地转经验模态方法在深海声层析中的应用

为获取墨西哥湾区域海水的温度、盐度和比容异常数据,采用地转经验模态GEM方法,通过将墨西哥湾区域的所有历史实测温盐深数据整合在一起,建立一个散点的拉格朗日矩阵,将已有的温盐深数据投影到此二维空间上,从而建立一个传播时间与温度、盐度和比容异常的经验关系。进而结合IES实测的传播时间便可最终反演得到温度、盐度和比容异常,得到流速剖面。最后根据构建的墨西哥湾区域的地转经验模态,便可推知墨西哥湾区域的海水传播时延随着温度、盐度和比容异常的变化关系,为更好地研究该海域深海温盐流场提供了有效根据。     

青藏高原冰芯记录与黄土堆积和深海沉积记录之对比

通过对青藏高原冰芯δ＾１８Ｏ、黄土高原土及海洋同位素阶段记录的气候事件进行对比,认为三种不同介质所记录的晚更新世以来气候变化大趋势及主要气候事件是基本一致的,均具有４０Ｋａ和２０Ｋａ变化准周期,并可与北半球中高纬度地区太阳辐射量变化曲线进行对比。冰芯记录揭示出气候由冷变暖是缓慢发生的,从暖向冷是快速发生的,晚更新世最冷在大约２３Ｋａ;全新世大约从５Ｋａ开始降温;而海洋同位素阶段,黄土记录揭示出气候     

南海渐新世以来构造演化的沉积记录--ODP 1148站深海沉积物中的证据

南海ODP 1148站井深859 m、时间跨度32.8 Ma,是南海大洋钻探中取芯最长、年代最老的站位,详细记录了渐新世以来南海北部的演变历史。该站位深海沉积物地球化学分析结果显示,自早渐新世以来南海经历了复杂的沉积、构造演变过程。在32 Ma、30 Ma、28.5 Ma、25 Ma、23.5 Ma 和16 Ma以及10 Ma、8 Ma和3 Ma沉积物成分存在明显的突变或不连续面。特别是在晚渐新世沉积物成分发生剧烈改变,并伴有沉积间断和滑塌作用,代表着南海以及我国东部地区一次重大构造运动,该构造运动对我国近代地理格局的形成以及我国东部地区众多陆相盆地由断陷型转为坳陷型起到了极为关键的作用。     

柔海胆科(Echinothuriidae)3个属叉棘超微结构的研究

海胆的叉棘是海胆御敌、清除体表异物的重要器官,其形状在海胆的分类上具有重要意义。本文通过扫描电子显微镜对西太平洋海山区柔海胆科软海胆属Araeosoma、兜海胆属Sperosoma和革海胆属Hygrosoma的叉棘形态与结构特征进行研究,并提供了柔海胆科属的检索表。结果表明:柔海胆有三种常见的叉棘形式,三叉叉棘、三叶叉棘和指状叉棘。三叉叉棘和三叶叉棘在3个属中均存在,指状叉棘只在软海胆属中存在,三叶叉棘和指状叉棘的超微结构变化比较细微,三叉叉棘的超微结构特征具有明显的种属间差异。建议将叉棘的种类和结构作为柔海胆科的分类依据。     

中国海及西太平洋生物分类研究进展及展望

分类学是现代生物学的基础学科,对海洋生物的分类认知是海洋生物多样性保护及资源利用的前提。我国的海洋生物分类学研究以中国近海为主,经过一个世纪尤其是近70年的发展,已基本认识了中国海域的生物种类构成和分布状况。近十年来,开展了规模不等的深海生物探测与取样,海洋生物分类研究拓展至深海。然而,总体上,我国不少海洋生物类群的分类研究还不充分,一些类群尚欠缺研究,仍有大量未知的生物待发现。本文以研究较为集中和系统的中国近海和西太平洋深海为主,概述了中国学者在海洋生物分类研究领域的总体进展,尤其是近十年来的进展。同时,结合国内外发展现状和趋势分析,就我国未来海洋生物分类学研究的开展,包括分类学科发展方向、平台建设、支撑体系等方面,提出一些想法和建议。     

西北太平洋深海小型底栖生物群落结构与分布特点初探

小型底栖生物是海洋底栖环境中数量最占优势的类群,但对于其在深海中的类群构成及分布特点还所知甚少。本研究对西北太平洋深海平原的小型底栖生物的主要类群组成及其分布特点进行了解析,并与相邻海域的小型底栖生物群落结构进行了比较分析。调查海域的水深为4080—6066m,共检获14个小型底栖生物主要类群,小型底栖生物的平均丰度和生物量分别为150.8ind./10cm2和100.3μg dwt/10cm2,其中线虫的平均丰度占93.6%。小型底栖生物总体上呈现沿西北至东南方向数量高,该分布趋势与黑潮延伸体影响区域基本吻合,而在黑潮延伸区两侧数量低。绝大多数小型底栖生物分布于沉积物的0—4cm分层, 4—6cm层的小型底栖生物仅占总数的不到10%。本研究中小型底栖生物丰度和生物量均低于相邻深海及冲绳海槽与南海北部深海区的研究结果。小型底栖生物各类群丰度与环境因子的相关性分析显示,小型底栖生物群落组成与沉积物叶绿素a含量和中值粒径显著正相关。生物环境分析(Biota-Environment, BIOENV)结果显示,与小型底栖生物类群结构相关性最高的环境因子组合为水深和沉积物脱镁叶绿素含量。     

海山对深水底流沉积过程及演化的影响研究进展

海山是广泛分布于深水区的一种构造地貌类型,底流则是一种长期存在于深水区的沉积动力,故二者之间将会不可避免地发生相互作用,对深水沉积过程及其演化具有不可忽略的控制作用。通过归纳总结全球海山区底流沉积过程研究成果,指出在海山的直接或间接作用下,深水底流沉积动力受到影响,流动路径发生改变,产生次级底流沉积动力,同时也可影响生物群落分布,进而导致海山区沉积地貌及岩相表现出独特的平面展布特征。随着海山区底流沉积动力和沉积地貌背景的垂向演变,不同时期底流沉积过程及其响应也有所差异。因此,海山区底流沉积动力复杂且具特殊性,造就了不同于开阔陆坡背景下的底流沉积地貌和岩相特征及时空分布规律,其对深海盆地构造和古海洋演化的指示意义也与开阔陆坡底流沉积体系有所不同。目前有关海山与底流沉积过程之间的耦合关系研究程度还相对较低,极大地限制着深水资源勘探和地质灾害预测,这一问题有必要在未来深水沉积学研究中给予重点关注。     

基于潜标观测的牛郎海山的深海海流的低频变化特征

本文利用在西太平洋牛郎海山布放的两套锚系潜标获取的长时间海流观测数据,分析了深海的海洋动力环境特征,着重阐释了该海域海流的全水深垂向结构及其低频变化特征。结果表明：（1）年平均海流及其变化幅度均在上层最大、中层和深层次之、中深层最小;（2）年平均上,150 m以浅的海流为东向的副热带逆流,150 m以深和中层为西向流;山顶处的近底层海流为较稳定的弱南向流,山底处的近底层海流为西南向流;（3）在山顶和山底,各深度层次的海流在全年均表现出100 d左右的振荡周期;在2 000 m以浅,各深度层次的海流振荡的位相基本一致,振荡幅度在表层最强、随深度的增加而减小;在2 000 m以深,海流变化的位相与2 000 m以浅相反,振荡幅度在4 000 m最强。     

环境磁学视角下的北冰洋深海磁性地层：以罗蒙诺索夫脊ARC5-ICE4孔为例

近年来,北冰洋深海百万年尺度的磁性地层年代框架受到了来自诸如Mn旋回地层和钛磁赤铁矿“自反转”现象的强烈质疑,以致对该方法在北冰洋的适用性产生了巨大争议.鉴于此,本文对中国第五次北极科学考察在北冰洋罗蒙诺索夫海岭获得的ARC5-ICE4钻孔岩心(水深2860 m,进尺4.15 m)开展了深入的岩石磁学分析.结果证实岩心中的载磁组分以磁铁矿为主,部分颗粒表面发生轻微氧化作用,另含少量磁赤铁矿、赤铁矿、钛磁赤铁矿等;整体粒径呈现相对均一的准单畴(PSD：pseudo-single domain),且含量随深度变化不大.岩心1.15~2.04 m区间显示的负极性并非“自反转”所致,而是真实的古地磁场记录;结合相对古强度(RPI)曲线模式和S-ratio的旋回变化特征,将其对应于松山期(约2.58~0.78 Ma),钻孔底界年龄 < 3.58 Ma.另外,上述年代框架指示的沉积速率变化模式很好地吻合了北半球冰期加强(iNHG：intensification of Northern Hemisphere glaciation)和中更新世气候转型(MPT：mid-Pleistocene transition)等古气候事件,更加印证了其可靠性.因此,即使“自反转”现象在北冰洋深海地区真实存在,其影响范围也是局部的,即磁性地层对于建立该区新生代年代框架的重要性仍不容忽视.总之,目前北冰洋深海沉积物定年仍面临诸多难题和挑战,今后需加强多学科协作.

     

西太平洋弧后盆地的热液系统及其岩浆环境研究

研究海底热液系统及其岩浆环境,可为了解西太平洋流固界面跨圈层物质与热交换过程,揭示板块俯冲过程的岩浆活动和资源环境效应提供研究支撑。为此,研究了冲绳海槽热液活动的岩浆环境、马努斯海盆的热液柱以及弧后盆地和洋中脊背景下的硫化物与玄武岩的同位素组成,对冲绳海槽热液区附近玄武岩、安山岩、粗安岩、英安岩、流纹岩及其基性岩浆包体进行了岩相学、矿物学以及主量元素、微量元素和同位素组成分析,对马努斯海盆PACMANUS和Desmos热液区的热液柱及海水进行了测量,在海底热液区岩浆混合过程及时间尺度、透视冲绳海槽深部岩浆房及岩浆演化过程和岩浆对热液系统物质贡献研究方面获新进展,揭示了俯冲蛇纹岩对琉球构造带南部岩浆活动的影响,论证了熔体包裹体对弧后盆地岩浆演化的指示,获得了冲绳海槽玄武质岩浆来源新证据,揭示了弧后盆地与洋中脊硫化物和玄武岩中铁、铜、锌的来源及其同位素在硫化物形成和岩浆活动过程中的分馏情况,明确了热液柱的物理、化学空间结构与物质组成特征,以及热液柱的扩散受深度和底流流速的影响,且热液柱扩散过程中溶解铁浓度异常比溶解锰的维持时间更长。未来,发展非传统稳定同位素和挥发份测试技术,进一步了解西太平洋板块俯冲环境下热液活动与岩浆作用的关系,将有助于海底热液系统及其成矿过程研究获得新进展。