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第四纪研究 2020年第3期40卷 646-657页

作者：刘天昊常凤鸣李铁刚孙晗杰崔亦鹍王佳钱芳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 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛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山东青岛266237 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

作为现代最强的年际气候异常信号,厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,简称ENSO)过程对全球气候和海洋环境有显著影响。在长时间尺度上,低纬太平洋类ENSO式的热状态转变在古气候演化中也可能起了重要作用。目前对冰... 详细信息

作为现代最强的年际气候异常信号,厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,简称ENSO)过程对全球气候和海洋环境有显著影响。在长时间尺度上,低纬太平洋类ENSO式的热状态转变在古气候演化中也可能起了重要作用。目前对冰期旋回中热带太平洋类ENSO状态的研究多限于末次冰期,且据不同指标得出的认识存在着显著的差异。本文通过对IODP363航次U1486孔沉积物中浮游有孔虫Trilobatus sacculifer壳体的δ18O和Mg/Ca分析,重建了西太平洋暖池(Western Pacific Warm Pool,简称WPWP)核心区450 ka以来的表层海水温度(Sea Surface Temperature,简称SST)。结果显示近5次冰期旋回中WPWP核心区SST的波动范围为25.3~30.8℃,重建的岩芯顶部SST为27.9℃,末次冰盛期(Last Glacial Maximum,简称LGM,约23~19 ka)SST最低值为26.1℃,比晚全新世(2~0 ka)低近2℃。结合热带西太平洋的其他记录并对比东太平洋冷舌(Eastern Pacific Cold Tongue,简称EPCT)区的古温度重建结果,发现过去450 ka的冰期热带东-西太平洋温度梯度均大于3℃,WPWP温跃层变深,且间冰期的主要冰阶(MIS 5b、MIS 7d、MIS 9b)热带太平洋也呈现了较大的纬向温度梯度,最大可达到4~5℃。热带太平洋纬向温度梯度的变化指示,过去几十万年来气候偏冷的冰期和间冰期的冰阶热带太平洋呈现出类La Niña的状态,而气候变暖期间则更趋向于类El Niño的状态。气候变暖过程中,地表温度升高,对流层下层水汽含量快速增加导致的边界层与对流层质量交换减弱,可能使得纬向环流减弱、东-西太平洋温度梯度减小,热带太平洋表现出更类似El Niño的状态。

关键词：西太平洋暖池(WPWP) 表层海水温度(SST) 温度梯度类ENSO状态

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620ka以来帝汶海西南部表层海水盐度对印尼穿越流演变的响应

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第四纪研究 2020年第3期40卷 633-645页

作者：崔亦鹍常凤鸣李铁刚孙晗杰南青云刘天昊王佳钱芳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 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛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山东青岛266237 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

印度尼西亚穿越流(Indonesian Throughflow,简称ITF)控制着印度洋和太平洋间的水体与热量交换,显著影响着现代印度太平洋地区的气候环境,且在过去的区域水文条件演变中也起了至关重要的作用。目前,有关ITF在轨道-亚轨道时间尺度上的研... 详细信息

印度尼西亚穿越流(Indonesian Throughflow,简称ITF)控制着印度洋和太平洋间的水体与热量交换,显著影响着现代印度太平洋地区的气候环境,且在过去的区域水文条件演变中也起了至关重要的作用。目前,有关ITF在轨道-亚轨道时间尺度上的研究多限于末次冰期以来,对其在多个冰期旋回中的演变缺乏认识。本文利用位于ITF帝汶海出口处的IODP 363航次U1482钻孔(15°3.32'S,120°26.10'E;水深1446 m),通过浮游有孔虫Trilobatus sacculifer壳体的氧同位素和Mg/Ca分析,建立了U1482钻孔上部42.48 m的年龄框架,重建了620 ka以来帝汶海西南部表层海水温度(Sea Surface Temperature,简称SST)和剩余氧同位素(δ^18Osw-iv)的变化。结合西太平洋暖池区和帝汶海的其他岩芯记录,探讨了近6次冰期旋回中ITF结构和强度变化导致的区域盐度演变特征及机制。结果显示,620 ka以来帝汶海西南部δ^18Osw-iv呈现出冰期低、间冰期高的特征,且其变化具有显著的岁差(23 ka)和斜率(40 ka)周期。分析表明,岁差驱动下热带辐合带(Intertropical Convergence Zone,简称ITCZ)南北位移所致的盛行风向变换以及冰期旋回中海平面升降导致的ITF通道连通性的改变是区域盐度周期性演变的主导因素,同时,地球轨道斜率驱动下南半球经向温度梯度的周期性变化也可能影响了ITF低盐水体向南半球高纬海区的输运。

关键词：印度尼西亚穿越流剩余海水氧同位素季风相对海平面变化温度梯度

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西北太平洋九州-帕劳海脊北部KPR12岩芯40万年来有机碳来源、埋藏特征及其环境响应

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第四纪研究 2020年第3期40卷 658-672页

作者：张钰莹胡利民吴永华姚政权董智 Minoru Ikehara 白亚之王湘芹范迪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 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 南京大学中国南海研究协同创新中心江苏南京210093 日本高知大学海洋岩芯高级研究中心日本高知783-8502 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋同位素与地质年代测定平台山东青岛266237

西北太平洋海陆相互作用强烈,受黑潮和亚洲大陆风尘输入影响显著,是研究海洋沉积物中有机碳埋藏与陆源输入、海洋初级生产力和海洋环境演化关系的理想靶区。本研究基于采自九州-帕劳海脊北部的重力活塞647 cm长的KPR12岩芯,分析了总有机... 详细信息

西北太平洋海陆相互作用强烈,受黑潮和亚洲大陆风尘输入影响显著,是研究海洋沉积物中有机碳埋藏与陆源输入、海洋初级生产力和海洋环境演化关系的理想靶区。本研究基于采自九州-帕劳海脊北部的重力活塞647 cm长的KPR12岩芯,分析了总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳稳定碳同位素组成(δ^13CTOC)、蛋白石(Opal)以及粒度等指标,初步探讨了近40万年来轨道尺度沉积有机碳的来源、埋藏特征及其影响机制。岩芯的TOC含量平均值为0.214%,呈冰期较高、间冰期较低的旋回特征。岩芯沉积物粒度的不同端元反映了研究区风尘输入大致呈冰期较高的趋势。岩芯的δ^13CTOC(-25.24‰^-21.04‰,平均值为-22.59‰)显示有机质以海源为主(约62%),海源有机碳含量趋势与TOC的变化一致。研究区不同时期陆源物质的输入受风尘输送和黑潮的综合控制,黑潮增强可能对该区间冰期陆源有机碳贡献的升高有一定影响。岩芯中TOC与Opal含量的相关性分析表明,海洋初级生产力可能不是控制该岩芯有机碳含量变化的主要原因。冰期-间冰期旋回中的深层水通风条件、黑潮和北太平洋中层水的发育以及陆源细颗粒物质输入可能共同影响着本区沉积有机碳的降解与埋藏保存。

关键词：有机碳埋藏海洋初级生产力风尘输入黑潮冰期-间冰期西北太平洋

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深海沉积中的关键金属资源:以东南太平洋为例

深海沉积中的关键金属资源:以东南太平洋为例

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2021中国稀土学会学术年会

作者：蔡亚春石学法周天成黄牧于淼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 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 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

关键金属矿产是对国民经济和国家安全至关重要并且可能面临供应风险的一类矿产,其种类在不同国家和地区有所不同,随时间也会改变,但其中的元素主要为稀有、稀土、稀散和稀贵金属(翟明国等,2019;侯增谦等,2020)。

关键词：关键金属深海沉积东南太平洋

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质子旋进式海洋地磁日变站的设计与实现

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海洋科学进展 2020年第3期38卷 446-454页

作者：李先锋郑彦鹏华清峰刘凯马龙张林清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

目前国内在深远海地磁测量中普遍采用潜标加挂磁力仪的作业方式测量地磁日变,针对其布放、回收操作复杂且劳动强度大的缺点,设计了一套新的一体化便携式质子旋进式海洋地磁日变站。基于质子旋进式地磁测量的工作原理,采用多周期同步测... 详细信息

目前国内在深远海地磁测量中普遍采用潜标加挂磁力仪的作业方式测量地磁日变,针对其布放、回收操作复杂且劳动强度大的缺点,设计了一套新的一体化便携式质子旋进式海洋地磁日变站。基于质子旋进式地磁测量的工作原理,采用多周期同步测量法和线性插值的过零数频算法提高了拉莫尔旋进信号的测频精度;在现有声学释放系统的基础上对声学应答和释放过程进行了改进,采用Goertzel算法提高了声学释放信号频率检测的计算效率和可靠性;将研制的仪器与国际商用仪器进行了陆地对比测试和海上实验。结果表明,研制的海洋地磁日变站性能指标满足海洋地磁测量数据的日变改正精度要求,可靠性高,而且海上操作便捷,可替代传统的海洋地磁日变测量的作业方式。

关键词：海洋地磁日变站一体化质子旋进式原理海洋地磁测量

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东北亚陆缘中-新生代主要构造事件的古地磁学制约

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地球物理学进展 2020年第4期35卷 1332-1351页

作者：周在征李三忠姜兆霞李玺瑶李阳中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室海洋高等研究院海洋地球科学学院青岛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266237

东北亚陆缘位于西太平洋洋-陆过渡带的北段,中-新生代经历了古洋盆的闭合与打开,陆缘弧的发育,洋底高原、洋内弧与弧前盆地的侧向增生等复杂的构造演化过程.本文系统梳理了东北亚陆缘的古地磁数据,涉及华北东部、朝鲜半岛、佳木斯—兴... 详细信息

东北亚陆缘位于西太平洋洋-陆过渡带的北段,中-新生代经历了古洋盆的闭合与打开,陆缘弧的发育,洋底高原、洋内弧与弧前盆地的侧向增生等复杂的构造演化过程.本文系统梳理了东北亚陆缘的古地磁数据,涉及华北东部、朝鲜半岛、佳木斯—兴凯、那丹哈达、俄罗斯远东和日本等地区.作为定量研究地块运动有效的方法,古地磁资料对该地区几个主要构造过程起到了关键的制约作用,包括牡丹江洋的闭合、日本海的打开、陆内块体旋转或调整运动、陆缘增生楔的就位过程以及西北太平洋洋内岛弧系统的运移过程等.同时,东北亚陆缘古地磁研究目前还存在诸多问题,如数据时空分布的不均匀性、同区域构造解析结合的薄弱性以及对探讨块体动力学机制的局限性等.未来应着重在以下几个方面开展工作:加强对数据缺乏区的古地磁研究,开展该地区磁组构的构造应用研究,同精细构造解析相结合深度挖掘数据意义以及开展地球动力学数值模拟工作以探究块体运动的动力学机制等.

关键词：东北亚大陆边缘古地磁学构造旋转增生楔洋内弧

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中国黄、渤海海水中溶解镉的形态研究

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海洋科学进展 2020年第2期38卷 263-275页

作者：任艺君李力王小静甄晓桐刘季花自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋沉积与环境地质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

黄、渤海是我国重要的海洋经济渔业开发区域,海水中痕量金属的含量及其存在形态会对海洋环境、海洋渔业产生重要影响。随着近年我国痕量金属采集与分析测试技术的发展,数据的准确性有了新的提升。2016-06—07采集黄、渤海40个站位的海... 详细信息

黄、渤海是我国重要的海洋经济渔业开发区域,海水中痕量金属的含量及其存在形态会对海洋环境、海洋渔业产生重要影响。随着近年我国痕量金属采集与分析测试技术的发展,数据的准确性有了新的提升。2016-06—07采集黄、渤海40个站位的海水样品,测定其溶解态金属Cd的总浓度,并应用电化学方法(阳极溶出伏安法)分析Cd存在形态。结果表明,渤海海水中的总溶解态Cd浓度是南黄海海水中的2~3倍,这可能与渤海海水停留时间较长,水深较浅,周边较多河流输入有关。20%~92%以上的溶解态Cd是以有机络合物形态存在,以自由离子态存在的Cd浓度不超过100 pmol/L,低于Cd对浮游生物的毒性阈值。渤海比黄海的金属配体浓度高出2倍以上,高值出现在黄河口周围海域,表明黄河水携带较多有机配体输入。推测我国近海有机配体来源可能包括陆源输入、沉积物再悬浮的解析过程以及藻类分泌。研究还表明,黄、渤海海水中溶解态Cd的有机配体络合常数较其他海域的稍高,这与我国近海废、污水排放的有机络合配体类型有关。

关键词：黄、渤海痕量金属Cd 存在形态分布特征

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金星内部结构与动力学研究进展

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地球科学进展 2020年第9期35卷 912-923页

作者：杨安相松黄金水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 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 中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越中心安徽合肥230026

金星是一个与地球在大小、质量、组成和离太阳的距离等方面都非常相似的行星,但是现今金星不存在类似地球上的板块构造运动,也没有内生磁场。根据金星的重力和地形的研究显示金星的岩石圈比较厚。金星的大地水准面和地形的比值(导纳)比... 详细信息

金星是一个与地球在大小、质量、组成和离太阳的距离等方面都非常相似的行星,但是现今金星不存在类似地球上的板块构造运动,也没有内生磁场。根据金星的重力和地形的研究显示金星的岩石圈比较厚。金星的大地水准面和地形的比值(导纳)比较大、相关性也很高,表明金星内部存在全球性的动力学过程。金星上存在约10个类似地球上夏威夷下方的地幔柱,最新的金星快车探测资料显示其中几个地幔柱存在近期的火山活动。另外对金星陨石坑数据的分析表明金星表面比较年轻,平均年龄大约为5亿年,这暗示着金星可能发生过全球性的表面更新,但金星的表面更新是一个灾难性的还是均匀的过程则存在很大的争议。同样存在争议的问题是金星过去是否存在类似当今地球的板块构造运动,是一直处于类似现今金星的停滞盖层对流,还是处于一种完全不同的对流模式?总的来说,金星的地幔对流模式与地球的以板块构造为特征的地幔对流模式显著不同。回顾了金星的重力、地形和表面构造等主要表面观测及其对金星内部结构和动力学的约束,总结了近年来对金星内部结构与动力学的一些认识,并对未来研究提出展望。

关键词：金星表面更新板块构造地幔对流地幔柱

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渤海—北黄海沉积物黏土矿物特征及其环境意义

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海洋科学进展 2020年第2期38卷 253-262页

作者：乔淑卿石学法方习生胡利民于永贵刘焱光李传顺姚政权自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋沉积与环境地质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

基于409个表层沉积物样品黏土组成的分析测试结果,结合周边河流沉积物黏土矿物组成数据,研究了渤海—北黄海底质沉积物中黏土矿物的分布特征、来源和输运趋势。渤海—北黄海底质沉积物中黏土矿物组分质量分数从高到低依次为伊利石(70%)... 详细信息

基于409个表层沉积物样品黏土组成的分析测试结果,结合周边河流沉积物黏土矿物组成数据,研究了渤海—北黄海底质沉积物中黏土矿物的分布特征、来源和输运趋势。渤海—北黄海底质沉积物中黏土矿物组分质量分数从高到低依次为伊利石(70%)、高岭石(12%)、绿泥石(11%)和蒙皂石(7%)。根据沉积物黏土矿物的组成和分布特征,可以把研究区分为2个区和6个亚区。I区物质来源主要为黄河,分布在黄河口外,向东北延伸至渤海海盆、东南向经莱州湾再向东北延伸至北黄海南部海域;II区物质来源主要为潍河、六股河、滦河和辽河等,还包括海岸侵蚀物质,主要分布在辽东湾、渤海湾北部和北黄海北部等海域。黏土矿物的输运和分布除了受到物源的影响外,主要受渤海环流的控制。

关键词：渤海黄海黄河沉积物黏土矿物物源

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末次冰消期以来泰国湾沉积物物源变迁的元素地球化学证据

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第四纪研究 2020年第3期40卷 726-738页

作者：陈禹飞乔淑卿石学法葛晨东李秋玲刘升发张颖王小静 Somkiat Khokiattiwong Narumol Kornkanitnan 南京大学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 泰国普吉海洋生物中心普吉83000 泰国海洋和海岸资源研究中心曼谷74000

本文对泰国湾西部T93柱状沉积物样品进行了常微量元素测试,探讨了沉积物物源和沉积环境变迁。T93柱状样全长381 cm,底层年代约14640 cal.a B.P.,间隔10 cm取样测试,样品平均年代间隔375 a。测试结果表明,末次冰消期以来泰国湾沉积物来... 详细信息

本文对泰国湾西部T93柱状沉积物样品进行了常微量元素测试,探讨了沉积物物源和沉积环境变迁。T93柱状样全长381 cm,底层年代约14640 cal.a B.P.,间隔10 cm取样测试,样品平均年代间隔375 a。测试结果表明,末次冰消期以来泰国湾沉积物来源主要经历了4个阶段的变迁:1)14640~11700 cal.a B.P.期间,该阶段为低海平面时期的陆相沉积,沉积物为粘土质粉砂,Na、K、Ca等活跃的碱金属和碱土金属元素含量较低,Ti、Zr、Ba等含量高,表现出强烈的化学风化特征;δEu平均为0.60,(La/Yb)PAAS平均0.92,物质来源以马来半岛为主,但分异程度高,成分较复杂。2)11700~8000 cal.a B.P.期间,该阶段为海平面快速上升期的滨海沉积,沉积物主要为粘土质粉砂,粉砂组分含量开始增加,Mg和Mn元素含量大幅升高,Fe、Ti含量减少;δEu平均为0.58,(La/Yb)PAAS平均0.99,物质来源主要为马来半岛。3)8000~4000 cal.a B.P.期间,该阶段为高海平面时期的陆架沉积,沉积物包括粉砂和粘土质粉砂,Mg、Na、Ca含量明显增大,化学风化程度减弱;δEu平均为0.60,(La/Yb)PAAS平均1.08,沉积物主要来自中南半岛。4)4000 cal.a B.P.至今,该阶段为海平面稍有下降的稳定陆架沉积,沉积物主要为粉砂,沉积物元素总体稳定,现代沉积体系基本形成;δEu平均为0.62,(La/Yb)PAAS平均0.97,沉积物以马来半岛物质为主,中南半岛物质为辅,物源与现代一致。

关键词：末次冰消期沉积物物源常微量元素稀土元素泰国湾

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