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热带海洋学报 2022年第1期41卷 62-74页

作者：李杨黄鹏起鲁远征屈玲郭双喜岑显荣周生启张佳政丘学林热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中国科学院大学北京100049

南海是存在强湍流混合的边缘海之一,但前人对南海湍流混合的研究更多关注的是中上层,对底层则鲜有关注。本文基于高分辨率温度传感器于2019年5月在南海东北部22个站位海底上方0.5m处持续观测4.4d的温度数据,分析了2216~3200m深度范围内... 详细信息

南海是存在强湍流混合的边缘海之一,但前人对南海湍流混合的研究更多关注的是中上层,对底层则鲜有关注。本文基于高分辨率温度传感器于2019年5月在南海东北部22个站位海底上方0.5m处持续观测4.4d的温度数据,分析了2216~3200m深度范围内底层海水温度的时间变化特征,并探讨了地形粗糙度和内潮对底层湍流混合的影响。分析结果表明,南海东北部各站位底层海水的温度变化量级约为10^(–4)~10-^(–3)℃;温度变化趋势与正压潮变化趋势不同,温度能谱显示多数站位在全日和半日频带区间出现谱峰,温度变化更多地受斜压潮影响,全日、半日内潮起主要调制作用。陆坡-深海盆过渡区及深海盆底层的湍动能耗散率量级为10^(–10)~10^(–9)m^(2)·s^(–3),涡扩散系数量级为10^(–4)~10^(–3)m^(2)·s^(–1)。观测数据未能显示底层湍流混合与地形粗糙度存在明显的相关性。底层湍流混合的空间分布与过去观测到的南海北部深海盆内潮的南北不对称性分布一致。

关键词：底层温度湍流混合内潮湍动能耗散率涡扩散系数南海东北部

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俯冲和岩浆过程中的地球深部碳循环

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科技导报 2023年第2期41卷 80-88页

作者：李海勇张锦昌胡静远叶俊民南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广州511458 中国-巴基斯坦地球科学研究中心中国科学院-巴基斯坦高等教育委员会巴基斯坦伊斯兰堡45320 昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093

地球表层短周期的地表碳循环影响全球气候变化和地球宜居环境,而地球上90%以上的碳存在于地球内部,地球内部长周期的深部碳循环对地表碳循环产生重要影响。介绍了汇聚板块边界、离散板块边界、板块内部和新型海山等不同构造背景深部碳... 详细信息

地球表层短周期的地表碳循环影响全球气候变化和地球宜居环境,而地球上90%以上的碳存在于地球内部,地球内部长周期的深部碳循环对地表碳循环产生重要影响。介绍了汇聚板块边界、离散板块边界、板块内部和新型海山等不同构造背景深部碳循环的研究现状,并阐述将来需要深入研究的科学问题,包括俯冲带脱碳机制及其效率、碳在地幔中的存在形式等。

关键词：俯冲作用岩浆作用深部碳循环气候变化

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南海北部陆缘不均匀伸展及脉动式构造升降史

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热带海洋学报 2023年第3期42卷 96-115页

作者：赵中贤孙珍毛云华张伙带中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室南海生态环境工程创新研究院中国科学院南海海洋研究所广东广州511458 自然资源部海底矿产资源重点实验室中国地质调查局广州海洋地质调查局广东广州510760 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司云南昆明650051

南海北部陆缘在区域板块构造和深部地幔流影响下,发育了复杂的构造、岩浆和基底升降过程。本文采用最新提出的伸展校正回剥技术和4条长地震剖面,对南海北部陆缘新生代伸展变形和从张裂到裂后的构造升降过程开展详细研究。结果表明南海... 详细信息

南海北部陆缘在区域板块构造和深部地幔流影响下,发育了复杂的构造、岩浆和基底升降过程。本文采用最新提出的伸展校正回剥技术和4条长地震剖面,对南海北部陆缘新生代伸展变形和从张裂到裂后的构造升降过程开展详细研究。结果表明南海北部陆缘伸展减薄差别大,强伸展与弱伸展不仅具有南北分带特点,还具有东西交替出现的分块特征。琼东南盆地、珠江口盆地中部、台西南盆地伸展减薄大,部分地壳被减薄至10km以下;而珠江口西部和东部伸展减薄小,地壳厚度大都在20km以上。强伸展与弱伸展陆缘总应变不同,但应变速率均具有张裂早期慢、晚期快的二阶段特征。强伸展陆缘最大应变速率在4×10^(-15)~7×10^(-15)s^(-1)之间,地壳最大伸展系数为4~10;弱伸展陆缘最大应变速率小于1×10^(-15)s^(-1),最大伸展系数小于1.9。南海北部陆缘构造升降具有脉动式、快慢交替的特征。张裂期构造沉降快,裂后构造升降表现为4幕先慢后快及东早西晚的特点。陆缘西部琼东南盆地脉动式升降主要与深部地幔上升流引起的动力地形有关。陆缘东部珠江口和台西南盆地脉动式构造升降则可能受南海打开过程及吕宋岛弧与南海陆缘碰撞的影响。

关键词：构造沉降应变速率琼东南盆地珠江口盆地南海

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南海东北部陆缘浊流活动的地貌记录及其形成机制分析

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热带海洋学报 2021年第1期40卷 111-121页

作者：李爽李伟詹文欢中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中国科学院大学北京100049 中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中国科学院大学北京100049 中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中国科学院大学北京100049

超临界浊流影响下的周期阶坎广泛分布在南海东北部台西南盆地的西澎湖峡谷中.由于频繁的构造活动,常年的台风影响,以及来自中国台湾河流的大量沉积物供给,导致这个区域的浊流活动经常发生.本文利用高分辨率的地貌资料,对西澎湖峡谷发育... 详细信息

超临界浊流影响下的周期阶坎广泛分布在南海东北部台西南盆地的西澎湖峡谷中.由于频繁的构造活动,常年的台风影响,以及来自中国台湾河流的大量沉积物供给,导致这个区域的浊流活动经常发生.本文利用高分辨率的地貌资料,对西澎湖峡谷发育的23个净侵蚀周期阶坎和10个净沉积周期阶坎进行了形态的定量分析,并且统计了流经这些周期阶坎的浊流流速.结果显示,浊流在流经净侵蚀周期阶坎过程中的速度有明显突变,而在净侵蚀到净沉积周期阶坎的过程中速度也发生了明显的降低,前者由峡谷中的坡折带导致,后者则是由限制性环境到非限制性环境的转变造成的.此外,净沉积周期阶坎主要分布于靠近峡谷口外的西南侧,这是由于科氏力对浊流影响的结果.研究此区域周期阶坎的形态特征和形成机制能够帮助我们更好地理解海底地形地貌与浊流的相互关系,对于理解峡谷中的地貌演化具有重要意义.

关键词：超临界浊流周期阶坎地貌记录南海

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环礁潟湖沉积物重建南沙群岛小冰期以来的热带气旋活动

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热带海洋学报 2022年第6期41卷 171-182页

作者：杨红强谭飞徐辉龙张喜洋施祺陶士臣中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院南沙海洋生态环境实验站海南三沙573199 中国科学院大学北京100049

热带气旋活动以及由此产生的风暴潮和强降雨对南海及周边沿海地区社会经济构成巨大威胁。对器测记录之前全新世热带气旋的研究有助于准确预测全球变暖背景下热带气旋活动的变化趋势。本文利用南沙群岛安乐礁潟湖沉积物重建了小冰期以来... 详细信息

热带气旋活动以及由此产生的风暴潮和强降雨对南海及周边沿海地区社会经济构成巨大威胁。对器测记录之前全新世热带气旋的研究有助于准确预测全球变暖背景下热带气旋活动的变化趋势。本文利用南沙群岛安乐礁潟湖沉积物重建了小冰期以来准年分辨率的热带气旋活动,共识别28个风暴事件层。研究表明,小冰期以来,南沙群岛安乐礁热带气旋活动在年代际到百年尺度上频繁变化,发育两个主要的风暴活跃期。在小冰期早期(AD1471—1620)经历了最为强烈的风暴活跃期,另一个风暴活跃期位于现代暖期的AD 1930—1960,风暴活动虽有所加强,但明显低于小冰期早期。与同期永暑礁重建结果的对比表明,热带气旋活动存在明显的时空差异性,更多来自相近区域的高分辨率风暴记录可有效降低古风暴活动重建的不确定性,提高重建记录的准确度。

关键词：热带气旋小冰期潟湖沉积古风暴南沙群岛南海

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西太平洋洋底高原内部结构与形成演化

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科技导报 2023年第2期41卷 65-79页

作者：张锦昌罗怡鸣李海勇杨博黄彦铭中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广州511458 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国-巴基斯坦地球科学研究中心中国科学院-巴基斯坦高等教育委员会巴基斯坦伊斯兰堡45320 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055 油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) 武汉430100

洋底高原是在深海盆地中最显著的大火成岩省,记录着海洋大规模的岩浆活动,对研究地壳结构、板块构造、地幔动力学乃至地球演化历史都具有重要意义。西太平洋是洋底高原分布最密集的区域,是研究洋底高原内部结构与形成演化的最佳场所。... 详细信息

洋底高原是在深海盆地中最显著的大火成岩省,记录着海洋大规模的岩浆活动,对研究地壳结构、板块构造、地幔动力学乃至地球演化历史都具有重要意义。西太平洋是洋底高原分布最密集的区域,是研究洋底高原内部结构与形成演化的最佳场所。选取西太平洋中最具代表性的6座洋底高原——沙茨基海隆、赫斯海隆、麦哲伦海隆、翁通爪哇高原、马尼希基高原以及希古朗基高原,通过对这6座洋底高原地质概况的简要描述,归纳近年来获得的地球物理与地球化学重要观测结果,揭示其内部结构的共性,包括大面积地形隆起、异常厚的地壳、异常负的地幔重力异常以及形成于洋中脊之上或者附近的位置特征;探索了其形成机制,即地幔柱与洋中脊的相互作用可能是洋底高原的主要成因。

关键词：大火成岩省洋底高原地幔柱洋中脊西太平洋

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张裂陆缘地壳结构特征与张裂模式

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地球科学 2021年第3期46卷 801-816页

作者：袁野赵明辉贺恩远关慧心高金尉张佳政中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海生态环境工程创新研究院中国科学院南海海洋研究所广东广州511458 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院深海科学与工程研究所海南三亚572000 中国科学院大学北京100049

张裂陆缘作为威尔逊旋回中关键的一环,是研究地球板块构造及其演化过程的重要构造单元.本文阐述了3种类型张裂陆缘(富岩浆型、贫岩浆型和中间型)的地壳结构特征,总结了它们的演化过程与机制,分析表明构造作用、岩浆活动程度、先存结构... 详细信息

张裂陆缘作为威尔逊旋回中关键的一环,是研究地球板块构造及其演化过程的重要构造单元.本文阐述了3种类型张裂陆缘(富岩浆型、贫岩浆型和中间型)的地壳结构特征,总结了它们的演化过程与机制,分析表明构造作用、岩浆活动程度、先存结构等是形成不同类型张裂陆缘的主要控制因素.针对南海北部陆缘复杂的构造属性与演化机制问题,提出了今后重点研究方向:南海北部陆缘是否同时具有贫岩浆型与富岩浆型的部分特征;南海北部陆缘丰富的岩浆活动与蛇纹石化地幔剥露能否共存.在南海北部陆缘同时开展三维深地震探测、物理模拟和数值模拟几种手段联合研究,相互约束,共同验证,是建立科学可信的张裂-破裂机制地质模型的必要途径.

关键词：张裂陆缘类型洋陆转换带地壳结构南海北部陆缘张裂-破裂模式海洋地质

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拉张速率和岩石圈流变结构对大陆岩石圈破裂影响的数值模拟研究

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大地构造与成矿学 2022年第2期46卷 191-201页

作者：信延芳闫义 Marta Pérez-Gussinyé 罗阳中国科学院广州地球化学研究所边缘海与大洋地质重点实验室广东广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广东广州510640 中国科学院大学北京100049 不莱梅大学海洋环境研究中心德国不莱梅南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中石化胜利油田发展规划部山东东营257001

拉张速率和岩石圈流变结构是影响大陆岩石圈破裂的重要因素,共同控制大陆裂谷的演化过程,最终形成不同结构的被动大陆边缘。本文通过热‒动力学数值模拟,分析了拉张速率和岩石圈流变结构对初始裂谷形态及最终大陆边缘结构的影响。模拟结... 详细信息

拉张速率和岩石圈流变结构是影响大陆岩石圈破裂的重要因素,共同控制大陆裂谷的演化过程,最终形成不同结构的被动大陆边缘。本文通过热‒动力学数值模拟,分析了拉张速率和岩石圈流变结构对初始裂谷形态及最终大陆边缘结构的影响。模拟结果显示,在不同下地壳厚度(15 km或20 km)和拉张速率(半拉张速率为2~50 mm/a)条件下,大陆岩石圈的破裂时间、破裂过程及大陆边缘结构均会发生明显改变。两种不同初始流变结构模型的初始裂谷均为窄裂谷。当下地壳的厚度为15 km时,较慢的拉张速率下(2~5 mm/a)最终产生了对称型大陆边缘,较快的拉张速率下(10~25 mm/a)形成了非对称型大陆边缘。而当下地壳的厚度为20 km时,不同的拉张速率下均形成非对称型大陆边缘。同时,对于不同的岩石圈流变结构,拉张速率越快,岩石圈破裂发生时间越早。在超慢速数值模拟实验中,由于岩石圈破裂时间长,岩石圈热冷却程度较高,上地壳主要发育脆性断裂,壳幔耦合程度较高,进而形成过度伸展的地壳。在超慢拉张速率(2~5 mm/a)和超快拉张速率(50 mm/a)下,大陆边缘对称性较高。对于不同流变结构的岩石圈,在超快拉张速率下会发育类似宽度的共轭大陆边缘。

关键词：被动大陆边缘拉张速率岩石圈流变结构数值模拟

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2022年汤加火山喷发与海啸观测

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科技导报 2023年第2期41卷 44-50页

作者：郑婷婷邱强林间中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广州511458 南方海洋学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国-巴基斯坦地球科学研究中心中国科学院-巴基斯坦高等教育委员会巴基斯坦伊斯兰堡45320 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055 伍兹霍尔海洋研究所美国马萨诸塞州伍兹霍尔02543

2022年1月15日世界标准时间4∶14,位于南太平洋汤加俯冲带火山链区域的Hunga Tonga-Hunga Ha’apai(HTHH,175.39°W,20.55°S)火山爆发并激发全球性海啸。聚焦火山喷发和海啸波的观测方法,介绍了海底传感器、大气波变化卫星图... 详细信息

2022年1月15日世界标准时间4∶14,位于南太平洋汤加俯冲带火山链区域的Hunga Tonga-Hunga Ha’apai(HTHH,175.39°W,20.55°S)火山爆发并激发全球性海啸。聚焦火山喷发和海啸波的观测方法,介绍了海底传感器、大气波变化卫星图、电离层扰动对火山喷发和海啸的最新监测结果。结合该区域的地质构造与火山喷发历史资料,综述了2022年汤加HTHH火山喷发引起的海啸特征、最新观测手段,提出了对俯冲带火山海啸等进行详细的海洋地球物理调查、基于观测综合量化研究海底火山大规模喷发对全球气候的潜在影响等建议。

关键词：汤加俯冲带汤加HTHH火山喷发海啸观测大气波兰姆波电离层扰动

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海底热流长期观测系统研制进展

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地球物理学报 2022年第2期65卷 427-447页

作者：杨小秋曾信石红才于传海施小斌郭兴伟王迎春任自强邵佳许鹤华卫小冬陈顺赵鹏庞忠和中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广州511458 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 广东海洋大学陆架及深远海气候、资源与环境广东省高等学校重点实验室广东湛江524088 中国地质调查局青岛海洋地质研究所山东青岛266071 成都理工大学能源学院成都610059 长江三峡勘测研究院有限公司(武汉) 武汉430074 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 自然资源部海底科学重点实验室自然资源部第二海洋研究所杭州310012 中山大学大气科学学院海洋科学考察中心广东珠海519082

浅海和俯冲海沟等海域,不仅是矿产和油气资源主潜力区,也是构造地震频发区,其浅表热流和深部温度信息对于了解板块俯冲和岩浆活动等过程至关重要.这些区域浅层地温场和热流场受到底水温度波动(BTV)强烈扰动,其背景热流需由长期观测来获... 详细信息

浅海和俯冲海沟等海域,不仅是矿产和油气资源主潜力区,也是构造地震频发区,其浅表热流和深部温度信息对于了解板块俯冲和岩浆活动等过程至关重要.这些区域浅层地温场和热流场受到底水温度波动(BTV)强烈扰动,其背景热流需由长期观测来获取.在全面分析了国内外海底热流长期观测技术特点后,我们提出了系缆式海底热流长期观测方案,2013年起陆续开展了部分核心技术的预研究及一系列海底、湖底及浅孔试验.结果表明:(1)自主研制的长周期低功耗微型测温单元,在2~36℃的环境下可连续观测1年;系缆式投放与回收方案即使在地形陡峭、1.5 kn流速及无动力定位等条件下仍然可行.(2)南海北部BTV总体随水深变浅而增强,在浅水区对浅层地温场扰动不可忽略.例如,在水深2600~3200 m和850~1200 m海域分别为0.025~0.053℃(17天内)、0.182~0.417℃(2天内),而台西南盆地北坡(水深763 m)夏季的海底热流由浅表的0.69 W·m^(-2)转变为0.83 m以深的-0.25~-0.05 W·m^(-2).(3)兴伊措和湖光岩玛珥湖BTV向深部传导过程中其幅度逐渐减弱、相位滞后,进而导致热流方向与强度随季节发生变化.而康定中谷浅层(7 m内)地温在不同深度处同步波动,且冬高(35~36℃)夏低(28~32℃).推测为夏季大量降雨所致;其热流浅部低(0.504 W·m^(-2))深部高(0.901 W·m^(-2)),指示着鲜水河断裂带深部热流体上涌.这些预研究工作为后续系缆式海底热流长期观测系统的正式研制与应用奠定了扎实基础.

关键词：海底热流底水温度波动长期观测低功耗高稳定性测温技术南海兴伊措鲜水河断裂带康定浅孔湖光岩玛珥湖

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