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地球科学 2025年第2期50卷 466-477页

作者：许淑梅王琳华李三忠刘永江訾可权日舒鹏程周越郭芮洁张宝珠王曼茜刘政东中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 海洋高等研究院/深海圈层与地球系统前沿中心山东青岛266100

旨在对台湾弧前盆地可容纳空间、盆地边界和基底性质进行分析,并对弧前盆地层序构型及其主控因素和演化阶段进行探索性研究.结合地震剖面的层序构型解析,基于南海俯冲板俯冲、底侵及隆升剥蚀等造山事件、北吕宋岛弧火山岩活动对弧前区... 详细信息

旨在对台湾弧前盆地可容纳空间、盆地边界和基底性质进行分析,并对弧前盆地层序构型及其主控因素和演化阶段进行探索性研究.结合地震剖面的层序构型解析,基于南海俯冲板俯冲、底侵及隆升剥蚀等造山事件、北吕宋岛弧火山岩活动对弧前区变化的影响,对台湾弧前盆地性质、边界特征及演化阶段进行探讨.台湾弧前盆地演化可分为3阶段:扩张期矩形裂谷盆地、初始碰撞期楔形弧前盆地和弧−陆碰撞期席状弧前盆地阶段.扩张期矩形裂谷盆地的东部边界先期为南海洋壳,后期为吕宋岛弧;西部边界为菲律宾海洋壳;基底为弧前扩张区地幔.初始碰撞期楔形弧前盆地东、西边界分别为北吕宋岛弧和增厚的南海板块边缘;基底为先期复理石沉积及吕宋岛弧火山建造的一部分.弧−陆碰撞期席状残余弧前盆地东、西边界分别吕宋岛弧和剥露并持续隆升的台湾增生造山带.

关键词：层序基本构型地震层序弧前盆地台湾造山带北吕宋岛弧台湾地区构造学

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酸分馏效应对GasBench-IRMS测定碳酸盐碳、氧同位素的影响

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质谱学报 2024年第3期45卷 401-411,I0004页

作者：王楠赵彦彦田有荣中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋高等研究院深海圈层与地球系统前沿科学中心山东青岛266100 赛默飞世尔科技(中国)有限公司上海201206

本文利用在线制样装置(GasBench)和稳定同位素比质谱仪(IRMS)测试一系列碳酸盐标准物质和现代海洋浮游有孔虫样品,在不同测试条件下,分析不同性状碳酸盐矿物的氧同位素分馏程度,计算氧同位素酸分馏系数,探讨酸分馏效应对不同碳酸盐矿物... 详细信息

本文利用在线制样装置(GasBench)和稳定同位素比质谱仪(IRMS)测试一系列碳酸盐标准物质和现代海洋浮游有孔虫样品,在不同测试条件下,分析不同性状碳酸盐矿物的氧同位素分馏程度,计算氧同位素酸分馏系数,探讨酸分馏效应对不同碳酸盐矿物氧同位素测定的影响机制和控制因素,以及对氧同位素测试值(δ^(18)O_(m))的校正方法。结果表明,酸分馏效应对氧同位素值的影响主要是由于生成的CO_(2)气体与顶空瓶中气态水(高温时主要影响)或酸中游离态自由水(低温时主要影响)之间发生氧同位素交换引起的。不同性状碳酸盐标准物质的氧同位素酸分馏系数具有显著差异,且与氧同位素组成相关。δ^(18)O_(m)值发生偏移的程度与反应温度、样品量、磷酸含水量以及酸中游离态和气态水的氧同位素组成与样品氧同位素组成之间的差异等因素有关。氧同位素酸分馏效应与信号强度具有显著相关性。建议精确称量相同质量的标准物质和样品,遵循信号强度匹配的原则,并采用多种标准物质线性校正的方法有效校正氧同位素分馏现象。在较低的反应温度(25℃)下,氧同位素分馏程度较轻微,δ^(18)O分析精度更高,优于0.05‰。本方法为精确测定碳酸盐中碳、氧同位素组成提供了参考,可有效提高相关的测试精度。

关键词：在线制样装置-稳定同位素比质谱仪(GasBench-IRMS) 磷酸法碳酸盐氧同位素酸分馏效应

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地震测线-稀疏节点联合初至层析速度建模

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地球物理学报 2024年第9期67卷 3483-3495页

作者：王朝麟邹志辉姚刚孙文亮韩明亮芮拥军崔庆辉尚新民中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心青岛海洋科技中心海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院中国石化胜利油田分公司物探研究院

近年来含油气盆地的深层勘探逐渐成为研究热点,如何提高深层的速度建模精度是地震勘探所面对的关键问题.常规地震测线偏移距短,无法记录含有深层结构信息的长偏移距初至数据,采用地震测线初至到时的建模方法不能建立深层速度模型.地震... 详细信息

近年来含油气盆地的深层勘探逐渐成为研究热点,如何提高深层的速度建模精度是地震勘探所面对的关键问题.常规地震测线偏移距短,无法记录含有深层结构信息的长偏移距初至数据,采用地震测线初至到时的建模方法不能建立深层速度模型.地震节点记录具有广角和宽方位的特征,在全球/区域地震学中被广泛应用于深部结构研究.但是,地震节点的密集布设会剧烈增加节点数量和野外工作量,而地震节点的稀疏布设则难以保证浅部速度结构的建模精度,引起深部速度建模的不准确.针对该问题,我们提出一种新的地震测线-稀疏节点联合初至层析速度建模方法:将常规地震测线与稀疏地震节点结合形成新观测系统,联合地震节点和常规测线的初至走时,采用地震层析成像开展油田深层速度建模.数值实验和实际应用结果均显示,地震测线与稀疏节点联合可以在浅层和深层均形成良好的数据覆盖,初至层析在浅层和深层均具有较高的建模精度.在大节点间距情况下联合常规地震测线和节点的联合方法比常规测线采集仅增加很少工作量,但其层析速度建模仍具有较高的建模精度,与高成本的高密度节点数据建模结果精度相近.本文方法可以方便地应用于常规地震测线采集的区块,在增加很少工作量的情况下实现深层高精度速度建模,对于含油气盆地的深层勘探具有重要意义.

关键词：地震节点地震测线深层构造地震层析成像速度建模

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EA Isolink-IRMS测定氮同位素方法：单/双炉模式对比及测试精度评价

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质谱学报 2025年

作者：王业凯王楠赵彦彦李三忠尹希杰中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室中国海洋大学海洋高等研究院深海圈层与地球系统前沿科学中心自然资源部第三海洋研究所

利用元素分析-同位素质谱（EA-IRMS）结合高温燃烧法（CM）测定固体样品氮同位素对于科学探究全球氮循环具有重要作用。然而，相对于碳同位素，氮同位素比值测定精度通常较低。本研究对比了EA Isolink-IRMS系统在不同反应管模式和参数... 详细信息

利用元素分析-同位素质谱（EA-IRMS）结合高温燃烧法（CM）测定固体样品氮同位素对于科学探究全球氮循环具有重要作用。然而，相对于碳同位素，氮同位素比值测定精度通常较低。本研究对比了EA Isolink-IRMS系统在不同反应管模式和参数条件下氮同位素的测试精度，从燃烧条件、不同反应管配置、洗脱干扰气体等方面对反应条件和参数进行优化，并通过测定一系列标准物质和不同氮含量的海洋沉积物，进一步优化了测定氮同位素的方法。研究表明，不同的反应管配置方式、样品燃烧状态和填料消耗情况对氮同位素比值测定具有显著影响。精确的氮同位素分析需确保样品充分燃烧、氮氧化物充分还原、洗脱气流中的CO2和可能存在的杂质气体。研究结果表明：1)根据样品类型的不同，采用快速注氧的方式，选择合适的注氧量，以确保样品的充分燃烧。2)在目前单反应管的配置基础上，增加小容积的还原管可有效确保氮氧化物的充分还原和过量氧气的吸收。采用优化的参数条件，单独测氮模式下氮同位素的测试精度可优于0.10‰。本方法具有良好的精密度和准确性，可为精确测定样品中氮同位素组成提供参考，对提高相关测试精度具有重要意义。

关键词：元素分析仪-稳定同位素比质谱仪(EA Isolink-IRMS) 氮同位素单/双炉模式燃烧-还原测试精度

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南海多波束测量中水深数据异常的精细处理与成因分析

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地球科学 2025年第2期50卷 535-550页

作者：陈星铨朱俊江朱庆龙焦钰涵丁小笑刘政渊丁咚贾永刚李三忠刘永江中国海洋大学海洋高等研究院和海洋地球科学学院深海圈层与地球系统前沿科学中心海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科技中心海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237 中国海洋大学山东省海洋环境地质工程重点实验室山东青岛266100

高分辨率的海底多波束地形数据广泛应用于海洋测绘、深海调查、海底勘探等海洋研究和资源开发领域.多波束系统海上测量时受海况的复杂性以及海洋噪声等因素的干扰,严重影响了数据的质量,消除数据中的各种异常能够还原真实的海底地形,对... 详细信息

高分辨率的海底多波束地形数据广泛应用于海洋测绘、深海调查、海底勘探等海洋研究和资源开发领域.多波束系统海上测量时受海况的复杂性以及海洋噪声等因素的干扰,严重影响了数据的质量,消除数据中的各种异常能够还原真实的海底地形,对研究海底精细地貌及解释具有重要意义.依托“东方红3”号科考船搭载的EM122多波束系统,近年来在南海北部采集了大范围的深水多波束数据,通过对数据的精细处理和分析,在水深数据中发现并识别了5种典型的异常.根据异常在地形图中的几何形态和异常点在二维测深点云数据中的离散特征,本研究解释和命名为地形褶皱弯曲异常、点状异常、线状异常、放射状异常、空白区异常5类.对5类异常使用不同的滤波方式能够很好的消除异常数据,使用条带滤波或子区滤波处理线状异常、使用子区滤波处理点状异常和放射状异常、通过折射编辑器校正处理地形褶皱弯曲异常、使用插值法处理空白区异常.对采集的多波束数据经过交互式滤波处理,很好地消除了多波束测量中存在的异常数据,为进一步对海底地形地貌的解释和分析提供了强有力的支撑.

关键词：深水多波束系统水深数据异常多波束数据处理条带滤波子区滤波南海海洋地质

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基于机器学习和台阵相关性的水力压裂微地震事件自动识别及到时拾取

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地球物理学报 2023年第4期66卷 1558-1574页

作者：陈国艺杨文谭玉阳张海江李俊伦中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 蒙城国家地球物理野外科学观测研究站合肥230026 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛266100 中国海洋大学海洋高等研究院深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心青岛266100

利用密集台阵对水力压裂微地震进行监测将有助于优化储层压裂、揭示断层活化.为满足密集台阵海量采集数据的处理需求,本文建立了一种综合运用多种机器学习方法和台阵相关性的、无需人工干预的自动处理流程,从而能够快速得到高质量的密... 详细信息

利用密集台阵对水力压裂微地震进行监测将有助于优化储层压裂、揭示断层活化.为满足密集台阵海量采集数据的处理需求,本文建立了一种综合运用多种机器学习方法和台阵相关性的、无需人工干预的自动处理流程,从而能够快速得到高质量的密集台阵震相到时目录.该综合策略包括:(1)利用迁移学习在连续波形中快速检测地震事件;(2)利用U型神经网络PhaseNet自动拾取P波、S波震相;(3)利用三重线性剔除法,结合密集台阵到时相关性剔除异常到时数据和地震事件;(4)利用K-means和SVM两类机器学习算法,进一步区分发震时刻接近的多个地震事件,减小事件漏拾率.通过将该流程应用于四川盆地长宁—昭通页岩气开发区微地震监测数据,并将自动处理结果与人工拾取结果进行比对发现,二者在震级测定、定位以及走时成像结果等方面具有很好的一致性,表明本文处理流程结果精度可达到手动处理精度.本文结果为密集台阵地震监测数据的高效、高精度处理提供了新思路.

关键词：微地震监测机器学习密集台阵地震检测及震相拾取

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琼东南盆地天然气水合物与浅层气分布特征与潜力区

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地质学报 2024年第9期98卷 2630-2640页

作者：周吉林李丽霞朱振宇王秀娟靳佳澎王耀葵张正一海洋天然气水合物全国重点实验室北京100028 深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心海底科学与探测技术教育部重点实验室中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 中海油北京研究院北京100028 深海多学科交叉研究中心与海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室崂山实验室山东青岛266237

南海北部天然气水合物勘探与钻探揭示天然气水合物与下伏浅层气具有复杂的共存关系,而天然气水合物与浅层气的共存区是未来非常规资源联合开发的目标。为查明琼东南盆地砂质储层高富集水合物与浅层气有利目标区,结合已有钻探结果及三维... 详细信息

南海北部天然气水合物勘探与钻探揭示天然气水合物与下伏浅层气具有复杂的共存关系,而天然气水合物与浅层气的共存区是未来非常规资源联合开发的目标。为查明琼东南盆地砂质储层高富集水合物与浅层气有利目标区,结合已有钻探结果及三维地震数据,通过频谱分解-RGB振幅属性融合刻画了砂质储层水合物与浅层气的空间分布特征。研究结果表明,第四纪以来块体搬运沉积体底界海底扇体为良好的富砂质储层,局部位置位于气烟囱构造顶部,受深部高通量流体运聚控制,为高富集水合物的主要目标区。研究区浅层气潜力区主要位于水道末端扇体和水道-天然堤沉积体系,多层浅层气在水合物层下方发育,浅层气藏为上方水合物提供充足的气源条件,同时浅层块体搬运沉积体与含水合物地层为浅层气发育提供良好盖层,因此,琼东南盆地存在水合物与浅层气共存的有利砂质储层勘探靶区。此外,受浅层块体搬运沉积体厚度影响,局部浅层气异常区位于水合物稳定带底界附近,有利于更大规模的水合物成藏,该目标具有良好的商业开发潜力。

关键词：天然气水合物浅层气砂层扇体琼东南盆地

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基于深度学习的南海东北部亚中尺度过程识别与分析研究

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海洋与湖沼 2025年第1期56卷 77-89页

作者：金宇涛缪明芳张志伟中国海洋大学三亚海洋研究院海南省海洋立体观测与信息重点实验室海南三亚572024 三亚海洋实验室海南三亚572024 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室/深海圈层与地球系统前沿科学中心山东青岛266100

亚中尺度过程是海洋学研究的前沿热点领域,从高分辨率资料中实现亚中尺度信号的快速提取对开展亚中尺度动力学研究具有重要意义。为此,根据亚中尺度过程的物理特性,提出一种基于深度学习的自动识别方法,构建了基于U-Net网络的海洋亚中... 详细信息

亚中尺度过程是海洋学研究的前沿热点领域,从高分辨率资料中实现亚中尺度信号的快速提取对开展亚中尺度动力学研究具有重要意义。为此,根据亚中尺度过程的物理特性,提出一种基于深度学习的自动识别方法,构建了基于U-Net网络的海洋亚中尺度过程识别网络(submesoscale processes automatic identification network, SM-Net),该网络采用视觉几何组网络作为主干特征提取网络并引入改进的混合注意力模块以提升识别能力。基于高分辨率MITgcm (Massachusetts Institute of Technology general circulation model)模式数据,通过SM-Net准确识别出南海东北部全年的亚中尺度过程,并分类为冷涡、暖涡和锋面。南海东北部亚中尺度冷涡、暖涡和锋面均多发生于冬季,夏季的发生频率较低,但吕宋海峡的亚中尺度过程全年均较为活跃。除吕宋海峡外,亚中尺度冷涡夏季多发生于台湾岛西南海域、吕宋岛西南海域和吕宋岛沿岸,冬季多发生于南海北部陆坡陆架区;亚中尺度暖涡夏季多发生于吕宋岛沿岸,冬季在南海北部陆坡陆架区较为活跃;亚中尺度锋面的时空特征与冷涡相似,但黑潮流经区域的发生频率更高。亚中尺度过程罗斯贝数和动能的时空特征与发生频率具有较好的一致性,暖涡的动能、罗斯贝数和直径均弱于冷涡。上述识别方法在南海的成功运用,为应用SWOT (surface water and ocean topography)卫星数据研究亚中尺度过程提供了一定参考。

关键词：亚中尺度过程自动识别深度学习语义分割南海东北部

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元地球与数字孪生:思想突破、技术变革与范式转换

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地学前缘 2024年第1期31卷 46-63页

作者：李三忠索艳慧戴黎明王亮亮姜兆霞曹现志苏国辉刘丽军周建平李玺瑶刘洁朱俊江乔璐璐王光增姜素华王秀娟刘琳管红香李晓辉胡军刘鹏刘泽董冬冬郭玲莉邹志辉董昊钟世华孙国正刘洋于胜尧吴立新邹卓延孙毅中国海洋大学深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心/海底科学与探测技术教育部重点实验室/海洋地球科学学院山东青岛266100 崂山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266100 青岛海洋地质研究所自然资源部水合物重点实验室山东青岛266237 伊利诺伊大学香槟分校美国厄班纳618205 中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 中国海洋大学深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心高等海洋研究所/物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 崂山实验室山东青岛266237

数字孪生在航天、工业制造领域已应用了20多年,但引入海洋科学还是首次。通过数字孪生技术,实现真实地球与虚拟地球的融合,构建一个真实地球与数字地球的虚实共同体,这里称为“元地球”。本文介绍了元地球与早期提出的数字地球、虚拟地... 详细信息

数字孪生在航天、工业制造领域已应用了20多年,但引入海洋科学还是首次。通过数字孪生技术,实现真实地球与虚拟地球的融合,构建一个真实地球与数字地球的虚实共同体,这里称为“元地球”。本文介绍了元地球与早期提出的数字地球、虚拟地球、玻璃地球、智慧地球的本质区别,进而突出元地球理念或思想上的巨大突破。基于现今元宇宙BIGANT技术体系,构架跨越地球各圈层的实时、全天候、立体观测感知系统,打通地球系统各圈层动力学模拟隔阂,实现超越现今地球,再现深时地球,实现时空穿越,从而集数字地球、虚拟地球、玻璃地球、智慧地球、现今地球、深时地球的特性于一个共同体,这个深时的虚实共同体就是元地球。这一理念必将催生新的技术范式变革,进而超越现实地球、虚拟地球,开启人类认识地球、探测地球、开发地球的全新方式。在实现研究范式转换的同时,推动元地球的多场景应用,这也必将催生未来的万亿新产业。

关键词：元地球真实地球虚拟地球数字地球数字孪生地球系统范式

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南海东北部中尺度涡对海表叶绿素a浓度的影响规律研究

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海洋与湖沼 2023年第4期54卷 987-999页

作者：蒋泽鸣商巩张志伟赵玮中国海洋大学三亚海洋研究院海南省海洋立体观测与信息重点实验室海南三亚572024 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室/深海圈层与地球系统前沿科学中心山东青岛266100

基于南海东北部1998~2019年的多源卫星遥感数据和风场再分析数据,较系统地分析了南海东北部涡旋内部叶绿素a浓度的分布特征,通过量化统计和涡心坐标系参数合成等方法探究了中尺度涡对叶绿素a浓度变化的影响规律及潜在机制。结果表明:(1... 详细信息

基于南海东北部1998~2019年的多源卫星遥感数据和风场再分析数据,较系统地分析了南海东北部涡旋内部叶绿素a浓度的分布特征,通过量化统计和涡心坐标系参数合成等方法探究了中尺度涡对叶绿素a浓度变化的影响规律及潜在机制。结果表明:(1)南海东北部约有60%的中尺度涡旋内部存在叶绿素a浓度增加和减少的现象。(2)南海东北部中尺度涡内部叶绿素a扰动受到涡旋抽吸和涡致Ekman抽吸机制的共同调控,其中约有38%(39%)的暖(冷)涡内涡旋抽吸的贡献更大, 21%(24%)的暖(冷)涡内涡致Ekman抽吸的贡献更大。(3)南海东北部中尺度涡生命周期内的海表叶绿素a浓度变化存在显著的阶段性差异,在冷暖涡的生成期,涡旋抽吸的作用更为显著,而在冷暖涡的顶峰和消亡期,涡致Ekman抽吸的作用更为明显。上述研究结果有助于理解南海东北部初级生产力对中尺度涡的响应过程与机理,对认识海洋物理-生物耦合过程具有一定的参考价值和研究意义。

关键词：中尺度涡海表叶绿素涡旋抽吸涡致Ekman抽吸南海东北部

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