夏季西太平洋副热带高压的不同类型与中国汛期大尺度旱涝的分布

利用历史数据,研究了西太平洋副热带高压指数的特征,证实脊线指数和西伸脊点指数可以较好地描述西太平洋副热带高压,同时也指出这两个指数的年际和年代际变化及其不同的配置,是造成中国夏季降水时空分布和旱涝异常的复杂性、多变性的主要原因之一。据此,将西太平洋副热带高压西伸脊点指数和脊线指数的距平投影到二维平面上,对西太平洋副热带高压进行了分类,并对其各种类型下中国夏季降水进行了合成分析,发现夏季西太平洋副热带高压西伸脊点和脊线不同配置下中国夏季降水的总体分布具有明显的规律性:在西太平洋副热带高压脊线偏北的情况下,夏季降水总体表现出南北两条雨带;在西太平洋副热带高压脊线正常的情况下,夏季降水总体表现为北多南少,长江以北降水偏多;在西太平洋副热带高压脊线偏南的情况下,夏季降水总体表现为南多北少,长江流域及其以南地区降水偏多;上述3种情况下西伸脊点越偏西,降水范围越大。此外,通过计算1951—2010年各年夏季降水实况与其西太平洋副热带高压所属年份夏季降水合成的距平相关系数,发现同一类型下各年夏季降水与其合成分布总体相似,说明了西太平洋副热带高压位置对中国降水具有明显的影响,同时也说明此种分类具有一定的合理性。最后,通过对9种西太平洋副热带高压类型下北半球夏季500hPa高度场和850hPa风场距平分别进行合成,对不同西太平洋副热带高压类型下中国夏季降水的大尺度环流背景和可能机理进行了分析。     

西南印度洋中脊斜向扩张分段特征及构造成因探讨

斜向扩张是超慢速扩张洋中脊独特的构造特征,其地形分段特征明显区别于经典的快速-慢速端元洋中脊模型,是理解超慢速扩张洋中脊地质过程的重要切入点.基于西南印度洋中脊Indomed-Gallieni和Shaka-DuToit段多波束地形数据,分析了不同斜向扩张角度(α)洋中脊的地形分段样式.其中,46.5°～47.5°E(α...     

冬半年青藏高原绕流与中国降水和气温的关系

冬半年中纬度西风带在青藏高原地区产生南北两支绕流,即动力性的南支槽和北支脊,这样的绕流对其周边及下游天气气候有重要影响。本文先分别用600 hPa动力性的南支槽和北支脊各自所在的关键区域的平均涡度与多年平均涡度的差异,表示南支槽和北支脊的强度,然后直观地将南支槽和北支脊强度之差定义为高原绕流强度指数,利用相关分析和合成分析等方法,讨论高原绕流在冬半年平均（10月至次年4月）、秋季、冬季和春季的演变与中国降水和气温的关系。结果表明：高原绕流在冬半年10月至次年4月期间定常的存在,年际变化明显,冬季最强。全球变暖背景下,各时间段绕流强度的变化与中国西北、西南和华南部分地区的降水和气温的关系明显,特别是在冬季。降水关联性最好的是中国西南地区和华南地区,与西北、西南和东北地区的气温变化关系明显。探讨各时间段各层的大尺度大气环流和水汽通量散度、垂直速度等物理量的异常场,亚洲大部分地区自下而上的正压性特征显著,可以很好地解释各时间段高原绕流的异常与中国降水和气温关系。绕流的异常也可能是引发中国冬半年期间高影响天气的原因之一。     

南海与拉布拉多海深部结构及扩张演化史对比

南海中央次海盆残余扩张脊的深部地震探测对于研究南海的形成演化和动力学机制至关重要.本文借助拉布拉多海残余扩张脊内部结构的研究,获得了扩张脊在扩张期和扩张后形成过程的认识.并从多个方面将拉布拉多海与南海进行对比分析,对残余扩张脊的形成环境和形成机制等得到了一些初步认识:两者同属于慢速扩张,扩张过程中,构造作用占主导地位,岩浆作用次之,扩张脊内部结构具有相似性;海盆扩张时期,两者都发生了洋脊跃迁,指示了重要了构造事件;两者的大陆边缘同属于非火山型不对称被动大陆边缘,海盆扩张初期岩石圈以拉张为主,岩浆活动较弱等.这些认识必将为南海中央次海盆残余扩张脊的内部结构研究以及后期的地质解释提供思路和依据.     

大洋中脊热液活动与轴部岩浆房的分布、深度以及熔融程度之间的关系

热液活动,特别是高温流体释放,通常与轴部存在岩浆房（AMC）有关,然而这种关系尚未得到系统的验证。通过对6个区域性较长（长度在170—560km之间）的洋脊段进行连续的AMC以及热液羽流调查,就有可能定量比较热液活动的分布、强度与AMC范围、深度以及在部分站位岩浆熔融程度之间的关系。这六个区域性洋脊的扩张速率在55—145mm／a之间,共包含20个次级的洋脊段。在洋脊段尺度上（除去受到热点影响的加勒帕戈斯扩张中心）,热液羽流的发生率随着AMC的发生率（AMCr,r^2=0．64）增加而线性增加。对所研究的6个区域性洋脊段而言,热液羽流的发生率随着AMC的深度减小而增加（AMCZ,r^2=0．66）。在次级洋脊段尺度上,热液羽流的发生率与AMCr（r^2=0．12）以及AMCz（r^2=0．25）相关性很差。最后在亚段尺度上,或者在局部尺度上（0．75km长的区间内）,热液羽流的强度随着AMCz的变浅而增强（r^2=0．85）。羽流强度越强的区间也就越接近它们的海底来源,其中68±13％直接位于AMC之上。这种分布与现在已知的40个高温喷口场中至少有37个位于AMC之上的分布相似。现在的数据能够允许我们验证AMC与热液活动相互之间关系的假设。尽管现存的数据很少,不支持如下假设：熔融富集的岩浆透镜体优先发育强烈的、持续周期长的热液喷发。同时,在任何洋脊段也未能为如下提议找到证据：在段尺度上,热液冷却的增加可以在局部亚段上降低AMCz。在慢速洋脊,岩浆房存在的证据相当稀少,然而这些数据却与那些具有更快扩张速率洋脊的数据相一致。对所有扩张速率洋脊的观察结果表明,几乎所有的高温热液场均与岩浆或者推断的岩浆有关;而“热岩”或者非岩浆热源不足以引起高温热液喷发。     

豫西甘山第四纪冰斗系统的发现及其与MIS的耦合关系分析

在调查东亚冷槽西壁冰川遗迹及其海拔梯度的过程中,发现了甘山冰斗系统与磨光面、擦痕、漂砾等冰川遗迹。进而对该冰斗系统进行成因分析的过程中,发现了冰斗系统的"冰斗环退"的形成方式。以此为基础,就甘山冰斗系统与MIS之间的耦合关系进行了对比分析。研究表明,甘山冰斗系统是以"冰斗环退"方式形成的,该冰斗环退系统完整展现了我国东部第四纪冰川作用的过程,对研究冰期的雪线高程、环境演化规律、冰川作用的进退等,都有着极其重要的意义。在"冰斗环退"的研究基础上,发现了对应的"冰斗环进"机制。冰斗环进代表了冰川作用由高向低推进过程,冰斗环退代表了冰川作用由低向高撤退过程。通过影像分析,初步将甘山冰斗系统划分四段,共解析出了50余套冰斗环,冰川作用的时代可追溯到2.56 Ma。根据冰斗的环进、环退特征,进而发现C28冰斗环所对应MIS56,也即1.60Ma,可能为我国第四纪冰川作用过程中的冰进向冰退演化的重要拐点。     

现代海底热液过程及成矿

原始的海水成分、基岩的组分及结构、热源性质等因素决定着现代海底热液喷口系统的流体成分, 同时, 各种地质构造背景下的岩浆脱气作用也在不同程度上影响热液流体的组成.热液流体一旦喷出海底, 就能形成不同类型的热液沉积体, 包括高温流体形成的金属硫化物或硫酸盐烟囱体、热液丘以及由低温弥散流及非浮力羽流形成的含金属沉积物堆积体.高温烟囱体的形成受控于海水和热液的混合比例, 常常表现为典型的两阶段模式, 即先形成环状硬石膏表层, 然后在其内部发生富Cu硫化物的沉淀.这一模式在更大尺度上也可以观察到, 如TAG热液丘.含金属沉积物遍布海底, 除热液羽流外, 金属硫化物烟囱体在氧化环境中氧化蚀变的产物也是其重要来源.生物的活动贯穿于现代热液过程的始终, 并在烟囱体的形成、分解以及羽流的扩散沉淀过程中起到了重要作用.当前, 热液生物矿化机理、Lost City型热液场以及超慢速扩张洋脊的有关研究是海底这一系统研究的热点, 前两者研究能使人们更好地理解地球早期的演化和生命的起源, 而后者的考察和研究能进一步丰富海底热液成矿理论, 并有助于寻找更大规模的热液矿体.      

封面海底黑烟囱的故事

海底热液硫化物,以富含铜、锌、铅、金、银等为特征,主要发现于大洋中脊和部分弧后盆地。冷的海水沿洋壳断裂下渗,被下伏的岩浆加热后上浮,从而形成对流,这一过程中萃取了围岩中的金属元素,最后喷出海底。经过一系列物理化学变化后,在海底发生沉淀形成了具有经济价值的海底热液硫化物矿床。海底“黑烟囱”是这一类矿床常见的外在形貌。     

西南印度洋脊龙旂热液区富铝蚀变黏土矿物类型和地球化学特征研究

产出于不同地质背景下的热液成因黏土矿物组成、晶体结构及化学成分等信息,可指示与海底热液作用有关的水-岩反应过程和流体的物理化学条件变化。但目前对于以西南印度洋脊为代表的超慢速扩张脊热液区的黏土矿物研究程度较低,尚未了解其经历的热液蚀变作用及形成过程。本文综合应用SEM-EDS、XRD、FT-IR、EPMA和LA-ICP-MS等多种分析测试手段对采自龙旂热液区矿化蚀变角砾的形貌结构、矿物组成及其化学成分进行系统表征。研究表明:该蚀变角砾中的共生矿物相主要由具二八面体结构、富Al端元的蒙皂石族矿物贝得石与蛋白石组成,角砾中可见呈细粒浸染状的TiO_2。蚀变黏土矿物的化学成分较为单一,具有富Al、贫Mg和贫Fe的特征;其稀土元素总量普遍不高(2. 43～43. 45μg/g),配分模式呈负Eu异常(0. 31～0. 53)而未显示Ce异常(1. 09～1. 16)。推断产出于硫化物堆积丘体边部的矿化角砾长期受酸性、相对还原的、低温热液流体持续叠加和淋滤改造,除Al和Ti以外大部分元素被活化迁移,形成矿物组成简单的富铝黏土矿物相。本研究查明了龙旂热液区新的蚀变黏土矿物类型及其元素地球化学特征,反映该区广泛发育低温热液蚀变作用,为进一步探讨西南印度洋超慢速扩张脊热液成矿系统的水-岩反应过程提供了一定依据。     

Newly discovered hydrothermal fields along the ultraslow-spreading Southwest Indian Ridge around 63°E

The ultraslow-spreading Southwest Indian Ridge(SWIR) to the east of the Melville fracture zone is characterized by very low melt supply and intensive tectonic activity. Due to its weak thermal budget and extremely slow spreading rate, the easternmost SWIR was considered to be devoid of hydrothermal activity until the discovery of the inactive Mt. Jourdanne hydrothermal field(27°51′S, 63°56′E) in 1998. During the COMRA DY115-20 cruise in2009, two additional hydrothermal fields(i.e., the Tiancheng(27°51′S, 63°55′E) and Tianzuo(27°57′S, 63°32′E)fields) were discovered. Further detailed investigations of these two hydrothermal sites were conducted by Chinese manned submersible Jiaolong in 2014–2015. The Tiancheng filed can be characterized as a lowtemperature(up to 13.2°C) diffuse flow hydrothermal field, and is hosted by fractured basalts with hydrothermal fauna widespread on the seafloor. The Tianzuo hydrothermal field is an inactive sulfide field, which is hosted by ultramafic rocks and controlled by detachment fault. The discovery of the three hydrothermal fields around Segment #11 which receives more melt than the regional average, provided evidence for local enhanced magmatism providing heat source to drive hydrothermal circulation. We further imply that hydrothermal activity and sulfide deposits may be rather promising along the easternmost SWIR.