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海洋通报 2023年第4期42卷 375-384页

作者：卢芳王卉贾永刚刘文全山东科技大学海洋科学与工程学院山东青岛266590 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 中国海洋大学海洋环境与生态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山东青岛266061

海底石油管线泄漏可能导致海床内部形成高浓度石油污染。在波浪作用下,海床沉积物易发生再悬浮甚至液化失稳现象,进而导致海床内部石油类污染物通过多种途径向水体再次释放并在土体内部发生迁移,造成更大范围的石油扩散。本研究以总石油... 详细信息

海底石油管线泄漏可能导致海床内部形成高浓度石油污染。在波浪作用下,海床沉积物易发生再悬浮甚至液化失稳现象,进而导致海床内部石油类污染物通过多种途径向水体再次释放并在土体内部发生迁移,造成更大范围的石油扩散。本研究以总石油烃(Total Petroleum Hydrocarbon,TPH)设为代表性污染物,将污染泥浆以椭球状埋设在沉积物内部,采用波浪水槽试验研究不同强度波浪作用下TPH向上覆水体的释放规律及在沉积物内部的迁移规律。结果表明,在沉积物静置固结阶段前期,TPH随孔隙水由沉积物向上覆水体迁移释放,固结阶段前期TPH向上覆水体的释放量高于后期。在波浪作用未引起沉积物液化阶段,波浪促进石油类污染物向水体释放的作用较弱,由于悬浮泥沙对石油类污染物的吸附作用,水体中石油类污染物的浓度略低于静置固结阶段。在波浪作用引起沉积物液化阶段,随着悬浮泥沙浓度升高,TPH向上覆水体释放量加大;TPH在沉积物内部垂向迁移及平面扩散迁移距离加大,平面迁移距离大于垂向迁移距离,垂向扩散深度与液化深度基本一致,污染土体体积占比约为土体未液化时的3倍。

关键词：波浪沉积物液化总石油烃(TPH) 迁移释放

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东太平洋阿塔卡马海沟沉积物矿物学和地球化学特征及其物源指示

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地球化学 2022年第5期51卷 570-584页

作者：陈逸伦罗敏陈多福上海海洋大学海洋科学学院深渊科学技术研究中心上海201306 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

深渊海沟是全球海洋中最深的区域,在全球物质循环体系中占有重要的地位。为进一步了解深渊海沟沉积物的组成与来源,分析了东太平洋阿塔卡马海沟沉积物的全岩主量、微量元素和稀土元素、矿物组成、黏土矿物组成与碎屑组分Sr-Nd同位素组... 详细信息

深渊海沟是全球海洋中最深的区域,在全球物质循环体系中占有重要的地位。为进一步了解深渊海沟沉积物的组成与来源,分析了东太平洋阿塔卡马海沟沉积物的全岩主量、微量元素和稀土元素、矿物组成、黏土矿物组成与碎屑组分Sr-Nd同位素组成等矿物学和地球化学特征,进而揭示海沟沉积物的物源。研究发现,阿塔卡马海沟沉积物主要来源于其紧邻的阿塔卡马沙漠地区,以北部火山物质为主,并且可能记录了安第斯山脉中北部火山链发生过地壳同化的特征,同时陆源碎屑物质对其也有一定贡献。不仅如此,海沟轴部站位沉积物从北至南还明显反映了物源区降雨量逐渐减小的这一气候特征。因此,深渊海沟尽管水深巨大、远离陆地,海沟轴部仍可能是陆地母岩风化产物的最终归宿,并记录了临近陆地气候信息。

关键词：深渊海沟地球化学特征物源示踪降雨量阿塔卡马海沟

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海洋塑料垃圾卫星遥感探测方法

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测绘通报 2023年第6期 20-26页

作者：李鹏周虹利林是聪王厚杰李振洪中国海洋大学海洋地球科学学院河口海岸带研究所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266061 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054

海洋塑料垃圾广泛分布于近岸海域、大洋环流带等表层水体,严重危害海洋生物与人类社会可持续发展。受海洋塑料目标样本少、尺度小及卫星遥感传感器空间分辨率的限制,精确探测海洋塑料垃圾的时空分布特征具有重要的现实意义。本文利用Sen... 详细信息

海洋塑料垃圾广泛分布于近岸海域、大洋环流带等表层水体,严重危害海洋生物与人类社会可持续发展。受海洋塑料目标样本少、尺度小及卫星遥感传感器空间分辨率的限制,精确探测海洋塑料垃圾的时空分布特征具有重要的现实意义。本文利用Sentinel-2卫星遥感影像,基于已知海上塑料和其他漂浮物光谱特征,提出了一种反射率特征分类方法,用于探测与识别全球多个海域的海上漂浮塑料。该方法通过结合不同波段的反射率阈值与峰值特点,总体精度达到98%,F值为0.85,优于传统机器学习分类方法,有助于海洋塑料垃圾的变化探测与影响机制研究。

关键词：海洋塑料垃圾光谱反射率海岸带 Sentinel-2 机器学习

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海底滑坡对天然气水合物和游离气分布及富集的影响

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地球物理学报 2022年第9期65卷 3674-3689页

作者：周吉林王秀娟朱振宇靳佳澎宋海斌苏丕波钱进张广旭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山东青岛266237 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院大学北京100049 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 中海油研究总院北京100027 同济大学海洋与地球科学学院上海200092 广州海洋地质调查局广州510760

三维地震和随钻测井数据表明在珠江口盆地南部发育了海底滑坡、天然气水合物和游离气,是研究海底滑坡对天然气水合物和游离气分布与富集影响的典型区域.本文基于有效介质模型与阿尔奇方程计算了饱和水层的纵波速度和电阻率,并与实测的... 详细信息

三维地震和随钻测井数据表明在珠江口盆地南部发育了海底滑坡、天然气水合物和游离气,是研究海底滑坡对天然气水合物和游离气分布与富集影响的典型区域.本文基于有效介质模型与阿尔奇方程计算了饱和水层的纵波速度和电阻率,并与实测的纵波速度和电阻率对比,识别了天然气水合物层和多个游离气层.结合三维地震数据的相干、振幅等属性变化,发现海底滑坡不同位置天然气水合物、游离气和断层的空间分布存在差异.由于海底滑坡侵蚀作用导致天然气水合物稳定带底界下移,当相对富砂储层位于新调整的稳定带底界之上,并且局部发育的断层连通了游离气层时,水合物广泛分布;而稳定带底界下方缺乏断层的区域,游离气缺乏向上运移的有利通道,被圈闭在相对较深的地层,水合物并不发育.该研究为进一步探讨水合物和游离气的分布与海底滑坡作用的关系提供了直接证据,并为水合物与游离气合采目标的探寻提供思路.

关键词：滑坡天然气水合物游离气断层珠江口盆地

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中印度洋海盆表层沉积物稀土元素分布特征及富集规律

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地球化学 2022年第1期51卷 70-82页

作者：黄牧石学法于淼杨刚方习生刘季花崔菁菁白亚之汪虹敏姚政权毕东杰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

对中印度洋海盆14个站位的表层沉积物进行了稀土元素(REE+Y,简称REY)分布特征和富集规律研究。结果表明,样品中REY主要富集于沸石黏土和远洋黏土中(稀土元素总量最高为1239×10^(−6)),且明显富集钇(Y)等重稀土元素(Y富集系数高达14... 详细信息

对中印度洋海盆14个站位的表层沉积物进行了稀土元素(REE+Y,简称REY)分布特征和富集规律研究。结果表明,样品中REY主要富集于沸石黏土和远洋黏土中(稀土元素总量最高为1239×10^(−6)),且明显富集钇(Y)等重稀土元素(Y富集系数高达14.1,重稀土元素和Y富集系数最高为11.6);富稀土沉积物呈明显Ce亏损,发育在受南极底层流影响的氧化环境中;鱼牙骨等生物磷灰石是深海稀土富集的重要富集矿物或宿主矿物。样品地球化学特征表明,深海富稀土沉积是有别于已知陆地稀土矿床的一种新类型。研究区沉积物中REY的富集与构造位置(距洋中脊距离)、氧化还原条件、发育水深和沉积物类型等密切相关。初步推测距离东南印度洋中脊450~1200 km范围内、水深超过碳酸盐补偿深度(CCD)的沸石黏土发育区是最具资源潜力的区域;推测在中印度洋海盆北部可能埋藏有一个向北部延伸的富稀土沉积层,其埋藏深度随着远离洋中脊而逐渐加大,富集层厚度可能与暴露在初始富集区域的时间密切相关。

关键词：稀土元素地球化学特征富集规律表层沉积物中印度洋海盆

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南海北部冷泉碳酸盐岩研究进展及其对大洋钻探选址的指导意义

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地质学报 2022年第8期96卷 2800-2808页

作者：尉建功苗晓明李景瑞李文静张云山但孝鹏南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 广州海洋地质调查局三亚南海地质研究所海南三亚572025 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 深海多学科交叉研究中心/海洋地质过程与环境功能实验室青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东青岛266037 山东省海洋环境地质工程重点实验室中国海洋大学山东青岛266100

冷泉系统在大陆边缘海域中广泛发育,我国的南海北部海域因其独特的地质条件成为了研究冷泉系统的天然实验室。在冷泉系统中,由于甲烷厌氧氧化作用的存在,极大地促进了碳酸盐岩等自生特征矿物的形成。而自生碳酸盐岩继承了冷泉环境中的... 详细信息

冷泉系统在大陆边缘海域中广泛发育,我国的南海北部海域因其独特的地质条件成为了研究冷泉系统的天然实验室。在冷泉系统中,由于甲烷厌氧氧化作用的存在,极大地促进了碳酸盐岩等自生特征矿物的形成。而自生碳酸盐岩继承了冷泉环境中的地球化学特征,是记录冷泉活动信息的优良载体。近十几年以来,国内外科学家对南海北部冷泉碳酸盐岩进行了大量的研究,取得了一系列的成果,但有关南海北部碳酸盐岩最新研究成果的整体认识和未来的研究方向仍缺乏相应的汇总分析。因此,本文对近年来南海北部冷泉碳酸盐岩的相关研究成果进行了综述。目前研究主要关注冷泉碳酸盐岩的成岩过程及其环境影响,包括流体来源、氧化还原环境、元素循环等,而有关冷泉活动对全球变暖和碳循环影响的研究较少;同时大多研究基于单一期次的冷泉活动,有关地质历史时期的冷泉活动鲜有报道。本文在对已有研究基础上进行综述,认为未来需要在南海北部合适的区域进行大洋钻探,重建地质历史时期以来的冷泉活动,探讨其对全球变暖和碳循环的影响。基于前期的工作成果,笔者认为琼东南海域和东沙海域冷泉区是对地质历史时期冷泉活动进行深入研究的理想区域。

关键词：天然气水合物甲烷渗漏冷泉碳酸盐岩南海

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考虑天然气水合物上覆层不排水抗剪强度深度变化的海底斜坡稳定性影响分析

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高校地质学报 2022年第5期28卷 747-757页

作者：王辉修宗祥孙永福刘绍文宋玉鹏董立峰宋丙辉南京大学地理与海洋科学学院南京210023 自然资源部第一海洋研究所青岛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青岛266061

天然气水合物分解可以诱发海底斜坡失稳对海底工程设施产生造成破坏影响。因此,海底斜坡稳定性状态评价对海底工程设施选址、安全运行具有重要意义。文章根据南海北部神狐海域水合物富集区工程地质特征,采用有限元强度折减法分析了斜坡... 详细信息

天然气水合物分解可以诱发海底斜坡失稳对海底工程设施产生造成破坏影响。因此,海底斜坡稳定性状态评价对海底工程设施选址、安全运行具有重要意义。文章根据南海北部神狐海域水合物富集区工程地质特征,采用有限元强度折减法分析了斜坡几何参数、土层强度变化,以及水合物储层特征等因素对水合物分解前后海底斜坡稳定性的影响规律。结果表明,未考虑水合物分解时,海底斜坡稳定性主要受控于斜坡坡度和土体强度,且主要表现为浅层滑坡。考虑水合物的分解时,水合物层强度降低会对斜坡的整体稳定性产生影响,但同等上覆层条件下最危险滑动面位置受水合物层埋深影响较大,且存在受地形几何特征与上覆土层强度控制的临界埋深。埋深大于临界埋深时,水合物分解对斜坡稳定性的影响较小,最危险滑动面位置位于上部浅层,表现为浅表层破坏。小于临界埋深时,最危险滑动面位置则经过水合物层,表现为深层滑坡。根据目前模型中的水合物层埋深条件,水合物分解后的深层滑动面安全系数仍高于浅部地层,意味该海域水合物开采仍需要关注浅层海底滑坡灾害的影响。

关键词：天然气水合物稳定性海底滑坡强度折减神狐海域

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马努斯海盆东部裂谷岩浆演化过程——火山岩中斜长石斑晶的启示

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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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