三沙永乐龙洞的三维形态

三沙永乐龙洞是世界已知最深的海洋蓝洞,其三维几何参数和精细形态与蓝洞的形成和演化密切相关。2017年,采用ROV(Remote Operated Vehicle)和多波束系统对龙洞测量,获取了龙洞精细的水深和三维形态数据。本文利用获取的点云数据建立了龙洞的精细三维模型,计算了龙洞的几何参数,展示和分析了龙洞的三维形态特征。龙洞底部基于当地10 a平均海面的水深为301.19 m,体积1 417 149 m³,表面积98 151 m²,其形态复杂曲折,洞体平面总体向东北方向展布,洞口中心点与洞底部尖角水平错位距离约118 m,整体上酷似一只“运动芭蕾舞鞋”。洞体在垂向上分为5层：洞体Ⅰ为洞口部分,呈现浅盘口状,坡度平缓;洞体Ⅱ和洞体Ⅲ呈现近似圆柱体,垂直下降,宽度均匀;洞体Ⅳ形态极为复杂,其体积最大,形态在90 m和158 m处出现2次北向转折;洞体Ⅴ向东北延伸,洞径逐渐收窄变小,形成碗形洞底,洞底平均宽度约36 m。洞体内壁凹凸不平,存在窝穴、突起、波纹、侧洞、横向沟槽、台阶、纵向断裂等小形态特征,展现了龙洞内部形态的复杂性。龙洞的整体复杂大...     

南海三沙永乐龙洞悬浮体组分及其来源

三沙永乐龙洞位于南海北部永乐环礁上,水深达300m,是世界已知最深的海洋蓝洞。采用扫描电镜和能谱仪对2016年10月和2017年3月在永乐龙洞从表层到270m的24个不同深度采集的水体悬浮体组分进行了分析,发现悬浮体组分种类丰富,粒度差异大,来源/成因多样,可分为生源碎屑、陆源碎屑、自生矿物颗粒、有机包膜-海洋雪花和人工产物碎屑等5类。生源碎屑以碳酸盐为主,主要来自现代珊瑚礁的松散沉积物,是悬浮体的主要组分。陆源碎屑主要是造岩矿物如石英和长石,以及一些包括重矿物的副矿物,其中细小的陆源造岩矿物碎屑,有可能来自气溶胶沉降,粗粒碎屑可能来自附近琛航岛工程散落的海南岛沿岸海砂。自生矿物颗粒包括重晶石、球状微粒氧化铁集合体和纳米黄铁矿。纳米黄铁矿及其集合体出现在130m以深水体中,是含硫化氢的无氧极端水体的特定产物。有机包膜在生物降解过程中形成,有时包覆多个不同组分的颗粒,常呈片状漂浮在水体中,形成海洋雪花。人工产物碎屑包括多种金属碎屑、微塑料纤维丝和过硫化铅丝。金属碎屑可能来自船只金属部件耗损,微塑料纤维可能来自渔网残余。本文是首次有关海洋蓝洞悬浮体组分的系统报道。永乐龙洞悬浮体组分特色鲜明,对认识其生态系统和沉积记录有重要意义。     

南海三沙永乐龙洞古菌群落结构与多样性特征

海洋蓝洞作为一种独特的海洋地貌单元,洞内的生物群落结构与生态系统特征一直是国内外同行学者关注的热点问题之一。南海三沙永乐龙洞是世界上最深的海洋蓝洞(300m),其独特的生态特征更为引入瞩目。本研究以古菌16S rRNA基因序列为目标,采用Illumina高通量测序技术对西沙永乐龙洞内水体与沉积物中的古菌群落结构进行了研究。结果表明,本研究所获得的古菌类群可归为4门、21纲、29目、42科、45属,广古菌和奇古菌是丰度最高的两种古菌。龙洞内表层水体中古菌群落多样性与洞外水体相差不大,但随深度增加,洞内古菌群落多样性显著降低,深水层古菌群落结构与浅水层差异显著。龙洞内沉积物中的古菌生存环境与水体差异巨大,为大量特殊物种提供了生存空间。侧壁沉积物中的古菌群落多样性随深度增加显著降低,而150m平台处古菌群落多样性则远高于侧壁沉积物。水温对龙洞内水体中的古菌群落结构具有显著影响(P0.01)。研究结果显示永乐龙洞古菌群落有很高的多样性,其垂向分布与洞内环境多要素的变化密切相关。本研究对认识三沙永乐龙洞内的生态系统特征有显著意义。     

三沙永乐龙洞悬浮体垂直分布特征及其影响因素

为研究中国唯一已知、全球最深海洋蓝洞的形成、发育和演化机制,应用LISST-100X现场激光粒度仪、CTD温盐仪等搭载工作级水下机器人,于2017年5月在三沙永乐龙洞进行了悬浮体、温盐剖面测量,获得了全洞深的悬浮体体积浓度、温盐和溶解氧等数据,并进行了悬浮体垂向分布特征研究。研究结果表明,洞内90 m以下水体为无氧环境,悬浮体浓度呈现5个变化旋回,温度、盐度均存在3个跃层,并且它们之间有着较好的对应关系。龙洞内水体表层悬浮体总浓度约为20 μL/L,悬浮体平均浓度值为5.93 μL/L。悬浮体旋回层Ⅰ位于5 m以浅水层;旋回层Ⅱ位于10～43 m之间,与第一个温盐跃层(深度10～20 m)部分对应;旋回层Ⅲ位于70～110 m之间,与第二个温盐跃层(深度70～110 m)完全对应;旋回层Ⅳ位于130～150 m之间,与第三个温盐跃层(深度130～150 m)完全对应;旋回层Ⅴ位于260 m以深至洞底300 m。龙洞表层悬浮体浓度较高,主要是受到洞外周边珊瑚礁松散沉积物输入的影响。洞内悬浮体垂直分布特征主要受到水动力、洞体形态、温盐跃层、溶解氧含量以及浮游生物等的控制和影响。     

南海西沙永乐龙洞沉积物组成、来源及其沉积作用

南海永乐龙洞发育于永乐珊瑚礁台地,龙洞深度达300m,为世界之最。沉积物堆积在龙洞的洞壁斜坡、龙洞中部的转折平台以及洞底等部位。使用激光粒度仪、X射线粉晶衍射仪、X射线荧光光谱仪等对采自不同深度的沉积物进行了粒级、矿物物相、元素含量的研究。研究结果表明:龙洞沉积物绝大部分为钙质生物碎屑,以砂粒级碎屑为主,含砾石碎屑、粉砂碎屑,分选和磨圆差;沉积物矿物组成以文石、高镁方解石为主,含少量低镁方解石,其平均含量分别为69%、28%、3%;化学组成以Ca、Mg、Sr为主,平均含量分别为35.5%、0.9%、0.5%,含少量Si、Al、Ti、P、S等元素。该区沉积物来源包括礁坪生物碎屑和东亚季风风尘陆源物质两个方面,以礁坪来源的生物碎屑为主;龙洞沉积作用包括机械捕获作用和垂直沉降作用两种方式,而以机械捕获作用为主。     

南海西沙永乐龙洞浮游动物的群落组成及昼夜垂直分布特征

南海西沙群岛的永乐龙洞(16°31′30″N,111°46′05″E)目前是世界上最深的海洋蓝洞,深达300.89m,具有特殊的水文、地质、化学等生态环境特征,存在大厚度无氧层等特殊现象。为了解这一特殊生境浮游动物的组成和分布特征,于2017年3月在永乐龙洞及其邻近水域开展了多学科综合调查。浮游动物采样使用浅水II型浮游生物网在洞内垂直分层拖网(昼夜各1次),并在潟湖(昼夜各1次)和毗邻外礁坡进行底表垂直拖网,分析浮游动物种类组成、丰度、优势种、生物多样性和垂直分布特征。结果显示,龙洞内共记录浮游动物41种(含未定种)和14类浮游幼虫;澙湖内有15种(含未定种)浮游动物和7类浮游幼虫;外礁坡有124种(含未定种)浮游动物和20类浮游幼虫。龙洞与澙湖浮游动物种类组成相似,但香农-威纳指数、均匀度和丰富度差别较大;外礁坡物种组成与龙洞内差异明显。细长腹剑水蚤(Oithona attenuata)在昼夜都是龙洞内占据绝对优势的物种,坚长腹剑水蚤(O.rigida)和长刺小厚壳水蚤(Scolecithricella longispinosa)也有较高丰度。洞内浮游动物表现出明显的昼夜垂直移动现象,日间丰度最大层在60—90m,夜间上移至20—40m。龙洞内更高的空间异质性,可能是其浮游动物生物多样性和丰度相较潟湖更高的原因。浮游动物的昼夜垂直移动主要表现在90m以浅的水层中,80—90m的强烈跃层可能是浮游动物上下跨越的障碍。90—150m的无氧水环境中尚有丰度较高的桡足类生存。     

2012年夏季南海西北部网采浮游植物群落结构

根据2012年8—9月在南海西北部海区的采样调查,对网采浮游植物的群落结构进行了研究。本次调查共检出浮游植物206种(包括变种及变形),隶属于4门55属,其中硅藻门40属114种,占总种数的55.3%;甲藻门10属86种,占总种数的41.7%。浮游植物平均细胞丰度为66.67×10⁴cells·m^-3,硅藻平均细胞丰度为65.79×10⁴cells·m^-3,甲藻平均细胞丰度为0.88×10⁴cells·m^-3。优势种为伏氏海线藻 Thalassionema franenfeldii、翼根管藻 Rhizosolenia alata和菱形海线藻 Halassionema nizschioides。调查海区的Shannon-Weiner多样性指数(H′)平均值为2.67,高值区位于西沙群岛和调查区东部。对比分析浮游植物细胞丰度与环境因子可知,浮游植物细胞丰度高和种类多的区域,其水体营养盐含量也高,说明营养物质与该区浮游植物细胞丰度分布和群落结构密切相关。     

2018年烟台四十里湾及其邻近海域网采浮游植物群落结构的时空变化

本文基于2018年5月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)和2019年1月(冬季)季度航次调查,采用冗余分析(RDA)和Bray-Curtis相似性聚类分析方法,讨论了烟台四十里湾及其邻近海域网采浮游植物丰度、优势种组成、多样性指数、均匀度指数的分布特征以及浮游植物与环境因子的关系。本年度调查共发现浮游植物4门69属116种,其中硅藻门50属85种,甲藻门15属27种,着色鞭毛藻门3属3种,未定类1种(三深碎裂藻, Ebria tripartita)。浮游植物丰度在8月份达到年度最高值,为2.89×10⁸cells/m³,秋季次之,春季最低,春、秋、冬季浮游植物丰度均为～10⁵cells/m³。硅藻门在4个季节中均占绝对优势,除春季出现甲藻门(夜光藻)优势种外,其余季节浮游植物优势种均为硅藻门。相邻季节浮游植物优势种更替明显,未出现4个季节共有的优势种。浮游植物多样性和均匀度指数均在夏季达到最低值,分别为1.58和0.31。RDA排序分析显示,不同季节影响浮游植物群落分布的环境因子不同,总体来讲,...     

三沙永乐龙洞洞内侧壁礁体矿物和元素组成及其晚更新世以来的形成演化

三沙永乐龙洞深度在300m左右,是目前全球已知最深的海洋蓝洞,但是对其性质和成因了解极其有限。本研究使用X射线粉晶衍射仪、X射线荧光光谱仪、AMS14C测年等分析测试方法对采自不同深度的洞壁礁体的矿物物相、元素含量和形成年代进行了测定,探讨了洞壁性质和龙洞的演化。研究结果表明:三沙永乐龙洞洞内侧壁矿物均属于碳酸盐矿物,包括文石、高镁方解石和低镁方解石,平均含量分别为49.0%、46.6%、14.3%,它们主要来自钙质生物碎屑;洞内侧壁的主要元素是Ca、Mg、Sr,平均含量分别为36.8%、0.98%、0.48%。三沙永乐龙洞是一个复合体,17m以上岩石年龄晚于7.5cal kaBP,是全新世海平面上升时期形成的现代珊瑚礁体,没有经历过海平面下降引起的成岩作用; 17—35m岩石形成时代早于25cal ka BP,是经历了大气淡水成岩作用的晚更新世喀斯特溶洞,且在高海平面时期于17—23m以浅的空间内广泛发育洞内珊瑚礁。     

三沙永乐蓝洞成因机制初探*

海洋蓝洞保留了原始的水体、沉积物、化石残骸和完整的生物骨骼, 是重要的自然遗产和地质奇观, 具有重要的科学研究价值。三沙永乐蓝洞是目前全球已发现的最深海洋蓝洞, 有着独特的洞体结构和水体化学特征, 但其成因仍是未解之谜。本文结合南海的构造演化, 分析了永乐环礁碳酸盐岩台地的发育历史, 认为永乐环礁的形成以加积和退积为主, 其台地边缘属于陡崖型台地斜坡, 有利于发育断层/裂缝; 永乐环礁之上钻井岩心的氧同位素数据表明, 永乐环礁在14.75~168.60m的深度范围内发生了地下水溶蚀作用, 这与实际观测到的158m深洞体转折处之上发生的洞穴垮塌作用相符。通过综合对比分析认为, 三沙永乐蓝洞的形成是断层/裂缝溶蚀机制与深部洞穴垮塌机制综合作用的结果。地下水(淡水、海水)首先沿着台地边缘发育的断层/裂缝进行溶蚀, 在158m以上通过洞穴垮塌作用形成了近垂直的洞穴, 而在158m以下则沿着断层/裂缝继续向下溶蚀形成了略倾斜的深部洞穴结构, 最终由于海平面的上升淹没而形成了蓝洞。本研究可为未来寻找更多海洋蓝洞提供重要的经验与借鉴。     

春季南黄海、东海浮游植物群落结构与环境因子

2017年春季(04-20—05-09)在南黄海和东海海域(119°30′～125°00′E,26°00′～36°00′N)67个站位进行水文、化学和生物的综合调查,使用水采方法研究调查海域的浮游植物群落结构,并将群落数据与环境因子(温度、盐度和营养盐)进行相关性分析。调查中共鉴定出浮游植物4门55属146种,主要由硅藻和甲藻组成,还有少量的金藻和蓝藻,生态类型以温带近岸性和广布性物种为主。优势物种组成方面,南黄海和东海海域存在差异,其中南黄海海域优势物种为诺氏海链藻(Thalassiosira nordenskioldii)、太平洋海链藻(Thalassiosira pacifica)、微小原甲藻(Prorocentrum minimum)和具槽帕拉藻(Paralia sulcata)等,东海海域优势物种为柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、柔弱角毛藻(Chaetoceros debilis)和具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)等。调查区浮游植物细胞丰度为(0.07～547.87)×10~3个/L,平均值为29.45×10~3个/L,高值区集中在南黄海中部和闽浙沿岸区域,其中在南黄海中部的10～30 m水层发生硅藻水华。与环境因子的相关性分析表明,南黄海海域浮游植物细胞丰度与硅酸盐和磷酸盐浓度呈现显著正相关性,与其他环境因子相关性不明显;东海海域浮游植物细胞丰度与温度和盐度呈现显著负相关性,与硅酸盐、铵盐和硝酸盐浓度呈现显著正相关性。调查区香侬-威纳多样性指数介于1.05～4.86,平均值为2.48,高值区出现在调查区的北部近岸区域;Pielou均匀度指数介于0.02～0.97,平均值为0.57,高值区集中在南黄海北部近岸区域和东海外侧区域。     

三沙永乐龙洞洞底沉积速率变化及其影响因素

三沙永乐龙洞位于西沙永乐环礁,是目前世界范围内已探明的最深蓝洞,其内部沉积动力环境相对单一,是研究沉积速率变化的天然实验室。龙洞洞底约24 cm以浅沉积物粒度分析结果显示,洞底浅埋沉积物以砂质组分为主,平均粒径多介于22.9~123.9 μm之间,在表层、4 cm、9.5 cm以及21 cm深度分别出现了沉积物变粗、砂含量增多的现象;利用210Pb的CRS定年模式计算得到底层沉积物沉积时间为1896年,平均沉积速率为0.19 cm/a,在4 cm和9.5 cm深度沉积速率急剧增加。柱状样顶部沉积速率显著增加,与近年来西沙地区人类活动加剧吻合。沉积物粒度变粗以及沉积速率骤然加快现象,与西沙地区台风活动频繁相关,通过对比历史台风记录,验证了沉积物在1999-2001年以及2010-2011年所记录的6次台风事件:199902、199915、200110、201002、201005以及201118。推测龙洞洞底沉积物沉积速率主要受台风活动影响,近期有人类活动影响的痕迹。     

威海市邻近海域生物群落结构状况分析

为选划威海海洋倾倒区,于2006年10月对威海市东部邻近海域进行了综合调查,调查结果显示,威海邻近海域浮游植物种类组成中,硅藻、甲藻和金藻分别占81.0%,16.2%,2.8%,硅藻门中的角毛藻类占有绝对优势;浮游动物的数量组成和生物量的分布大体上相似,海域的主要优势种是强壮箭虫、中华哲水蚤、真刺唇角水蚤和锡兰和平水母,其中又以强壮箭虫的优势度最高,与我国北方海域浮游生物种类组成特征基本一致;底栖动物优势种不明显,未采集到经济种,群落结构正常.与1992年和2001年共三次结果对比分析可以看出,海域浮游植物种类组成和细胞数量均发生一定变化,硅藻种类减少,而微型甲藻、金藻种类比例相对上升;浮游动物种类数基本平衡,浮游幼虫相对减少,水母类有所增加;底栖生物种类降幅较大,生物密度(量)减少,海洋生物群落结构趋向简单,对环境敏感的底栖生物种类及经济种类如心形海胆、糠虾减少,而耐污种类如异须沙蚕却相对增加.     

中国南海岛礁建设对三沙通航环境的影响分析研究

作为中国神圣海疆的三沙,散布着极为宝贵的岛、洲、礁、滩等岛陆空间资源,因其高潮时出露的数量和面积有限,岛礁开发利用受到制约。结合地理环境新变化对岛礁功能重新评估和定位,并以此为牵引推进海洋交通运输条件建设,成为三沙开发和建设的首要任务。文章分析了三沙通航能力的动态变化特性,提出相应对策及建议,为保障三沙海域的航行综合安全提供科学依据。     

长江口邻近海域大型底栖生物群落结构分析

2004年5月的调查共获大型底栖生物50种,种数和丰度的优势生物为多毛类动物,而底栖鱼类和螠虫的生物量占明显优势。长江口大型底栖生物平均生物量为17.57g/m2,平均丰度为150ind./m2。生物量和丰度密集区集中在盐度25度线附近海域。根据Bray-Curtis相似性系数聚类分析和多维排序尺度分析,长江口大型底栖生物可划分为四个群落:Ⅰ圆筒原盒螺-滩栖阳遂足-棘刺锚参-背蚓虫群落;Ⅱ圆筒原盒螺-钩虾群落;Ⅲ背蚓虫-奇异稚齿虫-不倒翁-尖叶长手沙蚕-近辐蛇尾群落;Ⅳ短叶索沙蚕-长吻沙蚕-纽虫群落。通过引入环境变量的二维MDS图分析,长江口大型底栖生物群落分布与底层盐度、有机物具有较大的相关性。生存环境短时间内的剧烈变化是导致群落Ⅱ和Ⅳ种群贫乏的重要原因之一。河口区悬浮粉砂颗粒的短期快速沉降现象可能也是导致群落Ⅱ和Ⅳ种群贫乏的另一重要原因。     

南海与邻近海洋的水通量交换

利用一个局地加密的全球海洋环流模式,给出位于细网格海域的南中国海与其邻近海洋之间水交换的年平均和月变化的定量结果。结果表明,南海与周围海洋交换的水通量受南海季风的影响较大,其中吕宋海峡的交换量最大,其次为南海南部边界的断面,再者依次为台湾海峡,民都洛海峡和巴拉巴克海峡,另外还对南海各个海峡的热通量,盐通量进行了估算。     

南海及邻区前中生代构造演化与东特提斯构造域

以南海及邻区的前中生代地层分布研究为基础,划分了该区域前中生代的褶皱基底分区.其中,晋宁期褶皱基底主要分布于琼南地块和昆嵩地块,围绕其周缘发育的依次有加里东期、海西期等褶皱变质基底,从华南大陆向东南沿海,其基底也依次由老变新.在基底分区及前人已有资料的基础上,对该区的前中生代的缝合带的分布进行了研究,认为在海南岛的九所-陵水构造带、西沙北海槽、中央海盆的北侧可能存在一条“琼南缝合带”,作为马江缝合带的东延.前中生代的构造演化主要经历两个大的地质时期,即原特提斯和古特提斯时期,构造演化的特点主要是各地块的多次碰撞与张裂作用,最终形成了多个变质褶皱基底和多条古缝合带.软流圈的对流作用可能是控制各地块多次碰撞与张裂作用的主要动力机制.     

霞浦长表岛附近海域浮游植物群落特征与环境因子分析

为了进一步了解霞浦长表岛附近海域浮游植物群落特征,文章利用2019年5月(春季)、9月(夏季)、12月(秋季)和2020年2月(冬季)4个航次调查的浮游植物和水环境数据,分析了浮游植物群落结构特征,通过冗余性分析(RDA)研究了影响浮游植物群落结构的主要环境因子,结果共鉴定出浮游植物4门60属170种,其中硅藻48属131种,甲藻10属26种,蓝藻1属2种,金藻1属1种。浮游植物以近岸广温广盐种和暖水种为主,全年优势种有13种,春季以东海原甲藻和夜光藻为主,夏季、秋季和冬季以中肋骨条藻和琼氏圆筛藻为主。浮游植物丰度在空间分布上整体呈现近岸高、远岸低、南部低、北部高的趋势特点。RDA和Person相关性分析表明,浮游植物丰度的季节动态变化主要受水温影响;春季和夏季适宜的温度与营养盐促进了浮游植物的大量增长,秋季和冬季则主要受到温度的影响。浮游植物大量繁殖增长甚至暴发出现在春季和夏季,霞浦长表岛海域滨海核电应在春季和夏季重点加强该海域赤潮灾害的监测预警。