地球系统科学中海洋研究：未来10年海洋全球变化研究前景 ———IGBP与 SCOR提出建立新的“海洋计划”

覆盖地球表面积72％的海洋是我们赖以生存的全球生态系统的重要组成部分,也是地球系统的关键功能环节。叙述了以"地球系统科学"思想为指导,针对"全球可持续性"需求的目标,研究与地球系统和全球变化紧密联系的海洋生物地球化学循环和海洋食物网的相互作用,探索候和人文驱动的海洋生物地球化学过程,是新世纪海洋生态系统深入研究的重要方向,是认识可持续生态系统服务与产出的重要途径。     

秦岭石炭纪古海洋特征及古地理再造

华北、扬子陆块间的秦岭石炭系经沉积、古生物、地球化学等方面研究表明，石炭纪古海洋由北缘浅海陆棚、中央裂陷盆地及南缘浅海陆棚３个部分组成，中央的中秦岭裂陷盆地受两期重大裂陷构造事件控制，盆地内以块体重力流－低密度流沉积为主，具贫氧、低沉积速率特点，反映了半深海略封闭的海盆沉积环境，很可能是扬子陆块北缘的陆缘盆地。     

白垩纪“温室”气候与海洋

白垩纪典型的"温室"气候和海洋一直是地学界关注的焦点之一.与现今地球"冰室"状态相比,温室状态下的气候和海洋遵循着不同的运行模式.本文在近年来取得的大量同位素、古生物以及气候和海洋模拟实验数据的基础上,评述了白垩纪古气候和古海洋研究中取得的重要进展.化石氧同位素数据揭示白垩纪全球平均气温比现今高3～10℃,海洋纬向温度梯度仅0.15～0.3℃/1°,全球海洋结构和大洋环流可能与现今完全不同,大洋环流的驱动很可能是盐度变化而不是温度差异.白垩纪深水沉积显示出从早白垩世碳酸盐台地相、含黑色页岩夹层、黑色页岩和大洋红层大规模出现一直到晚白垩世整体以大洋红层为主的转变.对该沉积转变机制及其与古海洋、古气候关系的研究正是IGCP463/494的主要科学目标.     

海底地热通量对海洋深层温度和环流的长期影响

虽然地球海底地热通量在全球热能收支平衡中所占的比例非常低,在目前的海洋气候模式开发中也并没有将其包含在内,但是由于海底地热通量可以持续改变海洋的浮力而影响海水层结,进而影响海洋温度分布以及环流等海洋水文要素,并且可以进一步影响海水的化学性质、碳氮的分布循环以及生物分布等,因此其对海洋环流和气候变化长期影响的潜在可能性仍不能完全排除。在通用地球系统耦合模式(CESM)的基础上,通过在全球大洋中脊区域持续加入1 W/m2的地热通量的方式运行了长达5 000年的数值模拟实验,模式结果显示:海底地热通量对深层海洋的物理性质和全球海洋环流的长期影响是不可忽略的;受地热通量的局地加热效应影响,大洋深层3 000~3 500 m总体升温约0.4℃;在南大洋和北大西洋的深层水形成区域,海洋深层的增温信号可以影响到表层海洋。北大西洋深层水和南极底层水形成增强,并且模拟的北大西洋深层水的深度加深,更符合观测结果。     

大陆、海洋分布的对称性及成因探讨

通过观察地球表面偶然发现,大陆、海洋的分布有明显的对称特征,地球一侧如为大陆,与其对应的地球的另一侧一定为海洋。依大陆、海洋分布的对称特征为基本论据,从大陆、海洋形成所需物质、物质运移、物质运移能量三大要素入手,分析讨论了大陆、海洋的形成过程,指出大陆、海洋的形成是靠地球内能的作用,形成大陆的物质来自地球另一侧与其对称分布的海洋,软流层是物质运移通道。     

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.      

海洋沉积物中生物成因Ba的海洋生产力研究

一直以来,对海洋古生产力的研究是古海洋学研究领域中一个非常重要的分支,因而寻求反演海洋古生产力替代性指标成为了海洋工作者的首要任务.沉积物中有机碳、钙质生物、硅质生物及其碳、氧同位素组成等经典的海洋生产力指标早已确立,但这些与浮游生物直接相关的替代指标因其在海底沉积物中低的保存率,限制了它们在广阔海域中的应用.一些与生...     

古海洋生产力地球化学指标的研究

寻求反映古海洋生产力变化的指标是古海洋学研究的重要内容.主量元素地球化学与微量元素地球化学以及相关的同位素指标已成为追溯古海洋生产力演化的有力工具.从古生产力替代指标的示踪原理和应用的角度,综述了主量元素(A1、Fe、P),微量元素(Ba、Cu、Zn、Ni、Cd、Sr/Ca、Mo),同位素(碳、氮同位素)等在古生产力研...     

辉煌的历程 光荣的任务：我国海洋地质工作回顾与展望

海洋是生命的发源地,海洋以其丰富的资源、广阔的空间以及对地球环境和气候的巨大调节作用而成为全球生命支持系统的一个重要组成部分。21世纪将是海洋开发时代,海洋已成为当今社会极为关注的领域。无论是政界首脑还是社会有识之士都一致认为,海洋是人类生存和社会可持续发展的基本条件之一,海洋资源是人类社会实现可持续发展的宝贵财富。解决人类当前面临的“人口、资源、环境”问题的主要途径之一,就是在保护和优化海洋环境的     

正在发展的全球海洋生态系统动态研究计划（GLOBEC）

人类赖以生存的地球环境正在以前所未有的速度发生变化。预计在今后的年代里,人类活动的影响幅度将大于自然界的影响幅度。因此,80年代以来,研究全球变化就成为国际科学活动的重要内容之一。由于海洋作为地球水圈的主体,在地球气圈、水圈、岩石圈和生物圈的相互作用中,起着控制地球表面环境和生命特征的作用,因而产生了许多与海洋科学有关的大型国际合作研究计划,如国际地圈生物圈计划(IGBP)中的全球海洋通量联合研究(JGOFS)、海岸带海陆相互作用(LOICZ)、全球海洋真光层研究(GOEZS)、热带海洋与全球大气计划(TOGA),全球海洋环流实验(WOCE),海洋科学与生物资源(ISLR)和全球海洋     

铁组分对早期海洋化学演化的指示

地球表生环境在地质历史时期经历了剧烈的波动,为当前建设宜居地球提供了重要参照。铁组分是重建古海洋氧化还原状态演化的重要指标,但现有的研究集中于FeHR/FeT和Fepy/FeHR两个比值的应用,而对其中不同组分所携带的信息缺少深入的挖掘。本研究统计了已发表的、泥盆纪之前的、采用程序萃取方法获得的铁组分数据,对其中不同的组分所可能指示的海洋化学信息进行了研究。我们发现氧化环境中氧化铁的含量有可能用于追踪长周期上大气-海洋系统的氧含量波动、总铁含量与海洋中铁的含量密切相关、铁化环境中黄铁矿铁的含量对海洋硫酸盐库大小的演化有很好的响应。我们的工作表明,铁组分指标是指示海洋局部氧化还原状态的强大指标,其不同的组分与海洋中氧气、碳和硫酸盐等存在极强的交互过程,可以被用来重建海洋的化学演化。     

海洋钙离子非保守行为及海洋钙问题

钙离子是海洋11种常量离子之一,与钠、钾等离子的保守性不同,钙离子在海洋中的分布表现出微小但系统的变化。钙离子的变化往往与海洋碳酸钙的形成和溶解过程有关,所以,钙离子可直接指示海洋碳酸钙通量（深层海洋碳通量的主要组成部分）。同时,碳酸钙沉淀或溶解又会改变总碱度和溶解无机碳,通过钙离子变化也能间接探讨海洋碳酸盐系统和海洋吸收CO2的能力。介绍了以碳酸钙溶解形成超额钙为主的海洋钙离子多种非保守行为及其控制过程,讨论这些过程对海水组成和海洋碳酸盐系统的影响,探讨未来海洋酸化条件下钙离子可能的变化及其潜在的效应,最后展望在南海开展钙离子精细行为的研究意义。      

硝酸盐氮氧同位素在海洋氮循环中的应用进展

海洋中硝酸盐的来源及生物地球化学作用是氮循环研究的重要内容。为更好地认识海洋中氮的循环,确定海洋中硝酸盐的来源以及研究氮的生物地球化学作用显得尤为重要。由于不同来源的硝酸盐往往具有不同的氮、氧同位素,并且硝酸盐的生物地球化学作用信息也会反映在氮、氧同位素上。因此,近十年来,利用氮、氧同位素方法研究海洋硝酸盐问题正日益受到国内外研究人员的重视。本文综述了海水硝酸盐N、O同位素分析方法的研究进展,以及用硝酸盐中N、O同位素来研究海洋硝酸盐的不同来源和示踪其地球化学过程这两方面的研究进展,并指出研究中的不足,最后对我国海洋硝酸盐研究现状进行了讨论并提出符合我国国情的研究方向。     

海洋地质学的新动向

和1972年加拿大蒙特利尔24届国际地质大会以来的历次大会一样,海洋地质学在28届国际地质大会上也占有显要的地位,展示了它自27届国际地质大会后四年,在世界各大海洋取得的许多重要成果.从本届大会有关海洋地质的内容与展览来看,海洋地质学向着两个方向发展,一是提高其资料的精度与可靠度,大量引进新技术,改善海洋调查与实验室的设备:另一是与其它学科交叉渗透、互相配合解决全球地球科学中的某些关键问题.一、技术的发展海洋地质学的最大待点是透过水层来研究海底地壳,它的发展取决于技术的进步.有关报告的中心主题是世界资源与环境,其中法国著名的全球板块构造学家勒皮勒教授的报告“海洋:新技术试验的新领域”,十分强调了“海洋地球科学的发展依赖于新技术的发展与应     

颗石藻与海洋、环境关系之探讨

笔者在20年的研究中相继发现,自中元古代和古生代以来海相钙质超微浮游生物－颗石藻的新属种达180余种,通过对颗石藻在海洋中分布状态与固碳特征的研究,证明颗石藻乃是海洋中重要的基础生产者,它和海洋碳酸盐及相关生物存在着密切的关系,其能借助光合作用,吸收海水中的CO2,而释放出氧气．对减少全球温室效应与保护地球生态环境平衡,有相当重要的贡献。     

我国科学家在硅藻驱动的硅-铝共循环及相关矿物界面作用研究中取得重要进展北大核心CSCD

铝(AI)是地壳中含量最丰富的金属元素,其地球化学循环与多种成岩成矿作用密切相关,是地球物质循环的重要环节。硅藻广泛分布于地球水体环境,其光合作用的生物固碳量逾地球生态系统的五分之一。作为能够摄取硅(Si)元素建造自身细胞壁(矿物成分为A型蛋白石)的代表性水生生物,硅藻的生命活动和其硅质遗骸的归趋构成了全球硅-碳共循环的主要环节。海水中的溶解铝对硅藻生长的影响及其与海洋硅藻生物硅间的界面反应已吸引了广泛研究;但关于湖泊生物硅在相对高铝浓度条件下的结构-成分“响应”及其所致地球化学效应,一直未得到应有的研究关注。     

灾变事件引起鄂西晚元古代缺氧海洋

作者根据白果园银钒矿含矿系中新发现的钾长石微球粒和碳同位素亏损，提出一种新见解：该矿床成因与６５０Ｍａ前的海洋环境危机有关。本文简要地介绍有关缺氧事件的重要信息，以便揭示扬子地台上前寒武纪海洋演化的奥秘。晚元古代海洋危机是由行星撞击地球或火山作用引起的灾变事件。     

世界海洋油气资源与勘探模式概述

描述了全球海洋油气储量的总体情况、海洋油气资源的地域分布以及海洋油气产量的状况与增长趋势。简略阐述了海洋油气勘探的阶段划分、海洋地质调查、海洋地球化学勘探、海洋非地震地球物理勘探以及海洋地震勘探各方法的基本特点、关键技术和常用手段等。对海洋油气勘探的前景,尤其是深水区和天然气水合物的勘探前景作了展望。     

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。     

卫星测高仪及其在海洋观测中的应用

卫星测高仪能快速、全天候、全球进行观测，因此成为海洋观测的重要手段。本文简要叙述卫星测高仪的发展规况和工作原理， 着重介绍了该技术在测定大地水准面、反演地球内部构造、海洋面测量、海流探测以及海洋雨图测量等方面的应用。