Bacterial diversity in the sediments collected from the Shikoku Basin

Diversity of bacteria was studied in deep-sea sediments from the Shikoku Basin in the Northwest Pacific Ocean by PCR, RFLP and sequence analysis of 16S rDNA and comparing with Genbank database. Based on the RFLP profile generated, 77 clones from the 16S rDNA library were divided into 27 types. Phylogenetic analysis showed that the 27 independent clones fell into four groups: Proteobac-teria (62.96%), Chloroflexi (14.81%), Planctomycetes (14.81%) and Acidobacteria (7.41%). Among all sequenced clones, 6 were related to the sulfur or sulfate metabolism bacteria and the results also demonstrated that some bacteria in deep-sea sediments had relation to matter-energy circulation.

基于高斯混合模型的太平洋深海盆地多金属结核成因分类

多金属结核类型成因分类是海底矿产资源关注的重要地质问题,诸多学者一直探索利用多金属结核地球化学特征进行多金属结核成因判别。近年来,随着大数据分析方法的应用,为探索利用机器学习技术进行多金属结核地球化学特征进行成因分类提供了很好的思路和方法。本文基于多年调查研究获取的太平洋多金属结核地球化学数据,利用高斯混合模型聚类分析技术,实现了太平洋深海盆地多金属结核成因分类,并对水成型结核进行了进一步判别分析,共划分出成岩型、混合型、水成Ⅰ型和水成Ⅱ型四类成因多金属结核,为太平洋深海找矿突破和资源评价提供重要依据。同时,不同成因类型结核空间预测结果显示,西北太平洋海域是水成Ⅰ型富钴多金属结核的主要分布区域之一,主要分布在马尔库斯—威克海山群、麦哲伦海山群北部、马绍尔海山群和中太平洋海山群西南部的山间盆地,以及附近的皮嘉费他海盆和中太平洋海盆西北部,是未来西太平洋富钴多金属结核资源找矿突破需要关注的关键海域。

南海深地震探测的重要科学进程：回顾和展望

南海是西太平洋最大的边缘海之一,研究其深部地壳的结构对深入认识南海共轭边缘的构造属性、深海盆形成演化历史、含油气盆地的形成机制均具有十分重要的科学意义。南海地壳结构的深地震探测从构造区域上可分为南海北部陆缘、南海南部陆缘、南海中部深海盆等几个海域,在探测技术上经历了声纳浮标、双船扩展剖面(expanding spread profile,ESP)、海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)探测3个阶段。特别是近20年OBS探测蓬勃发展,从南海北部、发展到南海南部、再到南海中部,从二维直线探测到三维网格探测。这些探测和研究得到了宝贵的深部地壳结构信息,为南海的形成演化理论提供了重要依据,同时也推动了国产OBS的应用和人才队伍的培养。而最新完成的深海盆三维OBS探测标志了一个新的历史阶段,具有非常深远的科学意义。

西太平洋科学大洋钻探的地球动力学成果

西太平洋聚集了地球上大量的边缘海盆和俯冲带,在全球地球动力学研究中占有举足轻重的地位,一直以来都是大洋钻探的重点区域。文章通过归纳过去40年来科学大洋钻探在西太平洋的地球动力学成果,分析当前大洋钻探的现状,进而探讨仍然存在的问题及未来钻探的区域。钻探成果揭示了边缘海盆的演化过程,包括日本海盆的弧后海底扩张成因,菲律宾海的弧后扩张和残留弧的形成模式及南海构造演化过程。深海沉积物的研究及玄武岩的地球化学分析为海盆的扩张成因提供依据,同时为了解海盆扩张过程中的地幔演化过程提供重要信息。大洋钻探成果表明,俯冲倾角大小不仅影响俯冲工厂的动力学机制,而且对俯冲板块耦合性具有控制作用。目前日本南海海槽发震带钻探项目的最大钻探深度为3056米,未来几年有望获得发震带的岩石样本。对于西太平洋的两个重要构造单元-Shatsky海隆和翁通—爪哇海台的成因机制问题,大洋钻探获取的依据仍不能单一地支持某一个假说。在南斐济海盆及赫布里斯海盆发现的大洋红层的形成主要受控于海盆的海底扩张事件。苏拉威西海和南海发现的大洋红层直接发育在大洋玄武岩之上,可能为海盆的扩张起标定作用。虽然过去进行了大量的钻探工作,但因西太平洋边缘海盆具有很大的构造多样性和复杂性,仍然有很多科学问题有待进一步开展研究。

一种海洋工程深水水池造流系统的小比尺模型试验

在深水水池开展模型试验时往往需要考虑海流的作用,然而精确地模拟海流是十分困难的,按照1∶50相似比提供了一种深水水池造流系统模型试验方法,包括原型与模型的物理量缩尺方法、水池模型的制作方法、动力段模型的制作方法、动力段模型的控制方法和流场品质测试方法;试验方法和试验结果对深水水池造流设计具有重要意义。

中印度洋洋盆GC11岩心富稀土深海沉积的元素地球化学特征

对中印度洋洋盆的沉积GC11岩心开展了主量元素、微量元素和稀土元素分析研究,根据主微量元素相关性特征、稀土元素富集程度以及澳大利亚后太古代平均页岩归一化模式特征,初步探讨了GC11岩心的沉积地球化学特征,以及影响稀土元素富集的可能因素。研究表明,GC11岩心稀土元素总量在400.64×10^?6~742.74×10^?6,平均值为658.41×10^?6,略低于邻近海域的GC02岩心,与沃顿海盆DSDP213岩心中含沸石型深海粘土层位中的稀土元素含量相当。δCe负异常明显,(La/Yb)N为0.42,显示重稀土相对富集的特点。稀土元素与P2O5呈显著正相关性,CaO/P2O5的平均值为2.3,表明生物钙磷灰石可能是稀土元素的主要载体矿物,而铁锰水合物可能对富集稀土元素有一定的促进作用,但影响不大;GC11岩心中δCe负异常程度远低于GC02岩心,略低于DSDP213岩心,中稀土富集特征与GC02和DSDP213岩心基本一致。不同程度陆源物质的混入可能是导致以上不同岩心中稀土元素富集程度和分馏特征的主要原因。

深时全球海平面变化重建方法的回顾与展望

全球海平面变化对古地理、古生物、古气候演化以及能源矿产分布具有重要的控制作用。然而,目前学界对深时海平面变化的驱动机制尚不清楚,部分归因于缺乏高精度全球海平面变化的恢复。文章回顾了全球海平面变化研究的起始与发展过程,归纳出五种类型的深时海平面变化重建方法和技术,即地层学、沉积学、洋盆动力学、同位素地球化学方法和大数据技术。并总结了上述研究方法的原理、优势和不足,并以白垩纪全球海平面重建为实例,讨论了当前深时全球海平面重建的难点和争议点,并对未来深时全球海平面变化重建进行了展望。

南海北部超深水区双峰盆地构造演化与油气地质条件

近年来南海超深水区的油气勘探随着陵水18气田的发现而日益受到关注。双峰盆地位于南海北部超深水区、珠江口盆地南部隆起以南。盆地基底主体为洋壳,分3个次级坳陷。双峰盆地内沉积地层以新近系为主;古近系发育局限,其下渐新统地层不均匀分布于双峰盆地周缘。南海边缘海构造旋回中的新南海扩张作用是双峰盆地结构及沉积充填的主要成因。双峰盆地是在新南海洋壳上形成的沉积盆地,作为新南海扩张的西北端,双峰盆地的演化分为前洋壳期、洋壳形成期、洋壳拗陷期3个阶段。早渐新世前洋壳期,双峰盆地尚未形成,古南海北部大陆边缘整体受陆缘断拗作用控制;从32 Ma开始受新南海扩张作用双峰盆地进入洋壳形成期,盆地由东向西呈"剪刀式"扩张并初步形成;23.8 Ma时期,西北次海盆受到西南次海盆扩张和中西沙稳定地块的限制停止扩张,双峰盆地进入洋壳拗陷期,稳定沉积大套下中新统—第四系海相地层,期间在16.5 Ma新南海扩张整体停止。双峰盆地具有良好的油气地质条件,一方面洋壳扩张期在渐新统发育的陆源海相烃源岩指标较好;另一方面在洋壳拗陷期盆地西缘发育的双峰深水扇带来乐东扇—中央峡谷水道优良的砂岩储集体,加之盆地良好的构造与岩性-地层圈闭条件、厚层海相泥岩盖层以及高地温梯度,有利于油气的成藏,双峰盆地以双西南坳陷为代表是南海超深水领域有利的油气勘探远景区。

南海深部构造特征及其地质意义:来自重磁位场反演的认识

莫霍面和居里面是认识深部过程重要的地质与地球物理界面.为了进一步理解南海深部构造活动与洋盆扩张的关系,本文以OBS剖面和深反射地震剖面作为约束,对卫星测高重力异常进行海水、沉积层影响校正,采用最小曲率位场分离方法消除局部密度体的重力影响,获取了反映莫霍面起伏的重力异常,并利用双界面模型重力场快速反演方法计算得到了南海地区莫霍面深度值.通过与居里面起伏的对比研究,发现南海莫霍面和居里面整体均表现为"洋盆浅、周缘深"的菱形特征,两者在洋陆转换区呈现明显的窄梯级带特征,反映了南海扩张期岩石圈的强烈伸展减薄、南北向构造拉张作用等深部构造过程.洋盆莫霍面和居里面的西南向楔形形态是对南海由东向西渐进式扩张的深部构造响应.洋盆南部莫霍面浅于北部,这与扩张中心逐渐向南迁移的特征一致,而洋盆居里面南深北浅的特征则可能与洋盆的简单剪切扩张方式以及洋盆北部的岩浆活动更活跃有关.南海地区莫霍面和居里面呈现交错叠置关系,南、北陆缘表现为明显的深部构造差异,说明南海为非对称式扩张.北部陆缘区居里面深度浅于莫霍面,而洋盆区和南部陆缘区居里面深于莫霍面,这与南、北陆缘性质的差异和南部陆缘复杂的中-新生代俯冲碰撞等构造演化相关,而洋盆区居里面深于莫霍面的现象推测与大洋上地幔橄榄岩蛇纹石化导致的岩石磁性增强有关.

菲律宾海盆深层温盐结构与环流变化特征研究

基于ECCO2(Estimating the Circulation and Climate of the Ocean)、GLORYS12V1(Global Ocean Reanalysis and Simulations)、ORA-S5(Ocean ReAnalysis)三种海洋再分析数据,对比研究了菲律宾海盆深层温盐及环流的季节和年际变化特征。结果表明:三种数据显示的海盆深层温盐季节变化特征基本一致,在3000~4000 m水深区域,海水呈春夏两季高温低盐而秋冬季低温高盐特性,4000 m以下海水温盐季节变化很小;沿西边界,温度与内部有明显差异且季节变化幅度相对较大。沿西边界的输运季节变化特征表现为10月至次年4月输运向南,5—9月输运向北,并且在8月份达最大值;表明存在沿西边界的流动,即菲律宾海盆与南端西卡罗林海盆(West Caroline Basin)之间存在季节性水体交换。海盆深层海水温盐年际变化也十分显著,但不同数据显示的变化特征存在较大差异。EOF和相关分析显示,三种再分析数据的深层位温与ENSO均存在一定相关性,ECCO2的深层位温变化与ENSO的相关性最强。由于长期观测数据较少,再分析数据的结果难以验证,因此目前对年际变化特征的研究仍具有很大的不确定性。

中印度洋海盆富稀土沉积地球化学特征及富集机制研究

本文对中印度洋海盆深海富稀土沉积区两根柱样GC02和GC06开展了沉积物涂片观察,X-射线衍射分析,主量、微量和稀土元素分析,以及单矿物原位微区地球化学分析等,探讨了其地球化学特征、物质来源及稀土元素(REY)的富集机制。结果表明,GC02柱状沉积物类型为钙质黏土和沸石黏土,GC06柱状沉积物类型为钙质黏土、含沸石黏土和沸石黏土。稀土元素主要在含沸石黏土和沸石黏土中富集。北美页岩标准化(NASC)配分模式指示沉积物的REY主要来源于海水,矿物学和地球化学等特征表明该地区沉积物陆源组分可能主要源于澳大利亚的风尘物质。元素相关性和CaO/P_(2)O_(5)比值等指示了深海富稀土沉积中REY的主要赋存矿物为生物磷灰石(鱼牙/骨等),其次为铁锰微结核。本文总结和探讨了深海富稀土沉积的形成机制,完善了深海富稀土沉积形成过程的概念模型。

大西洋被动陆缘盆地深水区油气藏形成机理与勘探实践

大西洋两岸被动大陆边缘盆地深水区是近十年全球油气勘探的重点地区,该盆地具有三层结构,下为裂陷期湖相沉积,中为过渡期局限海沉积,上为漂移期深水沉积。以区域油气地质研究为基础,结合典型油气藏解剖分析,重点对白垩世以后漂移期形成的海相上构造层的油气成藏主控因素与形成机理进行了深入研究。研究认为中白垩世以后漂移期海相地层中发育优质烃源岩,但分布不均,海底深水扇砂岩是主要储层,地层岩性圈闭是重要的储油气场所,烃源岩与运移是油气成藏的主控因素。提出大西洋两岸被动陆缘盆地漂移期构造层主要发育3类成藏模式:自生自储—层内砂体输导成藏、下生上储—层间断裂输导成藏和下生上储—层间超压微断裂输导成藏。研究认识指导了中国海油海外战略选区和新区块评价工作,及时规避了在西南非海岸盆地和利比里亚盆地的勘探风险,成功优选出圭亚那盆地等优质勘探潜力区,并与国际公司合作获得圭亚那Liza油田等多个重大发现,为海外增储上产奠定了丰富的储量基础。

中印度洋盆岩心沉积物中稀土元素赋存特征

为了定量查明中印度洋洋盆富稀土沉积物中稀土元素和钇(REY)的赋存特征,对采集自中印度洋洋盆的GC04, GC11以及90°海岭东侧的GC03等三根重力柱沉积物分别进行了矿物分析、元素检测,并对沉积物中的单矿物进行了元素的微区原位检测。结果表明,相比较GC03岩心,GC04和GC11岩心沉积物稀土元素富集,稀土元素分配模式和岩心上层矿物组成都表现为典型富稀土深海沉积物。定量计算表明稀土元素主要分配在磷灰石、斜发沸石和大隅石集合体中。研究认为,中印度洋洋盆沉积物中稀土元素富集主要和生物磷灰石密切相关,同时明显受到了来自陆源的火山物质的显著影响。而位于90°海岭东侧的GC03更多受到陆源物质的影响,稀释了沉积物中稀土元素的含量。

南海深部过程及与含油气盆地耦合关系研究进展

作为西太平洋最大的边缘海,南海是地质科学研究和资源勘探开发的热点.本文整理和分析了近年来南海深部过程、洋盆扩张、形成动力学机制及其与含油气盆地耦合关系等研究成果.结果表明,洋盆扩张作为南海形成演化的核心问题,扩张模式与年代、动力学机制以及深部过程均存在较大争议.但普遍认为南海是在伸展作用下,伴随着大规模的岩石圈减薄而形成的.南海含油气盆地广泛发育,均认为其形成演化主要受南海深部动力过程作用的控制,但关于南海深部过程对盆地和油气分布规律的控制作用等基础问题,目前的研究结果尚不能准确回答它们之间的耦合关系.基于前人研究工作,结合本文开展的南海深部构造界面反演,初步建立了南海深部过程及与沉积盆地耦合模型.在此基础之上,建议开展更为细致深入的综合地球物理研究,确定南海深部结构及构造,构建南海深部演变过程,结合南海周缘含油气盆地分布及性质,明确南海深部过程对含油气盆地的控制作用,对比分析南海盆地的油气资源分布特征,从而阐明油气资源与深部构造及过程的关系,以期更好的理解南海深部过程及其对含油气盆地的控制作用.

南海深部过程的探索

2011-2018年,国家自然科学基金委员会设立"南海深部过程演变"重大研究计划,同时推动实施了三次半的大洋钻探航次,使南海进入国际深海研究的前列,在深海盆洋陆相互作用、边缘海盆地的板缘张裂和气候演变的低纬驱动等3方面取得了突破性进展,挑战了源自西欧、北大西洋的传统观念。深海探索的进展,确立了中国在南海科学上的引导地位,下一轮的深入研究可望将南海建成世界海洋科学的天然实验室,进一步提升中国在海洋基础研究中的国际地位。

东海OBS深部地学探测断面及其地质意义

利用主动源海底地震仪(ocean bottom seismometer,简称OBS)进行东海地壳深部结构地震探测,对探讨东海大地构造演化意义重大.采用立体气枪阵列延迟激发震源新技术,完成了一条横跨东海陆架盆地-琉球岛弧的OBS深部地学地震探测测线(OBS-2015),获得了地壳内部主要地层界面和莫霍面的地震反射/折射震相.对OBS台站记录经预处理、震相识别与拾取后,通过射线追踪、走时拟合等正反演处理,得到了沿测线的二维地壳速度结构剖面.剖面的地质解释与综合研究认为,东海陆架中-新生代沉积盆地沉积层厚度大、分布广,中-新生界最大叠合厚度达13 km左右;东海陆架区地壳是大陆地壳向海区的延伸,莫霍面起伏小、埋藏深度在30 km左右.钓鱼岛隆褶带到琉球岛弧区域莫霍面起伏剧烈,呈由西向东快速抬升的趋势.冲绳海槽区地壳厚度只有东海陆架盆地的一半左右,并呈中轴线最薄(13 km左右)、向两侧快速加厚(19 km左右),莫霍面上方发育速度达7.1 km/s的下地壳高速地质体,东部坳陷地区莫霍面已出现明显抬升,与盆地存在明显镜像关系,推测为盆地拉张作用所致.冲绳海槽的纵向速度结构与陆壳差异大,与洋壳的速度结构较为接近.综合以上因素并结合区域地质背景分析认为,南冲绳海槽进入了海底扩张的初始阶段,地壳具有非典型洋壳的特征.本次探测结构为东海深部地壳结构研究及区域地质演化研究提供了重要的基础资料.