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海洋科学 2023年第9期47卷 1-11页

作者：王雄黄朋黄海军胡宁静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 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所海洋沉积与环境地质重点实验室山东青岛266061

岩浆岩中斜长石矿物的结构、成分特征记录了岩浆演化过程的重要信息。本文对马努斯海盆东部裂谷(East Rift,ER)火山岩中的斜长石斑晶进行了详细的矿物学研究,结果表明:在玄武质安山岩中,斜长石斑晶具正环带结构,核-幔部属高An值(斜长石... 详细信息

岩浆岩中斜长石矿物的结构、成分特征记录了岩浆演化过程的重要信息。本文对马努斯海盆东部裂谷(East Rift,ER)火山岩中的斜长石斑晶进行了详细的矿物学研究,结果表明:在玄武质安山岩中,斜长石斑晶具正环带结构,核-幔部属高An值(斜长石中钙长石分子百分数)斜长石(An值大于80,最大为87),而边缘的An值骤降(最小为63);而在英安岩中,大多数斜长石斑晶的成分从核部到边部变化较小,An值逐渐缓慢降低,呈现正环带结构,少量为韵律环带。结合火山岩斑晶矿物形成的温压条件计算结果,ER地区岩浆演化过程为:地幔源区发生部分熔融产生玄武质岩浆(温度~1300℃);在岩浆活动早期,由于岩浆供应充足,岩浆上升过程中速度较快,仅发生很小程度的分离结晶,形成少量斑晶矿物,并以较高的速度、温度(~1100℃)直接喷出海底后形成玄武岩-玄武质安山岩;至岩浆活动晚期,岩浆供应量减少,岩浆在岩浆房(3~10km)停留较长时间,岩浆温度已经明显下降(960~1020℃),发生强烈的分离结晶作用,岩浆喷出海底形成酸性火山岩;而在整个岩浆演化过程中,未有明显的岩浆混合作用发生。

关键词：马努斯海盆东部裂谷斜长石矿物学特征岩浆演化

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晚新生代西太平洋古海洋环境演化过程与机制

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海洋科学进展 2022年第4期40卷 551-563页

作者：李铁刚秦秉斌万世明姚政权邹建军刘焱光乔淑卿徐兆凯孙晗杰南青云常凤鸣熊志方自然资源部第一海洋研究所山东青岛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 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

晚新生代西太平洋通过水文循环和碳循环两类关键过程,对区域乃至全球气候变化产生深刻的影响。本文从上新世以来西太暖池及其主流系演化、晚第四纪北太平洋中层水演化和白令海峡开合、第四纪中国东部陆架环境演化以及新生代亚太沉积物源... 详细信息

晚新生代西太平洋通过水文循环和碳循环两类关键过程,对区域乃至全球气候变化产生深刻的影响。本文从上新世以来西太暖池及其主流系演化、晚第四纪北太平洋中层水演化和白令海峡开合、第四纪中国东部陆架环境演化以及新生代亚太沉积物源-汇过程与碳埋藏等方面,综述了西太平洋古海洋环境演化过程与机制。上新世以来西太暖池与印尼贯穿流的演化过程伴随构造运动而阶段性地发生,但其在轨道时间尺度上演化的细节过程并不清晰,尚未形成系统性认识。北太平洋中层水以及白令海峡开合等关键高纬过程在冰期旋回中发生了显著变化,并与低纬过程之间存在遥相关。第四纪中国东部陆架环境演化主要受控于海平面变化以及与低纬过程相关联的热量与物质传输,在此背景下,中国东部陆架形成了富有机碳的泥质沉积体系。构造隆升和亚洲季风驱动下的亚洲大陆与邻洋的沉积物源-汇过程具有显著的碳汇效应,可能在大气CO_(2)浓度(P_(CO_(2)))冰期旋回和新生代气候变冷中发挥重要作用。就西太平洋古海洋环境演化过程与机制中若干关键科学问题开展深入和系统研究,不仅可为建立气候变化的低纬驱动理论提供支撑,也可为更好认识我国陆架环境变化规律以及碳汇潜力提供科学依据。

关键词：西太平洋新生代古海洋与古环境水文循环碳循环

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太古宙岩石圈构造变形过程与岩浆作用的数值模拟研究

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大地构造与成矿学 2021年第4期45卷 621-633页

作者：董昊戴黎明李三忠杨悦胡泽明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 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266237

太古宙岩石圈构造变形是岩石圈与软流圈在高温条件下发生垂向运动的结果,反映了太古宙非板块构造体制下的地球动力学过程。为了解释这个已经消失的过程,前人利用数值模拟方法并结合较少的地质实例,提出了盖子构造、热管构造、湿盖子构... 详细信息

太古宙岩石圈构造变形是岩石圈与软流圈在高温条件下发生垂向运动的结果,反映了太古宙非板块构造体制下的地球动力学过程。为了解释这个已经消失的过程,前人利用数值模拟方法并结合较少的地质实例,提出了盖子构造、热管构造、湿盖子构造、地幔柱构造等多种可能存在于太古宙的前板块构造体制。这些体制的主要差异源于前人实验中对岩浆作用的简化方式不同,进而导致了对太古宙地球动力学过程认识的不一致性。为了解决上述矛盾,本研究在不简化岩浆运移过程的前提下,讨论了五种可能条件及其组合对太古宙岩石圈构造变形的控制作用。结果显示,太古宙岩石圈强度较高时,只有经充分弱化才可能产生垂向变形。岩浆的存在不仅弱化了岩石圈,还借由自身浮力提供了变形所需的驱动力。地幔柱主要引发岩石圈减薄与底部拆沉,其他因素如岩石圈厚度、地壳性质、薄弱带等并非岩石圈变形的敏感因素。该结论揭示了太古宙岩浆作用对岩石圈构造变形过程起到了重要控制作用。

关键词：太古宙岩石圈构造变形数值模拟岩浆作用

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中印度洋海盆富稀土沉积地球化学特征及富集机制研究

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海洋学报 2022年第11期44卷 42-62页

作者：孙懿石学法鄢全树刘希军于淼黄牧毕东杰李佳朱爱美高晶晶汪虹敏张兆祺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 桂林理工大学广西隐伏金矿产勘查重点实验室广西桂林541004

本文对中印度洋海盆深海富稀土沉积区两根柱样GC02和GC06开展了沉积物涂片观察,X-射线衍射分析,主量、微量和稀土元素分析,以及单矿物原位微区地球化学分析等,探讨了其地球化学特征、物质来源及稀土元素(REY)的富集机制。结果表明,GC02... 详细信息

本文对中印度洋海盆深海富稀土沉积区两根柱样GC02和GC06开展了沉积物涂片观察,X-射线衍射分析,主量、微量和稀土元素分析,以及单矿物原位微区地球化学分析等,探讨了其地球化学特征、物质来源及稀土元素(REY)的富集机制。结果表明,GC02柱状沉积物类型为钙质黏土和沸石黏土,GC06柱状沉积物类型为钙质黏土、含沸石黏土和沸石黏土。稀土元素主要在含沸石黏土和沸石黏土中富集。北美页岩标准化(NASC)配分模式指示沉积物的REY主要来源于海水,矿物学和地球化学等特征表明该地区沉积物陆源组分可能主要源于澳大利亚的风尘物质。元素相关性和CaO/P_(2)O_(5)比值等指示了深海富稀土沉积中REY的主要赋存矿物为生物磷灰石(鱼牙/骨等),其次为铁锰微结核。本文总结和探讨了深海富稀土沉积的形成机制,完善了深海富稀土沉积形成过程的概念模型。

关键词：中印度洋海盆富稀土深海沉积物地球化学稀土来源赋存矿物富集机制

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晚第四纪印度洋-太平洋交汇区降水时空演化

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第四纪研究 2022年第4期42卷 991-1009页

作者：唐小洁于兆杰万世明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 中国科学院大学北京100049 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 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

印度洋-太平洋交汇区(印太交汇区)作为全球的水汽和热量中心,在多种时间尺度的气候变化中都扮演着重要的角色。然而,迄今该区域晚第四纪古降水时空演化仍不清楚,主要体现在不同区域或不同指标的降水重建结果出现明显不一致、甚至相反的... 详细信息

印度洋-太平洋交汇区(印太交汇区)作为全球的水汽和热量中心,在多种时间尺度的气候变化中都扮演着重要的角色。然而,迄今该区域晚第四纪古降水时空演化仍不清楚,主要体现在不同区域或不同指标的降水重建结果出现明显不一致、甚至相反的现象。本研究基于印太交汇区已有重建记录,总结了该区域轨道和千年时间尺度上古降水演化特征及机制。在轨道时间尺度上,尽管该区域大多数降水记录都主要受到岁差主控的日射量变化影响,但其响应的相位关系却截然不同,推测是多种气候因子共同作用的结果。在千年时间尺度上,降水变化主要受控于北大西洋千年时间尺度气候突变事件导致的热带辐合带(ITCZ)迁移;其次,厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)以及印度洋偶极子(IOD)的活动也对该地区局部降水有所贡献。另外,苏拉威西等印太交汇区中部区域的降水受到海平面变化的显著影响。总体来看,印太交汇区古降水记录仍存在重建指标单一、部分区域缺乏高分辨率记录等问题,降水空间分布及其变化机制也尚不明朗,需更多的高分辨率古降水重建以及模拟工作的开展去全方面阐明印太交汇区降水的时空演化特征及机制。

关键词：印太交汇区古降水轨道时间尺度千年时间尺度

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江苏滨海湿地芦苇和互花米草光合特性对模拟增温的响应

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生态学报 2022年第19期42卷 7760-7772页

作者：江星浩谢柳娟叶思源周攀裴理鑫陈皓赵俐红山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 青岛海洋地质研究所中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室青岛266071 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 江苏省测绘工程院南京210003

滨海湿地生态系统具有较高的初级生产力,是地球生态系统主要的碳库之一。然而,气候变暖和外来物种入侵通过改变植物光合特征性能使这一碳库的稳定性存在诸多的不确定性。利用在江苏盐城芦苇湿地和互花米草湿地建设的两个增温观测站,采... 详细信息

滨海湿地生态系统具有较高的初级生产力,是地球生态系统主要的碳库之一。然而,气候变暖和外来物种入侵通过改变植物光合特征性能使这一碳库的稳定性存在诸多的不确定性。利用在江苏盐城芦苇湿地和互花米草湿地建设的两个增温观测站,采用便携式光合荧光测量系统研究了本土植物芦苇(Phragmites australis)和入侵物种互花米草(Spartina alterniflora)光合特性对模拟增温的响应特征和机制。光合作用日调查变化曲线显示,增温使芦苇的净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))和水分利用效率(WUE)都发生了显著的下降,但互花米草的各同名参数却表现出相反的变化特征,表明增温使互花米草的生理机能增强,促进了光合作用;根据P_(n)和胞间CO_(2)浓度(C_(i))的变化趋势推断互花米草和芦苇光合速率变化均为非气孔限制因素驱动。利用直角双曲线修正模型拟合的光响应曲线结果显示,芦苇增温组的光响应曲线位于对照组下方,互花米草增温组的光响应曲线位于对照组上方;增温降低了所研究植物的光补偿点(LCP),表明增温可提高两种植物利用弱光的能力;增温增加了互花米草光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)间值域范围,从而揭示了增温可有效提高互花米草利用光合有效辐射的能力;增温降低了芦苇的暗呼吸速率(R_(d)),芦苇受到增温的胁迫,在减缓新陈代谢的同时也减弱了光合作用,而互花米草表现出相反特征。由此推测增温条件下入侵植物互花米草同化大气CO_(2)的能力(即碳汇能力)优于本土植物芦苇,这也是互花米草成为入侵物种的主要原因之一。

关键词：增温芦苇互花米草光合特性碳汇

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海洋沉积物早期成岩作用研究进展

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沉积学报 2022年第5期40卷 1172-1187页

作者：董宏坤万世明刘喜停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 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术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

海洋沉积物的早期成岩作用是其沉积和埋藏过程中发生的一系列生物、物理和化学变化,其驱动力为有机质的降解,根据反应自由能大小,参与反应的氧化剂顺序为:O_(2)>NO_(3)^(-)>Mn^(4+)>Fe^(3+)>SO_(4)^(2-)。随着埋深增加,形... 详细信息

海洋沉积物的早期成岩作用是其沉积和埋藏过程中发生的一系列生物、物理和化学变化,其驱动力为有机质的降解,根据反应自由能大小,参与反应的氧化剂顺序为:O_(2)>NO_(3)^(-)>Mn^(4+)>Fe^(3+)>SO_(4)^(2-)。随着埋深增加,形成一系列氧化—还原化学带,并推动着海底沉积物中部分自生矿物的生成及C、N、S、Fe、Mn等元素的地球化学循环和同位素分馏。一系列有机质降解反应会改变原生沉积物中保存的地球化学信息,对古环境和古气候的研究具有重要意义。在早期成岩作用过程中,有机质降解产生的碳酸根离子和钙离子、亚铁离子结合会形成方解石、文石、菱铁矿等碳酸盐矿物。硫酸盐还原产生的还原态硫最终与亚铁离子形成黄铁矿。此外,目前常用于氧化还原环境重建的代用指标有:1)Fe组分;2)C_(org)/P比值;3)氧化还原敏感微量元素;4)Mo、U同位素。围绕海洋沉积物早期成岩作用中的矿物和元素地球化学行为,评述了早期成岩作用过程中有机质降解反应机制,探讨了反应进程中发生的元素地球化学循环和同位素分馏,以及相伴生的碳酸盐矿物和黄铁矿等自生矿物的形成机理。最后,总结了现有研究的不足,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：海洋沉积早期成岩有机质降解自生矿物同位素分馏氧化还原重建

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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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泰国湾百年来有机碳埋藏记录及环境响应

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沉积学报 2022年第2期40卷 484-493页

作者：白亚之乔淑卿吴斌胡利民王楠范德江杨刚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海洋沉积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

受热带季风气候和周边陆源输入的影响,低纬泰国湾海—陆相互作用强烈,是研究海洋沉积有机碳与陆源输入、海洋初级生产力等气候环境变化响应关系的理想区域。通过对泰国湾泥质区T43柱样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、稳定碳同位素(δ^(13)C... 详细信息

受热带季风气候和周边陆源输入的影响,低纬泰国湾海—陆相互作用强烈,是研究海洋沉积有机碳与陆源输入、海洋初级生产力等气候环境变化响应关系的理想区域。通过对泰国湾泥质区T43柱样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、稳定碳同位素(δ^(13)C)以及粒度等指标的分析,基于^(210)Pb建立的高分辨年代地层框架,重建了该区百年来有机碳的沉积记录,并初步探讨其对区域气候环境变化的响应。结果表明,该区沉积有机碳来源为海陆混合源,以海洋自生有机质为主。TOC的垂向分布与TN、δ^(13)C具有较好的一致性,说明有机碳和氮来源较一致,TOC含量随陆源有机质的增加而增加。δ^(13)C显示沉积柱底部有机质以海源贡献为主,随后陆源有机质的贡献逐渐增加。沉积通量以及陆源有机碳埋藏通量在1960年之后总体呈降低的趋势,这可能与周边流域建坝等人类活动导致的入海泥沙量减少有关;然而,自1980年以来,δ^(13)C显示出陆源有机碳贡献又明显增大,这可能与近些年来降雨的增强及沿岸侵蚀作用的加剧有关。

关键词：有机碳输入与来源沉积记录气候变化泰国湾

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九州-帕劳海脊南部13°20′N海山铁锰结壳关键金属富集规律及制约因素

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海洋地质与第四纪地质 2022年第5期42卷 137-148页

作者：黄威胡邦琦宋维宇赵京涛路晶芳孟祥君江云水崔汝勇丁雪中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266237 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青岛266237

铁锰结壳富集Co、Cu、Mn、Ni、Ti、V、REE、Y和Zn等关键金属,研究其富集于结壳的规律以及相关地质环境制约因素对于未来开发利用这些海底金属资源十分重要。本文对九州-帕劳海脊南部13°20′N新发现的铁锰结壳样品进行了矿物学、元... 详细信息

铁锰结壳富集Co、Cu、Mn、Ni、Ti、V、REE、Y和Zn等关键金属,研究其富集于结壳的规律以及相关地质环境制约因素对于未来开发利用这些海底金属资源十分重要。本文对九州-帕劳海脊南部13°20′N新发现的铁锰结壳样品进行了矿物学、元素地球化学和电子探针微区分析,发现其成分较为均一,未遭受明显的磷酸盐化作用,属于单层型水生成因结壳。Co、Ni等高含量关键金属主要富集在水羟锰矿内,其中主要以晶格态形式存在的Co所经历的表面氧化还原反应是其累积富集的关键;而Ni除了与Co一样通过置换Mn或占据晶格空位而呈现富集特征外,还大量以吸附态形式存在。Ti、V和REY等通过表面络合、晶格进入以及共沉淀作用富集在以六方纤铁矿为主的铁羟基氧化物组分内。Cu、Zn的晶格进入能力不足,加之海水Cu含量偏低,Zn的弱吸附作用共同导致它们以相对低含量形式分散分布。基于Co经验公式揭示结壳的形成起始于晚中新世,未出现明显生长间断,但持续生长时间不足导致结壳的关键金属累积富集程度低于全球主要结壳成矿区。不过,研究区理想的水深条件、较低的沉积速率、稳定的构造环境、合适的最小含氧带水深分布和远离非成矿物质的大规模稀释影响,都是本区结壳未来持续性增生和进一步富集关键金属的有利条件。

关键词：铁锰结壳关键金属富集规律制约因素九州-帕劳海脊

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