赤道西太平洋晚第四纪古生产力变化:ODP 807A孔的记录

通过研究翁通-爪哇海台ODP807A孔顶部岩心微体古生物和有孔虫同位素的变化,探讨冰期旋回中赤道西太平洋晚第四纪古生产力的变化.多种古生产力替代指标揭示出赤道西太平洋古生产力自深海氧同位素13期以来总体呈升高趋势,具有冰期高、间冰期低的特征.温跃层替代指标显示该海域温跃层变化不具有简单的冰期-间冰期变化模式,而是分为2个阶段:280ka以前温跃层平均深度较浅,呈现高幅低频波动;280ka以后温跃层平均深度变深,呈现低幅高频波动.古生产力和温跃层变化模式的明显差异说明温跃层变化不是赤道西太平洋表层生产力波动的主要原因.807A孔古生产力变化与西北太平洋风尘通量变化基本一致,所以提出来自亚洲中东部的风尘对于提高赤道西太平洋生物生产力可能具有重要意义.

南海中沙群岛以北至陆坡表层沉积物碳酸钙含量的分布

对南海北部(16°―20°N、114°―116°E)区域、285～4 175 m水深范围内78个表层样进行了碳酸钙含量分析。表层样碳酸钙含量变化范围是1.3%～87.8%,平均约25.6%;碳酸钙含量具有随水深增大而减小的趋势,在北部陆坡和中沙北海岭,碳酸钙含量突然变小的界面分别位于水深约3 000 m、3 250 m处。中沙北海岭碳酸钙含量40%等值线水深变化介于2 500～3 900 m之间,北部陆坡碳酸钙含量20%等值线水深范围约为2 180～3 515 m;碳酸钙含量10%等值线水深变化相对较小,在16°～17.5°N和17.5°～20°N范围内平均水深分别约4 009 m、3 551 m。研究区碳酸钙溶跃面可能位于水深约3 000 m处。18°N以北区域比18°N以南区域的陆源物质稀释作用强,且二者间陆源物质稀释作用强度的差异随水深从2 000 m增至3 000 m而逐渐减小,在水深超过3 000 m后基本保持不变。

南海陆坡晚第四纪沉积物磁化率的对比及其古海洋学意义

对南海西沙群岛附近陆坡、南海南部陆坡以及东沙群岛附近陆坡晚第四纪磁化率变化特征进行了综合对比,并初步分析了磁化率与碳酸钙百分含量之间的关系。就磁化率变化特征而言,西沙群岛附近陆坡和南海南部陆坡可归为一个单元,东沙群岛附近陆坡划为另一单元,其中,前一单元晚第四纪磁化率曲线的共性表现为深海氧同位素期次的奇数期向偶数期过渡时期以磁化率峰值为特点,偶数期向奇数期过渡时期以磁化率谷值为特点;后一单元晚第四纪磁化率曲线的共性表现为磁化率曲线大致平行于有孔虫氧同位素曲线。上述两个单元内的磁化率曲线共性都具有地层学意义,但这两个单元内部某些部位的晚第四纪磁化率变化具有地方局限性,不宜当作大范围地层对比的工具。南海陆坡磁化率曲线和碳酸钙百分含量曲线的关系存在镜像和平行两大基本类型,但这两种对应关系未必意味着磁化率和碳酸钙百分含量之间存在着直接的因果联系。南海陆坡磁化率变化的原因很可能与冰期旋回中南海陆源物质通量的变化密切相关,另外,局部海域磁化率还可能严重受沉积物早期成岩作用的影响。

南沙美济礁滨珊瑚骨骼密度条带的变化

结合珊瑚骨骼X射线照片和δ18O、δ13C的年际变化,对南沙群岛美济礁滨珊瑚骨骼岩心的密度条带进行了分析,发现其密度带变化模式多样,初步可归纳为如下3种类型:(1)宽度相近的高低密度条纹均匀、相间地排列,一对高低密度条带平均宽约4 mm;(2)在骨骼主生长轴上由近于均匀分布的细密度条带组成,高低密度条带对平均宽约4 mm,但在主生长轴的两侧,多条细密度条带合成一条较宽的密度条带,高低密度条带对平均宽约10mm;(3)主生长轴上和其两侧的骨骼密度条带均由细密度条带组成,合成的高低密度条带宽分别约7和4 mm。与滨珊瑚骨骼δ18O的对比分析表明,第1种类型的细密度条带对不代表骨骼一年的伸长量,因为高低密度带和δ18O的峰值和谷值之间不存在统计学上的关系。第2种和第3种类型中由细条带组成的宽的高低密度条带对很可能是年周期性的。

南海与台湾岛东部海域浅地层碳酸盐旋回

前人提出南海晚第四纪碳酸钙含量变化存在“大西洋型”和“太平洋型”两种基本类型,本文利用δ18O、CaCO3含量、Al2O3含量、SiO2含量、浮游有孔虫丰度及钙质超微化石丰度,来表征南海与台湾东部海域13个柱状样的碳酸盐旋回特征。CaCO3含量和SiO2含量通常是表征碳酸盐旋回的良好指标,二者的变化常呈相互消长关系。研究区碳酸盐旋回包括“大西洋型”和“太平洋型”两种标准型式,但也存在不规则形态。“大西洋型”碳酸盐旋回与海平面冰期-间冰期升降旋回密切相关,本文研究的具有该旋回特征的柱状样主要分布在南海水深3000 m以浅区域,其中南海北部碳酸盐旋回很可能伴随着海平面下降(上升)期间富集陆源较粗(细)颗粒物的过程。“太平洋型”碳酸盐旋回在南海现今碳酸钙溶跃面上下很大水深范围都有分布,碳酸钙溶解作用旋回不是“太平洋型”碳酸盐旋回的根本原因。本文研究的台湾东部海域柱状样碳酸盐旋回既不属于大西洋型,也不属于太平洋型。研究区浅地层沉积速率变化与碳酸盐旋回的型式关系不大,主要受控于水深和冰期旋回中海平面变化。随着水深增大,沉积速率趋于增加。MIS2期平均沉积速率大约是MIS1期平均沉积速率的2倍多。

珊瑚骨骼生长研究评述

珊瑚骨骼生长有年、月、日周期,能够当作古生物钟来记录地质历史。块状珊瑚骨骼密度条带年周期的发现对后来的珊瑚古气候研究产生了深远的影响,随后又发现世界各热带海域的珊瑚存在多种多样的骨骼密度变化模式,起先常从珊瑚的生长环境中寻找骨骼密度变化的控制因素,但是没有成功,从80年代后期,部分学者试图从珊瑚骨骼构架本身出发、综合考虑环境因素和骨骼密度条带之间的关系来探求骨骼密度变化的机理,并提出了一个可以解释大多数块状珊瑚骨骼密度条带变化模式的骨骼生长模型。块状珊瑚软体层厚度是一个十分重要但至今仍没引起足够重视的珊瑚生长参数,它相对于骨骼线性生长率的变化影响着骨骼密度变化模式。骨骼钙化作用和虫黄藻光合作用的相互关系还存有争议,珊瑚骨骼钙化机理仍在探索中。

深海研究中的底栖有孔虫:回顾与展望

底栖有孔虫在古环境研究中的应用先是用作古水深或水团的标志物。随着新技术的应用,识别出了2种不同的底栖有孔虫微生境:外生种和内生种;认识到甚至深海底栖有孔虫,也能对表层浮游生物勃发的季节性短暂事件作出响应,因为沉降到海底的有机物质供养着底栖有孔虫。目前,底栖有孔虫被广泛应用于估算海洋表层生产力和底层水团的含氧量。回顾了深海底栖有孔虫生态研究的历史和其在古海洋学中的应用,并强调研究、应用中的新方法、新技术。中国已经加入了诸如IODP等深海研究计划,有必要向我国学术界提供底栖有孔虫研究的新方向,以资参考。

生物质热风炉换热器结构优化与分析研究

在对生物质热风炉进行大量实验研究的基础上,为了提高设备的工作性能,在原换热器模型进行了增设折流板的优化设计。利用FLUENT软件建立了优化后换热器的三维模型,模拟了其管壳程流体的流动传热过程,得到了不同工况下的换热器温度场、流场分布图以及传热量、总传热系数等相关数据。将上述数据与原换热器模型的实验结果进行了对比分析,结果表明优化后换热器传热效果明显增强,验证了换热器结构优化的合理性和必要性,为相关产品的设计、模拟、优化及应用提供了有价值的参考数据。

南海西沙海域甘泉海台的阶梯状地形

通过多波束水深资料,研究了南海西沙海域甘泉海台地形特征。甘泉海台顶面平坦,坡度通常〈1°,但存在3级阶梯状地形,水深范围介于550-700 m,这3级阶梯状地形总体向南西倾斜。在600-850 m水深范围内,甘泉海台普遍发育水下阶地,识别出的水下阶地多达5级,其中西侧阶地发育程度优于东侧。初步认为：甘泉海台顶部和周缘阶梯状地形是冰期―间冰期旋回尺度上全球海平面变化和南海地壳沉降共同作用的结果,这2个因素可能也控制着南海其他珊瑚礁的发育演化。在850-1 300 m水深范围内,甘泉海台周缘存在倒石堆状地形,推测主要是珊瑚礁碎屑从礁顶搬运沉积的产物,甘泉海台西北侧比东南侧倒石堆地形更加发育的现象估计与甘泉海台顶面向南西倾斜直接相关。

弓形折流板强化换热器壳程传热数值分析

为了分析弓形折流板强化换热器壳程传热机制,在原换热器模型的基础上增设了折流板。利用FLUENT软件建立弓形折流板换热器的三维模型,模拟得到不同工况下的换热器温度场、流场分布图及传热量、总传热系数等相关数据。将上述数据与原模型数值模拟结果进行对比,结果表明:弓形折流板强化换热器壳程传热效果明显,验证了换热器结构优化的合理性和必要性。

1960～2005年汕头500hPa高度变化

分析汕头气象站1960-2005年500hPa高度的气候变化特征，得出存在年际和年代际尺度的气候变化．汕头500hPa高度变化和西太平洋副热带高压、南海高压变化有关联，也受ENSO影响，与闽南-粤东近海SST变化有密切关系．

生物质热风炉燃烧器的数值模拟研究

根据生物质燃气的特点及燃烧稳定性的需求,对燃烧器进行了必要的结构设计。在对生物质热风炉进行试验的基础上,建立了相应的三维分析模型;湍流燃烧模拟采用标准κ-ε模型,通过求解动量方程和能量方程,模拟了生物质燃气的燃烧过程,得到了燃烧器的温度场、流场及生物质燃气各组分的质量分数等高线图,并通过试验验证了分析模型的正确性,为相关设备的设计、模拟、优化及应用提供了有价值的数据。

生物质炭的特性及其应用的研究进展

生物质炭是生物质原料在完全绝氧或部分缺氧条件下经高温热裂解产生的一类富碳、高度芳香化和高稳定性的固体产物。作为新型多功能材料,生物质炭以其特殊的物理结构、丰富的表面性能和优良的生态环境效应等特点日益成为众多学科研究的前沿热点。文章介绍了生物质炭的基本性质,概括了生物质炭在农业、环境、能源及生物质炭基功能材料等4个前沿领域的国内外应用研究进展,分析了目前各个应用领域研究存在的问题和不足,并指出了未来生物质炭应用研究的前景和方向。国内外研究表明:生物质炭因其丰富的孔隙结构和表面性能、巨大的比表面积、高含量的植物生长所需营养元素、较高的化学稳定性和较强的阳离子交换能力(CEC,cation exchange capacity),在土壤改良剂、固碳、氮减排、缓释肥料载体、污水治理、烟气净化、土壤修复、固体成型燃料、燃料电池、固体酸催化剂和电极材料等领域具有巨大的应用前景。这些方面的研究都取得了一定的进展,但目前生物质炭应用技术的研究还处于起步阶段,研究工作还有待于深入和加强。

中-晚全新世高海平面的琼海珊瑚礁记录

采用精确的高程测量和高精度的TIMS铀系定年方法,对海南岛东部琼海青葛附近低潮时出露的原生死珊瑚和外礁坪上的活微环礁进行调查研究。调查结果表明,青葛附近外礁坪上的微环礁存在狭窄的生长上限(±8cm),位于最低低潮面上,是相当精确的海平面标志物。原生死珊瑚顶面与附近现代活微环礁顶面的高差数据和精确可靠的TIMS铀系年龄数据显示,5500～5200aBP(U/Th年龄,相对于2008年)时海平面至少高出现在(100±8)cm,真实的海平面很可能比现在高2.0～2.2m。总体上,5500～3500aBP期间海平面波动变化,波动幅度约为0.6m,且这种波动与气候波动有较好的对应性。4400～3900aBP期间琼海珊瑚礁的发育缺失很可能与此时的气候干冷有关。

中国陆架海MIS5(74~128 ka)以来地层及其沉积环境

基于中国海陆架28个晚第四纪钻孔实测数据和典型高分辨率地震剖面的综合地层分析,对比区内已有46个钻孔的研究成果,系统地开展晚第四纪地层特征识别和沉积环境重建。研究表明,MIS5以来中国海陆架沉积记录了3次明显的海侵过程,发育了3个相对完整的海相地层。其中,渤海和东海MIS3和MIS1相对较薄,而黄海海相地层较厚。渤海和黄海末次冰期的地层保存较少,东海外陆架末次冰期地层发育完整,较完整地记录10万年以来的沉积记录。南海晚更新世内陆架以滨岸和陆相沉积为主,外陆架为滨岸和浅海沉积;全新世发育浅海沉积。总体上,中国海陆架晚第四纪以来沉积环境演变依次是MIS5(74~128 ka)的浅海-滨海海相沉积,MIS4(60~74 ka)陆相潟湖-河流-滨海河口相沉积,MIS3(24~60 ka)浅海相-滨海潮坪沉积,MIS2(12~24 ka)/LGM时期陆相-河流相沉积,MIS1(现在~12 ka)/全新世海侵潮流砂和浅海泥质沉积。此外,新构造运动和区域沉降作用对地层的发育和保存具有一定的影响。上述认识为深入研究中国晚第四纪沉积与全球气候变化对比提供直接依据。

中生代以来东亚洋陆汇聚带多圈层动力下的中国海及邻区构造演化及资源环境效应

中国东部中—新生代构造活动主要受太平洋板块和菲律宾板块与欧亚板块相互作用的控制。近年来,地球系统多圈层构造观的提出为深入理解东亚洋陆汇聚系统各圈层之间的相互作用提供了新的思维。本文以地球系统多圈层构造观为指导,依托1∶100万海洋区域地质调查实际资料与成果,在东亚大陆边缘多圈层动力系统的框架内,对中国海域及邻区的地质构造进行了总结,初步形成了以“一个边缘、两次消减、三期伸展、分层控制”为核心的“东亚洋陆汇聚边缘多圈层相互作用”理论模式,并进一步提出新的构造单元划分方案。本文首次将大洋板块与大陆边缘稳定地块之间的区域,划分为“东亚大陆边缘汇聚带”这一独立的一级构造单元,按照构造演化的差异,以台湾岛界大致可以分为北部的日本—琉球段和南部的菲律宾段。“东亚大陆边缘汇聚带”以全新视角诠释了中—新生代以来在西太平洋俯冲汇聚系统下,东亚大陆发生的多期次地质构造事件的深部板块动力学过程,特别是在菲律宾海板块俯冲背景下,形成了中国海域东部带状变化、南部环状变化的地貌特征。海域地貌格局进一步控制了东部海域“大江大河—大三角洲—陆源碎屑—条带状”和南部海域“短源河流-高角度陆坡-混合物源-环状分布”的沉积分异模式。

广东省沿海城市热岛特征分析

利用广东省沿海地带气象站、海洋站观测的1960—2003年气温资料,以5个无热岛效应影响的海岛站气温为参照,分析了近44年沿海18个气象站受城市热岛影响的程度,得出台山、珠海、汕尾、惠阳气象站的热岛影响可以忽略不计,其余14个站不同程度地受热岛影响。受热岛影响的气象站近10年平均热岛强度为0.4～0.8℃、近30～50年间年平均气温升温率较参照站增加0.1℃/10a～0.3℃/10a。

GaN基蓝光VCSEL的制备及光学特性

利用金属有机物气相沉积技术(MOCVD)在(0001)蓝宝石衬底上生长了Ga N基垂直腔面发射激光器(VCSEL)的多量子阱腔层结构。X射线衍射测量显示该多量子阱具有良好周期结构和平整界面。运用键合及激光剥离技术将该外延片制作成VCSEL,顶部和底部反射镜为极高反射率的介质膜分布布拉格反射镜(DBR)。在室温、紫外脉冲激光的泵浦条件下,观察到了VCSEL明显的激射现象,峰值波长位于447.7 nm,半高宽为0.11 nm,自发辐射因子约为6.0×10-2,阈值能量密度约为8.8 m J/cm2。在大幅度降低制作难度的情况下,得到目前国际最好结果同样数量级的激射阈值。降低器件制作难度有利于制备的重复性,有利于器件的产品化。

镶嵌有纳米硅的氮化硅薄膜键合特性分析

采用螺旋波等离子体化学气相沉积(HWPCVD)技术制备了非化学计量比的氢化氮化硅薄膜,对所沉积样品及氮气环境中920℃退火样品的微观结构及键合特性进行了分析。Raman散射结果表明,薄膜中过量硅以非晶纳米粒子形式存在,退火样品呈现纳米晶硅和氮化硅的镶嵌结构。红外吸收和可见光吸收特性比较结果显示,薄膜样品的微观结构依赖于化学计量比以及退火过程,硅含量较低样品因高的键合氢含量而表现出低的纳米硅表面缺陷态密度;退火过程将引起Si—H和N—H键合密度的减少,因晶态纳米颗粒的形成,退火样品表现出更高的结构无序度。

花东海盆浊流沉积的磁性特征及其环境意义

对取自台湾以东花东海盆GX168孔的浊流沉积物进行系统的岩石磁学研究,揭示其沉积学和岩石磁学特征,分析其物源和形成机制.研究结果显示,剖面上共识别出12层浊流沉积物,其分布存在规律,下部350-700cm共发育11层浊流沉积物,而0-350cm仅出现1层浊流沉积物.浊流沉积物粒径明显较背景沉积物粗,石英、长石含量更高,底部与下伏背景沉积呈突变接触,顶部与上覆背景沉积呈渐变接触,内部发育典型的正粒序韵律结构.浊流沉积物和背景沉积物具有相似的磁学特征,两者均以磁铁矿为主要载磁矿物类型,且磁铁矿颗粒均以准单畴和多畴颗粒为主.同时,两者也存在一定差异,浊流沉积物中磁铁矿较背景沉积物更为富集,磁化率和饱和等温剩磁更强,磁铁矿粒径更粗,这与浊流沉积物原始沉积区更靠近物源区有关.花东海盆浊流沉积形成的诱发机制可能是末次冰期以来频发的海平面波动造成陆坡之上沉积物重力失稳,导致陆坡沉积物向海盆搬运.