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地球物理学报 2024年第2期67卷 615-629页

作者：张慧慧许鹤华邵佳姚永坚何丽娟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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055 广州海洋地质调查局自然资源部海底矿产资源重点实验室广州510760 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

扩张期洋中脊热液循环系统的热排出与岩浆系统的热注入共同控制着洋壳厚度的生成,而岩浆流体是热液循环系统的流体成分之一,往往与下渗海水混合参与各圈层能量和物质传递,但其能量传递对洋壳厚度的影响机制目前还不清楚.利用有限元的数... 详细信息

扩张期洋中脊热液循环系统的热排出与岩浆系统的热注入共同控制着洋壳厚度的生成,而岩浆流体是热液循环系统的流体成分之一,往往与下渗海水混合参与各圈层能量和物质传递,但其能量传递对洋壳厚度的影响机制目前还不清楚.利用有限元的数值模拟手段,对扩张期热液循环系统中岩浆流体与洋壳厚度的关系进行研究.结果表明:(1)相较于只有海水参与的对流循环,含有岩浆流体的热液循环造成的洋壳厚度的减薄量更大、热液喷口温度更高.(2)岩浆流体对洋壳厚度的二次减薄作用随其含量的增大而减弱,热液喷口温度随其含量的增大而升高.(3)南海岩浆水、地幔水含量和洋壳厚度的分布具有非均质性,东部次海盆的地幔水、岩浆水含量高于西南次海盆,前者的平均洋壳厚度也大于后者,并且在海盆残余扩张脊附近存在异常薄洋壳.结合模型结果分析认为,残余扩张脊附近的薄洋壳可能受到扩张期热液循环或后期岩浆流体的影响,而东部、西南次海盆的洋壳厚度差异可能是由于前者的岩浆流体含量高于后者而造成的.

关键词：热液循环岩浆流体洋壳厚度数值模拟洋壳增生南海异常薄洋壳

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南沙海区珊瑚礁灰岩纵波波速特征及其影响因素

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热带海洋学报 2021年第1期40卷 133-141页

作者：田雨杭陈忠黄蔚霞侯正瑜颜文王雪松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 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458

珊瑚礁灰岩是孔隙结构复杂、密度变化较大的一类岩石,但过去对珊瑚礁灰岩纵波波速与孔隙结构的关系及其影响因素研究不够深入。本文测定和分析了南沙海区某岛礁钻孔中珊瑚礁灰岩的纵波波速、孔隙度以及密度特征,结果显示礁灰岩的纵波波... 详细信息

珊瑚礁灰岩是孔隙结构复杂、密度变化较大的一类岩石,但过去对珊瑚礁灰岩纵波波速与孔隙结构的关系及其影响因素研究不够深入。本文测定和分析了南沙海区某岛礁钻孔中珊瑚礁灰岩的纵波波速、孔隙度以及密度特征,结果显示礁灰岩的纵波波速变化范围为5104~5958m·s–1,孔隙度变化范围为1.47%~17.7%,密度变化范围为2.07~2.72g·cm–3。这些特征表明,埋藏后的压实作用和重结晶作用,对珊瑚礁灰岩的孔隙度和密度产生影响。珊瑚礁灰岩弹性波速主要受孔隙度和孔隙结构类型的影响,礁灰岩横、纵波速比值能有效地确定岩体的结构和稳定性,因此礁灰岩的声学特性研究成果可为珊瑚岛礁工程建设的稳定性评估提供可靠的数据支撑。

关键词：珊瑚礁灰岩纵波波速孔隙度孔隙结构密度

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西菲律宾海硅藻席沉积中的多囊虫类放射虫记录及其环境意义

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地球科学 2021年第3期46卷 853-865页

作者：张兰兰胡邦琦邱卓雅郭建卫丁雪陆钧向荣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 中国地质调查局青岛海洋地质研究所山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237

为了多角度理解海洋纹层沉积物的形成过程,利用在西菲律宾海采集到的含纹层硅藻席的XT47孔岩心样品,进行多囊虫类放射虫的组合变化与环境意义分析.研究表明XT47孔岩心上段260 cm厚硅藻席沉积中含有丰富的放射虫、丰度高于2×104个/... 详细信息

为了多角度理解海洋纹层沉积物的形成过程,利用在西菲律宾海采集到的含纹层硅藻席的XT47孔岩心样品,进行多囊虫类放射虫的组合变化与环境意义分析.研究表明XT47孔岩心上段260 cm厚硅藻席沉积中含有丰富的放射虫、丰度高于2×104个/克;中段260~460 cm出现5次放射虫丰度高峰与红粘土的交替旋回沉积;下段460~630 cm红粘土沉积层中放射虫稀少.依据放射虫地层种的初现生物事件,470 cm以深的年龄大于0.34 Ma,表明西菲律宾海硅藻质沉积形成于中更新世以来.此外,受暖水影响控制的Tetrapyle group和Didymocyrtis tetrathalamus tetrathalamus相对丰度在末次冰盛期(LGM)呈现显著的低值期,推测在LGM期西菲律宾海北赤道暖流的影响强度是变弱的.值得注意的是,多囊虫类放射虫的丰度与生物硅含量的变化趋势出现明显的不同步现象,推测4次生物硅含量高峰是由大型硅藻(盘筛藻)的急剧增加导致的,即西菲律宾海LGM期盘筛藻的勃发呈现明显的阶段性强弱变化;进一步发现盘筛藻的4次勃发强盛期对应着胶体虫相对丰度变化的低谷期和中深层冷水种相对丰度变化的高峰期,前者指示上层水体成层化减弱、后者指示中深层水体中营养物增多.据此,认为西菲律宾海LGM期盘筛藻勃发的4次强盛期是由于上层水体成层化减弱、下层水体中丰富的营养物上涌引起.研究结果可为菲律宾海盘筛藻勃发在LGM长时间持续并最终在海底形成厚达近3 m的硅藻席沉积提供了一种可能的解释.

关键词：菲律宾海硅藻席沉积多囊虫类放射虫生态环境水团地层学

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海南岛西北部更新世海相地层的石英ESR测年探讨

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海洋地质与第四纪地质 2022年第3期42卷 123-132页

作者：禤宇添詹文欢姚衍桃王玭李健冯英辞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 中国科学院大学北京100049 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458

利用石英ESR测年法对海南岛西北部出露海相地层的上部和下部进行了定年,尝试获得该出露地层的年龄范围,并探讨石英ESR法在热带海相地层年代学研究中的适用性。结果显示,上部地层年龄为(33±6.6)~(53±10.6)ka,下部地层年龄为(18... 详细信息

利用石英ESR测年法对海南岛西北部出露海相地层的上部和下部进行了定年,尝试获得该出露地层的年龄范围,并探讨石英ESR法在热带海相地层年代学研究中的适用性。结果显示,上部地层年龄为(33±6.6)~(53±10.6)ka,下部地层年龄为(1835±202)~(2567±256)ka,反映了该地层的沉积时代基本属于更新世。根据各样品ESR信号强度与辐照剂量的线性拟合结果判断,7个样品中以最顶部和最底部2个样品的拟合度最佳,而且最底部样品的ESR信号强度随辐照剂量增大而趋于饱和,表明上部地层年龄以51±8.9 ka最为可靠,地层的底部则可能超出了更新世。本次研究是石英ESR测年法在我国热带海岸更新世海相地层的探讨性应用,其研究结果是下一步采用其他顺磁中心对该地层开展全面和深入的石英ESR测年的重要基础,同时也为更新世其他海相地层的ESR年代学研究提供参考。

关键词：海相地层石英ESR测年更新世海南岛

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基于侧扫声呐影像的南海珊瑚礁沉船及周边地形重建

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热带地理 2020年第2期40卷 278-288页

作者：刘小菊施祺杨红强周胜男中国科学院南海海洋研究所中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 中国科学院南沙海洋生态环境实验站海南三沙573199 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院大学北京100049

利用南海某珊瑚礁区所获得的一艘沉船的单幅侧扫声呐影像,定量重建了沉船及其周边地形。沉船区侧扫声呐数据经过格式转换、影像生成、水体去除、影像增益校正和坐标转换等预处理后,采用明暗恢复形状(Shape From Shading,SFS)方法反演声... 详细信息

利用南海某珊瑚礁区所获得的一艘沉船的单幅侧扫声呐影像,定量重建了沉船及其周边地形。沉船区侧扫声呐数据经过格式转换、影像生成、水体去除、影像增益校正和坐标转换等预处理后,采用明暗恢复形状(Shape From Shading,SFS)方法反演声呐影像的水深,获得沉船区的水下地形数据,重建了该区域的三维地形地貌。结果显示,沉船位于珊瑚礁西侧礁坡区,该区为典型的礁坡地貌形态,由东向西水深递增,变化于-1.8^-165.4 m之间,按水深和坡度的不同可划分为地势较平缓的两级阶地和地势陡峭的两级坡地。沉船坐底于礁坡第二级阶地(宽约87 m,平均水深约-26.7 m,平均坡度约5.7°),船体呈EES—WWN走向,长约45 m,宽约9 m,高约4 m,排水量估计为500~600 t,船体残破。利用侧扫声呐影像开展地形地貌的定量反演和重建是对侧扫声呐影像地形地貌定性分析的有效补充,能更全面、更详细地揭示珊瑚礁地形地貌的特征。

关键词：南海珊瑚礁侧扫声呐三维重建沉船

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古南海俯冲过程:婆罗洲晚白垩世‒渐新世地层沉积记录

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大地构造与成矿学 2022年第3期46卷 552-568页

作者：朱作飞闫义赵奇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 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 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

古南海的俯冲消亡是深入揭示南海扩张机制和重塑东南亚中新生代构造演化的关键,然而目前对于古南海的俯冲过程仍存在诸多争议。马来西亚婆罗洲出露完整的晚白垩世‒渐新世沉积地层,是研究古南海构造演化的重要窗口。本文通过碎屑矿物组... 详细信息

古南海的俯冲消亡是深入揭示南海扩张机制和重塑东南亚中新生代构造演化的关键,然而目前对于古南海的俯冲过程仍存在诸多争议。马来西亚婆罗洲出露完整的晚白垩世‒渐新世沉积地层,是研究古南海构造演化的重要窗口。本文通过碎屑矿物组成、元素地球化学及Nd同位素分析,对婆罗洲晚白垩世‒渐新世地层沉积物来源进行示踪,反演区域古地理格局及构造演化。结果显示,晚白垩世‒古新世Rajang群沉积物主要来源于古太平洋俯冲形成的岩浆岩带,马来半岛与印支陆块南缘对古新世‒晚渐新世地层沉积贡献明显增加,暗示古太平洋板块俯冲的影响持续到早古新世(~60 Ma)。晚始新世,随着澳大利亚板块持续向北漂移,婆罗洲逆时针旋转引起残余海盆剪刀式闭合。~37 Ma,曾母陆块与婆罗洲碰撞,Rajang群抬升剥蚀。渐新世,古南海在婆罗洲东北部沙巴开始俯冲,对应于南海的打开。古南海自西向东斜向俯冲消亡,婆罗洲的逆时针旋转与沿卢帕尔线的走滑使Rajang群与Kuching超级群叠置。

关键词：古南海古太平洋婆罗洲物源构造演化

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海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的物理机制

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应用声学 2024年

作者：李赶先龙建军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工业大学机电工程学院

为建立高精度海底沉积物纵波声速预估公式和揭示沉积物纵波声速与相关参数响应机制，通过对海底沉积物测试数据统计分析，研究发现了海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值，并用一元二次函数的最小值坐标公式，对该文及众多学者得到... 详细信息

为建立高精度海底沉积物纵波声速预估公式和揭示沉积物纵波声速与相关参数响应机制，通过对海底沉积物测试数据统计分析，研究发现了海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值，并用一元二次函数的最小值坐标公式，对该文及众多学者得到的不同海区沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值及其孔隙度临界值进行了统一分析。计算表明，不同海区沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值变动范围在1468.59～1520.22 m/s之间，相应孔隙度临界值变动范围在0.69～0.88之间。分析表明，不同学者的经验公式归属于声学理论推导的统一数学表达形式。研究表明，海底沉积物纵波声速随孔隙度变化最小值形成是由沉积物颗粒耦合作用影响纵波传播造成的，进而揭示出海底沉积物的颗粒在海水中的接触或悬浮状态、弹性应变变化等因素影响纵波声速变化的物理机制。

关键词：海底沉积物纵波声速最小值孔隙度颗粒悬浮

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2009—2017年南沙群岛珊瑚礁砾洲演变

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热带地理 2020年第4期40卷 694-708页

作者：周胜男施祺郭华雨杨红强严宏强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510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院南沙海洋生态环境实验站三沙573199 中国科学院大学北京100049 海军后勤部北京100841

通过对南沙群岛永暑礁、西门礁和安达礁3个砾洲结合现场实测数字高度模型(DEM)的遥感影像分析,重建了2011 (2009)、2013、2015、2017年4个时段的砾洲DEM,分析揭示出珊瑚礁砾洲不同时段的地形地貌特征及其演变过程。结果显示:2009—2017... 详细信息

通过对南沙群岛永暑礁、西门礁和安达礁3个砾洲结合现场实测数字高度模型(DEM)的遥感影像分析,重建了2011 (2009)、2013、2015、2017年4个时段的砾洲DEM,分析揭示出珊瑚礁砾洲不同时段的地形地貌特征及其演变过程。结果显示:2009—2017年间,安达礁砾洲以侵蚀为主,砾洲不断缩小,平均高度、面积和体积呈下降趋势;2011—2017年间,永暑礁砾洲以水平和垂直加积为主,砾洲不断扩大增高,平均高度、面积和体积呈增长趋势;西门礁砾洲以水平加积为主,面积呈增大趋势,而平均高度呈下降趋势,体积变化趋势不明显。2011—2017年间,永暑礁和西门礁砾洲呈现向东或东南礁坪内侧潟湖方向的移动,而安达礁砾洲2009—2017年间则向西北方向礁坪外侧移动,移动距离明显大于永暑礁和西门礁砾洲。3个砾洲的演变主要受季风浪和台风浪的控制,表现为砾洲缩减向礁坪外侧迁移和砾洲扩展向礁坪内侧潟湖迁移的2种不同演变模式,这与砾洲各自所在礁坪在珊瑚环礁中的位置,以及礁坪形态造成的礁坪水动力环境的差异有关。南沙群岛珊瑚礁砾洲地貌的演变为深入研究南海珊瑚礁灰沙岛地貌发育演化及动力机制提供了重要的科学基础。

关键词：珊瑚礁砾洲数字高度模型(DEM) 多光谱遥感地貌特征与演变南沙群岛

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马里亚纳海沟南段TS01测线的广角地震探测和地壳结构

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地球物理学报 2023年第11期66卷 4691-4704页

作者：李子正丘学林贺恩远张浩宇王强中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 中国科学院大学北京100049 中石化石油物探技术研究院有限公司南京211103 海洋地质调查研究所福建省厦门地质工程勘察院福建厦门361008 自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室福建省地质工程勘察院福州350002

马里亚纳海沟是西太俯冲系统的重要组成部分,因复杂的地质环境和活跃的俯冲,长期以来是地球科学领域关注和研究的热点区域.广角地震测线TS01位于马里亚纳俯冲系统的最南段,横穿卡罗琳海底高原、马里亚纳海沟和弧前地块.本文基于测线上9... 详细信息

马里亚纳海沟是西太俯冲系统的重要组成部分,因复杂的地质环境和活跃的俯冲,长期以来是地球科学领域关注和研究的热点区域.广角地震测线TS01位于马里亚纳俯冲系统的最南段,横穿卡罗琳海底高原、马里亚纳海沟和弧前地块.本文基于测线上9个OBS台站所记录的高质量反射、折射震相,通过震相走时拟合和正演模拟的方法,获得了TS01测线的精细速度结构.此外,本文还通过卫星重力数据和多波束水深数据,计算获得了布格重力异常,反映了区域的地壳厚度变化;并沿测线进行了重力模拟,与速度模型相互验证、共同约束了TS01测线的壳幔结构.最终结果显示,弧前地块呈现楔状,海沟内壁速度值较低,呈现了构造侵蚀的特征;俯冲板片的地壳速度在4.0~7.2 km·s^(-1)之间,厚12~13 km,该厚度介于正常洋壳和海底高原类型地壳之间;OBS台站丰富的反射震相约束了上下板片交界面、俯冲板片中地壳和莫霍面等关键地质界面.重力模拟揭示了上地幔顶部的蛇纹石化现象.本文研究结果为揭示海底高原附近的俯冲动力学机制提供了有力支撑.

关键词：马里亚纳海沟南段海底地震仪广角地震探测地壳结构重力模拟

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南海西沙和南沙捕获器浮游有孔虫通量季节变化与区域对比

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微体古生物学报 2021年第2期38卷 209-220页

作者：梁诗茵向荣杨艺萍钟福昌袁曼曼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510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 511458 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

对2012—2013年南海西沙和南沙沉积物捕获器中浮游有孔虫进行了分析,共鉴定出13属20种,群落组合以热带亚热带暖水属种为主。上层捕获器中浮游有孔虫年通量在南沙海区(201480枚·m^(-2)·y^(-1))明显较高,是西沙海区(99676枚... 详细信息

对2012—2013年南海西沙和南沙沉积物捕获器中浮游有孔虫进行了分析,共鉴定出13属20种,群落组合以热带亚热带暖水属种为主。上层捕获器中浮游有孔虫年通量在南沙海区(201480枚·m^(-2)·y^(-1))明显较高,是西沙海区(99676枚·m^(-2)·y^(-1))的两倍多。在西沙海区,下层捕获器浮游有孔虫年通量(207386枚·m^(-2)·y^(-1))是上层的两倍多,且小粒径(150~250μm)壳体主要集中在下层,推测是区域的深层水流侧向搬运所导致。浮游有孔虫总通量和主要属种Globigerinoides sacculifer,***,Neogloboquadrina dutertrei,Globigerinita glutinata,Globigerinella aequilateralis和Pulleniatina obliquiloculata的通量均呈现出明显的季节变化。西沙浮游有孔虫的通量主要出现在冬半年,有两个明显峰值,分别出现在季风间歇期和冬季风盛行期间;南沙浮游有孔虫通量则与季风变化密切相关,表现为冬夏“双峰型”,在冬季12月—3月和夏季5月—8月呈现较高通量。南沙夏季的通量峰值主要由Globigerinoides sacculifer贡献。Globigerina bulloides几乎只在冬季出现,而Globigerinoides conglobatus只出现在夏季,研究认为它们分别有作为南海冬季指示种和夏季指示种的潜力。

关键词：浮游有孔虫通量沉积物捕获器区域对比季节变化

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