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科学技术与工程 2021年第29期21卷 12727-12734页

作者：刘扬林国庆苏秀婷陈健郑煜茜刘涛中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266100 上海勘察设计研究院(集团)有限公司上海200335 中铁十四局集团有限公司济南250101 山东省海洋环境地质工程重点实验室青岛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青岛266100

岩溶发育地区的溶洞与在建盾构隧道之间的安全距离是一个重要的工程问题,如果溶洞与盾构隧道之间的距离过小则会导致隧道的失稳。基于武汉市和平大道南延线隧道工程,在岩溶隧道失稳判断依据的基础上,设计选取围岩级别、侧压力系数、隧... 详细信息

岩溶发育地区的溶洞与在建盾构隧道之间的安全距离是一个重要的工程问题,如果溶洞与盾构隧道之间的距离过小则会导致隧道的失稳。基于武汉市和平大道南延线隧道工程,在岩溶隧道失稳判断依据的基础上,设计选取围岩级别、侧压力系数、隧道的埋深和溶洞的大小4个影响因素进行正交实验,同时采用了数值模拟与回归分析相结合的试验分析方法,探讨了影响安全厚度的因素,最终建立了下伏溶洞与隧道安全距离的预测模型。研究结果表明:在大直径盾构隧道下伏溶洞情况下,隧道的埋深、侧压力系数、溶洞的直径、围岩水平对于隧道安全距离的影响程度依次增加。安全距离与围岩级别呈负相关关系,与侧压力系数、隧道的埋深和溶洞的直径呈正相关关系。另外,通过对比验证试验区段典型断面的工程实例,证明了该安全预测模型在工程设计中具有参考价值。

关键词：下伏溶洞大直径盾构隧道安全距离数值模拟

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海洋沉积物中金属依赖型甲烷厌氧氧化作用研究进展及展望

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海洋地质与第四纪地质 2021年第5期41卷 58-66页

作者：辛友志孙治雷王红梅陈烨徐翠玲耿威曹红张喜林张现荣李鑫闫大伟吴能友中国地质大学(武汉)地球科学学院武汉430074 自然资源部天然气水合物重点实验室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 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室武汉430074

海洋沉积物中大部分甲烷会通过甲烷厌氧氧化作用(anaerobic oxidation of methane, AOM)而被消耗。早期研究表明,AOM可与硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐的还原作用相耦合,从而有效减少甲烷向大气的排放。最近,金属依赖型AOM(metal-AOM,活性... 详细信息

海洋沉积物中大部分甲烷会通过甲烷厌氧氧化作用(anaerobic oxidation of methane, AOM)而被消耗。早期研究表明,AOM可与硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐的还原作用相耦合,从而有效减少甲烷向大气的排放。最近,金属依赖型AOM(metal-AOM,活性金属氧化物还原反应驱动的AOM)被证实存在于自然界沉积物和富集培养的样品中。但是,目前仍未从自然海洋环境中分离获得能够介导metal-AOM的微生物。对海洋沉积物中metal-AOM的研究大多聚焦于热液或冷泉等海洋特殊生境,一系列研究表明地质流体在这些海底化能自养生态系统的维持和演化方面起到了重要作用,并深刻影响全球地球化学循环,因此,该科学问题研究吸引了越来越多的注意力。本文讨论了可能参与海洋沉积物中metal-AOM的微生物类群及其地球化学证据,并在前人工作基础上,以冲绳海槽冷泉-热液共生区为例,提出一种新的metal-AOM作用机制。认为在全球冷泉-热液系统相互作用地区的调查有助于更好地探讨metal-AOM的发生机制及微生物在深海生境中分布的连通性问题。

关键词：海洋沉积物金属依赖型甲烷厌氧氧化冷泉-热液共生区冲绳海槽

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基于小波变换的海洋地磁日变改正研究

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海洋科学进展 2020年第4期38卷 635-648页

作者：张连伟郑彦鹏梁瑞才马龙李先锋刘洋廷华清峰夏成龙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266061

基于现有地磁日变理论和改正方法,对国际公开地磁静日变数据进行傅里叶变换和一维连续小波变换综合分析,判断大于0.2 Hz频段为磁扰变化场在频域的体现,并利用一维离散小波变换将数据分离,完善了已有的地磁静日变改正方法。根据日变数据... 详细信息

基于现有地磁日变理论和改正方法,对国际公开地磁静日变数据进行傅里叶变换和一维连续小波变换综合分析,判断大于0.2 Hz频段为磁扰变化场在频域的体现,并利用一维离散小波变换将数据分离,完善了已有的地磁静日变改正方法。根据日变数据特征和一维离散小波分解特性,选定sym8小波作为基本小波对数据进行7尺度分解,将日变数据中长期变化和短期变化与磁扰部分在保证保真度条件下有效分离,并与傅里叶级数分解和低通滤波处理效果作对比验证,结果显示一维离散小波变换处理效果更佳。日变数据中短、长期变化与磁扰两部分数据的有效分离并分别改正可提高海洋地磁测量日变改正质量,降低海洋地磁数据处理过程中误差累积程度,提高了现行日变改正方法的科学性、准确性。

关键词：海洋地磁测量地磁静日变改正磁扰小波变换

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黄、东海陆架泥质区自生黄铁矿成因及其控制因素

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地球科学进展 2020年第12期35卷 1306-1320页

作者：常鑫张明宇谷玉王厚杰刘喜停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

海洋自生黄铁矿的形成过程与有机质矿化过程密切相关,是构成全球C-S-Fe生物地球化学循环的重要一环。黄、东海陆架在全新世高水位期以来,广泛发育泥质沉积区,其中赋存大量自生黄铁矿,为研究其成因及其控制因素提供了契机。平面上,黄铁... 详细信息

海洋自生黄铁矿的形成过程与有机质矿化过程密切相关,是构成全球C-S-Fe生物地球化学循环的重要一环。黄、东海陆架在全新世高水位期以来,广泛发育泥质沉积区,其中赋存大量自生黄铁矿,为研究其成因及其控制因素提供了契机。平面上,黄铁矿的分布与细粒泥质沉积伴生,因为细粒沉积物相对富集有机质且沉积环境稳定,有利于微生物硫酸盐还原的进行。黄、东海沉积动力、有机质来源和海洋生产力的区别导致黄铁矿生成与埋藏的差异,进而引起相关指标(例如C/S值)的不同。垂向上,黄铁矿的含量一般随着深度的增加而升高,说明随着埋深的增大,孔隙水中溶解氧耗尽后有利于硫酸盐还原的进行;黄铁矿硫同位素随着深度的增加而加重(富集^(34)S),这可能与成岩系统的封闭性有关,也可能与甲烷厌氧氧化驱动的硫酸盐还原有关。另外,沉积速率通过影响有机质的埋藏、孔隙水和海水的联通效率以及硫酸盐—甲烷转换带的位置进而控制黄铁矿的含量及同位素组成。黄、东海陆架泥质区在沉积动力和沉积过程方面积累了大量优秀研究成果,可在此基础上,结合多硫同位素、原位微区测试等先进实验方法,发掘自生黄铁矿在探讨现代海洋C-S-Fe循环及深时海洋化学演化等重大科学问题的潜在价值。

关键词：自生黄铁矿有机碳早期成岩沉积过程硫同位素

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冲绳海槽表层沉积物放射虫属种空间分布特征及其影响因素

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地学前缘 2020年第6期27卷 300-312页

作者：董智石学法邹欣庆邹建军杨宝菊刘季花程振波南京大学中国南海研究协同创新中心与海岸与海岛开发教育部重点实验室江苏南京210023 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国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061

为探究冲绳海槽放射虫属种的空间分布特征及其海洋学意义,对采自冲绳海槽北部、中部和南部3个海域的34个表层沉积物中的放射虫群落组成特征进行了系统研究。总体看来,冲绳海槽表层沉积物放射虫丰度较高,群落组成以热带亚热带暖水放射虫... 详细信息

为探究冲绳海槽放射虫属种的空间分布特征及其海洋学意义,对采自冲绳海槽北部、中部和南部3个海域的34个表层沉积物中的放射虫群落组成特征进行了系统研究。总体看来,冲绳海槽表层沉积物放射虫丰度较高,群落组成以热带亚热带暖水放射虫属种为主,其中优势种为Tetrapyle octacantha group、Spongodiscus resurgens和Euchitonia furcata。结果表明冲绳海槽放射虫属种存在明显的区域差异性,除*** group以外,其余暖水指示种含量总体上均呈现南高北低的变化趋势。冲绳海槽北部陆架陆坡区受长江冲淡水的影响,温度和盐度变化较为剧烈,因此可能不利于大多数放射虫暖水指示种的发育,但*** group却因自身适宜生存的温度范围较大,进而得以在冲绳海槽北部陆坡区呈现出高值。较高的中层水温度可能是抑制亚北极中层水指示种Cycladophora davisiana在冲绳海槽分布的主要因素,而冲绳海槽的高海槛则限制了太平洋深层水种Carpocanistrum papillosum和Cornutella profunda的入侵。冲绳海槽放射虫的空间分布对区域海洋环境特征有着很好的响应,因此可以为古环境重建研究提供重要依据。

关键词：放射虫黑潮温度表层沉积物冲绳海槽

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南大西洋中脊表层沉积物稀土元素特征分析

南大西洋中脊表层沉积物稀土元素特征分析

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第十四届中国包头·稀土产业论坛、中国稀土学会2022学术年会

作者：胡倩男李传顺杨宝菊石学法宋召军刘季花山东科技大学地球科学与工程学院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

本研究对南大西洋中脊12°S-30°S范围的太极、采蘩、洵美热液区共六个表层含金属沉积物及凯风海山区一个正常表层沉积物进行粘土粒级(<2μm)稀土元素组成特征分析。粘土粒级X射线衍射分析表明,正常沉积物主要由绿泥石组成,... 详细信息

本研究对南大西洋中脊12°S-30°S范围的太极、采蘩、洵美热液区共六个表层含金属沉积物及凯风海山区一个正常表层沉积物进行粘土粒级(<2μm)稀土元素组成特征分析。粘土粒级X射线衍射分析表明,正常沉积物主要由绿泥石组成,含有少量蒙脱石;太极区粘土矿物主要为绿泥石;采蘩区主要由针铁矿组成,偶见蒙脱石;洵美区与采蘩区沉积物组成类似,个别沉积物含有黄钾铁矾。含金属沉积物总稀土含量在5.85-108.28 ppm之间,球粒陨石标准化δEu在0.78-4.85之间,δCe在0.38-0.81之间。正常沉积物总稀土含量为53.48 ppm,球粒陨石标准化δEu为1.01,δCe为0.98。含金属沉积物与正常沉积物相比,采蘩热液区三个样品均具有显著的正Eu异常特点,部分样品还具有负Ce异常特征,其稀土配分模式与热液硫化物类似,反映此研究区含金属沉积物稀土元素是受热液硫化物和海水共同作用的结果。太极与洵美热液区没有正Eu异常表明主要受热液粘土矿物而非硫化物影响。此外,洵美热液区稀土配分模式具有显著的负Ce异常,表明样品受海水影响较显著。太极热液区样品无或弱Ce负异常但有显著的负Eu异常,与深海红粘土稀土配分模式类似,反映太极区沉积物样品受热液活动影响较弱,但是相比红粘土沉积物富集重稀土元素,绿泥石主要受低温热液蚀变作用产生,推测其产生过程中可以优先清扫出母岩中重稀土元素,从而使该区沉积物相比红粘土具有重稀土富集的特点。

关键词：粘土矿物稀土元素南大西洋中脊

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深拖式多道高分辨率地震探测系统在南海首次应用

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石油地球物理勘探 2020年第5期55卷 965-972,930页

作者：魏峥嵘裴彦良刘保华长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710046 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 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国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 国家深海基地管理中心山东青岛266237

自主研发的深拖式多道高分辨率地震探测系统(Kuiyang-ST2000)主要由高声源级、宽频带的等离子体电火花震源和48道(道间距为3.125m)数字零浮力拖缆组成,最大作业深度可达2000m。系统采集作业时将震源及接收缆同时拖曳于近海底(小于100m)... 详细信息

自主研发的深拖式多道高分辨率地震探测系统(Kuiyang-ST2000)主要由高声源级、宽频带的等离子体电火花震源和48道(道间距为3.125m)数字零浮力拖缆组成,最大作业深度可达2000m。系统采集作业时将震源及接收缆同时拖曳于近海底(小于100m),缩短与被探测目标的距离,降低地震信号在传播过程中因海水吸收导致的衰减,且能克服海面拖曳勘探方式中多次波、气泡效应、海洋噪声等不利因素的影响。应用Kuiyang-ST2000系统在中国南海E海域进行了首次实际采集试验(工区海底深度约1500m,系统作业深度约1400m),所得海试数据具有较高信噪比,经精细处理后的最终成像剖面具有很高垂向、横向分辨率,验证了Kuiyang-ST2000系统的优越性,且弥补了海上常规多道地震探测系统分辨率不足的缺点。

关键词：深拖地震系统电火花震源多道拖缆高分辨率地震垂向分辨率横向分辨率

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晚中新世以来印度洋-太平洋暖池水体交换过程及其气候效应

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海洋科学进展 2020年第3期38卷 377-389页

作者：李铁刚熊志方贾奇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

以印尼海道或印尼穿越流连接的印度洋-太平洋暖池之间的水体交换不仅控制了印-太热带海区的物质、热量和淡水收支,也通过反馈和遥相关机制对高纬海区产生影响,因而在调控区域和全球气候中功不可没。本文综述了晚中新世以来印尼海道或印... 详细信息

以印尼海道或印尼穿越流连接的印度洋-太平洋暖池之间的水体交换不仅控制了印-太热带海区的物质、热量和淡水收支,也通过反馈和遥相关机制对高纬海区产生影响,因而在调控区域和全球气候中功不可没。本文综述了晚中新世以来印尼海道或印尼穿越流的演化历史及其对热带和高纬海区气候的影响过程与机制。千年和轨道尺度上,印尼穿越流在冰期为表层流主导;在间冰期温跃层流得到强化;在冰消期为表层流主导向温跃层流主导过渡,其转换模式与海平面、温盐环流、类ENSO和东亚季风等密切相关,但其中的作用机制异常复杂。构造尺度上,印尼海道呈多期次逐渐关闭的趋势,但其相对开合、张缩的时间存在争议。印尼海道或印尼穿越流的演化改组了印度洋暖池和西太平洋暖池之间热量、营养物、水团和洋流的分布,对暖池的形成与发展以及类ENSO特别是上新世暖期永久类El Nio产生重要影响。印尼海道的关闭被认为触发了北半球大冰期,然而切断向北半球高纬海区热量的输送是由通过印尼海道关闭引起的大洋环流还是大气环流效应所致,目前还没有定论。印-太暖池水体交换对热带和高纬海区气候影响机制的诸多假说还只停留在模型模拟的阶段,缺乏高质量古海洋记录的实证检验。针对本文提出的科学问题和阐述的未来研究方向,在印-太暖池印尼海道两侧设计站位,并获取高分辨率或长时间跨度的岩芯,实施综合对比的全水层古海洋学研究,是加深该领域研究的当务之急。

关键词：印尼海道印尼穿越流 ENSO 北半球大冰期热量与水汽

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辽东半岛东部庄河海域海岸带工程地质特征及开发适宜性分析

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海岸工程 2022年第3期41卷 242-249页

作者：杜星孙树珩宋玉鹏颜秉英张旭升董立峰周其坤宋丙辉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266061 辽宁水文地质工程地质勘察院有限公司辽宁大连116037

辽东半岛东部庄河海域分布有大量的人类工程活动设施,研究其工程地质特征和开发适宜性有助于提升海洋工程开发的安全和效率。利用海洋高精度地球物理调查、海底沉积物表层取样和历史工程地质数据收集等方法获取的各类调查数据,对庄河海... 详细信息

辽东半岛东部庄河海域分布有大量的人类工程活动设施,研究其工程地质特征和开发适宜性有助于提升海洋工程开发的安全和效率。利用海洋高精度地球物理调查、海底沉积物表层取样和历史工程地质数据收集等方法获取的各类调查数据,对庄河海域海岸带工程地质特征进行了系统分析。调查资料分析结果表明,研究区水深在11.5~15.6 m、坡度较小、海底地形较为平坦、存在4个连续声学反射界面;海底存在软弱土层、埋藏古洼地和埋藏古河道等不良地质因素。表层沉积物液塑限性质测试结果表明,研究区海底沉积物较为稳定,不需考虑软土的震陷问题。综合分析研究区各类地质影响因素,认为研究区各类环境指标较为稳定,适宜开展海洋工程开发活动,但是具体施工时需要重点考虑探测到的各类不良地质因素。

关键词：辽东半岛海岸带工程地质特征地球物理探测开发适宜性

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基于“发现”号ROV的近海底综合声学调查系统及其在台西南冷泉调查中的应用

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海洋与湖沼 2020年第4期51卷 889-898页

作者：王冰宋永东杜增丰李超伦张建兴栾振东张鑫连超阎军中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋研究所深海极端环境与生命过程研究中心青岛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266237

随着海洋调查技术的发展和海洋研究的深入,基于深潜器平台的近海底调查在海洋调查与研究中的综合应用日趋常态。基于这一背景,本文介绍了搭载于"发现"号缆控水下机器人(remotely operatedvehicle,ROV)的近海底综合声学调查系... 详细信息

随着海洋调查技术的发展和海洋研究的深入,基于深潜器平台的近海底调查在海洋调查与研究中的综合应用日趋常态。基于这一背景,本文介绍了搭载于"发现"号缆控水下机器人(remotely operatedvehicle,ROV)的近海底综合声学调查系统及其在台西南冷泉区的应用实例。基于"发现"号ROV平台的近海底综合声学调查系统主要由R2Sonic2024多波束测深系统,模块一体化的侧扫声纳-浅地层剖面系统和水下综合定位与导航系统构成。该系统的配置极大地扩展和完善了"发现"号ROV的近海底调查能力,实现了近海底多波束、侧扫和浅剖等声学数据的同步采集和快速融合处理。基于本套系统在南海冷泉区的综合应用,本文对其工作流程进行了介绍,并对所获得一系列成果进行了初步分析。结果表明,近海底综合探测系统的应用为南海冷泉区的识别、海底地形地貌特征分析以及空间规模量化研究等内容提供了不可或缺的基础资料。本套系统的配置和成功应用,有效地提高了我国的近海底调查和作业能力。

关键词：近海底声学调查缆控水下机器人(remotely operated vehicle ROV) 海底冷泉海底地地貌

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