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海洋学报 2023年第1期45卷 1-12页

作者：刘洪娜李力任艺君王小静刘季花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266037

深海富稀土沉积物因其资源潜力巨大,近年来备受关注。一般认为,沉积物中稀土元素和钇(总称REY)的主要来源为上覆海水,但针对富稀土海区上覆海水中REY的研究较少。本研究针对南太平洋富稀土海区采集的3个站位的全水深海水样品,测试出了1... 详细信息

深海富稀土沉积物因其资源潜力巨大,近年来备受关注。一般认为,沉积物中稀土元素和钇(总称REY)的主要来源为上覆海水,但针对富稀土海区上覆海水中REY的研究较少。本研究针对南太平洋富稀土海区采集的3个站位的全水深海水样品,测试出了15种溶解态REY,并对比了邻近海域已发表的数据,分析了该海区REY的空间分布特征。研究区表层水中溶解态REY浓度主要受风尘输入影响,而中层和深层水体中溶解态REY浓度主要受水团控制。经过澳大利亚后太古代页岩(PAAS)和北太平洋深层水(NPDW)归一化后的配分模式可确定REY间的分馏特征,分辨出不同水团。与其他大洋中报道的REY数据比较发现,表层水中REY浓度受风尘和河流输入影响导致差别较大,中层水中REY浓度与印度洋较为接近,深层水中REY浓度与不同大洋的水团年龄表现为正相关趋势,即REY浓度由小到大依次为大西洋、印度洋、南太平洋、北太平洋。

关键词：海水稀土元素源汇过程水团运输南太平洋

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蛟龙号载人潜水器在深海精细地形地貌探测中的应用

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中国科学：地球科学 2018年第7期48卷 947-955页

作者：张同伟唐嘉陵李正光周玉斌王向鑫国家深海基地管理中心青岛266237 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 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋观测与探测联合实验室青岛266237

高分辨率测深侧扫声纳很好的延续了传统侧扫声纳的侧扫功能,同时具备相应的测深功能,能够实现海底地形、地貌的同步测量.海底微地形地貌探测能力和先进的水声数字通信是蛟龙号载人潜水器的4个技术亮点之一.高分辨率测深侧扫声纳实现了70... 详细信息

高分辨率测深侧扫声纳很好的延续了传统侧扫声纳的侧扫功能,同时具备相应的测深功能,能够实现海底地形、地貌的同步测量.海底微地形地貌探测能力和先进的水声数字通信是蛟龙号载人潜水器的4个技术亮点之一.高分辨率测深侧扫声纳实现了7000m级深度的海底地形地貌精细探测,成功测绘出了马里亚纳海沟局部的微地形地貌图.本文首先简要介绍了蛟龙号载人潜水器和高分辨率测深侧扫声纳,然后分析了影响测深侧扫声纳探测结果成图的关键因素,最后给出了典型的探测结果图.

关键词：精细地形地貌载人潜水器深海测深侧扫声纳蛟龙号

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南黄海表层沉积物稀土元素分布特征及其物源指示意义

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海洋地质与第四纪地质 2022年第6期42卷 93-103页

作者：密蓓蓓张勇梅西王忠蕾窦衍光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 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

对南黄海表层沉积物稀土元素数据进行了系统总结,旨在揭示其赋存特征、分布规律及主要来源。结果表明,南黄海稀土元素含量为77.2~261.78μg/g,平均值为166.46μg/g;空间上分布规律显著,高值区出现在南黄海中部泥质区,含量基本在180μg/... 详细信息

对南黄海表层沉积物稀土元素数据进行了系统总结,旨在揭示其赋存特征、分布规律及主要来源。结果表明,南黄海稀土元素含量为77.2~261.78μg/g,平均值为166.46μg/g;空间上分布规律显著,高值区出现在南黄海中部泥质区,含量基本在180μg/g以上,而低值区则呈斑块状出现在靠近山东半岛近岸一带,含量多低于130μg/g。稀土元素的球粒陨石配分模式和上陆壳(UCC)配分模式显示各海域总体特征较为一致,与中国大陆的稀土元素配分曲线类似,指示了较强的陆源特征,河流携带的陆源入海物质是其主要的物质来源。通过对稀土元素各特征参数进行相关性分析,发现南黄海稀土元素组成与沉积物粒度呈较为明显的正相关,表明了沉积物粒度、矿物组成对稀土元素含量具有显著的控制作用。对比分析稀土元素空间分布规律和南黄海主要入海河流沉积物稀土组成,结果表明南黄海绝大部分沉积物来自于中国大陆河流,包括长江、黄河和老黄河等大型河流。在不同环流体系控制下,大型入海河流控制了南黄海不同区域的物质分布:西北部主要来自黄河入海物质,山东半岛沿岸流是其主要输运动力;老黄河物质主要沉积在西部海域,主要驱动力是苏北沿岸流;南部物质主要来自长江入海物质,长江冲淡水和闽浙沿岸流控制了其分布范围;东部近岸区域则以朝鲜半岛入海河流携带陆源物质为主,主要输运动力为朝鲜沿岸流。在此基础上,以La/Yb=11.7为界,可将整个南黄海划分为两个物源区,西部大部分海域为中国大陆来源,而东部近岸区则为朝鲜半岛来源,两者分界线基本接近于黄海海槽的位置。总体而言,大中型河流带来的陆源物源、沉积物粒度以及海域流系格局控制了南黄海表层沉积物稀土元素的组成特征和分布格局。

关键词：表层沉积物稀土元素物源南黄海

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南大西洋慢速洋中脊与地幔柱相互作用研究进展与展望

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地质学报 2022年第12期96卷 4167-4183页

作者：张海桃鄢全树李传顺关义立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 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590

揭示洋中脊与地幔柱(脊-柱)之间的可能联系为认识地球深部物质组成与深部地幔动力学过程提供了重要窗口,也是过去40多年以来固体地球科学研究领域的前沿与热点。在绵延八万多千米的全球洋中脊系统中,部分洋脊片段会受到地幔柱作用不同... 详细信息

揭示洋中脊与地幔柱(脊-柱)之间的可能联系为认识地球深部物质组成与深部地幔动力学过程提供了重要窗口,也是过去40多年以来固体地球科学研究领域的前沿与热点。在绵延八万多千米的全球洋中脊系统中,部分洋脊片段会受到地幔柱作用不同程度的影响。研究显示,大西洋的形成演化与地幔柱作用之间具有密切联系,尤其在南大西洋的裂解、打开演化过程中,南大西洋中脊系统始终与其周围地幔柱(如圣赫勒拿、阿森松、特里斯坦、高夫、发现等地幔柱)之间具有不同程度的相互作用关系,导致沿脊出露玄武岩在地球化学组成上呈现出明显的不均一性特征。本文在系统性总结脊-柱相互作用研究现状与南大西洋地区地质构造演化特征的基础上,详细阐述了南大西洋中脊13.2°S~24.2°S地区玄武岩的岩石地球化学特征;揭示了南大西洋中脊研究区的岩浆演化、地幔源区性质;指示出圣赫勒拿地幔柱物质向南大西洋中脊系统传播的主要方向;圈定了圣赫勒拿地幔柱对南大西洋中脊系统地幔源区性质在沿脊方向的影响范围(14.2°S~20.4°S);同时推测了南大西洋中脊系统与圣赫勒拿地幔柱之间受地幔柱影响的软流圈地幔物质在大洋岩石圈底部的空间展布。最后本文提出了关于南大西洋地区脊-柱相互作用领域现存的科学问题与未来的研究方向。

关键词：脊-柱相互作用南大西洋中脊洋中脊玄武岩地幔柱地幔动力学

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台湾东北部海域海表温度季节与年际异常及其对历史气候重建的启示

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地球科学 2018年第3期43卷 851-861页

作者：赵松常凤鸣李铁刚庄丽华熊志方徐烨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 中国科学院大学地球科学学院北京100049 国家海洋局第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室山东青岛266061

SST(海洋表层温度,sea surface temperature)的季节与年际异常对于认识现代全球变暖、重建历史时期气候变化以及探讨气候变化机制具有重要意义,而台湾东北部海域SST季节与年际异常的研究却相对较少.为更好地理解现代全球变暖和历史气候... 详细信息

SST(海洋表层温度,sea surface temperature)的季节与年际异常对于认识现代全球变暖、重建历史时期气候变化以及探讨气候变化机制具有重要意义,而台湾东北部海域SST季节与年际异常的研究却相对较少.为更好地理解现代全球变暖和历史气候变化,利用NOAA的全球海表温度最优插值资料、Hadley中心的全球海表温度数据以及MEI逐月指数,分析了现代全球变暖背景下台湾东北部海域SST季节与年际异常及其控制因素.季节尺度上,受东亚冬季风的影响,研究海区的冬季SST变化比夏季更为剧烈,冬季SST控制着该海域年均SST和SST季节性的变化.现代器测和古气候记录表明该现象在年际-百年尺度上可能一直存在.年际尺度上,SST异常与MEI指数存在显著的8个月滞后相关性,ENSO(厄尔尼诺—南方涛动,El Ni1o-Southern Oscillation)事件通过东亚冬季风来影响研究海域的SST变化.在历史气候重建中区分气候变化的多尺度性和替代指标的季节性、认识历史气候对ENSO及东亚冬季风的响应特征和机制,这将有助于进一步理解现代全球气候变暖的原因.

关键词：海洋表层温度台湾东北部海域海洋地质东亚冬季风厄尔尼诺-南方涛动

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西太平洋若干沟-弧-盆体系及板内岩浆成因研究进展

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海洋与湖沼 2017年第6期48卷 1220-1234页

作者：张国良王帅张吉罗青李铁刚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 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 国家海洋局第一海洋研究所青岛266061

板块俯冲和板内岩浆作用都是导致地表和地球内部物质大规模循环的重要地质过程。但是,两个地质过程的岩浆成因机制,以及成因上的内在联系都存在很大争议。西太平洋是全球沟-弧-盆体系最发育的地区,也是全球板内火山作用(海山和洋底高原... 详细信息

板块俯冲和板内岩浆作用都是导致地表和地球内部物质大规模循环的重要地质过程。但是,两个地质过程的岩浆成因机制,以及成因上的内在联系都存在很大争议。西太平洋是全球沟-弧-盆体系最发育的地区,也是全球板内火山作用(海山和洋底高原)分布最集中的场所。为阐明西太平洋海盆的上地幔软流圈性质、岛弧岩浆形成的控制机制、以及板块内部火山作用(碱性火山岩)的成因机制,在中国科学院战略性先导科技专项(A类)"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"项目的资助下,本文对西太平洋马里亚纳-雅浦俯冲系统、汤加-科玛迪克俯冲带及其俯冲前缘海盆的成因机制、南中国海扩张期海盆玄武岩和板内火山作用、西太平洋海盆上地幔的Dupal异常分布和成因机制等展开了系统的岩石学和地球化学研究,并取得了新的科学认识和成果。主要认识包括:(1)雅浦岛弧主要由变质岩-角闪岩组成,其形成于3—6Kbar温压条件下,代表岛弧下部来自帕里西维拉海盆的变质基底;(2)加洛林洋脊主要由玄武岩组成,其不是一个岛弧,而可能是一个地幔柱形成的洋底高原;(3)汤加-科玛迪克岛弧岩浆组成体现了西南太平洋俯冲板片俯冲速率的直接影响;(4)厘定了汤加-科玛迪克俯冲前缘板块的年龄(103.7Ma),并认识到其代表古太平洋扩张中心并消耗了Ontong Java超级地幔柱的组分;(5)首次在南海发现了碳酸盐化的硅酸岩岩浆向碱性玄武岩转化的现象,提出了板内碱性玄武岩成因的新链条;(6)西太平洋海盆的地幔广泛存在Dupal异常,该异常从西太平洋岛弧俯冲带一直延伸至南海海盆,其中南海海盆的Dupal异常主要受到大陆裂解和海南地幔柱作用的双重影响。通过以上认识,进一步揭示了西太平洋沟-弧-盆体系和板内岩浆体系作用机制,以及俯冲板片物质与板内火山活动之间的成因关联,这对于深刻理解板块构造导致的地球内外物质循环规律有一定的推动作用。

关键词：玄武岩板块俯冲俯冲带板内火山地幔西太平洋

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黄河水下三角洲高浓度黏性泥沙流变特性及其影响因素

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海洋学报 2021年第5期43卷 127-134页

作者：刘晓磊陈安铎张红陆杨马路宽贾永刚中国海洋大学山东省海洋环境地质工程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

黏性泥沙在黄河水下三角洲广泛分布,其在外部载荷作用下易引发泥沙淤积、冲刷、海床流化等问题,对港口、航道、海底管线等工程设施构成巨大威胁。利用黄河水下三角洲埕岛海域所取海底表层沉积物,制备不同固结时间和不同含水率的高浓度... 详细信息

黏性泥沙在黄河水下三角洲广泛分布,其在外部载荷作用下易引发泥沙淤积、冲刷、海床流化等问题,对港口、航道、海底管线等工程设施构成巨大威胁。利用黄河水下三角洲埕岛海域所取海底表层沉积物,制备不同固结时间和不同含水率的高浓度黏性泥沙样品。采用R/S流变仪,对所制备高浓度黏性泥沙样品进行全剪切速率下的流变试验,分析黄河水下三角洲高浓度黏性泥沙流变特性及含水率和固结时间对流变特性的影响。结果表明,高浓度黏性泥沙在剪切荷载作用下流化失稳,发生相态转化;屈服应力在固结120 min后增加了35%;含水率50%以上高浓度黏性泥沙在高剪切速率下表现出剪切增稠行为,且随含水率增加剪切增稠行为越明显;Power模型适用于含水率大于50%的高浓度黏性泥沙在高剪切速率下的流变行为。本研究可为海底黏性泥沙运动过程数值模拟与海底重力流等灾害预测提供参考。

关键词：黄河水下三角洲高浓度黏性泥沙流变特性影响因素流变试验

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天然气水合物钻采一体化模拟实验系统及降压法开采初步实验

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天然气工业 2019年第6期39卷 165-172页

作者：刘昌岭李彦龙刘乐乐胡高伟陈强吴能友孟庆国自然资源部天然气水合物重点实验室·青岛海洋地质研究所 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 266071

现有的天然气水合物(以下简称水合物)开采技术实验研究通常在较小尺寸的模拟实验装置中进行,由于反应釜样品尺寸较小,导致明显的边界效应且实验结果难以在现场中得到应用,因而研发大尺寸水合物综合开采实验系统刻不容缓。为此,针对我国... 详细信息

现有的天然气水合物(以下简称水合物)开采技术实验研究通常在较小尺寸的模拟实验装置中进行,由于反应釜样品尺寸较小,导致明显的边界效应且实验结果难以在现场中得到应用,因而研发大尺寸水合物综合开采实验系统刻不容缓。为此,针对我国南海神狐海域泥质粉砂型水合物储层,基于降压法开采思路和工艺流程,研发了一套水合物钻、采一体化模拟实验系统,主要包括主体高压装置、钻采一体化、气液供给、围压加载、回压控制、气液固分离及在线监测、温度控制、数据测控与后处理等模块;利用该系统进行了冰点附近CO2水合物初步开采模拟实验;基于实验结果建立了数据获取及分析的基本流程,初步获得了在降压法开采CO2水合物过程中储层的温度、压力场变化以及产气、产水规律。实验结果表明:①该实验系统可模拟实际地质条件制备接近海洋水合物储层的样品,通过电阻层析成像技术实时监测水合物成藏与分布情况;②该实验系统还可模拟钻井、降压开采工艺与过程,实时监测出砂与管道流动等过程中产气量、产水量、产砂量、温度、压力等多个物理参数的变化情况,实现试采全过程的实验模拟。结论认为:①在出口压力一定的情况下,CO2水合物的产气、产水速率具有很大的波动性;②CO2水合物分解过程中储层温度分布不均匀,最大的温度降幅为5℃,表明水合物分解呈现出非均一性与随机性。

关键词：天然气水合物模拟实验系统钻采一体化实时监测降压法开采 CO2水合物产出规律电阻层析成像

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冲绳海槽沉积物孔隙水地球化学特征及其指示意义

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海洋学报 2022年第5期44卷 102-112页

作者：孙呈慧窦衍光赵京涛孙治雷白凤龙蔡峰李清翟滨王利波邹亮中国地质科学院北京100037 中国地质调查局青岛海洋地质研究所山东青岛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 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 中国地质大学(北京) 北京100083

通过对东海外陆坡–冲绳海槽GSW1孔沉积物孔隙水δ^(13)C、δ^(18)O、δ^(11)B、δ^(37)Cl同位素和Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、K^(+)、Na^(+)等离子指标的分析,探讨了沉积物早期成岩作用、流体来源、迁移和氧化环境的变化。研究发现,GSW1孔... 详细信息

通过对东海外陆坡–冲绳海槽GSW1孔沉积物孔隙水δ^(13)C、δ^(18)O、δ^(11)B、δ^(37)Cl同位素和Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、K^(+)、Na^(+)等离子指标的分析,探讨了沉积物早期成岩作用、流体来源、迁移和氧化环境的变化。研究发现,GSW1孔孔隙水溶解无机碳主要来自海水和有机质,SO_(4)^(2-)浓度随深度下降比较平缓,Cl^(-)浓度远低于海水,该孔表层沉积物中硫酸盐消耗主要由有机质硫酸盐还原作用(OSR)所控制,甲烷厌氧氧化作用(AOM)发生在4 m以下更深的层位。OSR产生的H_(2)S向上扩散富集并被氧化,是导致GSW1孔110~360 cm处SO_(4)^(2-)浓度未明显下降的主要因素。孔隙水SO_(4)^(2-)浓度整体随着深度增加呈减小的趋势,表明GSW1孔沉积环境由氧化、次氧化环境逐渐转变为还原环境。δ^(11)B、δ^(37)Cl值垂向变化波动较大,一方面受到早期成岩阶段有机质降解的影响,也可能与孔隙流体扩散以及沉积物/孔隙水相互作用有关。

关键词：硫酸盐还原流体迁移同位素和离子浓度孔隙水东海外陆坡−冲绳海槽

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30ka以来东阿拉伯海U1456站位粘土粒级碎屑沉积物来源及其古环境意义

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地球科学 2019年第8期44卷 2803-2817页

作者：陈红瑾徐兆凯蔡明江李铁刚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266061 国家海洋局第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室山东青岛266061

通过对国际大洋发现计划U1456站位沉积物AMS14C年代、粘土矿物、常量元素及粒度组成的综合分析,探讨了东阿拉伯海粘土粒级碎屑沉积物的源-汇过程及其古环境指示意义.30 ka以来U1456站位的粘土矿物组合以蒙脱石和伊利石为主,并含有少量... 详细信息

通过对国际大洋发现计划U1456站位沉积物AMS14C年代、粘土矿物、常量元素及粒度组成的综合分析,探讨了东阿拉伯海粘土粒级碎屑沉积物的源-汇过程及其古环境指示意义.30 ka以来U1456站位的粘土矿物组合以蒙脱石和伊利石为主,并含有少量的绿泥石和高岭石.物源分析结果表明粘土粒级碎屑沉积物主要来自于印度河与德干高原. 30 ka以来西南季风很可能是影响喜马拉雅山脉以及印度大陆风化剥蚀的重要因素.在西南季风减弱的阶段,印度河物源端元对研究区的输入量减少,这可能与此时热带辐合带的南移及末次冰盛期喜马拉雅山脉冰川覆盖面积的增加有关,从而导致印度河径流量及喜马拉雅山脉可供风化剥蚀的区域减少.K/Al比值指示的源区大陆化学风化作用强度与前人重建的西南季风记录间较为同步,在东阿拉伯海可以作为晚第四纪以来西南季风演化的有效重建指标.

关键词：东阿拉伯海粘土矿物常量元素物质来源风化剥蚀西南季风

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