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岩石学报 2021年第7期37卷 1949-1963页

作者：赵仁杰鄢全树张海桃关义立石学法山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 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青岛266061

在剥蚀型汇聚板块边缘,俯冲输入板块剥蚀上覆板块并将剥蚀物质带入俯冲隧道,随后,这些剥蚀物质与俯冲板块物质一同参与了俯冲带浅部与深部地幔的地球化学循环。构造地质学和地球物理研究显示中美洲俯冲带南段是典型的俯冲剥蚀型汇聚板... 详细信息

在剥蚀型汇聚板块边缘,俯冲输入板块剥蚀上覆板块并将剥蚀物质带入俯冲隧道,随后,这些剥蚀物质与俯冲板块物质一同参与了俯冲带浅部与深部地幔的地球化学循环。构造地质学和地球物理研究显示中美洲俯冲带南段是典型的俯冲剥蚀型汇聚板块边缘,这为研究上覆板块俯冲剥蚀物质是否参与俯冲带物质循环过程提供了天然的实验室。由于目前仍然缺乏对该俯冲剥蚀机制的地球化学制约,综合大洋钻探计划(IODP)344航次对中美洲俯冲带南部哥斯达黎加西部的俯冲板块和上覆板块开展了钻探工作,并获取了系统的岩芯样品。本文对IODP344航次取自上覆板块中陆坡和上陆坡的U1380和U1413站位中沉积物中的粗碎屑层位样品,开展了系统的主、微量元素与Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学研究。这些沉积物粗碎屑层位组分与加勒比大火成岩省基底相似,指示它们可能来自加勒比大火成岩省基底在弧前出露的区域,可以代表上覆板块基底被俯冲剥蚀的物质组成。研究进一步探讨了晚中新世中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩的成因,并指出上覆板块底部被剥蚀物质参与了中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩岩浆过程,这为中美洲俯冲带南部存在俯冲剥蚀过程提供了直接的地质学证据。

关键词：上覆板块沉积物地球化学俯冲带岩浆作用俯冲剥蚀机制汇聚型板块边缘

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台风“灿鸿”对长江口外海域悬浮体分布的影响

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海洋与湖沼 2022年第6期53卷 1322-1337页

作者：龙小志王珍岩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266071 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

台风作为事件性的强动力因素,其对河口海域沉积环境的影响目前研究较少,开展典型台风事件对长江口外海域悬浮体分布的影响研究对于深入理解长江径流挟带陆源物质向东海陆架扩散机制等具有重要意义。利用2015年09号台风“灿鸿”过境前后... 详细信息

台风作为事件性的强动力因素,其对河口海域沉积环境的影响目前研究较少,开展典型台风事件对长江口外海域悬浮体分布的影响研究对于深入理解长江径流挟带陆源物质向东海陆架扩散机制等具有重要意义。利用2015年09号台风“灿鸿”过境前后长江口外海域现场调查数据,分析台风前后长江口外水体结构和悬浮体粒度分布变化,结合同期环境观测数据与开源数据,阐明台风对河口外海域悬浮体分布的影响机制。结果表明:长江口外海域悬浮体中细颗粒组分(≤128μm)主要为无机矿物颗粒,而粗颗粒组分(>128μm)主要是生源有机颗粒。生源有机粗颗粒主要分布于中上层水体,而无机细颗粒主要分布于底层水体,使得长江口外海域悬浮体平均粒径分布呈双层结构。台风前后悬浮体粒度分布变化反映了台风对长江口外海域物理和生物过程的双重影响,其中物理过程主要影响无机细颗粒分布变化,生物过程主要影响有机粗颗粒。台风期间强烈的偏北风使得长江冲淡水在口门外海域由东北输运转为往东输运,与长江冲淡水输运方向一致的表层无机细颗粒在台风后输运方向同样往东。另外,台风作用在河口区产生的下降流将12250-4站位底部再悬浮的泥质沉积物向东搬运至12300-4站,导致12300-4站底层悬浮体浓度增加、粒度变细。台风过境还造成长江口外海域初级生产力提高,而浮游植物生长对悬浮体中有机粗颗粒的形成有促进作用,使得口门外海域上层水体中有机粗颗粒体积浓度升高。长江口外海域由于台风过境导致悬浮体中无机细颗粒和生源有机颗粒含量均增加,使得其平均粒径整体变化不大。

关键词：台风悬浮体粒度体积浓度长江口外

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海底冷泉原位观测装置研究回顾与展望

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海洋地质与第四纪地质 2022年第2期42卷 200-213页

作者：张云山贾永刚尉建功中国海洋大学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266061 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室青岛266100 中国地质调查局广州海洋地质调查局广州510760

海底冷泉多由海底天然气渗漏形成,是以水、碳氢化合物、硫化氢或二氧化碳为主要成分的流体。它既是海底天然气水合物存在的标志,又与温室效应、海洋生态环境、冷泉生物群落等问题密切相关,对海底冷泉的流体渗漏通量和化学组成进行测定,... 详细信息

海底冷泉多由海底天然气渗漏形成,是以水、碳氢化合物、硫化氢或二氧化碳为主要成分的流体。它既是海底天然气水合物存在的标志,又与温室效应、海洋生态环境、冷泉生物群落等问题密切相关,对海底冷泉的流体渗漏通量和化学组成进行测定,对认识上述问题有重大意义。与实验室化学分析和数值模拟相比,原位观测可保证数据的可靠性和真实性,作为冷泉原位观测的主要手段,冷泉原位观测装置在近20年发展迅速。本文根据观测目标和观测原理将海底冷泉原位观测装置分为3类,即冷泉渗漏气体通量原位观测装置、冷泉渗漏液体通量原位观测装置以及冷泉渗漏流体化学组分原位观测装置,并从设计意义、工作原理以及解决的科学问题等方面梳理了国内外海底冷泉原位观测装置的发展,分析了各个装置的优势、局限性以及适用范围,最后展望了海底冷泉原位观测装置未来的发展方向。

关键词：冷泉甲烷渗漏原位观测观测装置

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江苏盐城近海富营养化评价与径流输入的影响

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海洋地质前沿 2022年第9期38卷 26-36页

作者：廖名稳裴绍峰段云莹李赛赛朱志强何磊谢柳娟侯国华王锦叶思源中国地质科学院北京100037 中国地质大学(北京) 北京100083 青岛海洋地质研究所生态地质与气候变化实验室青岛266237 中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室青岛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266061

依据2018年江苏盐城近岸海域的营养盐和化学需氧量(COD)等调查数据,采用单因子污染指数法、营养盐结构和限制性分析、富营养化状态指数法等对水域营养盐状况与富营养化特征进行了系统分析和评价。同时,对近岸4条主要河流的溶解无机氮(D... 详细信息

依据2018年江苏盐城近岸海域的营养盐和化学需氧量(COD)等调查数据,采用单因子污染指数法、营养盐结构和限制性分析、富营养化状态指数法等对水域营养盐状况与富营养化特征进行了系统分析和评价。同时,对近岸4条主要河流的溶解无机氮(DIN)、溶解无机磷(DIP)和COD入海通量进行了估算,并探讨了陆源输入对近岸海域的影响。结果表明,该区水体DIN和DIP含量劣于第Ⅲ类海水水质标准的站位占比分别为90%和71%,但COD污染并不显著,78%的调查站位水体COD符合或优于国家Ⅰ类海水水质标准。水体营养盐与COD含量的空间分布趋势相似,表现为近岸高、离岸低、河口与港口局部区域异常高。调查区富营养化极为严重,98%的调查站位富营养化状态指数(E)≥1,重度富营养化(E>10)的站位占比约30%。水体N/P平均为34,远高于Redfield比值,氮磷比例严重失衡,藻类生长可能会受到磷的潜在限制。经估算,近岸4条主要河流年DIN、DIP和COD的入海总量分别为12901、484和33077 t,为近岸海域污染物的主要来源;且各项污染物丰水季通量约为枯水季2倍;丰水季河流水体N/P比平均约为24.7,N污染较为严重,可能是造成夏季近岸海域氮磷比例失衡的重要原因之一。

关键词：江苏盐城富营养化营养盐径流输入营养盐比值

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原位拉曼水热实验结果支持斑岩成矿的硫酸还原模型

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科学通报 2021年第20期66卷 2501-2503页

作者：孙卫东商修齐中国科学院海洋大科学中心海洋研究所深海中心青岛266071 中国科学院大学北京100049 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青岛266237

斑岩铜(金)矿床是全球最重要的铜矿类型,占全球铜储量的70%以上[1].斑岩铜金矿床通常与氧化性埃达克质岩浆有关[1~4],其成因是国际热点.主流观点认为,控制斑岩铜矿形成的关键过程是在氧逸度超过ΔFMQ+1.5时,俯冲的年轻大洋板片发生部分... 详细信息

斑岩铜(金)矿床是全球最重要的铜矿类型,占全球铜储量的70%以上[1].斑岩铜金矿床通常与氧化性埃达克质岩浆有关[1~4],其成因是国际热点.主流观点认为,控制斑岩铜矿形成的关键过程是在氧逸度超过ΔFMQ+1.5时,俯冲的年轻大洋板片发生部分熔融,形成埃达克岩.在此情况下,岩浆中的硫主要是硫酸盐,而部分熔融后的残余俯冲板片中没有残余硫化物,由于硫酸盐在岩浆中的溶解度是硫化物的10倍左右,因此高氧逸度下,硫和亲硫元素大量进入岩浆,从而形成富铜岩浆.

关键词：斑岩铜矿铜储量埃达克岩斑岩铜金矿床部分熔融埃达克质岩水热实验氧逸度

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末次冰消期以来北极东北陆架对快速气候变化的响应

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海洋科学进展 2022年第4期40卷 640-659页

作者：石学法董江胡利民冯晗姚政权乔淑卿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

北极快速气候变化越来越深刻影响着北极地区以及全球的环境变化,已成为当今地球科学研究的重大前沿科学问题。北极东北陆架作为世界上最宽广平坦的陆架,既是北冰洋季节性海冰形成的主要源区,又是现代海冰变化最强烈的区域,对气候变化敏... 详细信息

北极快速气候变化越来越深刻影响着北极地区以及全球的环境变化,已成为当今地球科学研究的重大前沿科学问题。北极东北陆架作为世界上最宽广平坦的陆架,既是北冰洋季节性海冰形成的主要源区,又是现代海冰变化最强烈的区域,对气候变化敏感,响应强烈,属于环境脆弱地区。通过全面分析近年来国际上在末次冰消期以来快速气候变化背景下北极东北陆架环境响应的研究进展和存在的主要问题,阐述了沉积物“源—汇”过程、海冰演化历史、碳循环以及快速气候变化事件等方面取得的研究成果,发现东北陆架地区沉积物和有机碳来源复杂,时空变化强烈,气候和环境变化过程与海冰演化息息相关。未来的研究应加强现代过程的长期连续观测,重视地质记录中气候环境演变信号的精确解译,深化数值模拟技术和大数据的挖掘与使用,开展不同时间尺度北极快速气候变化及其驱动机制研究,并加强北极快速气候变化对中纬度地区特别是对东亚以及我国环境变化影响的研究。

关键词：快速气候变化海冰变化 “源—汇”过程碳循环末次冰消期北极东北陆架

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深海滑坡研究进展

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海洋地质与第四纪地质 2022年第1期42卷 222-235页

作者：宋晓帅孙志文朱超祁范智涵朱娜贾永刚于开宁中国海洋大学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试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室青岛266061 海南省海洋地质资源与环境重点实验室海口570206 河北地质大学河北省高校生态环境地质应用技术研发中心石家庄050031

随着深水油气资源开发、天然气水合物试采和海底管线铺设等人类工程活动的日益增多,影响资源开采和工程施工的深海地质灾害备受关注。深海滑坡作为主要深海灾害,其不稳定性研究具有重要的科学意义和实际价值。本文总结了国内外深海滑坡... 详细信息

随着深水油气资源开发、天然气水合物试采和海底管线铺设等人类工程活动的日益增多,影响资源开采和工程施工的深海地质灾害备受关注。深海滑坡作为主要深海灾害,其不稳定性研究具有重要的科学意义和实际价值。本文总结了国内外深海滑坡的研究历程,梳理了深海滑坡的形态结构及类型、深海滑坡研究的方法手段,讨论了地震与断层活动、天然气水合物分解两个重要因素对深海斜坡不稳定性的影响。近十年来,随着一些新方法的涌现,研究热点已由深海滑坡的形态结构及分类等转移到深海滑坡的触发机制、滑动过程原位观测等方面。但现场调查技术、物理模拟试验和数值模拟试验仍是深海滑坡研究的主要方法手段,ROV/HOV等非常规技术也在逐步应用于深海滑坡的研究中。深海滑坡的产生通常是由海床内部地质作用和外部水动力作用共同引起,多种触发机制对深海滑坡的耦合作用及新触发机制对深海滑坡的影响仍是未来研究的重点。

关键词：深海滑坡形态结构滑坡类型稳定性分析

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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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莱州湾南岸海水入侵特征及基于WA-NARX混合模型的动态预测

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海洋学报 2022年第3期44卷 81-97页

作者：董凡张晓影陈广泉戴振学王延诚吉林大学建设工程学院吉林长春130026 自然资源部第一海洋研究所自然资源部海岸带科学与综合管理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

随着我国海岸带经济的快速发展与人类活动的加剧,地下水超采现象十分严峻,由此引发的海水入侵已成为滨海地区普遍存在的地质问题。本研究以莱州湾南岸海水入侵区为研究对象,根据地下水连续监测数据分析了地下水位和电导率的动态变化特... 详细信息

随着我国海岸带经济的快速发展与人类活动的加剧,地下水超采现象十分严峻,由此引发的海水入侵已成为滨海地区普遍存在的地质问题。本研究以莱州湾南岸海水入侵区为研究对象,根据地下水连续监测数据分析了地下水位和电导率的动态变化特征。在此基础上,基于降雨、蒸发、潮汐及农业排灌用电量等影响地下水动态变化的因素,建立了小波分析(WA)与具有外部输入的非线性自回归神经网络(NARX)的混合模型,对地下水水位和电导率进行动态预测,并采用均方根误差和拟合度对预测结果进行评价。研究结果表明,莱州湾南岸地下水年内动态变化特征为降雨入渗-开采型,地下水位和潮汐之间在0.5 d频率上呈现较高相关性,潮汐对地下水电导率的影响要弱于对地下水位的影响;WA-NARX混合模型在训练和测试阶段的均方根误差均小于0.03且拟合度大于0.98,可有效预测研究区海水入侵的变化程度。同时,为验证模型适用性,对比了不同影响因素作为模型输入参数对预测结果的影响。结果表明,降雨和潮汐参数是影响海岸带地下水位和电导率的主要变量,蒸发以及农业排灌用电量反映的部分抽水信息对地下水位和电导率也有影响,其影响程度与观测频率相关。本文研究结果可为海岸带海水入侵的实时监测、预测、预警提供理论与技术支撑。

关键词：海水入侵地下水水位电导率小波分析 NARX神经网络预测

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渤海湾北部滦河三角洲晚更新世以来沉积环境划分及碳埋藏速率的评价

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中国地质 2022年第5期49卷 1555-1570页

作者：陈皓何磊叶思源韩宗珠袁红明 Edward ALaws 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266003 中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室青岛海洋地质研究所山东青岛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 路易斯安那州州立大学海岸与环境学院美国巴吞鲁日70803-4110

【研究目的】开展渤海湾北部滦河三角洲晚更新世以来不同沉积环境的划分,计算分析碳埋藏速率的大小和控制因素,进一步评价区域碳储能力。【研究方法】本文对BXZK03孔岩芯开展晚更新世以来的古沉积环境恢复,并取样分析了包括粒度、年代(A... 详细信息

【研究目的】开展渤海湾北部滦河三角洲晚更新世以来不同沉积环境的划分,计算分析碳埋藏速率的大小和控制因素,进一步评价区域碳储能力。【研究方法】本文对BXZK03孔岩芯开展晚更新世以来的古沉积环境恢复,并取样分析了包括粒度、年代(AMS14C和OSL)、含水量、有机碳、总碳和其他营养成分等在内的测试指标。【研究结果】该孔晚更新世以来地层自下而上划分为泛滥平原、海滩沙脊、浅海、障壁沙坝(三角洲前缘)和潟湖的沉积环境单元,各沉积单元平均有机碳埋藏速率大小依次为:障壁沙坝51.47 g/(m^(2)·a)>海滩沙脊32.59 g/(m^(2)·a)>浅海7.82 g/(m^(2)·a)>潟湖4.66 g/(m^(2)·a)。总碳、有机碳与各营养元素具有显著(P<0.01)线性相关关系,方差分析显示沉积速率和碳浓度分别是滦河三角洲碳埋藏速率的主要控制因素。【结论】滦河三角洲沉积物中有机碳浓度相对较低,但是在全新世三角洲沉积速率较高,使得有机碳埋藏速率也相对较高,因此具有一定的碳储能力。

关键词：有机碳碳储能力埋藏速率沉积环境气候变化滦河三角洲海洋与环境地质调查工程渤海湾天津河北

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