南大西洋赤狐热液区硫化物特征及成矿机制

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作者 张琦 李兵 +3 位作者 刘季花 李传顺 王赛 石学法 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期296-311,共16页

赤狐热液区是中国科研人员在南大西洋中脊首次发现的拆离断层型热液区。该区位于拆离断层的下盘,目前发现2个热液点,围岩类型为基性玄武岩。利用ICP-OES、ICP-MS、LA-ICP-MS等方法对2019年获得赤狐热液区硫化物样品开展详细的矿物学和... 赤狐热液区是中国科研人员在南大西洋中脊首次发现的拆离断层型热液区。该区位于拆离断层的下盘,目前发现2个热液点,围岩类型为基性玄武岩。利用ICP-OES、ICP-MS、LA-ICP-MS等方法对2019年获得赤狐热液区硫化物样品开展详细的矿物学和地球化学研究,结果显示该区包括块状、角砾状、浸染状三类硫化物。与其他拆离断层型热液区相比,赤狐热液区上2个热液点具有明显不同的化学特征;全岩的主微量、黄铁矿的微量元素以及热液区硫化物的硫同位素特征明显指示,赤狐热液区可能受到基性与超基性岩的共同影响。热液区2个热液点的差异指示了同一个热液系统不同时期产出硫化物有差异及遭受后期改造的不同。 展开更多

关键词 南大西洋中脊 赤狐热液区 热液硫化物 拆离断层 硫同位素

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氧同位素3早期以来千年尺度气候事件在日本海北部的磁学记录

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作者 邹庆超 石学法 +5 位作者 葛淑兰 吴永华 邹建军 贺湘锋 Sergey A.Gorbarenko 刘建兴 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期106-121,共16页

日本海是西北太平洋最大的边缘海,长期以来普遍认为其沉积物处于强烈的还原环境中而导致相应的磁学信号非常微弱,以致常用的磁学方法在该区的应用一直受限。为深入探讨磁学指标在日本海古环境与古海洋学研究中是否有效,本文对位于研究... 日本海是西北太平洋最大的边缘海,长期以来普遍认为其沉积物处于强烈的还原环境中而导致相应的磁学信号非常微弱,以致常用的磁学方法在该区的应用一直受限。为深入探讨磁学指标在日本海古环境与古海洋学研究中是否有效,本文对位于研究程度相对薄弱的北部一根626 cm长的柱状沉积物岩心(LV87-2-3孔,水深740 m)开展了系统的岩石磁学测试分析以及高分辨率的AMS14C测年和粒度分析。结果显示岩心系约48.3 ka BP以来的沉积记录,其55 cm以下层位的原生亚铁磁性矿物(主要为磁铁矿)已被大量还原而生成黄铁矿,导致磁性极弱。这与Dansgaard-Oeschger(D-O)旋回间冰阶水体分层加强和表层生产力提高等因素密切相关。然而,在此背景下仍存在4个以高矫顽力矿物(如赤铁矿和针铁矿)占比较高为明显特征的强磁性层位,即“硬磁异常”层;其很好地对应了海因里希(Heinrich)事件,指示了东亚冬季风(EAWM)增强和高盐度对马暖流(TWC)注入而导致的相对减弱的还原环境。上述变化在沉积物粒度上却未见清晰体现。因此,该研究不仅表明磁学参数对于指示末次冰期日本海古海洋与古环境演化的作用不容忽视,同时也为后续相关工作提供了新视角和新思路。 展开更多

关键词 日本海沉积物 磁性矿物 岩石磁学 古环境 HEINRICH事件

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东南太平洋鲍尔海盆深海沉积物中钙十字沸石的微观矿物学特征及其成因指示意义

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作者 徐文硕 吕华华 +4 位作者 石学法 于淼 吴永华 李小艳 刘季花 《海洋地质与第四纪地质》 北大核心 2025年第5期30-43,共14页

东南太平洋鲍尔海盆独特的地质构造环境为深海沉积物中沸石的形成与保存提供了有利条件,沸石的种类、分布和赋存状态能够反映沉积环境、元素迁移、成岩作用和热液活动特征,相关矿物学研究可以揭示海底的热液历史、成矿条件和局部地质演... 东南太平洋鲍尔海盆独特的地质构造环境为深海沉积物中沸石的形成与保存提供了有利条件,沸石的种类、分布和赋存状态能够反映沉积环境、元素迁移、成岩作用和热液活动特征,相关矿物学研究可以揭示海底的热液历史、成矿条件和局部地质演化过程。本文利用沉积物涂片、X射线粉末衍射、扫描电子显微镜分析等方法,对取自鲍尔海盆两个柱状沉积物中的深海沸石进行了矿物学特征和化学成分分析,结果表明,沉积物中的沸石矿物均为钙十字沸石,以富钾亚种为主,含有少量富钠和富钙亚种;沸石矿物的尺寸和形态多样;沸石伴生矿物主要是重晶石、毒重石、长石、方解石、磷灰石、铁锰(氢)氧化物、黏土矿物,碱性长石以透长石为主,斜长石以中长石、拉长石为主,黏土矿物以蒙皂石、伊利石族为主;根据微观形貌、矿物成分和共生组合,可以将钙十字沸石划分为深海沉积型、生物沉积型和热液沉积型三大类,各类沸石在沉积后经历了不同程度的溶解、压实等地质作用,研究结果深化了对深海沉积物中钙十字沸石成因的认识。 展开更多

关键词 钙十字沸石 扫描电子显微镜 微观形貌 微区化学成分 鲍尔海盆 东南太平洋

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西伯利亚极地海域表层沉积硅藻分布特征及其与海洋环境变量的相关性研究 被引量：2

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作者 李显富 刘焱光 +3 位作者 邱悦 黄元辉 徐皓 李冬玲 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期362-374,共13页

北冰洋西伯利亚陆架海是北极气候快速变化最为显著的海域之一,而沉积硅藻作为极地海洋生态系统的重要组成部分,对环境变化具有敏感的响应。对楚科奇海、东西伯利亚海和拉普捷夫海表层沉积物开展了硅藻组成鉴定,利用典型对应分析方法分... 北冰洋西伯利亚陆架海是北极气候快速变化最为显著的海域之一,而沉积硅藻作为极地海洋生态系统的重要组成部分,对环境变化具有敏感的响应。对楚科奇海、东西伯利亚海和拉普捷夫海表层沉积物开展了硅藻组成鉴定,利用典型对应分析方法分析了硅藻属种与1986~2015年环境变量之间的关系。结果表明,夏季和秋季海冰密集度、表层海水盐度是影响研究区表层硅藻分布特征最主要的因素。此外,根据表层站位与环境变量的典型对应分析,可将西伯利亚极地海域划分为4个区域,分别为海冰硅藻组合带、暖水硅藻组合带、沿岸硅藻组合带和混合硅藻组合带。这些表层站位的分区与相应区域的海流模式有明显的相关性,海冰硅藻组合带仅分布于研究区北部的高纬度地区;暖水硅藻组合带位于受白令水和太平洋海水的分支——阿拉斯加沿岸水影响为主的区域;拉普捷夫海南部的沿岸硅藻组合带则受到河流径流和西伯利亚沿岸流的强烈影响;混合硅藻组合带受极地冷水、海冰覆盖、太平洋暖水和陆地径流的共同影响。 展开更多

关键词 硅藻 环境变量 西伯利亚极地海域 典型对应分析

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中、西太平洋海山富钴结壳碲元素地球化学特征及其资源潜力

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作者 张辉 刘季花 +4 位作者 高晶晶 崔迎春 张颖 白亚之 何连花 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期109-121,共13页

根据太平洋海山群(中太平洋海山群、莱恩海山链)和西太平洋海山群(麦哲伦海山群、马尔库斯维克海山群、马绍尔海山群)5个海山群14座海山的185个富钴结壳样品的碲元素分析测试,研究了其组成特征、空间分布规律、赋存相态及资源潜力。结... 根据太平洋海山群(中太平洋海山群、莱恩海山链)和西太平洋海山群(麦哲伦海山群、马尔库斯维克海山群、马绍尔海山群)5个海山群14座海山的185个富钴结壳样品的碲元素分析测试,研究了其组成特征、空间分布规律、赋存相态及资源潜力。结果表明,研究区富钴结壳中碲元素质量分数的变化范围为17.8~145.2μg/g,平均值为47.4μg/g;各海山群碲元素的含量范围及区域富集程度存在较大差异,富集程度由高到低依次为麦哲伦海山群、马绍尔海山群、马尔库斯维克海山群、中太平洋海山群和莱恩海山链,区域上呈现自西向东逐渐降低的趋势。碲元素含量与水深呈径向相同、纬向相反的趋势,说明碲元素的富集不仅与结壳在海水中的产出深度有关,还与经纬度、海山地形及区域成矿环境有关。淋滤结果显示碲元素主要富集在铁氧化物及残渣态中,富氧环境和生物作用磷酸盐化对碲的富集成矿起决定性作用。参照陆地伴生有用元素最低工业品位要求,中、西太平洋研究区域海山样品富钴结壳碲元素含量均达到了工业品位要求,具有潜在的开发价值。由富钴结壳储量估算,中、西太平洋富钴结壳中碲储量大于7.63万t,是海底碲资源的重要储备基地。 展开更多

关键词 富钴结壳 碲元素 分布规律 富集机制 资源潜力 中、西太平洋

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末次冰期以来阿拉伯海底层水体氧含量变化及其驱动因素

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作者 刘佳澳 吴永华 +4 位作者 刘升发 乔淑卿 陶菁 齐文菁 刘季花 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期189-201,共13页

末次冰期以来阿拉伯海水体氧含量变化在时空上具有显著的差异。目前对其空间变化规律及主导因素尚缺乏系统的研究,尤其缺乏对千年尺度上深层水氧含量变化过程及其控制因素的综合分析。本文基于阿拉伯海中部深水区WIND-CJ06-6与WIND-CJ06... 末次冰期以来阿拉伯海水体氧含量变化在时空上具有显著的差异。目前对其空间变化规律及主导因素尚缺乏系统的研究,尤其缺乏对千年尺度上深层水氧含量变化过程及其控制因素的综合分析。本文基于阿拉伯海中部深水区WIND-CJ06-6与WIND-CJ06-13两个岩芯的XRF岩芯扫描结果,结合前人已发表的指示阿拉伯海水体氧含量变化数据,重建了末次冰期以来千年尺度阿拉伯海不同海域和深度的水体氧含量变化历史并分析了其驱动因素。阿拉伯海水深小于1500 m的水体在千年尺度上的氧含量变化受到表层初级生产力和中层水流通性的共同控制,但在不同时期主导因素不同;在B/A(Bolling-Allerod)到YD(Younger Dryas)期间,阿拉伯海西北部表层生产力显著高于同时期其他海域,导致了中层水体的氧含量在西北部降低而在其他海域增高的空间差异。阿拉伯海水深大于1500 m的水体氧含量在末次冰期以来整体上受北大西洋深层水(NADW)强弱的控制,在LGM(Last Glacial Maximum)到HS1(Heinrich stadial 1)阶段则受到南大洋通风增强的影响,水体氧含量显著升高。 展开更多

关键词 氧含量 表层生产力 中层水 深层水 末次冰期 阿拉伯海

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南海上地幔各向异性结构及动力学含义

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作者 薛梅 李琳 +7 位作者 杨挺 刘晨光 华清峰 夏少红 黄海波 黎伯孟 霍达 潘谟晗 《地震学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期494-520,共27页

南海处于欧亚板块、太平洋板块和印度—澳大利亚板块的交会区,是西北太平洋一系列边缘海中最大的边缘海。关于南海的打开以往研究提出了如印度板块与欧亚板块碰撞驱动挤出以及古南海俯冲拖拽等诸多模型。本文力图通过南海海盆及周边各... 南海处于欧亚板块、太平洋板块和印度—澳大利亚板块的交会区,是西北太平洋一系列边缘海中最大的边缘海。关于南海的打开以往研究提出了如印度板块与欧亚板块碰撞驱动挤出以及古南海俯冲拖拽等诸多模型。本文力图通过南海海盆及周边各向异性结构来约束南海演化机制。基于同济大学2012和2014年在南海中央海盆进行的两次被动源宽频带海底地震观测试验回收的10台OBS记录仪近1年的地震数据,本文采用三种不同的横波分裂方法,获取了中央海盆针对两次远震的XKS分裂结果以及南海周边20次区域地震提供的S震相分裂结果。SKS分裂结果显示,南海中央海盆下方存在快轴方向为NE-SW向的各向异性,其成因可能与海底扩张时期沿洋脊方向的地幔流以及南海海洋板块俯冲拖拽的地幔流有关。南海及其周边上地幔存在强各向异性,且不同方位观测到的各向异性不同,快轴方向与前人SKS横波分裂结果、GPS和板块运动一致,较好地对应了区域构造运动或者地幔对流模型。各向异性结果与印度—欧亚板块碰撞驱动挤出模型以及古南海俯冲板块拖拽模型预期结果一致,与理想的地幔柱上涌驱动模型不一致。由于海盆各向异性观测特别有限,各向异性结果不能证实亦不能证伪“大西洋型”海底扩张模型、弧后扩张模型和板缘破裂模型,后续还需要更多的观测结果来证实或证伪上述模型。 展开更多

关键词 南海打开模型 横波分裂 SKS震相 区域S震相

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基于卷积神经网络的深海摄像资料智能识别研究 被引量：3

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作者 赵秋魁 李传顺 +4 位作者 闫仕娟 叶俊 赵越 时欣宇 杜德文 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期344-356,共13页

海底摄像是海洋科考特别是调查海底岩石类型及底层环境最为直观的调查方法,通过判读深海高清摄像及照相设备获取的高质量视频资料和图片资料,可直接识别海底岩石类型、生物活动特征及海洋底层环境。近年来,随着载人潜器、ROV、深海光学... 海底摄像是海洋科考特别是调查海底岩石类型及底层环境最为直观的调查方法,通过判读深海高清摄像及照相设备获取的高质量视频资料和图片资料,可直接识别海底岩石类型、生物活动特征及海洋底层环境。近年来,随着载人潜器、ROV、深海光学拖体等深海摄像设备的广泛使用,获取的海底摄像和高清图像资料迅速增加,这些视频及图像资料的处理分析工作量十分巨大,因此需开发基于计算机视觉的海底图像智能识别技术。本文基于深度学习方法提出了海底图像自动识别模式,并应用于大西洋中脊热液硫化物调查获取的视频资料处理。首先,基于海上调查获取的高质量视频资料,人工识别31 499帧海底图像,并分别标注为远洋沉积物、枕状玄武岩、角砾状玄武岩、热液硫化物等不同底质类型,其中热液硫化物是主要调查目标,将此图像数据集随机切分作为深度学习模型的训练集或验证集。搭建深度残差网络(Residual Networks, ResNet),利用图像数据集训练模型并验证准确率。利用该模型处理分析1条3.5 km长的海底摄像调查测线,结果表明自动识别准确率达到98%。该方法对于海底摄像资料的智能识别具有效率高、精度高的综合优势,既可用于海量视频数据的后处理,也可用于深海摄像调查现场分析。 展开更多

关键词 海底摄像 深度学习 卷积神经网络 残差网络

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索罗尔海槽俯冲前缘基底的岩石学和矿物学研究 被引量：1

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作者 闫施帅 鄢全树 +2 位作者 袁龙 刘焱光 杨刚 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期519-534,共16页

对从雅浦海沟东南侧处获得的正在俯冲的基底样品(索罗尔海槽的轴部在海沟直接投影位置处的玄武岩样品)进行了岩石学和单矿物原位主微量元素地球化学研究。结果表明,索罗尔海槽正在沿着雅浦海沟俯冲的片段的基底岩石属碱性玄武岩系列,橄... 对从雅浦海沟东南侧处获得的正在俯冲的基底样品(索罗尔海槽的轴部在海沟直接投影位置处的玄武岩样品)进行了岩石学和单矿物原位主微量元素地球化学研究。结果表明,索罗尔海槽正在沿着雅浦海沟俯冲的片段的基底岩石属碱性玄武岩系列,橄榄石斑晶的Fo值为84.97~86.85。根据模拟计算,该片段基底玄武岩的源区地幔为橄榄岩,这些玄武岩可能是由地幔源区的尖晶石二辉橄榄岩经2%~5%部分熔融形成的;由计算的地幔潜在温度可知形成该玄武岩的地幔并不存在热量异常。所以,研究区玄武岩是在卡罗琳海脊裂解形成索罗尔海槽期间被动上涌的相对富集(大离子亲石元素和高场强元素)的地幔岩石组分经过低程度的部分熔融所形成。 展开更多

关键词 索罗尔海槽 基底玄武岩 地幔源区 岩浆过程 地幔潜在温度

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北极拉普捷夫海沉积物痕量金属赋存形态及富集机制 被引量：1

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作者 粟华强 王小静 +1 位作者 任艺君 刘焱光 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期61-72,共12页

痕量金属在海洋生物地球化学循环中发挥着重要作用,参与各种海洋生物、化学和地质过程,对于认识海洋环境变迁具有重要意义。本文针对北极拉普捷夫海陆架–陆坡断面的4个沉积物短柱,开展了痕量金属元素(Mo、U、V、Cu、Co、Ni)总量及其赋... 痕量金属在海洋生物地球化学循环中发挥着重要作用,参与各种海洋生物、化学和地质过程,对于认识海洋环境变迁具有重要意义。本文针对北极拉普捷夫海陆架–陆坡断面的4个沉积物短柱,开展了痕量金属元素(Mo、U、V、Cu、Co、Ni)总量及其赋存形态研究,同时结合沉积物粒度、有机碳含量等相关参数,探讨了拉普捷夫海沉积物中痕量金属的分布特征及其主控因素。采用改进的BCR连续提取法对金属元素进行了化学形态分析,分离出弱酸溶态、可还原态、可氧化态和残渣态4种金属相态,结合研究区物质供应、河流输入、洋流状况等特点,尝试建立了痕量金属在沉积物中的富集埋藏机制。结果表明,研究区痕量金属总量表现出陆坡区高于陆架区的特点,元素相关性分析显示痕量金属在沉积物中的积累主要受铁锰氧化物的清除作用和陆源河流输入的影响。痕量金属形态提取结果表明,金属元素主要以残渣态存在,可提取态中可还原态占比最高且其含量由陆架向陆坡增加。痕量金属由陆架向海盆的迁移、富集概括为受铁锰氧化物控制的“shelf-to-basin shuttling”机制,同时受到沉积物再悬浮作用影响。 展开更多

关键词 痕量金属 赋存形态 铁锰氧化物 拉普捷夫海

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环境磁学视角下的北冰洋深海磁性地层:以罗蒙诺索夫脊ARC5-ICE4孔为例

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作者 张茂 刘建兴 +3 位作者 邹庆超 姚政权 刘焱光 石学法 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2983-2996,共14页

近年来,北冰洋深海百万年尺度的磁性地层年代框架受到了来自诸如Mn旋回地层和钛磁赤铁矿“自反转”现象的强烈质疑,以致对该方法在北冰洋的适用性产生了巨大争议.鉴于此,本文对中国第五次北极科学考察在北冰洋罗蒙诺索夫海岭获得的ARC5-... 近年来,北冰洋深海百万年尺度的磁性地层年代框架受到了来自诸如Mn旋回地层和钛磁赤铁矿“自反转”现象的强烈质疑,以致对该方法在北冰洋的适用性产生了巨大争议.鉴于此,本文对中国第五次北极科学考察在北冰洋罗蒙诺索夫海岭获得的ARC5-ICE4钻孔岩心(水深2860 m,进尺4.15 m)开展了深入的岩石磁学分析.结果证实岩心中的载磁组分以磁铁矿为主,部分颗粒表面发生轻微氧化作用,另含少量磁赤铁矿、赤铁矿、钛磁赤铁矿等;整体粒径呈现相对均一的准单畴(PSD:pseudo-single domain),且含量随深度变化不大.岩心1.15~2.04 m区间显示的负极性并非“自反转”所致,而是真实的古地磁场记录;结合相对古强度(RPI)曲线模式和S-ratio的旋回变化特征,将其对应于松山期(约2.58~0.78 Ma),钻孔底界年龄<3.58 Ma.另外,上述年代框架指示的沉积速率变化模式很好地吻合了北半球冰期加强(iNHG:intensification of Northern Hemisphere glaciation)和中更新世气候转型(MPT:mid-Pleistocene transition)等古气候事件,更加印证了其可靠性.因此,即使“自反转”现象在北冰洋深海地区真实存在,其影响范围也是局部的,即磁性地层对于建立该区新生代年代框架的重要性仍不容忽视.总之,目前北冰洋深海沉积物定年仍面临诸多难题和挑战,今后需加强多学科协作. 展开更多

关键词 北冰洋深海沉积 岩石磁学 相对古强度 磁性地层 自反转

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