南海狮的“后宫”生活

世界上约有14种海狮，其中南海狮是人们知道得最少，也是最离奇的一种。关于南海狮有许多新奇有趣的知识，尤其是它们的“家庭婚姻”生活。     

Deepwater Ventilation and Stratification in the Neogene South China Sea

Combined data of physical property, benthic foraminifera, and stable isotopes from ODP Sites 1148, 1146, and 1143 are used to discuss deep water evolution in the South China Sea (SCS) since the Early Miocene. The results indicate that 3 lithostratigraphic units, respectively corresponding to 21-17 Ma, 15-10 Ma, and 10-5 Ma with positive red parameter (a*) marking the red brown sediment color represent 3 periods of deep water ventilation. The first 2 periods show a closer link to contemporary production of the Antarctic Bottom Water (AABW) and Northern Component Water (NCW), indicating a free connection of deep waters between the SCS and the open ocean before 10 Ma. After 10 Ma, red parameter dropped but stayed higher than the modern value (a*=0), the CaCO3 percentage difference between Site 1148 from a lower deepwater setting and Site 1146 from an upper deepwater setting enlarged significantly, and benthic species which prefer oxygen-rich bottom conditions dramatically decreased. Coupled with a major negative excursion of benthic δ13C at ~10 Ma, these parameters may denote a weakening in the control of the SCS deep water by the open ocean. Probably they mark the birth of a local deep water due to shallow waterways or rise of sill depths during the course of sea basin closing from south to east by the west-moving Philippine Arc after the end of SCS seafloor spreading at 16-15 Ma. However, it took another 5 Ma before the dissolved oxygen approached close to the modern level. Although the oxygen level continued to stabilize, several Pacific Bottom Water (PBW) and Pacific Deep Water (PDW) marker species rapidly increased since ~6 Ma, followed by a dramatic escalation in planktonic fragmentation which indicates high dissolution especially after ~5 Ma. The period of 5-3 Ma saw the strongest stratified deepwater in the then SCS, as indicated by up to 40% CaCO3 difference between Sites 1148 and 1146. Apart from a strengthening PDW as a result of global cooling and ice cap buildup on northern high latitudes, a deepening sea basin due to stronger subduction eastward may also have triggered the influx of more corrosive waters from the deep western Pacific. Since 3 Ma, the evolution of the SCS deep water entered a modern phase, as characterized by relative stable 10% CaCO3 difference between the two sites and increase in infaunal benthic species which prefer a low oxygenated environment. Thesubsequent reduction of PBW and PDW marker species at about 1.2 Ma and 0.9 Ma and another significant negative excursion of benthic δ13C to a Neogene minimum at ~0.9 Ma together convey a clear message that the PBW largely disappeared and the PDW considerably weakened in the Mid-Pleistocene SCS. Therefore, the true modern mode SCS deep water started to form only during the "Mid-Pleistocene climatic transition" probably due to the rise of sill depths under the Bashi Strait.     

承压水地层基坑抗突涌稳定性的计算方法

现行规范计算基坑抗突涌稳定性采用压力平衡法,该方法未考虑上方土体强度和基坑尺寸的影响,对接近临界承压水压力情况的评价偏于保守。针对上述问题,首先根据强度折减原理定义安全系数,采用有效应力分析并考虑基坑被动区的存在,改进了已有的考虑土体四周抗剪强度抗突涌计算方法,并基于弹性板理论提出了新的基坑抗突涌计算方法;随后在平面应变条件下利用强度折减有限元计算结果进行了讨论,并进一步分析了基坑长宽比的影响;最后对工程实例进行了计算分析。分析表明,改进后和新提出的方法相较于现有方法能更好地说明基坑抗突涌稳定性随承压水压力的变化情况,在保证工程安全的前提下提高经济性。     

南海北部神狐海域细粒储层矿物组分对天然气水合物储集赋存的影响

为了探明矿物类型对于天然气水合物成藏的影响,笔者等利用南海北部神狐海域W07站位样品及其水合物饱和度数据,进行XRD全岩和黏土矿物测试分析、比表面积分析以及束缚水能力综合分析。结果表明,海床下110~127 m（即110~127 mbsf,meters below sea floor, 海床以下深度）为水合物储层段,海床下127~156 m为非水合物储层段。通过XRD分析可知,高石英及长石含量,低伊蒙混层含量的层段,比表面积与束缚水能力较低,说明其具有相对较好的孔渗条件,为水合物的运移与储集提供了良好的空间条件,因此形成水合物储层段;而在高伊蒙混层的层段中,比表面积较大,束缚水能力较强,其对甲烷气体及流体的吸附和束缚能力较强,对水合物成藏起到潜在的封隔作用,成为非储层段,储层与非储层段纵向叠置序列有利于优质水合物储层的形成。本次研究总结了矿物组分与优质水合物储层之间的关系,并揭示两者存在的潜在成因联系,以期丰富水合物富集成藏的基础理论,对未来南海北部天然气水合物的商业化开发提供支持。     

东北印度洋源汇过程及古环境与古季风演化

东北印度洋地理位置独特,其沉积物记录了青藏高原隆升及孟加拉扇的“源-汇”过程、印度季风与东亚季风的“海-气”交互作用、印-太暖池热传输的演变与高纬气候之间的相位关系等关键信息,是喜马拉雅地区“构造-气候-沉积”耦合演化的良好记录载体,是探讨多圈层相互作用、探索古气候与古环境演化的理想“窗口”。本文系统总结了近年来有关东北印度洋季风与表层环流特征、沉积物组成及物源、气候环境演化以及环境磁学记录等方面的研究进展。分析表明,东北印度洋为典型的季风风场,表层环流受季风影响强烈,夏季和冬季环流差异明显。沉积物类型丰富,包括河流输运而来的陆源碎屑、钙质和硅质为主的生物沉积以及火山物质等。但目前对于该区域的沉积物的具体组成、“源-汇”过程、迁移历史、季风演化与青藏高原隆升、高纬气候变化之间相互关系等方面的认识尚存在较大的分歧。同时,受样品获取难度大、磁学信号稀释严重等因素的限制,环境磁学作为一种在示踪沉积物物质来源、恢复古气候和古环境等方面被普遍认可的技术手段,在东北印度洋区并没有得到充分的发挥与应用。因此,未来需要在前人研究的基础上,将目光向东北印度洋更南、更深处延伸,对其“源-汇”过程进行全面分析。在研究方法上进一步拓展,采用更高精度的技术手段提取磁学信号,加大环境磁学的应用,寻找有效的替代性指标,解决该地区季风演化、古海洋环境变化等气候环境问题,为该地区环境气候研究提供新认识。并尝试开展地磁场长期变化(paleosecular variation, PSV)研究,建立东北印度洋的PSV记录,辅助修正全球地磁场模型,探究地球深部动力过程。     

深海海底边界层原位观测系统研发与应用

为进一步研究南海北部陆坡海洋动力过程对深海海底边界层的影响,研发了“深海海底边界层原位观测系统(In-situ Observation System for Bottom Boundary Layer in Abyssal Sea)”,ABBLOS。观测系统主体为坐底式深海运载平台,最大工作水深可达6 700 m(实际工作水深取决于搭载设备的耐压水深),是研究深海海底边界层问题的重要技术创新。观测平台由上下两部分框架结构组成,上部框架用于搭载和回收观测设备,下部支撑架为配重,并且用于提供距离海底1 m的观测空间;同时创新性地设计了“卡槽定位-螺栓紧固”的连接方式连接上下两部分,连接方式简单可靠,保证了平台回收成功率。ABBLOS集成了75 k-ADCP、高频ADCP、ADV、高精度压力计、海底摄像机等设备,以及甲烷、温盐深、浊度、溶解氧、氧化还原电位等传感器,首次实现了内波、中尺度涡等海洋动力过程与海底边界层物理化学参数的动态变化同步观测,特别是可以观测距离海底1 m高度范围的水体流速剖面,并且达到7 mm一层的垂向空间分辨率。研制完成后,2020年在南海北部陆坡神狐海域655 m和1 405 m水深处分别成功布放并回收,观测时间共计34天,采集到观测站位上覆海水的流速剖面结构,捕捉到了平均周期为1天1次的内波作用过程,以及海底边界层的多种物理化学参数。初步分析655 m水深处的观测数据后,发现深海海底边界层的温度、压力、溶解氧、密度和盐度等参数受控于海洋潮汐过程,尤其是温度和压力的变化基本与潮汐周期同步。海底边界层氧化环境较为稳定,甲烷浓度由高变低,但是基本在海洋溶解甲烷平均浓度范围内。与潮汐相比,内孤立波对深海海底边界层水体的影响程度较小,但是明显可以引起沉积物的再悬浮,引起的海底边界层的海水浊度从背景值的0.01 NTU增大到48 NTU,海底摄像机也记录到了内孤立波期间深海底层海水突然变浑浊的过程,说明南海内孤立波可以影响海底沉积物的输运。     

南海西部晚中生代岩浆弧:KP1-1-1井碎屑锆石约束

晚中生代是古太平洋板块俯冲和南海北部岩浆弧发育时期,开展珠江口盆地KP1-1-1井钻遇的浅变质砂岩的近源沉积研究有助于揭示岩浆弧源区的构造特点.根据LA-ICPMS碎屑锆石分析,KP1-1-1浅变质砂岩中存在129~155 Ma、155~172 Ma和172~196 Ma三个年龄组分,这一特点与区域上构造岩浆事件一致.碎屑岩浆锆石流体活动性元素富集（如U和Th）,高场强元素亏损（如Nb、Hf和Ti）;元素组成U/Yb（0.34~3.92）、Sc/Yb（0.48~2.28）、Hf/Th（14.4~186.6）和Th/Nb（24.3~462.7）具有大陆岩浆弧特点;计算的锆石Ti温度为551~786℃,表明属于低温弧岩浆作用.碎屑岩中172~196 Ma锆石组分记录了东沙-大仑-雁荡岩浆弧向西南的进一步延伸,与侏罗纪早期古太平洋斜向俯冲到华南陆块之下有关.155~172 Ma岩浆锆石与古板块强烈俯冲有关,对应于华南165~150 Ma大规模花岗质岩浆活动.129~155 Ma时期板块俯冲减弱或俯冲带后撤,可与浙闽同时期板内强烈火山活动对比.碎屑岩中测得最年轻年龄为128.8 Ma,表明KP1-1-1钻遇浅变质砂岩形成时代晚于128 Ma,应属于白垩系,不是传统上认为的下古生界岩系.      

南海天然气水合物资源勘查战略接替区初步分析与预测

二十多年来,南海天然气水合物勘查评价均主要集中在南海北部大陆边缘陆坡深水区,且先后在珠江口盆地神狐、珠江口盆地东部海域调查区和琼东南盆地陵水-松南调查区取得了天然气水合物勘查试采的重大突破及进展,陆续发现了两个大规模的天然气水合物藏,初步评价预测南海天然气水合物资源规模达800亿吨油当量左右,取得了南海天然气水合物勘探的阶段性重大成果.然而,南海天然气水合物资源进一步深化和拓展勘探的有利领域在哪里？尤其是可持续滚动勘探的战略接替区及选区在何处？其与目前陆坡深水油气及水合物勘探紧密相邻的外陆坡-洋陆过渡带（OCT）乃至洋盆区是否具有天然气水合物形成的地质条件？根据海洋地质调查及初步的地质综合分析研究,认为外陆坡-洋陆过渡带乃至洋盆区具备天然气水合物成藏的基本地质条件,可作为南海未来天然气水合物勘查的战略接替区和可持续滚动勘探的战略选区及资源远景区.针对这些影响和决定将来天然气水合物勘探决策部署及走向等关键问题进行初步分析与探讨,抛砖引玉希望能够对未来南海天然气水合物资源勘查评价及战略接替区之选择有所裨益！      

南海西北部中建南海底峡谷群的发现及演化特征

在南海西北部首次发现中建南峡谷群,目前对其地质信息尚未开展相关研究.综合利用水深地形数据和二维多道地震资料,主要分析中建南峡谷群的地形地貌特征、平面展布与分段性特点,精细刻画峡谷沉积充填结构及演化特征,再进一步讨论峡谷形成的控制因素.中建南海底峡谷群分布于中建阶地与中建北海台之间,它是由西侧的一条主轴峡谷和东侧的多条小型分支峡谷组成,整体呈SE-S-SE走向,以走向转折拐点为起点,将峡谷分为三段式:北段、中段和南段,北段以侵蚀作用为主,中段和南段主要受侵蚀作用、沉积作用,东南部的峡谷口外主要受沉积作用.研究区晚中新世?第四纪时广泛分布峡谷沉积体系,包括半深海相、三角洲相、峡谷/水道充填相、滑塌相、块体搬运复合沉积和浊积扇相.揭示了该海底峡谷群的发育和演化主要受海平面变化、沉积物源供给和重力流、底流作用的控制.通过对该峡谷群的地形地貌和沉积演化特征的分析,将对海洋地质灾害、南海深水沉积体系研究及油气资源勘探有重要的科学意义.