西太平洋雅浦海沟区海底热流原位测量

为了解西太平洋雅浦海沟区俯冲带及岛弧两侧的海底热流分布情况,2015年1-3月期间的西太平洋海山航次中,"科学"号利用最新一代Lister型热流探针对该区域开展了海底热流原位测量工作。沿着横跨俯冲带的站位测线,本次进行了10个热流站位测量,共获得8个站位的有效数据。测量结果表明,该地区地温梯度的变化范围为0.011~0.137 Km-1,平均0.089 Km-1,热导率的变化范围为0.58~1.32 Wm-1K-1,热流值则在14.4~118.85 mWm-2之间,平均为68.02 mWm-2。热流值分布显示,雅浦岛弧附近具有较高的热流值,自雅浦岛弧向两侧热流值逐渐降低,低热流区主要分布在帕里西维拉海盆。由于该地区热流测量数据依然稀缺,深入的讨论有待进一步研究。     

中太平洋深海沉积物中元素组合特征及地质意义

深海沉积物中稀土(REY,包括Y)是继多金属结核、富钴结壳和热液硫化物之后又一有潜力的深海矿产资源。对中太平洋46个富稀土的沉积物样品(∑REY=(730~1 596)×10-6)和53个相对贫稀土的沉积物样品(∑REY=(324~487)×10-6)进行主微量和稀土地球化学分析,利用聚类分析和因子分析法,对元素组合特征进行了分析,划分元素组合和4个主因子。综合特征表明,2类沉积物REY的富集均与磷酸盐有关,REY含量高低取决于磷酸盐含量,但沉积物的形成具有多源多期的特点,富REY沉积物中铝硅酸岩(黏土矿物和沸石)对沉积物中磷酸盐富集REY的过程具有重要的促进作用,而在贫REY沉积物中铝硅酸岩对REY的富集意义不明显。     

北太平洋大洋钻探研究进展

北太平洋作为全球大洋环流的重要组成部分,在高低纬间热量和物质的传输与再分配方面起到重要的调控作用,进而影响到地球气候系统。基于过去50多年来的大洋钻探工作,前人在北太平洋地球科学的研究上取得了一系列的成果。本文回顾了北太平洋古海洋和古气候方面的研究进展,包括：（1）东亚夏季风和西部边界流演化,以及其对高低纬热量、水汽的传输;（2） 北太平洋中层水和深层水的性质变化、分布范围和驱动机制,以及冰期旋回中水体垂直交换作用的气候响应;（3） 风尘输入对亚洲内陆古环境的反映,及其对北太平洋生产力的铁肥效应。尽管前人针对上述科学问题都开展了相应的研究工作,但目前在对北太平洋上述几方面的认识上仍然存在着分歧。基于对前人研究的总结概括,本文最后提出了未来北太平洋研究的关键科学问题,强调了多圈层、多系统角度对深入认识过去地球气候系统变化的重要性,并对未来大洋航次开展的理想靶区进行了展望。     

南太平洋富稀土海区海水中的溶解态稀土元素空间分布特征研究

深海富稀土沉积物因其资源潜力巨大,近年来备受关注。一般认为,沉积物中稀土元素和钇（总称REY）的主要来源为上覆海水,但针对富稀土海区上覆海水中REY的研究较少。本研究针对南太平洋富稀土海区采集的3个站位的全水深海水样品,测试出了15种溶解态REY,并对比了邻近海域已发表的数据,分析了该海区REY的空间分布特征。研究区表层水中溶解态REY浓度主要受风尘输入影响,而中层和深层水体中溶解态REY浓度主要受水团控制。经过澳大利亚后太古代页岩（PAAS）和北太平洋深层水（NPDW）归一化后的配分模式可确定REY间的分馏特征,分辨出不同水团。与其他大洋中报道的REY数据比较发现,表层水中REY浓度受风尘和河流输入影响导致差别较大,中层水中REY浓度与印度洋较为接近,深层水中REY浓度与不同大洋的水团年龄表现为正相关趋势,即REY浓度由小到大依次为大西洋、印度洋、南太平洋、北太平洋。     

菲律宾海板块东南边界地质过程与研究展望

晚中生代期间,由于古太平洋俯冲板片俯冲于欧亚板块之下,从而在欧亚大陆东缘存在一条巨型的类似于现今太平洋东侧的安第斯型俯冲带。岩浆活动记录显示,70 Ma左右,可能由于外来的正地形地体拼贴上该俯冲带,从而导致这条巨型安第斯型俯冲带逐渐消失,欧亚大陆东缘逐渐从主动大陆边缘变为被动大陆边缘。然而,新生代早期以来,伴随着菲律宾海板块从赤道北移,该被动大陆边缘又重新活化,变为主动大陆边缘,并逐渐形成了巨型的沟-弧-盆系统,期间西太平洋地区大致经历了三期的弧后扩张,即始新世、渐新世—中新世、上新世以来,且菲律宾海板块正好包括了这3个扩张期的弧后扩张盆地：西菲律宾海盆、四国海盆-帕里西维拉海盆以及马里亚纳海槽。本文详细总结了太平洋板块与次级的板块—菲律宾海板块及卡罗琳板块的地质演化历史,且详细探讨了以上3个主要板块之间相互作用的典型区域（菲律宾海板块东南侧）的地质学和岩石学特征以及尚存在的重要科学问题,并展望了未来该区域的研究方向。     

MIS6期以来热带西太平洋降雨与ITCZ的关系

通过Ontong-Java海台KX97322-4孔沉积物中浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber的Mg/Ca海表温度(SST)并结合其 δ18O得到过去约200ka B.P. 以来当地水文(盐度和降雨)指标,结果表明从MIS 6期以来,热带太平洋暖池区温度变化存在明显的冰期-间冰期波动,降温幅度超过3℃.通过与赤道东太平洋对比表明热带太平洋在过去冰消期和冰期中的升温阶段呈现出类 El Niño 的状态,向两极输送水汽和热量.在冰消期,热带太平洋纬向温度梯度降低,全球升温,全球冰量下降.在冰期中升温阶段(MIS 6)热带太平洋纬向温度梯度降低时全球冰量却持续增加,可能此时输送热量不足以使两极冰川融化,带来的水汽又促进了两极冰川的形成.通过与中国石笋记录和热带降雨记录对比,表明热带太平洋纬向温度梯度的变化与热带辐合带(ITCZ)的移动密切相关,并且影响到东亚夏季风的降雨状况,热带太平洋类ENSO过程可能对ITCZ的变化存在内部系统调谐的作用.     

千年时间尺度南亚高压和西太平洋副热带高压关系的时空变化特征

利用全新世的气候模拟结果(KCM)以及1948~2013年NCEP/NCAR 逐月再分析资料, 分析了大型大气环流系统南亚高压和西太平洋副热带高压(以下简称"西太副高")在千年时间尺度上的特征和它们之间的空间位置变化关系以及与东亚夏季风的关系, 并比较了它们与现代气候背景年际时间尺度变化特征的异同。结果表明, 在千年尺度上, 南亚高压的东进(西移)对应西太副高的西伸(东撤)。这与年际尺度上南亚高压与西太副高存在的"相向而行"及"相背而去"的时空特征是一致的。耦合气候模式模拟的全新世9.5ka B.P. 以来东亚夏季风总体呈现振荡减弱趋势。早全新世(9.5~7.5ka B.P.)时期, 东亚夏季风强度较强, 此时南亚高压位置偏东而西太副高位置偏西; 在中全新世(7~4ka B.P.)期间, 东亚夏季风呈现百年尺度大幅振荡, 而此时南亚高压(西太副高)的位置大致位于112°~115°E(145°~155°E)之间; 晚全新世(4~0ka B.P.)期间, 东亚夏季风持续减弱, 对应南亚高压位置向东移动、西太副高位置向西移动。全新世时期(9.5~0ka B.P.), 北半球春季(4月、5月份)赤道地区接收的太阳辐射呈现先减弱,至5~4ka B.P. 期间达到最低值, 之后逐渐增强的变化趋势, 这与南亚高压的位置变化趋势一致, 而与西太副高位置变化趋势相反, 即赤道春季太阳辐射强(弱)时, 南亚高压位置偏东(偏西)、西太副高位置偏西(偏东)。同时, 模拟的全新世热带印度洋-西太平洋夏季温度变化也呈现出与春季赤道太阳辐射一致的变化趋势, 且与南亚高压有显著的正相关关系, 海温的加热作用可以通过激发Matsuno-Gill型大气响应使得南亚高压增强。西太副高主要由哈德莱环流在副热带地区的下沉作用造成, 而热带印度洋-西太平洋夏季的增温可引起哈德莱环流增强, 从而使西太副高的强度增强、面积扩大导致其西脊点位置偏西。因此, 赤道春季太阳辐射可以通过影响热带印度洋-西太平洋夏季温度对南亚高压东脊点和西太副高西脊点的位置产生影响。     

北太平洋上空臭氧总量长期变化趋势及其影响因素分析

本文基于1979-2014年臭氧总量的卫星遥感数据,利用多元线性回归模型对臭氧总量数据序列进行模拟计算,考察了北太平洋上空臭氧总量长期变化趋势及其影响因素的作用.结果表明,北太平洋地区大气臭氧总量长期变化呈现减少趋势,但是减少速率随季节和纬度带表现出差异性,在各纬度带臭氧峰值季节臭氧下降趋势最为显著.在0°-15°N地区臭氧高值出现在夏秋季节并在8月达到峰值,峰值月份臭氧年均下降率约为0.2DU/a;15°-30°N亚热带地区臭氧高值出现在春夏季并在5月达到峰值,峰值月份臭氧年均下降速率约为0.22DU/a;而在30°-45°N中纬度地区臭氧高值出现在冬春季并在2月达到峰值,峰值月份臭氧年均下降率0.75DU/a.在臭氧分布年平均态基础上,影响臭氧总量分布变化的因素主要有臭氧损耗物质（EESC）、太阳辐射周期（Solar）、准两年振荡（QBO）和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）等.其中,EESC导致臭氧损耗效应随着纬度升高而增大,在从低到高的三个纬度带损耗最大值分别为11DU、16DU和66DU;Solar增强导致臭氧增加,在三个纬度带的增加效应最大值分别为16DU、17DU和19DU;QBO@10 hPa和QBO@30 hPa对臭氧影响幅度基本在±10DU内波动,只有QBO@10 hPa对30°-45°N区域的影响作用达到14DU,值得注意的是QBO影响作用随着纬度变化存在相位差异,在0°-15°N区域臭氧变化与QBO呈现相同相位,而在15°-30°N和30°-45°N区域臭氧变化与QBO呈现相反相位;ENSO对各个纬度带臭氧影响幅度也在±10DU内,ENSO影响作用在不同纬度带也存在相位差异,臭氧总量变化在0°-15°N、15°-30°N区域与ENSO相位相反,在30°-45°N区域与ENSO相位一致.     

板内玄武岩来源于再循环碳酸盐化榴辉岩的地球化学证据: 以四子王旗新生代玄武岩为例

本文对中国东部中新世四子王旗玄武岩开展了详细的全岩和橄榄石主、微量元素及全岩Sr-Nd-Pb-Hf-Mg同位素研究, 据此探讨它们的成因及源区性质。研究发现, 四子王旗玄武岩具有类似于高μ(HIMU)型地幔起源熔体的微量元素分布特征, Zr、Hf、Ti的负异常, 高的Zr/Hf比值(Zr/Hf=49.3~54.8), 以及低于正常地幔范围的δ²⁶Mg值(-0.51‰~-0.49‰), 表明其来源于碳酸盐化地幔源区。它们还具有低的Sc含量(10.1×10^-6~10.5×10^-6)和高的Gd/Yb比值(8.7~9.4), 结合它们橄榄石斑晶低的Fo值, 高的NiO含量和Fe/Mn比值, 揭示其母岩浆为碳酸盐化榴辉岩部分熔融产生。四子王旗玄武岩具有亏损的Sr-Nd-Hf同位素(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.70370~0.70449;ε_Nd=+6.3~+6.4;ε_Hf=+9.7~+10.3), 以及较低的Pb同位素组成(²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.94, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.44, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=37.89), 指示它们源区为年轻的再循环洋壳物质, 很有可能来自于滞留的西太平洋板片。四子王旗玄武岩位于南北重力梯度带以西并远离海沟, 意味着滞留的西太平洋板片在物质上对上覆地幔的影响范围较之前认识的要更广。

     

Foreword

Destructive earthquakes have caused great damage in China and the United States and collapsing buildings havecaused many deaths and injuries. The field of earthquake engineering studies earthquake hazards, the occurrence ofearthquakes of various magnitudes, the nature of the ground shaking during an earthquake, the vibration of structuresduring earthquakes, the strengthening of existing structures and the design of new structures to be earthquake resistant,and finally, how to cope with earthquake damage and restore a city to normal functioning. Such efforts are in progressin both countries, but unfortunately, the language barrier interferes with the free flow of information between China andthe Untied States. It would be mutually beneficial if some means could be developed to promote the exchangeof information across the Pacific Ocean. This new journal has been established for this purpose and its success willbe an important step in promoting earthquake engineering in China and the United States.