南海北部底层沉积物捕获器中海雪和生物粪粒组成及来源探究

Sediment traps are an important tool for studying the source, composition and sedimentation processes of sinking particulate matter in the ocean. An in situ observational mooring(TJ-A-1) is located in the northern South China Sea(20.05°N, 117.42°E) at a water depth of 2 100 m and equipped with two sediment traps deployed at 500 m and 1 950 m. Samples were collected at 18-day intervals, and 20 samples were obtained at both depths from May 2014 to May 2015. Large amounts of fecal matter and marine snow were collected in the lower trap. The fluxes of marine snow and fecal pellets exhibited a fluctuating decrease between May 2014 and early August 2014 and then stabilized at a relatively low level. Scanning electron microscopy observations revealed that the main components of the marine snow and fecal pellets were diatoms, coccolithophores, radiolarians, and other debris, all of which are planktons mostly produced in photic zone. Used in conjunction with the particle collection range estimates from the lower trap and data on ocean surface chlorophyll, these marine snow and fecal pellets were related to the lateral transport of deep water and not vertical migrations from overlying water column. Moreover, the source area might be southwest of Taiwan.     

古新世—始新世最热事件对地球表层循环的影响及其触发机制

古新世—始新世最热事件（PETM, Paleocene Eocene Thermal Maximum）是发生在古新世—始新世交界时的一次全球性的气候突变事件。它造成了大洋环流模式的突然倒转和海水盐度、大气湿度的迅速上升。海洋表层生态系统和陆地生态系统生产力迅速上升,许多属种的植物、动物、微生物生活范围向高纬区扩大;大洋底栖微生物发生集群灭绝。现代哺乳动物的主要属种（灵长类、奇蹄类及偶蹄类）产生,哺乳动物演化进程发生重大改变。地球表层碳循环系统发生不同程度的碳同位素负偏移,全球碳循环系统发生大规模搅动。对于PETM的触发机制,主流的观点认为是海底天然气水合物突然释放造成巨量甲烷迅速进入表层系统引发的碳循环系统内部反馈。而对于甲烷释放的原因,又存在着减压释放和热释放两种解释;此外还有科学家用岩浆作用和地外星体撞击来解释PETM的发生。     

酸洗法测定海洋沉积物有机碳和无机碳含量的致命缺陷

Organic and inorganic carbon contents of marine sediments are important to reconstruct marine productivity,global carbon cycle, and climate change. A proper method to separate and determine organic and inorganic carbons is thus of great necessity. Although the best method is still disputable, the acid leaching method is widely used in many laboratories because of its ease-of-use and high accuracy. The results of the elemental analysis of sediment trap samples reveal that organic and inorganic carbon contents cannot be obtained using the acid leaching method, causing an infinitely amplified error when the carbon content of the decarbonated sample is 12%±1% according to a mathematical derivation. Acid fumigation and gasometric methods are used for comparison, which indicates that other methods can avoid this problem in organic carbon analysis. For the first time, this study uncovers the pitfalls of the acid leaching method, which limits the implication in practical laboratory measurement, and recommends alternative solutions of organic/inorganic carbon determination in marine sediments.     

预处理过程对沉积物中粘土矿物半定量分析的影响

粘土矿物学的X射线衍射（XRD）分析是地球科学特别是海洋沉积学研究的一种重要手段,但不同的预处理方法和XRD测试条件对粘土矿物研究的鉴定和半定量分析具有明显的影响。因此,评估各种预处理方法和测试条件,对粘土矿物分析结果及其应用的影响具有重要意义。本研究选取4种组份不同的源粘土矿物,通过多个平行样品分析,比较多种不同实验条件（乙二醇饱和时间,加热温度测试条件;滴片和刮片制片方法等）,评估其对粘土矿物半定量分析结果的影响。研究结果表明,乙二醇饱和时间24 小时、490℃加热2小时、定向薄片刮片制样方法是粘土矿物学XRD测试分析的最佳预处理方法。乙二醇的饱和时间取决于样品中蒙脱石的相对含量,蒙脱石含量越高,所需的饱和时间越长,对多数样品的测试结果显示饱和24小时能够完全分离出蒙脱石矿物;加热温度对不同粘土矿物组分的晶体结构影响各不一样,蒙脱石在400℃时完全崩塌,而高岭石在490℃时基本消失,研究认为在490℃ 时加热2小时是鉴定粘土矿物类型的适宜温度条件;制片方法对粘土矿物分析的影响主要发生在低角度区（2θ值为 3°~8.9°）,即对蒙脱石含量的半定量计算产生影响,我们建议采用定向薄片的刮片方法能够获得比较可靠的蒙脱石含量。     

巽他陆坡下部陆源碎屑粒度分布的控制因素

通过对“太阳号”115航次18268-2孔陆源碎屑高分辨率沉积粒度分析,获取了大约2.5万年以来巽他陆坡下部沉积物粒度分布特征的详细记录。结果显示,该孔陆源碎屑颗粒较细,粒径在2~10μm之间的含量最高,几乎不含大于63μm的颗粒。沉积物粒度分布的均值和中值与粒径在10~63μm之间的百分含量相关性较好,说明古水流速度决定着沉积物粒度分布在短时间尺度上的变化。14.6~14.3 kaBP期间海平面迅速上升造成海岸线后退数百千米,使本地区沉积物供应产生了明显的变化,从而造成所有统计参数及各组分相对百分含量在15 kaBP前后均发生了明显变化,这说明沉积物供应控制着沉积物粒度分布较长时间尺度上的变化。     

阿尔金中段塔什达坂韧性剪切带特征及其构造意义

阿尔金中段塔什达坂韧性剪切带的研究发现,下盘贝壳滩组至少经历三期面理置换。且在韧性剪切带主期面理(Sn+2)形成之前已在阿尔金弧盆系结晶基底发生一期区域性的右旋剪切运动(Sn+1置换Sn+0)。对塔什达坂西二长花岗岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析,获得加权平均年龄为466.5±3.0Ma(MSWD=3.2),代表塔什达坂韧性剪切带形成下限。通过区域对比及结合前人的研究成果,认为性剪切带形成时代在中奥陶世至晚志留世之间。     

深海底边界层动力特征及其沉积效应研究进展

深海底边界层动力特征直接调控深海沉积过程,属于深海科学最关键的能量和物质交换层。虽然根据有限的观测发现深海海底边界层动力特征受控于海洋多尺度运动,与深海底边界层理论结果存在较大差异,但深海底边界层多时空变化特征对深海沉积过程的影响仍缺少系统的定量研究。结合已有的理论、现场观测、水槽实验与数值模拟结果,针对以下要点进行回顾和总结：(1)深海底边界层流场的基本特征及湍流特性;(2)潮汐、内波、中尺度涡以及大尺度环流的深海底边界层动力特征及其沉积效应。可为进一步开展以深海底边界层动力观测为基础的深海沉积动力学研究提供参考。     

南海北部深海潮汐的季节性变化特征

深海潮汐是深海混合过程的主要能量来源,对深海环流变异和沉积物搬运具有重要的调控作用.文章利用深水锚系观测系统在南海北部2100m水深处开展了近两年的高分辨率海流剖面观测,用于研究深海潮汐的季节性变化特征.通过谱分析显示,南海北部深海潮汐以全日潮为主,且在观测区域的深海中,全日潮和半日潮以垂向第一模态结构为主.斜压全日潮具有显著的季节性变化特征,夏季最强,深度平均的最大动能达86.7cm2s-2,分别是冬季的1.5倍、春秋季的2倍;而斜压半日潮没有明显的季节性变化.通过对比发现斜压全日潮的季节性变化受控于吕宋海峡附近的正压潮.另外,观测期间有三个强中尺度涡经过锚系站位,其中一个气旋式中尺度涡对深海海流影响较小,而另外两个反气旋式中尺度涡经过研究海域时可影响全水深海流,激发强亚惯性流,对深海潮汐产生边缘强化效应,并使深海斜压全日潮冬季的异相成分增强,占全日潮的85%.同时,中尺度涡对深海海水混合的增强弱化了海水层结,导致冬季的斜压全日潮流速减弱,低于夏季.南海北部深海潮汐季节性变化为研究深海盆沉积物在不同时间尺度上的分布及搬运过程提供了重要的动力机制.     

裂缝性碳酸盐岩油气藏渗流机理研究进展

裂缝性碳酸盐岩是世界上最重要的油气藏储层类型之一,其渗流机理一直是石油工程的研究难点和热点.随着油气勘探开发的不断深入,许多深层海相裂缝性碳酸盐岩油气藏被发现,现有理论已无法准确表征流体流动规律,亟待进一步发展和完善.基于对现有理论和方法的广泛调研,系统回顾了裂缝性碳酸盐岩油气藏裂缝渗流能力表征、不同介质间流体交换机制以及渗流数学模型等方面,展望了此类油气藏渗流理论今后的发展和研究方向.本文分析结果可以为国内外类似油气藏的高效开发起到指导和借鉴作用.      

南海第四纪东亚季风演化的粘土矿物指标

南海作为西太平洋最大的边缘海,记录着东亚季风的演化历史。本文在过去十多年研究积累的基础上,综述粘土矿物是记录南海东亚季风演化历史的良好指标。大量表层样品和多个沉积岩芯的研究显示,南海第四纪以来的蒙脱石主要是形成于周边岛屿火山岩的快速化学风化作用,记录了同时期的东亚夏季风气候条件;伊利石和绿泥石形成于周边大陆和岛屿的机械侵蚀作用,与强烈降雨引发的侵蚀能力或东亚冬季风相对寒冷的气候条件有关;而高岭石形成于周边陆地表面的强烈化学风化作用,指示地质历史时期累积的或第四纪同时期的温暖潮湿气候条件,但由于强烈的差异沉降作用,高岭石在南海主要沉积在近海陆架区域,在深海记录中多指示海平面变化的古环境特征。因此,我们提出蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值是南海第四纪东亚夏季风演化的良好指标,比值高代表夏季风温暖潮湿气候条件下增强的化学风化作用,比值低指示冬季风相对寒冷气候条件下减弱的化学风化作用,或是强烈降雨气候条件下增强的机械侵蚀作用。南海东亚夏季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,表明东亚季风演化的天文驱动机制,第四纪以来的长期演化显示南海在1200~400ka期间盛行夏季风,可能是受到赤道太平洋厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的影响。