金属结核He同位素的证据

大洋Fe-Mn氧化物主要有产出于深海洋盆的多金属结核和产出于海山基底岩石表面的Fe-Mn结壳。当前对Fe-Mn氧化物稀有气体研究处于起步阶段,对其来源的认识尚存在争议。研究认为,因东太平洋洋隆火山热液活动带来了大量成矿金属,从而位于东太平洋海盆克拉里昂、克里帕顿断裂带之间的CC区是全球多金属结核产出最集中、经济价值最高的地区。地壳     

南海及其围区中生代岩相古地理和构造演化

以岩相古地理分析和编图为基础,结合构造变动和岩浆活动资料,阐述了南海及其围区中生代构造演化。中生代时研究区位于欧亚大陆的东南缘,受特提斯域和太平洋域交替复合影响。早三叠世时古特提斯洋经过黑水河盆地东延至南海。从中三叠世开始构造岩相古地理演化出现明显的东西分异。晚三叠世时,受印支运动影响华南地块与印支地块拼合,研究区西部抬升,黑水河水道关闭;而研究区东部和东南部却受古太平洋的影响发生海侵,形成“粤东-西北加里曼丹海盆”,该海盆在早侏罗世遭受更大海侵,导致与中特提斯的良好贯通。中侏罗世在中特提斯发生过短暂海侵而形成“滇缅海”。晚侏罗世至早白垩世是中特提斯洋和古太平洋的俯冲鼎盛期,形成绵延数千km的欧亚大陆东南缘俯冲增生带。文中还讨论了中特提斯向南海延伸的通道、中特提斯与古太平洋对南海中生代演化的交替和复合影响以及南海东北部新近发现的晚中生代俯冲带等问题。     

ENSO-7赤道西太平洋异常纬向风所驱动的热带太平洋次表层海温距平的循环

近几年的一系列分析研究表明，ENSO与异常东亚冬季风之间有相互影响，持续的强（弱）东亚冬季风通过引起赤道西太平洋地区的西（东）风异常对El Niño/La Niña的发生起着重要作用；赤道太平洋次表层海温异常（SOTA）的年际变化（循环）与ENSO发生有密切关系；ENSO的真正源在西太平洋暖池，暖池正（负）SOTA沿赤道温跃层东传到东太平洋，便导致El Niño/La Niña的爆发；在暖池正（负）SOTA沿赤道东传的同时，有负（正）SOTA沿10°N和10°S纬度带向西传播，从而构成SOTA的循环；热带太平洋SOTA循环的驱动者是赤道西太平洋的异常纬向风。进而可以认为：ENSO实质上是主要由异常东亚季风引起的赤道西太平洋异常纬向风所驱动的热带太平洋次表层海温距平的年际循环。     

深海锰结核—核形石的新类型

对东太平洋深海锰结核用偏光显微镜、扫描电镜和透射电镜进行了研究。结果表明其由核心和叠层石包壳组成,具有核形石特有的结构和构造。因此,深海锰结核是一种锰质核形石。根据包壳中叠层石的种类,东太平洋锰质核形石可分为两种类型:一种表面光滑,内部致密,包壳主要由微小叠层石组成;另一种表面呈瘤状,内部疏松,包壳主要由奇异叠层石组成。透射电镜研究表明,锰质核形石的建造者是纳米级超微生物。其中微小叠层石(Minima)是由中华微放线菌(Miniactinomyces chinensis sp.nov.)建造的;奇异叠层石(Admirabilis)是由太平洋螺球孢菌(Spirisosphaerospora pacifica sp.nov.)建造的。     

Comparative study on the geochemical characteristics of rare earth elements in deep-sea sediments from different regions of the Pacific OceanSCIEI北大核心CSCD

太平洋深海沉积物中富集稀土元素(REY,包括钇),被认为是富有潜力的新型稀土资源。(含)沸石粘土、深海粘土和多金属软泥是主要的富含REY的沉积物类型,其中(含)沸石粘土和深海粘土在中、西北太平洋海盆大面积分布,而多金属软泥则多分布于靠近东太平洋洋脊热液活动的深海盆地中。目前关于中、西北太平洋海盆的深海粘土和(含)沸石粘土已有较多的研究,但关于多金属软泥中REY的研究较少。不同区域、不同类型深海沉积物中的稀土元素赋存状态有何差异?影响稀土富集的机制又是什么目前尚不清楚,也就进一步影响了对深海沉积物稀土资源的勘查和开发工作。本文分析对比了太平洋不同区域不同类型深海沉积物的地球化学特征及矿物学特征。结果表明,总体上,中、西北太平洋海盆深海沉积物中,尤其是(含)沸石粘土中的REY含量明显高于东太平洋海盆多金属软泥REY含量,其REY的富集主要与磷酸盐有关。超常富集REY(∑REY>2000×10^(-6))的沉积物中的CaO/P_(2)O_(5)比值趋向于一致(~1.4),几乎接近于磷灰石CaO/P2O5比值(~1.3),因此REY主要赋存载体为磷灰石,该区沉积物中REY的富集可能受到磷酸盐化的影响;东太平洋海盆多金属软泥明显受到热液影响,铁和锰的含量明显增加,但其∑REY含量集中于500×10^(-6)~800×10^(-6),不随铁和锰的增加而变化,REY的富集仍与磷酸盐关系密切,而与铁锰物质和铝硅酸盐关系不大。中、西北太平洋海盆富稀土的深海沉积物形成时处于较强的氧化环境,同时又有充足的含磷物质补给,才造成REY在该区沉积物中的超常富集;而东太平洋海盆多金属软泥虽然处于氧化环境,但缺少足够的磷补给,所以其∑REY含量通常低于中、西北太平洋海盆沸石粘土中∑REY含量。     

末次盛冰期太平洋赤道辐合带对暖池外热带海表温度变化的敏感性

利用美国NCAR CAM3大气环流模式,分析了末次盛冰期（LGM）两个不同的热带海表温度重建方案中,北半球冬季热带中、西太平洋对流活动及大气环流对暖池外（赤道东太平洋和热带大西洋）热带SST异常的敏感性。结果表明：  1）SST异常首先引起大气环流的改变。  赤道东太平洋对流层下沉增强,而作为经向补偿,副热带东太平洋上升运动增强,其中南半球尤为明显,同时南半球热带中、西太平洋上升运动增强,加剧了该区纬向逆时针环流,说明冰期热带海气耦合过程受气候背景场（如SST）影响很大;   2）大气环流格局改变引起热带中西太平洋的大气加热、对流活动、表层风场及降雨的巨大变化。  140°E以西的婆罗洲和菲律宾区域,总的大气加热减少是由于对流与辐射加热减少所致,对应于该区风场辐散和降雨减少;   而140°E以东的南半球热带中、西太平洋,大气吸收热量增加,对流与辐射加热均增强,总降雨量也随之增加,反映该区赤道辐合带南移并增强。该项研究为探索热带太平洋在冰期/间冰期旋回中的古海洋学变化提供了新的数据支撑。此外,不同重建SST对赤道辐合带的影响比较大,因此利用重建SST进行数值模拟或者利用耦合模式研究LGM热带海气相互作用时,应该十分重视全球热带SST分布特征。     

全球海表温度在不同时间尺度的主模态对比分析

利用1880—2009年HadISST资料,去掉百年全球变暖的信号,研究发现东太平洋、北太平洋和北大西洋都有较强的年际和年代际振荡信号,特别是赤道东太平洋南侧的年代际振荡是不容忽视的。对全球范围的海表温度资料做EOF分析发现,存在3种主要的全球尺度信号,第一模态为太平洋型、第二模态为北大西洋型以及第三模态为赤道中太平洋型。特别指出,第三模态是CP ENSO在全球模态中的表现。这3种模态在年际和年代际尺度都有显著的信号,在无滤波的情况下,3种模态方差贡献之和为34%。在年代际以上时间尺度范围,3种模态方差贡献之和为61%。在各种时间尺度中,这3种信号与全球平均温度都有一定的联系,尤其第一、二模态的影响最为重要,在年代际尺度中,第一、二模态方差贡献之和达到50%。2005年以后全球并没有明显增温,可能与前2个模态同时下降有关。     

深海沉积物分类与命名的关键技术和方案

对地质研究的对象进行科学合理的分类,是地学研究的重要内容之一.为建立科学合理、量化统一、操作简便的深海沉积物分类与命名方案,详细分析国内外深海沉积物分类与命名现状,深刻了解海洋沉积物组成与分布,深入研究深海沉积物的水深、平均粒径和粘土含量3项参数指标,通过分析涂片鉴定粘土、钙质生物、硅质生物这三者的含量、粒度和化学分析之间的差异,建立钙质生物、硅质生物与CaCO₃、生物SiO₂的量化关系,完成沉降法和激光法粒度分析资料的对比和校正,分析深海沉积物分类与命名的兼容性和可比性.在上述研究成果基础上,自主创新提出深海沉积物分类与命名方案及其关键技术.深海沉积物类型简分法把深海沉积物分为深海粘土、钙质软泥、硅质软泥、粘土-硅质-钙质软泥4类,它能满足一般性海洋地质调查要求,达到基本了解深海沉积物类型的目的,在兼容世界深海沉积物类型现状的同时,充分考虑到混合沉积物的存在.深海沉积物类型细分法在简分法基础上细分了16种沉积物,使分类与命名更加详细和全面,满足海洋地质详细调查研究的要求.深海沉积物分类与命名方案与浅海沉积物分类与命名比较,在图形、类型指标、种类数量、冠字冠名法、混合沉积物表示法、可操作性等方面具有可比性,使浅海到深海的沉积物分类与命名呈渐变和有机联系.      

中太平洋海盆表层沉积物及其与锰结核的关系

通过对中太平洋海盆表层沉积物与相伴生的锰结核的研究表面,丰度、品位等有明显的差异,在深海粘土中锰结核干度最度,钙质软泥多,锰结核的发现聚集与沉积物类型,沉积速率、孔隙度、金属含量及形成时的氧化还原条件,水深、底层流等的影响.锰结核的形成,发育与富集是受多种因素所控制,是一个模式内的约制。     

Geochemistry of ferromanganese nodule–sediment pairs from Central Indian Ocean Basin

Fourteen ferromanganese nodule–sediment pairs from different sedimentary environments such as siliceous ooze (11), calcareous ooze (two) and red clay (one) from Central Indian Ocean Basin (CIOB) were analysed for major, trace and rare earth elements (REE) to understand the possible elemental relationship between them. Nodules from siliceous and calcareous ooze are diagenetic to early diagenetic whereas, nodule from red clay is of hydrogenetic origin. Si, Al and Ba are enriched in the sediments compared to associated nodules; K and Na are almost in the similar range in nodule–sediment pairs and Mn, Fe, Ti, Mg, P, Ni, Cu, Mo, Zn, Co, Pb, Sr, V, Y, Li and REEs are all enriched in nodules compared to associated sediments (siliceous and calcareous). Major portion of Si, Al and K in both nodules and sediments appear to be of terrigenous nature. The elements which are highly enriched in the nodules compared to associated sediments from both siliceous and calcareous ooze are Mo – (307, 273), Ni – (71, 125), Mn – (64, 87), Cu – (43, 80), Co – (23, 75), Pb – (15, 24), Zn – (9, 11) and V – (8, 19) respectively. These high enrichment ratios of elements could be due to effective diagenetic supply of metals from the underlying sediment to the nodule. Enrichment ratios of transition metals and REEs in the nodule to sediment are higher in CIOB compared to Pacific and Atlantic Ocean. Nodule from red clay, exhibit very small enrichment ratio of four with Mn and Ce while, Al, Fe, Ti, Ca, Na, K, Mg, P, Zn, Co, V, Y and REE are all enriched in red clay compared to associated nodule. This is probably due to presence of abundant smectite, fish teeth, micronodules and phillipsite in the red clay. The strong positive correlation (r ? 0.8) of Mn with Ni, Cu, Zn and Mo and a convex pattern of shale-normalized REE pattern with positive Ce-anomaly of siliceous ooze could be due to presence of abundant manganese micronodules. None of the major trace and REE exhibits any type of inter-elemental relationship between nodule and sediment pairs. Therefore, it may not be appropriate to correlate elemental behaviour between these pairs.     

苏皖沉积型凹凸棒石粘土矿床沉积环境探讨

本文对苏皖沉积型凹凸棒石粘土矿床形成时的沉积环境特征、水介质的ｐＨ值、氧化还原条件、温度及盐度进行了讨论。研究表明凹凸棒石粘土矿床形成于碱性、还原、低盐度的浅水湖相环境。与火山作用有关的热水溶液参与了成矿作用。     

斯里兰卡普塔勒姆地区钙质结核的特征及成因

斯里兰卡国普塔勒姆地区滨海沉积物中发育钙质结核,其与我国黄海和东海钙质结核在成分、结构、构造和古生物化石等方面均存在差异。该地区钙质结核含有大量的海相生物化石及其碎屑,CaO的含量＞44.14％, SiO₂的含量＜12.75％,与同地区的碳酸盐软泥相比,结核相对富铁贫硅和富锶贫钡,说明生物对结核的影响大于对碳酸盐软泥的影响。结核的碳、氧同位素值负偏明显,δ¹³C＜-4.54‰,,δ¹⁸O＜-6.37‰,具有轻碳轻氧的特征。结核的矿物成分、古生物化石、主微量元素和碳、氧同位素资料说明其形成于海相环境,后期因海平面下降,受到大气淡水和地下水的影响,元素含量发生变化,形成颇具特色的钙质结核。     

西太暖池区生物组分对海底表层沉积物物理力学性质的影响

西太平洋暖池区是指位于热带西太平洋及印度洋东部海表温度常年在28 ℃以上的海域,是全球海表温度最高的深海区,构造环境与沉积环境复杂,沉积物中的生物组分含量差异较大,生物组分会对深海沉积物物理力学性质产生显著影响,但目前对沉积物中生物组分含量和沉积物物理力学性质之间的相关性关系尚不明确。本文对西太平洋暖池区核心部位的表层沉积物样品进行现场物理力学性质测试和室内涂片鉴定,研究深海表层沉积物的物理力学性质与生物组分之间的关系。结果表明:研究区表层沉积物含水率范围为61.1%~435.1%,天然密度范围为1.04~1.76 g/cm³,贯入阻力范围为0~100 kPa,十字板剪切强度范围为0~8.6 kPa,整体具有高含水率、低密度、低强度等典型的深海沉积物物理力学性质特点。西加洛林海脊、海山等CCD以浅的区域为钙质生物组分>50%的钙质沉积区;西加洛林海槽西南部及其周边的深水沟槽地区一般为硅质生物组分>50%的硅质沉积;西加洛林海盆内部则主要为黏土沉积区。随钙质生物组分减少和硅质生物组分增多,表层沉积物类型分别为钙质沉积物、黏土沉积物和硅质沉积物,天然含水率变高,天然密度、贯入阻力和十字板剪切强度降低,表明深海表层沉积物的物理力学性质与生物组分含量密切相关:贯入阻力、十字板剪切强度、天然密度与钙质生物组分含量呈正相关,与硅质生物组分含量呈负相关;而天然含水率正好相反,与钙质生物组分含量呈负相关,与硅质生物组分含量呈正相关。本文建立了深海沉积物中生物组分与物理力学性质之间的相关关系,提出了沉积物生物组分含量与物理力学性质之间的拟合公式,可以为深海沉积物工程性质的评价提供参考。     

东太平洋水合物海岭沉积物中黏土矿物与水合物饱和度相关性研究

为了探讨水合物储层中不同黏土矿物与水合物饱和度的关系,选取位于东太平洋水合物海岭国际大洋钻探计划204航次中的3个钻孔(1245B孔、1244C孔和1251B),开展储层沉积物黏土矿物的测试和综合分析。结果表明,蒙脱石、伊利石、绿泥石为主要黏土矿物(平均含量分别为40.3%、33.4%、21.4%);高岭石为次要黏土矿物(平均4.9%)。伊利石、绿泥石、高岭石三种矿物含量的垂向变化规律相似,但它们与蒙脱石的垂向变化趋势相反。该区水合物饱和度与蒙脱石含量呈正相关,且正相关程度在“细粒岩性”层段较高(R=0.55~0.97);水合物饱和度与伊利石、绿泥石、高岭石则显示负相关。3个钻孔中水合物储层厚度、水合物饱和度在各钻孔中分布的差异性表明水合物饱和度的受控因素复杂,首先是气源和流体迁移与供给,其次为沉积物岩性;而“细粒岩性”层段较高含量蒙脱石与水合物饱和度正相关关系可能代表了更次一级的沉积影响因素。为检验其它海区是否也存在黏土矿物对水合物饱和度的影响,将上述3个钻孔与印度外海Krishna-Godavari盆地17-07P钻孔记录进行对比。结果显示,17-07P孔的砂含量高,在粗砂层蒙脱石含量与水合物饱和度呈正相关,反映两个海域岩性对水合物饱和度控制机理不同。上述“细粒岩性”层段蒙脱石含量和伊利石、绿泥石、高岭石3种黏土矿物含量与水合物饱和度之间相关性的差异,可能因为蒙脱石具有特殊层状结构和表面化学性质(层间表面带负电荷、具有可交换的层间水合阳离子等),有利于促进水合物的形成和富集,因而表现为正相关;而伊利石、绿泥石、高岭石自身属性与蒙脱石不同(吸水膨胀能力、对甲烷的吸附能力较蒙脱石弱),不利于水合物的聚集,表现为负相关。     

太平洋北部铁锰结核富集区沉积物的元素地球化学特征

本文对太平洋北部铁锰结核富集区沉积物的元素地球化学作了较为详细的研究。因子分析提供的信息表明,元素的分布主要受三个因子控制:（1）粘土及Fe、Mn氧化物水化物胶体的吸附作用;（2）生物化学作用过程有关的自生沉积作用;（3）海底页岩风化及附近海区的火山喷发作用。元素的来源:（1）Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Zn、Cr、Cr、Mg、Al、Ti、K共生,主要来自粘土吸附;（2）C_有机、N、Sr、Na及Si、Ca、Sr主要来自生物化学过程沉积;（3）Pb主要来源于岩石碎屑（火山喷发碎屑）。     

太平洋西部深海沉积物中有机质、氮、磷的初步研究

本文通过对太平洋西部(南纬2°-8°,东径170°-173°20')水深在3800-5200米7个站位柱状样中有机质、氮、磷的含量分析,并与沉积物中粒度、微古、底栖生物、矿物资料的对比研究,指出了太平洋西部深海沉积物中有机质、氮、磷的分布规律,控制因素及地球化学特征。资料研究表明:有机质、氮主要来自海水的化学作用及生物作用的沉淀物,而磷同时又有火山喷发时颗粒无机磷的加入;有机质、氮的含量分布与沉积物类型密切有关,在某种程度上,对太平洋西部的沉积环境起了标志作用。     

太平洋中部富REY深海粘土的地球化学特征及REY富集机制

深海沉积物中的稀土资源是一种新发现的、潜在的海底稀土资源.对太平洋中部重力活塞取样获得的90个深海粘土样品的矿物组分、常量和稀土化学分析结果进行了系统分析,并与中北太平洋以及西北太平洋南鸟岛附近海域深海沉积物稀土元素地球化学特征进行了对比.研究结果表明:太平洋中部深海粘土以富含沸石、富P及富REY为特征,其碎屑矿物中含有较多的鱼牙骨,其P₂O₅与CaO之间、P₂O₅、CaO与∑REY之间呈良好的正相关关系;其稀土分布模式表现为明显的Ce负异常、一定程度的重稀土元素富集和Y正异常.太平洋中部深海粘土REY富集的主要原因是深海粘土中含有过量的磷酸盐组分,推测过量的磷酸盐组分是由于深海粘土中鱼牙骨碎屑的加入引起的.在北太平洋海域,未受到热液活动影响的条件下,富REY的深海沉积物的稀土元素富集机制具有统一性和普遍性,可以归纳为深海沉积物中高REY磷酸盐的混入作用.