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亚洲大陆边缘沉积学研究进展(2011—2020)

矿物岩石地球化学通报 2021年第2期40卷 319-336页

作者：石学法乔淑卿杨守业李景瑞万世明邹建军熊志方胡利民姚政权董林森王昆山刘升发刘焱光自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266037 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071

近十年来,我国在亚洲大陆边缘沉积学和古海洋学研究中取得了突破性进展。在空间上,对北起拉普捷夫海、南至孟加拉湾的广大海域进行了沉积物调查取样,开展了跨纬度"源-汇"过程研究,建立了陆架第四纪高分辨率地层层序,初步揭示... 详细信息

近十年来,我国在亚洲大陆边缘沉积学和古海洋学研究中取得了突破性进展。在空间上,对北起拉普捷夫海、南至孟加拉湾的广大海域进行了沉积物调查取样,开展了跨纬度"源-汇"过程研究,建立了陆架第四纪高分辨率地层层序,初步揭示了构造运动、海平面变化、亚洲季风、海冰、海流以及人类活动等因素在不同时空尺度上对亚洲大陆边缘"源-汇"过程的基本控制作用。在南海通过国际大洋钻探获取的沉积记录,发现了低纬区水、碳循环直接响应地球轨道变化的证据,提出了低纬过程也能驱动全球气候变化的新认识。通过现场观测,揭示了台风、风暴潮、热带风暴等对陆架沉积和动力过程的影响,阐述了内孤立波、中尺度涡、等深流和浊流等在南海沉积物输运中的作用。对末次冰期以来暖池、黑潮、北太平洋中层水等的演化及其对沉积作用的影响研究也取得了创新性的成果。未来亚洲大陆边缘沉积学的研究应加强现代沉积过程的长期连续观测,重视地质记录中环境演变信号的精确解译,深化数值模拟技术和海洋沉积大数据的挖掘与使用。

关键词： “源-汇”过程古海洋和古气候海底观测亚洲大陆边缘

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末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架的海冰变化

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海洋学报 2023年第5期45卷 1-13页

作者：姜雪蛟王昆山董智邹建军刘季花李贞 Sergey Gorbarenko Alexander Bosin 石学法自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 俄罗斯科学院远东分院太平洋海洋研究所滨海边疆区符拉迪沃斯托克690041

本文通过高分辨率粒度分析,研究了鄂霍次克海北部陆架LV87-54-1岩芯记录的海冰活动历史。利用AnalySize程序对粒度数据进行端元分析,提取了3个端元,并将EM3作为海冰指标。EM3含量结果表明,末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架以活动性海... 详细信息

本文通过高分辨率粒度分析,研究了鄂霍次克海北部陆架LV87-54-1岩芯记录的海冰活动历史。利用AnalySize程序对粒度数据进行端元分析,提取了3个端元,并将EM3作为海冰指标。EM3含量结果表明,末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架以活动性海冰覆盖为主。末次冰盛期和海因里希冰阶1期(HS 1)时EM3含量最高,指示海冰活动强烈。冰期时北半球中高纬度气候变冷与北极涛动负相位是导致海冰大规模扩张的主要控制机制,东亚夏季风减弱与黑龙江入海径流量的减少促使鄂霍次克海生成更多的海冰。自波令-阿勒罗德间冰阶开始以来,鄂霍次克海北部陆架海冰生成急剧减少,在新仙女木时期海冰曾出现微弱峰值,随后又快速下降。自全新世以来,受北半球中高纬度气候变暖、秋季太阳辐射量升高、北极涛动正相位和东亚夏季风的增强共同影响,EM3含量一直稳定在较低水平,鄂霍次克海海冰的生成受到明显抑制。

关键词：冰筏碎屑粒度分析端元分析海冰变化鄂霍次克海

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西北太平洋深海有机碳埋藏演化及其气候环境意义

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矿物岩石地球化学通报 2023年第4期42卷 728-740页

作者：方皓张钰莹胡利民杜佳宗季钰涵石学法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 自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 崂山实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237

西北太平洋发育差异显著的亚极涡和亚热涡海洋环流体系,具有不同的沉积源汇过程,可能影响海盆尺度有机碳的埋藏演化。本文通过系统整理亚极涡和亚热涡内深海沉积记录资料,建立了30 ka以来西北太平洋不同纬度深海有机碳(TOC)的埋藏演化记... 详细信息

西北太平洋发育差异显著的亚极涡和亚热涡海洋环流体系,具有不同的沉积源汇过程,可能影响海盆尺度有机碳的埋藏演化。本文通过系统整理亚极涡和亚热涡内深海沉积记录资料,建立了30 ka以来西北太平洋不同纬度深海有机碳(TOC)的埋藏演化记录,并探讨其控制因素。结果表明,受生产力、水体氧化还原条件和矿物保护等因素的影响,TOC埋藏通量(Mass Accumulation Rate, MARTOC)呈北高南低分布态势。末次冰消期亚极涡区MARTOC高值可能与水体层化减弱、垂向混合增强而导致的生产力较高有关,而末次冰期亚热涡区MARTOC高值则可能与风尘输入增强和底层水体相对还原有关,更利于有机碳的沉积和保存。此外,有机碳在深海的沉积埋藏过程和机制与矿物作用等密切相关,例如矿物压舱作用或更有利于亚极地高纬度深海有机碳的沉积埋藏。本研究有助于系统认识不同纬度深海有机碳埋藏保存的控制机制及其气候环境意义。

关键词：有机碳埋藏生产力水体环境矿物保护碳循环西北太平洋

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两极冰盖控制的12 Ma以来南亚夏季风演化

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科学通报 2023年第16期68卷 2007-2009页

作者：姚政权石学法郭正堂李新周张辉自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室青岛266061 崂山实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266237 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院地球环境研究所西安710061

季风是指由于大陆及邻近海洋之间存在温度差异而形成大范围盛行的、风向随季节发生改变的大气环流,是全球气候系统的重要组成部分[1].全球约有70%的人口生活在季风区,季风变化对这些地区人民的生产生活、国民经济和社会发展等方面具有... 详细信息

季风是指由于大陆及邻近海洋之间存在温度差异而形成大范围盛行的、风向随季节发生改变的大气环流,是全球气候系统的重要组成部分[1].全球约有70%的人口生活在季风区,季风变化对这些地区人民的生产生活、国民经济和社会发展等方面具有重要影响.我国美丽富饶的“鱼米之乡”即是得益于充沛的季风降水而形成.但异常的季风气候也会导致干旱、洪水和其他极端天气和气候事件的发生,从而造成各种自然灾害及人民财产和生命的损失.因此,对季风变化及其机制开展研究,不仅有助于揭示季风演变与全球气候变化的联系,而且对加强防灾、减灾及实现社会的持续发展具有非常重要的理论和现实意义.

关键词：极端天气和气候事件南亚夏季风全球气候系统季风区季风演变大气环流温度差异全球气候变化

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我国深海矿产研究:进展与发现(2011—2020)

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矿物岩石地球化学通报 2021年第2期40卷 305-318页

作者：石学法符亚洲李兵黄牧任向文刘季花于淼李传顺自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266037 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550002

深海矿产是地球上尚未被人类充分认识和利用的最大潜在战略矿产资源,近十年我国在该领域的研究取得了重要进展。在太平洋国际海底区域申请到2块多金属结核勘探区、1块富钴结壳勘探区,在西南印度洋中脊申请到1块多金属硫化物勘探区。研... 详细信息

深海矿产是地球上尚未被人类充分认识和利用的最大潜在战略矿产资源,近十年我国在该领域的研究取得了重要进展。在太平洋国际海底区域申请到2块多金属结核勘探区、1块富钴结壳勘探区,在西南印度洋中脊申请到1块多金属硫化物勘探区。研究阐明了我国多金属结核和富钴结壳勘探区小尺度成矿规律,揭示了其成矿作用过程及古海洋古气候记录,探讨了关键金属元素富集机制。在西南印度洋、西北印度洋和南大西洋中脊发现了多处热液区,阐述了其成矿作用及控制因素,建立了超慢速扩洋中脊热液循环模型,探讨了拆离断层型热液成矿系统的成矿机制。在太平洋和印度洋划分了4个深海稀土成矿带,在中印度洋海盆、东南太平洋和西太平洋深海盆地发现了大面积富稀土沉积区,初步揭示了深海稀土的富集特征、分布规律、赋存状态和成矿机理。今后在继续加大深海矿产资源调查研究的同时,应聚焦深海关键金属成矿作用研究。

关键词：深海矿产勘探合同区成矿作用研究进展

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九州-帕劳脊南段基底玄武岩的单斜辉石矿物化学及成因意义

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海洋学报 2023年第6期45卷 75-92页

作者：刘振轩鄢全树刘焱光杨刚石学法自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 崂山实验室海洋地质与环境功能实验室山东青岛266061 山东省深海矿产资源开发重点实验室山东青岛266061

九州-帕劳脊是古伊豆-小笠原-马里亚纳弧的重要组成,对其上基底岩石开展矿物学和岩石学研究可为理解洋内岛弧演化早期的岩石成因和岩浆活动特点提供重要线索。本文对九州-帕劳脊南段基底玄武岩中的单斜辉石斑晶和微晶开展详细的岩相学... 详细信息

九州-帕劳脊是古伊豆-小笠原-马里亚纳弧的重要组成,对其上基底岩石开展矿物学和岩石学研究可为理解洋内岛弧演化早期的岩石成因和岩浆活动特点提供重要线索。本文对九州-帕劳脊南段基底玄武岩中的单斜辉石斑晶和微晶开展详细的岩相学和原位主微量元素分析,结果表明,单斜辉石斑晶与微晶整体上具有相似的化学组分,为普通辉石及透辉石等种属,且亏损轻稀土元素,Eu负异常不明显。多数单斜辉石斑晶具有环带结构,可划分为简单环带及韵律性环带两类;从辉石核部到边部,MgO、FeO、Al_(2)O_(3)、TiO_(2)含量与核部镁指数Mg#等呈现复杂的高低变化,指示了多期次的岩浆混合与补给事件。单斜辉石的结晶温度、压力分别为1151~1210℃和1.3×10^(8)~4.2×10^(8)Pa。通过单斜辉石组分反演获得的母岩浆含水量为0.8%~2.3%(以湿质量计)。最后,我们提出,形成于典型的洋内岛弧背景下的九州-帕劳脊南段熔岩的母岩浆为亚碱性岛弧拉斑玄武质熔体,具有高温、中压、高氧逸度的特征,岩浆房深度较浅并存在多期次原始岩浆的补给和混合。

关键词：单斜辉石矿物化学环带结构岩浆过程岛弧玄武岩九州-帕劳脊

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中美洲俯冲带南段上覆板块沉积物化学组分及其地质意义

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岩石学报 2021年第7期37卷 1949-1963页

作者：赵仁杰鄢全树张海桃关义立石学法山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266061

在剥蚀型汇聚板块边缘,俯冲输入板块剥蚀上覆板块并将剥蚀物质带入俯冲隧道,随后,这些剥蚀物质与俯冲板块物质一同参与了俯冲带浅部与深部地幔的地球化学循环。构造地质学和地球物理研究显示中美洲俯冲带南段是典型的俯冲剥蚀型汇聚板... 详细信息

在剥蚀型汇聚板块边缘,俯冲输入板块剥蚀上覆板块并将剥蚀物质带入俯冲隧道,随后,这些剥蚀物质与俯冲板块物质一同参与了俯冲带浅部与深部地幔的地球化学循环。构造地质学和地球物理研究显示中美洲俯冲带南段是典型的俯冲剥蚀型汇聚板块边缘,这为研究上覆板块俯冲剥蚀物质是否参与俯冲带物质循环过程提供了天然的实验室。由于目前仍然缺乏对该俯冲剥蚀机制的地球化学制约,综合大洋钻探计划(IODP)344航次对中美洲俯冲带南部哥斯达黎加西部的俯冲板块和上覆板块开展了钻探工作,并获取了系统的岩芯样品。本文对IODP344航次取自上覆板块中陆坡和上陆坡的U1380和U1413站位中沉积物中的粗碎屑层位样品,开展了系统的主、微量元素与Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学研究。这些沉积物粗碎屑层位组分与加勒比大火成岩省基底相似,指示它们可能来自加勒比大火成岩省基底在弧前出露的区域,可以代表上覆板块基底被俯冲剥蚀的物质组成。研究进一步探讨了晚中新世中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩的成因,并指出上覆板块底部被剥蚀物质参与了中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩岩浆过程,这为中美洲俯冲带南部存在俯冲剥蚀过程提供了直接的地质学证据。

关键词：上覆板块沉积物地球化学俯冲带岩浆作用俯冲剥蚀机制汇聚型板块边缘

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西菲律宾海盆DSDP-292站位熔岩的岩浆过程研究

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矿物岩石地球化学通报 2023年第4期42卷 769-785页

作者：袁龙鄢全树石学法自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 崂山实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 山东省深海矿产资源开发重点实验室山东青岛266061

自新生代早期以来,菲律宾海板块发生了一系列的板内岩浆活动,形成了大量的海底高原(本哈姆高原和乌尔达内塔高原等)和小海山。关于这些海底高原和小海山的成因,目前仍存在争议,尤其是其深部动力学背景和精细的岩浆过程需要进一步制约。... 详细信息

自新生代早期以来,菲律宾海板块发生了一系列的板内岩浆活动,形成了大量的海底高原(本哈姆高原和乌尔达内塔高原等)和小海山。关于这些海底高原和小海山的成因,目前仍存在争议,尤其是其深部动力学背景和精细的岩浆过程需要进一步制约。本文对深海钻探计划(DSDP)31航次(292站位)期间在本哈姆隆起获取的玄武岩中的斜长石和单斜辉石开展了详细的岩相学和原位主、微量元素地球化学分析。结果表明,斜长石具有多种不平衡特征,其核-边结构主要受到多期次岩浆补给影响。292站位熔岩的研究表明,本哈姆隆起熔岩至少经历了两期岩浆活动。温压计算结果表明,斜长石和单斜辉石斑晶的核部和边部分别形成于地壳深部和浅部岩浆房。结合本哈姆隆起其他位置样品的历史研究成果,本文认为本哈姆隆起具有板内的构造背景,可能与地幔柱有关。

关键词：本哈姆隆起岩浆活动环带结构岩浆混合

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海峡沉积研究进展

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古地理学报 2022年第6期24卷 1058-1071页

作者：单新李顺利石学法谭程鹏自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029

海峡是不同于三角洲、陆架的一类独特沉积环境,具有特殊的沉积作用组合。海峡的形态多样,长度为几千米至数百千米,深度为几十米至上千米;海峡由狭窄区域向两端逐渐过渡为相对开阔海区,开阔海区大多深度相比海峡更深;海峡的狭窄区域横截... 详细信息

海峡是不同于三角洲、陆架的一类独特沉积环境,具有特殊的沉积作用组合。海峡的形态多样,长度为几千米至数百千米,深度为几十米至上千米;海峡由狭窄区域向两端逐渐过渡为相对开阔海区,开阔海区大多深度相比海峡更深;海峡的狭窄区域横截面积小、流体流速最大,通常以侵蚀地貌为特征;流体流经狭窄区域后,由于海峡横截面积增加,导致流速向两端开阔海区域锐减,并表现为沉积地貌。浅水海峡通常以潮流为最主要的沉积作用,其他的沉积物搬运方式包括单向的海流和重力流;深水海峡则以海流和重力流为主。海峡高能区沉积以砾石滞留和发育交错层理为特征,低能区表现为泥质沉积并发育流水砂纹;在低海平面时期,暴露的浅水海峡以河流沉积作用为主;海平面上升过程中,河流逐渐演化为三角洲/河口湾、海湾和贯通的海峡。

关键词：海峡沉积沉积环境潮流海流重力流

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东南太平洋富稀土沉积早期成岩过程研究及其指示意义

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海洋学报 2024年第2期46卷 40-51页

作者：李杰军刘洪娜王小静李力石学法自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室山东青岛266061 崂山实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237 山东省深海矿产资源开发重点实验室山东青岛266061

富稀土深海沉积物作为一种潜在矿产资源,近年来备受关注。研究发现,稀土元素(REY)和钇(Y)元素的富集过程很可能发生在沉积物-海水界面(SWI),但目前针对富稀土沉积物的早期成岩过程研究较少。本研究采集了东南太平洋富稀土海区两个站位... 详细信息

富稀土深海沉积物作为一种潜在矿产资源,近年来备受关注。研究发现,稀土元素(REY)和钇(Y)元素的富集过程很可能发生在沉积物-海水界面(SWI),但目前针对富稀土沉积物的早期成岩过程研究较少。本研究采集了东南太平洋富稀土海区两个站位的沉积物短柱,解析了REY在SWI的早期成岩过程及其对REY在沉积物中富集机制的影响。孔隙水中较低的Fe、Mn和较高的Mo、U、V浓度表明研究区沉积物处于氧化环境。对比底层海水中REY,孔隙水中的REY呈中稀土(MREE)富集特征。沉积物中REY的主要富集相态为磷酸盐相,而孔隙水中REY及其配分模式可能受控于沉积物中磷酸盐的含量。本研究表明,在稀土元素早期成岩过程中,原本与铁锰相等其他相态结合的REY重新进入到孔隙水中,最终被磷酸盐相吸附和埋藏,早期成岩过程是深海沉积物中REY富集的重要机制。

关键词：早期成岩孔隙水稀土元素沉积物东南太平洋

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