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2021年  41卷  第1期

本期特稿
西太平洋帕劳砗磲高分辨率氧同位素记录及其指示的气候环境变化
砗磲是海洋中最大的双壳类贝壳,其碳酸盐壳体通常具有年纹层和天纹层,是一种理想的高分辨率古气候研究载体。氧同位素是砗磲古气候研究中最常用的指标之一,但在将其应用于古气候重建之前,通常需要对其现代地球化学过程进行准确的校准。帕劳群岛位于西太平洋暖池西北边缘,其珊瑚礁盘具有丰富的砗磲壳体资源,为开展古气候研究提供了丰富的材料。在本次研究中,对采自帕劳群岛的现代活体库氏砗磲(Tridacna gigas)PL-1的内层壳体进行了高分辨率氧同位素分析,同时利用该砗磲较为清晰的天生长纹层对氧同位素的年代学框架进行了标定。结果表明,该砗磲壳体的氧同位素没有明显的变化趋势,说明砗磲个体的生命效应对氧同位素没有显著影响;砗磲壳体氧同位素没有清晰的年周期变化,常出现不规则的毛刺状峰值。结合现代器测资料分析发现,帕劳砗磲内层壳体的氧同位素记录了热带太平洋ENSO活动对该区域水文气候变化的影响。该研究结果表明,帕劳砗磲内层壳体天生长纹层和氧同位素,具有用于开展高分辨率古气候研究的潜力。
文汉锋, 赵楠钰, 刘成程, 周鹏超, 王国桢, 晏宏
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020101101
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 1-13
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九州-帕劳海脊两侧深海盆地浅部地层结构特征与分析
由于欧亚板块、澳大利亚板块与太平洋板块运动的作用,菲律宾海盆形成了全球最为复杂的海底地形地貌。以九州-帕劳海脊为界,西菲律宾海盆与帕里西维拉海盆呈现不同的构造走向与地形特征,海脊两侧发育丰富的深海地质现象与地貌特征。参量阵浅地层剖面仪因其差频窄波束的发射特点,能够获得深海海底浅地层的高分辨率剖面。本文利用参量阵浅地层剖面仪在九州-帕劳海脊获取的高分辨率浅地层剖面,分析了横跨海脊东西走向的海底滑坡发育特点、丘状起伏沉积差异、浅层气以及海底流体运移等地质特征,并结合构造与地形地貌特点对上述特征的成因机制进行了探讨,在垂向小时间尺度上完成了对研究区浅部地层结构的特征研究,为该区域的沉积学和地质学研究提供了思路。
杨慧良, 尉佳, 李攀峰, 刘长春, 董凌宇
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020072202
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 14-21
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沉积与环境
利用钍-230(230Th)修正的钍-232(232Th)重建古风尘通量研究进展及其在西太平洋的应用
风尘通过影响大气辐射平衡和海洋生态系统的营养物质供应从而调控全球气候,是国际学术界广泛关注的热点问题之一。近年来,风尘的相关研究取得一系列重要进展,并提出将232Th作为一种准确重建约50万年以来风尘沉积通量的途径。本文首先介绍基于230Th的标准化方法,它可用于修正由于海洋底流频繁扰动引起的沉积物沉积速率变化,然后结合230Th标准化方法修正后的232Th通量,并利用10.5 μg/g换算得出的风尘沉积通量,通过和实测值对比,阐明了此方法的准确性。进一步通过对比晚全新世与末次冰盛期230Th标准化后的基于232Th获取的风尘沉积通量,也验证了此方法的可靠性。通过总结该方法在西太平洋的前期应用,认为此方法在西太平洋有着广阔的应用前景。
欧阳思齐, 夏谨琪, 胡邦琦, 罗一鸣
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020071101
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 22-32
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全球变暖和海洋酸化背景下珊瑚礁生态响应的研究进展
生物礁是由珊瑚虫、藻类等造礁生物组成、具有抗浪结构的海相碳酸盐岩,是全球主要碳库之一,也是观察热带海洋影响中-高纬度环境过程的重要窗口。近二、三十年以来,伴随着海洋水体的显著酸化和增温,全球热带海洋生物礁的主体——珊瑚礁系统遭受了不同程度的影响。其中,对于高温强迫而言,海水温度上升诱发珊瑚白化、抑制珊瑚的自我修复;海洋酸化可以显著改变珊瑚钙化率、抑制珊瑚幼虫发育、引发珊瑚礁的溶解;两大因素均可改变珊瑚礁的群落结构。针对这些环境要素的改变,珊瑚自身可以通过共生藻的种类转换以及调控基因表达等手段在一定程度上抵抗高温胁迫;但若温室气体的排放不受控制,绝大多数珊瑚礁到21世纪末都将遭受灾难性打击。为应对未来不同场景下的珊瑚礁变化,还需要对高温、酸化等关键因子响应特征进行更深入的研究;珊瑚礁长序列研究有可能为珊瑚的长周期演化特征提供关键认识,也为现代观测提供有益补充。
李言达, 易亮
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020080501
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 33-41
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晚上新世以来菲律宾海盆XT4孔黏土矿物特征及其古环境意义
菲律宾海是典型风尘汇聚区,菲律宾海远离吕宋岛的深海沉积物是重建构造尺度亚洲风尘演化历史的良好载体。选取菲律宾海盆XT4孔沉积物开展了黏土矿物研究,并结合前人研究成果,在明确该孔黏土矿物来源的基础上,探讨了晚上新世以来亚洲风尘的演化历史及其可能的影响机制。菲律宾海盆XT4孔黏土矿物以伊利石为主,平均含量为39%,蒙脱石含量次之,平均为28%,绿泥石平均含量为18%,高岭石平均含量为15%。XT4孔黏土矿物组成符合亚洲大陆风尘与周边火山岛弧的二端元混合模型特征,其中蒙脱石主要为周边火山岛弧物质贡献,而伊利石、绿泥石和高岭石主要是亚洲风尘贡献。晚上新世以来XT4孔的伊利石/蒙脱石比值表现为阶段性变化,主要反映了北半球高纬冰川的扩张导致亚洲中纬度地区干旱化加剧。此外,东亚夏季风降雨强弱和空间分布的变化也是源区风尘释放的重要环境因子之一。本文结果初步揭示了晚上新世以来中国干旱-半干旱地区的环境演化历程,有助于深入理解多圈层相互作用下的风尘循环及其生物地球化学效应。
丁雪, 胡邦琦, 徐方建, 郭建卫, 崔汝勇, 易亮
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020111301
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 42-51
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细菌细胞膜脂记录的西太平洋暖池约4 Ma以来沉积物风尘陆源输入变化
西菲律宾海作为西太平洋暖池的一部分,重建其在地质历史时期的热力学变化、陆源输入变化,对于理解西太平洋暖池在全球地质时间尺度上的作用具有重要意义。利用古菌与细菌的细胞膜质甘油二烷基甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers, GDGTs)对西菲律宾海XT-47孔沉积物的陆源输入及其上方水体温度的变化进行重建,发现该沉积柱顶部(0~260 cm,约16.6~18.8 ka)BIT指标为0.01~0.2,TEXH86重建的上层海水平均温度为22.5 ℃,而底部(260~632 cm,约18.8~4 000 ka)TEXH86重建得到的上层海水温度绝对值波动剧烈(0.6~26 ℃),在此范围内BIT>0.3,并呈现逐渐增加的趋势, 超过BIT界定的陆源输入对TEXH86重建古温度有效性的阈值,这导致了该深度范围内TEXH86重建古温度变化的严重偏差。以260和470 cm为界,该沉积柱的沉积相出现明显变化,上层为大量纹层硅藻席沉积,中层为远洋黏土和硅藻泥互层,下层为远洋黏土沉积;同时,支链GDGTs(branched GDGTs, br GDGTs)的组成也出现明显差异,说明其来源可能有所不同。基于以上分析,提出260 cm以浅,brGDGTs可能主要为海相原位自生为主;而260 cm深度以下,主要以风尘输送的陆源brGDGTs为主。该结果显示陆源输入的变化可以间接反映东亚冬季风的强弱,本研究为高低纬之间的海陆相互作用研究提供了新的视角。
赵小小, 吴玥汀, 董良, 章陶亮, 胡邦琦, 李清, 王风平
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020090201
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 52-60
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西菲律宾海盆XT06孔第四纪磁性地层与深海沉积动力过程
菲律宾海是西太平洋典型的风尘汇集区,也是南极底层水影响的远端地区。由于水深较大等原因,这一热点地区沉积物的古环境研究尚未全面展开。本文对菲律宾海中部XT06孔沉积物开展了磁性地层和粒度测试工作,分析了XT06孔沉积记录的年代学特征和沉积过程,初步探讨了区域沉积演化的控制因素与古环境意义。结果表明:(1)通过系统交变退磁实验,XT06孔沉积物可以辨识出6个磁极性区间,分别对应于布容正极性时、加拉米洛亚极性时、奥杜维尔正极性时和松山负极性时。通过与国际标准磁极性序列对比,发现XT06孔的沉积速率由快转慢,指示了在1.0~1.5 Ma曾发生过一次明显的沉积转折,可能代表了区域深海沉积中心的迁移,与东亚-西太平洋构造活动等密切相关。(2)XT06沉积物属于典型的远洋悬浮体,反映了较弱的沉积动力环境。通过多种粒度分析方法的交叉对比和验证,发现XT06孔沉积物包含粗、细两个互为消长的动力学组分,指示了较为稳定的深海沉积环境。通过对比其他古环境指标,我们推测在构造时间尺度上,亚洲内陆干旱化导致的粉尘输入增加可能是控制XT06孔沉积物粒度逐步变细的主要因素;而在更高时间分辨率上XT06孔沉积物粒度粗细变化可能主要受深海环流强度的控制作用,体现了冰期南极深/底层水团影响减弱、而间冰期增强的区域特征。本文结果展现了菲律宾海中部沉积过程的一些关键特征,揭示了菲律宾海沉积记录在深入研究地球系统多圈层耦合过程中的巨大潜力。
胡邦琦, 易亮, 赵京涛, 郭建卫, 丁雪, 王飞飞, 谌微微
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020101301
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 61-74
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西太平洋深海沉积物孔隙水稀土元素地球化学特征及意义
为探索深海孔隙水中稀土元素的生物地球化学循环过程,对太平洋菲律宾海九州-帕劳海脊东、西两侧的两个钻孔沉积物进行了高精度的孔隙水采样工作,分析了主、微量元素和稀土元素的地球化学特征,并对稀土元素的浓度、配分模式以及分馏特征进行了详细的讨论。结果表明:这两个钻孔沉积物均处于氧化环境,表现出海水-沉积物界面和浅层孔隙水(2.5~20 cm)中相对富集轻稀土和中稀土,而中层(25~60 cm)和深层沉积物(>65 cm)孔隙水中则相对富集重稀土元素的特征。初步推断有机质和锰(氢)氧化物的分解和吸附作用是造成孔隙水中稀土元素分馏的主要因素。相比于九州-帕劳海脊的东、西两侧海域,孔隙水中的稀土元素浓度和分馏程度存在一定的差异,周围环境中的矿物组成和锰(氢)氧化物等是其主要的控制因素,但是研究区域深海孔隙流体并不能为海洋贡献稀土元素。
车宏, 胡邦琦, 丁雪, 宋维宇, 郭建卫, 崔汝勇, 邓义楠
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020102601
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 75-86
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菲律宾海及其邻近海域表层沉积物中放射虫的分布对不同区域环境的响应
为了解菲律宾海放射虫的区域分布特色,利用同样的样品处理方法,对菲律宾海及其邻近海域的44个表层沉积样中的放射虫进行对比分析,鉴定统计了500个属种,物种多样性较高。菲律宾海表层沉积物中放射虫的群落结构和丰度变化幅度较大,反映了菲律宾海更为复杂的区域生态环境或沉积环境;南海北部放射虫丰度非常高且罩笼虫目占据较大优势,表明南海北部区域营养盐和生物生产力较高;冲绳海槽放射虫丰度相对较低且泡沫虫目占据绝对优势,推测冲绳海槽的海底沉积环境可能不利于放射虫壳体的埋藏富集。RDA分析结果显示暖水种在冲绳海槽的分布与夏季125 m温度呈明显的正相关,可能与夏季黑潮次表层水的影响有关;在南海北部,暖水种的分布主要受冬季75 m硅酸盐和夏季200 m磷酸盐的影响控制,说明高浓度的硅酸盐可能更加有利于罩笼虫目的发育繁殖;菲律宾海主要是次表层水的环境因子影响着放射虫暖水种的分布,比如75 m冬季盐度、200 m年均溶解氧含量和125 m夏季温度。此外,菲律宾海中深层水(1000~3000 m)不同层深66个环境变量和生活于该水体中的5个冷水种的RDA分析结果,显示菲律宾海北部区域主要与1000 m硅酸盐浓度呈显著正相关,可能与富含硅酸盐的北太平洋中深层水南下进入菲律宾有关;而在菲律宾海中南部的分布则主要与1000 m硅酸盐浓度呈显著负相关,与2 000 m溶解氧和2200 m磷酸盐和硝酸盐呈明显正相关,可能与具有高溶解氧低硅酸盐性质的绕极深层水由南端进入菲律宾海后,一部分水体向上进入菲律宾海中层水有关。
邱卓雅, 张兰兰, 胡邦琦, 常虎, 程夏雯, 向荣
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020092903
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 87-101
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马里亚纳“沟−盆”深水沉积环境稀土元素特征与物源约束
通过对西太平洋帕里西维拉海盆东南部的C-P19柱状样和马里亚纳海沟南坡的L3柱状样进行粒度和稀土元素地球化学分析,探讨了二者物源的异同。结果表明:研究区沉积物的稀土元素含量基本不受沉积物粒度控制,主要受控于物源变化。物源判别结果指示二者的物源具有同源性,其中西马里亚纳海脊剥蚀下来的火山物质对研究区的物质来源贡献最大。火山物质中的重矿物可以影响到稀土元素的含量,例如锆石的含量和稀土元素总量(∑REY)的相关系数可达0.86。来自中国内陆黄土的陆源风尘物质对两个研究区的物源供给也有一定贡献,但其贡献程度较小。由于马里亚纳海沟南坡更加远离大陆且纬度更低,其接受的亚洲风尘也比帕里西维拉海盆和挑战者深渊更少。此外,南极底层水流经研究区,对海盆和海沟的沉积物都造成一定影响,而且在马里亚纳海沟南坡更加活跃,因而帕里西维拉海盆东南部的沉积物比马里亚纳海沟南坡更易于保存。
肖春晖, 王永红, 林间, 田纪伟
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020040202
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 102-114
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冲绳海槽中南部不同环境表层沉积物质来源
对冲绳海槽中南部3种不同沉积环境(东海外陆架、东海陆坡和冲绳海槽)表层沉积物进行了稀土等元素地球化学分析,结果显示,冲绳海槽和陆坡表层沉积物具有与台湾物质来源类似的稀土元素配分模式,La/Sm-Gd/Yb散点图也显示海槽和陆坡沉积物主要分布在台湾物源端元区,表明冲绳海槽中南部海槽和陆坡表层沉积物主要来源于台湾,而外陆架沉积物明显的重稀土亏损与大陆河流(特别是长江、黄河)沉积物来源较为一致。为进一步判断外陆架表层沉积物来源,对外陆架沉积物重矿物进行分析鉴定,结果显示,外陆架沉积物重矿物以普通角闪石-绿帘石-石榴石-赤褐铁矿为组合特征,与长江沉积物重矿物组成特征类似,其明显缺乏台湾河流来源的典型重矿物锆石、黄河来源典型重矿物云母、浙闽沿岸来源典型重矿物磁铁矿,说明台湾、黄河和浙闽沿岸并非研究区外陆架表层沉积物主要物源。根据以往测年等研究成果,研究区外陆架沉积物年代较老,应为古长江物质经东海现代环流体系不断改造而成。
邹亮, 窦衍光, 陈晓辉, 胡邦琦, 林曦
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020082001
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 115-124
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深海探测与构造演化
西太平洋雅浦-卡罗琳海区海山多尺度地形特征
海山地形的多尺度特征研究,有助于理解海山形成与演化过程中的地貌过程,并为深入认识俯冲带地球动力过程提供新的线索。本文基于中国科学院海洋研究所“科学”号科考船近年来在雅浦-卡罗琳海区采集的高分辨率海底地形数据,利用统计学及频谱分析等方法,分析了研究区42座海山的形态及地形粗糙度特征,并对海山地形多尺度特征及其成因开展研究。结果表明,雅浦-卡罗琳海区不同构造环境下形成的海山群,在海山的形态参数和多尺度地形特征等方面存在显著差异。相比于索罗尔海槽,帕里西维拉海盆中的海山具有更大的宽高比与更小的平坦度。两区域内海山形态参数具有不同的线性相关关系,表明区域内海山存在不同的形态演化过程。对帕里西维拉海盆中海山地形的频谱分析显示,其大尺度特征信号不显著,意味着该区域内海山地形受小尺度地貌过程的影响更大。索罗尔海槽中海山的粗糙度与海山体积具有线性相关性,可能与不同海山形成过程的差异有关,较早形成的海山受到了更多构造活动及小尺度地貌过程的影响,进而形成了更加粗糙的表面特征。
甘雨, 马小川, 栾振东, 宋永东, 徐涛, 张建兴, 阎军
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020073101
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 125-137
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基于滑动窗口导纳技术反演西太平洋中部岩石圈的有效弹性厚度
西太平洋中部地区是西太平洋板块边缘沟-弧-盆体系构造演化的关键区域,其地质特征与构造演化一直是地学家关注的焦点问题之一。开展岩石圈有效弹性厚度的研究对于认识该区域的形成演化具有重要的科学意义。本文采用滑动窗口导纳技术,并在挠曲模型中考虑了表面荷载和内部荷载同时存在的情况,计算得到该区域的岩石圈有效弹性厚度(Te)。计算结果显示,研究区的Te值整体上为0~50 km,其变化基本上与构造单元相吻合,且与主要的构造边界密切相关。除海底火山具有相对较小的Te值(15~20 km)外,太平洋板块整体上具有较强的岩石圈强度(25~30 km)。马里亚纳海沟和菲律宾海沟的岩石圈强度从外隆起到海沟方向表现为明显的减弱,表明岩石圈由外隆起向海沟发生了弱化。帕里西维拉海盆西部相较于东部具有较弱的岩石圈强度,这可能与海盆的非对称扩张有关。卡罗琳板块的岩石圈整体上表现为相对均一的低Te值特征(<15 km)。欧里皮克海隆、卡罗琳海岭和索罗尔海槽的Te值为3 km,这可能是强烈的火山作用所导致的结果。
凌子龙, 赵俐红, 彭祎辉, 吴招才, 曲彦丞
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020112002
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 138-146
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菲律宾海中部海域声速剖面结构及季节性变化
利用2019年菲律宾海中部海域经质量校正后的Argo浮标数据,采用Wilson第二方程式计算得到每个浮标站位不同水深的声速值,分析了研究区声速的垂向结构、水平分布及季节性变化特征,并初步探讨了声速与海底地形的关系。结果显示研究区声速在垂向上表现为典型的三层结构,从上到下分别是混合层、主跃变层、深海等温层;声速在100 m以浅受季节影响最大,100~800 m影响程度基本一致,800 m以深逐渐减弱,1200 m以深基本不受影响。声速水平分布特征主要表现为:声道轴深度为900~1100 m,大致呈现南部较浅、北部较深的趋势,季节性变化不大;声速值在200 m以浅表现为南高北低,200~700 m为北高南低,800~1100 m为中间高、四周低,1200 m以深为南高北低。九州-帕劳海脊声道轴附近深度声速受地形影响明显低于周围海域。
李攀峰, 颜中辉, 杜润林, 孙波, 刘李伟, 杨源, 于得水
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020112301
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 147-157
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伊豆−博宁−马里亚纳岛弧地壳厚度分布及其对岩浆活动的指示
数值模拟研究认为洋底高原/洋脊俯冲和弧后扩张能够有效影响俯冲带岩浆活动和岛弧地壳增生。本文以伊豆−博宁−马里亚纳(IBM)俯冲带为实例,论证该结论的有效性。以卫星测高反演重力异常为基础,通过构建地球不同圈层密度模型,反演得到IBM俯冲带莫霍面埋深。本文的莫霍面埋深反演结果与地震解释结果具有一致的分布趋势。结合开源水深和沉积层厚度数据,给出了IBM俯冲带地壳厚度分布。IBM岛弧地壳体积沿走向的分布特征表明:①小笠原洋底高原和相对较小规模达顿洋脊的俯冲,都能够使得相应位置的岛弧变窄、地壳变厚、体积增大;②马里亚纳海槽扩张显著降低了岛弧地壳体积的增生量。
白永良, 杨慧良, 张迪娅, 容伊霖, 董冬冬, 吴时国
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020073001
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 158-165
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西太平洋弧后盆地火山岩中熔体包裹体研究进展
熔体包裹体是在矿物生长过程中被包裹的硅酸盐小液滴,由于寄主矿物的保护,受最小程度的后期岩浆作用影响,可以有效的保留原始岩浆组成、地幔源区性质及岩浆演化过程等重要信息。熔体包裹体的研究可以弥补传统全岩因受后期复杂地质过程影响而导致部分信息失真的不足。文章简要总结了熔体包裹体的主要研究领域及分析测试技术,概述了国内外关于西太平洋典型弧后盆地火山岩中熔体包裹体研究的相关进展。冲绳海槽、劳海盆及北斐济海盆内熔体包裹体的研究证明了地幔源区不均一性的特征,明确了岩浆物质来源及俯冲物质在源区的加入;马里亚纳海槽和马努斯海盆熔体包裹体内挥发份研究指示了俯冲板片物质对弧后盆地岩浆源区挥发份组成的贡献;马努斯海盆熔体包裹体中金属元素浓度分析表明岩浆流体可为海底热液系统提供成矿金属;此外,马里亚纳海槽和冲绳海槽熔体包裹体测温实验反映出岩浆多期次的演化过程。尽管熔体包裹体在西太平洋弧后盆地岩浆活动的很多方面有了一定研究,但各弧后盆地研究参差不齐、综合研究程度低。将来在进一步完善熔体包裹体测试分析手段基础上,加大熔体包裹体在弧后盆地的研究力度,有助于我们更清晰地认识弧后盆地岩浆源区物质组成,明确俯冲作用下弧后盆地岩浆来源及物质转化机制。
李晓辉, 杨慧心, 曾志刚
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020072601
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 166-179
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西太平洋海山区构造分区图编制及玄武岩Nd同位素填图
基于公开的地球物理、地球化学数据以及国内外航次调查积累的海底地形等资料,笔者编制了西太平洋海山区1∶500万构造分区图。西太平洋海山区构造分区图包括1幅主图和3幅辅图,主图为《西太平洋海山区构造分区图》,共划分出了3个一级板块、22个二级分区块体、12个三级分区块体,3幅辅图分别为《西太平洋海山区地质构造图》、《西太平洋海山区布格重力异常图》和《西太平洋海山区εNd(t)等值线图》。本文介绍了构造分区图编制的思路和方法、数据来源和构造单元的划分依据,还通过搜集和整理西太平洋海山区玄武岩εNd(t)同位素数据,在研究区圈定了9个Nd同位素异常区,并讨论了Nd同位素填图结果与地质过程的耦合关系以及其对海山区构造分区的指示意义。
王历星, 姚会强, 李正刚, 刘丽强, 韩冰, 彭天玥
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020110202
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 180-191
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基于DEM数据的菲律宾海典型区地貌类型划分
深远海海底地质环境复杂,地貌形态多变,目前没有形成统一的地貌类型划分量化标准。本文主要针对这一问题,选择菲律宾海中南部典型区作为研究区,结合已有规范、标准和区域构造演化特征,提出了海山、海丘、海底裂谷、山间谷地、山间洼地、山间盆地6种四级地貌单元的量化划分标准。利用ArcGIS平台对DEM数据进行深度处理,提取高程、坡度、坡度变化率、地形起伏度等关键地貌因子,对研究区海山等地貌单元进行了定量化划分,明确了其分布特征。结果显示:受控于形成时期不同的构造背景,研究区西部与东部具有显著的构造走向差异,西部海岭呈近EW向雁式排列,东部海丘呈近NS向雁式排列,东部海丘相较于西部海岭更为狭长;海山、海丘和山间盆地等大规模地貌单元的形成往往受控于强烈的构造、岩浆活动。本次研究成果能够丰富深远海海底地貌类型划分和成因研究领域,为今后相关标准规范的制定奠定基础。
宋维宇, 刘娅楠, 胡邦琦, 杨慧良, 陈江欣, 贾超, 刘森
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020111501
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 192-198
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大洋矿产
帕里西维拉海盆西缘中段铁锰结核的地球化学特征和成因类型
深海铁锰结核能有效记录海域内重大地质事件和气候环境信息,且富含多种金属物质极具资源潜力,因而广受关注。通过对帕里西维拉海盆西侧边缘中段海域内新发现的12个站位铁锰结核的地球化学特征研究,发现与全球主要成矿区内的铁锰结核相比,Mn及主要赋存在锰氧化物中的Ni、Cu、Mo的含量较低(分别为8.20%~25.24%、0.11%~0.54%、0.08%~0.31%和0.01%~0.03%),主要由铁的羟基氧化物吸附的Ti,以及还会与钙磷酸盐发生耦合置换反应的REY的含量较高(分别为0.45%~1.88%、0.04%~0.19%),含量中等的Co(0.06%~0.27%)在铁锰相物质和硅酸盐相内核中分散分布。样品REY的标准化配分模式显示出明显一致的Ce正异常和Y负异常。铁锰结核从海水中捕获的Ce3+容易被氧化成难溶且不具有活性的Ce4+,Y则在结核内存在形式不稳定,容易发生解吸,致使Ce和Y分别呈现出相对于其他REY逐步富集和亏损的特征。研究区形成时间较晚,铁锰结核生长发育的时间不足,且四周地形较高,缺乏与外界连通的水道,阻碍了诸如来自南极的富氧底层流的大规模进入。区域内结核样品主要为水成型,成岩成因组分的供给太低,降低了主要有用组分的含量。以上诸多因素可能会导致区域内的铁锰结核难以富集成矿。
黄威, 胡邦琦, 徐磊, 宋维宇, 丁雪, 郭建卫, 崔汝勇, 虞义勇
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020101501
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 199-209
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西太平洋Kocebu海山铁锰结壳稀土元素地球化学特征
西太平洋麦哲伦海山区是全球重要的铁锰结壳资源分布区,具有丰富的稀土元素资源潜力。本文对采自麦哲伦海山区Kocebu海山的11个铁锰结壳表层样(<1 mm)进行稀土元素地球化学研究,探讨其含量特征、成因和影响稀土元素富集的环境因素。结果表明:Kocebu海山铁锰结壳表层样品ΣREY(Rare earth elements and yttrium)平均含量为1 366 mg/kg,低于前人在麦哲伦海山区其他海山以及邻近的马尔库斯–威克海山区的分析结果;样品轻稀土富集和Ce正异常(平均值为1.45)特征以及稀土元素成因图解、配分曲线和分配系数曲线等均表明该海山结壳属于水成成因;海水中稀土元素含量和溶解氧含量是控制结壳生长的关键环境参数,二者在Kocebu海山所在海区的浅水环境中含量较低;结壳ΣREY含量偏低与采样点水深较浅导致的海水稀土元素含量和溶解氧含量较低密切相关,受碎屑矿物的稀释作用影响较小。在开展铁锰结壳地球化学特征研究和资源勘探评价时应充分考虑采样水深的分布范围,局部水深样品的分析结果可能导致研究结果出现较大偏差。
刘凯, 王珍岩
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020092101
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 210-222
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利用微区XRF技术的大洋固体矿产成分快速无损检测
深海固体矿产主要由铁锰结核、富钴结壳和多金属热液硫化物组成,元素在矿产中原位的分布和含量,对了解矿物成因、品位以及评估其经济价值有重要指示作用。本研究利用微区XRF分析技术对铁锰结核、富钴结壳、热液硫化物3种大洋类型矿产样品,进行高分辨、原位和无损的多元素空间分布检测,结果显示了不同元素在3种类型矿物中的空间分布特征。通过对测试数据进一步处理和优化成图流程,可以获得特定元素在矿物中半定量分布图,并对不同元素在矿物空间分布的差异性和相关性进行对比分析,从而建立一种肉眼可见的测试大洋矿产资源样品中元素原位分布的新方法。
林梵宇, 尹希杰, 黄威, 黄杰超, 梁毓娜
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020071701
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 223-232
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