南海神狐海域沉积物自生黄铁矿和石膏S同位素特征及对甲烷渗漏强度的示踪

The northern slope of the South China Sea is a gas-hydrate-bearing region related to a high deposition rate of organic-rich sediments co-occurring with intense methanogenesis in subseafloor environments.Anaerobic oxidation of methane(AOM) coupled with bacterial sulfate reduction results in the precipitation of solid phase minerals in seepage sediment,including pyrite and gypsum.Abundant aggregates of pyrites and gypsums are observed between the depth of 667 and 850 cm below the seafloor(cmbsf) in the entire core sediment of HS328 from the northern South China Sea.Most pyrites are tubes consisting of framboidal cores and outer crusts.Gypsum aggregates occur as rosettes and spheroids consisting of plates.Some of them grow over pyrite,indicating that gypsum precipitation postdates pyrite formation.The sulfur isotopic values(δ~(34) S) of pyrite vary greatly(from –46.6‰ to –12.3‰ V-CDT) and increase with depth.Thus,the pyrite in the shallow sediments resulted from organoclastic sulfate reduction(OSR) and is influenced by AOM with depth.The relative high abundance and δ~(34) S values of pyrite in sediments at depths from 580 to 810 cmbsf indicate that this interval is the location of a paleo-sulfate methane transition zone(SMTZ).The sulfur isotopic composition of gypsum(from–25‰ to –20.7‰) is much lower than that of the seawater sulfate,indicating the existence of a 34 S-depletion source of sulfur species that most likely are products of the oxidation of pyrites formed in OSR.Pyrite oxidation is controlled by ambient electron acceptors such as MnO_2,iron(Ⅲ) and oxygen driven by the SMTZ location shift to great depths.The δ~(34) S values of gypsum at greater depth are lower than those of the associated pyrite,revealing downward diffusion of 34 S-depleted sulfate from the mixture of oxidation of pyrite derived by OSR and the seawater sulfate.These sulfates also lead to an increase of calcium ions from the dissolution of calcium carbonate mineral,which will be favor to the formation of gypsum.Overall,the mineralogy and sulfur isotopic composition of the pyrite and gypsum suggest variable redox conditions caused by reduced seepage intensities,and the pyrite and gypsum can be a recorder of the intensity evolution of methane seepage.     

南海北部东沙天然气水合物区浮游植物生物量和生产力粒级结构特征及其环境影响分析

本文讨论了2013年5月南海东沙天然气水合物区浮游植物生物量和生产力粒级结构特征及其环境影响因素。结果表明,研究海域表现出典型的低营养盐、低叶绿素a、低生产力特征,浮游植物叶绿素a和初级生产力具有明显的次表层最大值现象。东沙海域生物量和初级生产力粒级结构差异性显著,从生物量和生产力贡献度来看,表现为微微型浮游植物> 微型浮游植物> 小型浮游植物。生物量的垂直分布结果表明,春季不同粒级类群浮游植物在真光层内的分布存在明显不同,比如小型浮游植物在真光层内分布较均匀;微型浮游植物则主要分布于近表层或真光层中部,而微微型浮游植物则主要分布于真光层中部和底部。微微型浮游植物在纬度较低的热带贫营养海区之所以能够占主导优势,最主要的原因是其极小的细胞体积和较大的表面积使其有利于营养竞争。相关性分析表明,南海东沙浮游植物各粒级生物量与温度、pH显著正相关,与硅酸盐、磷酸盐显著负相关;浮游植物各粒级生产力与温度显著正相关,与盐度、磷酸盐显著负相关。磷酸盐含量是影响东沙海域浮游植物粒级结构差异的重要因素之一,同时,光辐照度和水体的真光层深度对东沙天然气水合物区不同粒径浮游植物的垂直分布起着更为重要的调控作用。     

浙南近海虾类群落结构及其多样性分析

作者根据2015年11月(秋季)、2016年2月(冬季)、2016年5月(春季)和2016年8月(夏季)对浙南近海进行的渔业资源调查数据,用生物量作为虾类资源分布的数量指标,对该海域虾类的组成、数量分布以及季节变化进行分析。结果显示:该区域共鉴定出虾类30种,隶属于10科21属,以对虾科(Penaeidae)虾类最多,其次为管鞭虾科(Solenoceridae),长臂虾科(Palaemonida)位居第3位。按季节来看,秋季共鉴定虾类27种,各站位平均生物量为6.97 kg/km2,优势种为凹陷管鞭虾(Solenocera koelbeli)、中国毛虾(Acetes chinensis)和中华管鞭虾(Solenocera crassicornis)等3种;冬季鉴定出虾类25种,平均生物量为1.65 kg/km2,优势种为凹陷管鞭虾、扁足异对虾(Atypopenaeus stenodactylus)、日本鼓虾(Alpheus japonicus)、鲜明鼓虾(Alpheus digitalis)、中国毛虾、中华管鞭虾和周氏新对虾(Metapenaeus joyneri)等7种;春季20种,平均生物量为2.22 kg/km2,优势种为戴氏赤虾(Metapenaeopsis dalei)、东海红虾(Metapenaeopsis dalei)和中华管鞭虾等3种;夏季16种,平均生物量为10.36 kg/km2,优势种有鹰爪虾(Trachysalambria curvirostris)和中华管鞭虾等2种。Margalef丰富度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(J′)秋季均低于冬季。秋冬季受到浙闽沿岸流影响,温度、盐度相对较低,夏季受到台湾暖流外侧影响,温度、盐度相对较高,且各季节间由于瓯江、椒江、飞云江、鳌江等陆源性冲淡水的影响,盐度、温度变化相对较大,使得该区域的物种不得不适应一个跨度较大的温盐范围,广温广盐性种类为主。     

闽三角海域赤潮发生的时空特征

赤潮是海洋生态系统异常的重要指标。本文收集1986～2017年闽三角海域的赤潮事件,基于GIS技术分析赤潮的时空分布特征。结果表明:32年来,闽三角海域赤潮发生98次,赤潮高发区在厦门西海域、同安湾和泉州湄洲湾海域;闽三角海域赤潮年际发生次数呈波动变化,一年中赤潮高发期集中在5～8月;中肋骨条藻、角毛藻及旋链角毛藻是闽三角海域的赤潮优势种,具有一定的区域分布特征;有毒赤潮事件发生频率有增加趋势。本文系统性地总结了闽三角海域赤潮时空特征,为该区域的赤潮风险分析和预防提供依据。     

南海土台风强度变化特征分析

南海土台风,是在南海局地形成的热带气旋的统称。本文选用1949—2014年CMA-STI 整编的“热带气旋最佳路径数据集”,对研究区域范围(5°～22.5°N、105°～120.5°E)的南海土台风强度及强度变化特征进行了探讨。结果表明:(1)南海土台风强度随时间的变化曲线呈近似对称的“漏斗状”,即强度从弱—强—弱的变化,在最大强度前后6 h时域内强度变化最显著,夏季台风强度变化比冬季快。(2)土台风强度存在1个增强中心,位于海南岛以东的南海北部近海区域,在中国华南沿岸陆区则减弱明显;台风增强/减弱区域随着季节变化而南北移动,夏季主要在北部近海/近岸区域18°~23°N附近,冬季随台风活动南移至10~18°N附近靠近西部近海/近岸区域,且冬季的平均减弱速率较夏季大。(3)东向移动的土台风最大强度一般比西向移动的强,其中夏季东移台风平均强度最大,冬季西移台风强度最小;夏季东移台风最大强度前后强度变化最快,冬季西移台风变化最慢;夏季西移台风强度分布呈北强南弱、东移台风强度呈东北向带状分布,冬季东、西移台风强度分布皆呈西强东弱,这种空间分布差异,主要是台风移动路径随季节变化而形成的。(4)海上活动时间的长短与台风最大强度的大小、变化幅度成正比。海上活动时间较短的台风,以西行路径为主,强度的分布较均匀,平均强度较弱,增强/减弱中心较多而小,增强/减弱速率较慢;反之,海上活动时间较长的台风,以东行路径居多,强度的分布呈多中心状,平均强度较强,增强/减弱中心较集中且广阔,增强/减弱速率较快。     

南海IODP 349航次基底玄武岩中碳酸盐岩脉的岩石学特征*

国际大洋发现计划(International Ocean Discovery Program, IODP)349航次在南海东部次海盆和西南次海盆残留扩张脊附近的U1431和U1433站位首次钻取基底玄武岩, 通过对16块基底玄武岩内的碳酸盐岩脉薄片镜下观察以及激光拉曼光谱分析, 揭示碳酸盐矿物为方解石和文石, 为典型的洋壳低温热液蚀变次生矿物。U1431站位碳酸盐岩脉为独立的方解石脉、文石脉交替出现; 而U1433站位则存在方解石脉、文石脉和方解石-文石共生脉三种情况。此外, U1431站位在基底~42.1m处出现了平行的方解石脉和文石脉, 揭示U1431存在不同来源热液的多期活动, 即可能存在多次或多阶段不同的热液注入。U1431和U1433站位的碳酸岩脉中, 文石的矿物集合体形状基本一致, 呈块状、纤维状和放射纤维状; 而方解石存在差异, U1431的方解石以斑块状、块状、粒状和纤维状出现, 而U1433的方解石仅出现块状。U1431站位的碳酸盐岩脉的丰度明显高于U1433站位。这些均揭示U1431站位的低温热液活动强, 而U1433站位则相对弱。两个站位的热液活动不同很可能是由于区域地质环境的差异造成——U1431附近的巨大海山为其提供了热液补给, 而U1433远离热液的补给/渗漏点。     

南海北部冷泉区深水珊瑚的发现及其特征

冷水珊瑚也称为深水珊瑚, 在生物多样性、生态资源和科研价值等方面具有重要意义。文章对采自南海北部冷泉区的冷水珊瑚骨骼碎屑进行测定, 鉴定出冷水珊瑚2个种(Crispatotrochus sp.1和Crispatotrochus sp.2), 以及4个属[Balanophyllia (Balanophyllia)、Balanophyllia (Eupsammia)、Lochmaeotrochus和Enallopsammia]。测定的冷水珊瑚的δ¹³C为-7.36‰~-1.15‰, δ¹⁸O为-1.38‰~3.67‰, 与全球冷水珊瑚碳氧同位素组成相似, 但明显不同于南海暖水珊瑚、冷泉碳酸盐岩及低温热液成因碳酸盐岩的碳氧同位素组成。     

南海南部次表层叶绿素a质量浓度最大值及其影响因子*

文章分析了2013年南海南部4个季节航次的叶绿素a (Chl a)调查数据, 结果显示: 150m以浅水柱Chl a质量浓度均值分别为早春0.14mg•m^-3、初夏0.12mg•m^-3、初秋0.18mg•m^-3、初冬0.16mg•m^-3。早春和初夏偏低的原因与早春风速小, 初夏水温高, 不利于水体的垂直混合, 限制了深层海水中丰富的营养盐向上层水体补充有关。4个季节中海水次表层Chl a质量浓度最大值层(SCML)均出现在50m和75m, 这两个水层的Chl a质量浓度差异小, 季节变化不大, 平均值变化范围分别为0.24~0.26mg•m^-3和0.22~0.26mg•m^-3。受混合层深度和温跃层上界深度的共同影响, 50m水层Chl a质量浓度主要受制于深层富营养盐海水的向上补充, 75m水层Chl a质量浓度受水温的影响明显。     

2016年夏季南海海盆水体颗粒物粒径分布特征*

颗粒物粒径分布(Particle Size Distribution, PSD)代表了颗粒物浓度与颗粒物粒径之间的关系, 影响着海洋生态环境和水体光学特性等。文章基于2016年夏季航次调查的生物光学剖面数据, 研究了南海海盆海域PSD的分布特征。研究发现, 幂律函数可以较好地拟合南海海盆区域的PSD, 对数空间中的实测的PSD与模拟的PSD平均决定系数高达0.95。PSD斜率(ξ)的分布范围为[1.27, 7.65], 均值为3.93±0.56。南海海盆区域表层水体的ξ均值与全球大洋表层水体的ξ均值相近, 但高于海湾等表层水体的ξ均值。ξ能较好地表征颗粒物平均粒径D_A的大小, 两者存在明显负相关关系, 即ξ值越高, D_A越小; 反之, D_A越大。通过分析T1断面的生物光学剖面数据及总体平均的PSD剖面数据, 发现PSD剖面分布特征如下: 1)表层水体的ξ值相对较高, 且D_A值相对较低, 推测可能是由于微微型藻类为主导颗粒物所致; 2) ξ值极小值层出现在次表层叶绿素浓度极大值层(Subsurface Chlorophyll Maximum Layer, SCML)中, 并伴随D_A极大值层的出现, 其原因可能是SCML中的大粒径浮游植物占比显著增加; 3)弱光层中的ξ值较SCML中的高, 但略低于表层的ξ值, 而D_A则位于表层与SCML的D_A之间, 这可能与浮游植物及其碎屑的絮凝、分解、沉降等过程相关。PSD特征影响着海水的固有光学特性, 分析发现: 由于SCML中的叶绿素浓度增加, 颗粒物散射系数(b_p(532))和颗粒物后向散射系数(b_bp(532))也相应呈现显著增加的趋势。弱光层中的平均b_p(532)与平均b_bp(532)最小。ξ与颗粒物衰减光谱斜率之间呈高分散性, Boss 等(2001b)的模型适合用于粗略估算区域性的ξ分布范围及均值。     

南海北部陆坡深水区浅层天然气藏特征

南海北部陆坡深水区的浅层天然气藏是一种伴随天然气水合物的新型油气藏, 具有埋藏浅、规模大的特点, 其埋藏深度一般小于300m。浅层天然气藏由深部裂解气沿断裂上升被天然气水合物封盖而形成, 识别似海底反射(BSR)是寻找浅层天然气藏有效方法。浅层天然气藏的气源主要有热解气、生物气和混合气, 陆坡张性断裂是气体运移的主要通道, 水合物下部的砂层是浅层天然气藏的主要储集层, 水合物层则是封盖层。从南海发现的天然气水合物分布特征看, 浅层天然气藏在陆坡深水区广泛分布且气藏厚度大, 潜在资源量非常可观, 是一种新型的开采成本相对低廉的油气藏。