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北大西洋巴芬湾海域深海沉积物中有机地球化学指标初探

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第四纪研究 2025年

作者：张彦成陈江源姜佳玮何毓新于际民柳中晖中山大学海洋科学学院香港大学地球科学系崂山国家实验室浙江大学地球科学学院

为探究格陵兰冰盖的长期演化历史及其与气候系统之间的耦合联动关系,国际大洋发现计划400航次在巴芬湾海域毗邻格陵兰冰盖西北部的陆坡/架区钻取了一系列深海沉积岩芯样品。利用航次期间完成古地磁测试后的少量样品剩余(每个约6～10 g)... 详细信息

为探究格陵兰冰盖的长期演化历史及其与气候系统之间的耦合联动关系,国际大洋发现计划400航次在巴芬湾海域毗邻格陵兰冰盖西北部的陆坡/架区钻取了一系列深海沉积岩芯样品。利用航次期间完成古地磁测试后的少量样品剩余(每个约6～10 g),初步测试了其中的长链烯酮和和正构烷烃组分,并结合船上获得的古地磁和生物地层学证据约束的初步年代框架,尝试分析了上述有机地球化学指标重建北大西洋高纬度海区水体温度信号的可行性。研究结果显示:尽管个别样品中长链烯酮含量偏低,但温度信号基本可靠。据此推测增加(如:约20 g)全岩样品基本可以实现常规有机地球化学指标的实验室分析,为后续申请该航次岩芯的高分辨率样品以深入探究格陵兰冰盖演化与海洋关键过程积累了宝贵的经验。

关键词：巴芬湾深海沉积物格陵兰冰盖有机地球化学

深海沉积物–结构界面仪试验装置研发及其验证试验

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岩土工程学报 2022年第1期44卷 173-180,I0007,I0008页

作者：郑铮杨钢张世兴孙安元孔纲强王胤杨庆大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室辽宁大连116024 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点试验室江苏南京210024

深海沉积物–结构界面特性是海洋平台结构设计与计算的关键之一;然而,目前针对深海沉积物–结构界面特性的试验装置与测试方法尚比较缺乏。基于大连理工大学"土工静-动力液压三轴剪切仪",改造三轴压力室,研制一套深海沉积物–结构界面仪... 详细信息

深海沉积物–结构界面特性是海洋平台结构设计与计算的关键之一;然而,目前针对深海沉积物–结构界面特性的试验装置与测试方法尚比较缺乏。基于大连理工大学"土工静-动力液压三轴剪切仪",改造三轴压力室,研制一套深海沉积物–结构界面仪;首先系统介绍了试验装置的研发思路、技术优势以及使用方法,通过开展静/动载作用下不排水深海沉积物–结构界面特性试验,验证所研制界面仪的可靠性和准确性;续而初步探讨粗糙度、动载ICSR等因素对界面的力学性能和孔压发展的影响规律。研究结果表明:静载作用下界面应力曲线随着粗糙度的增加由折线型转变为双曲线型,剪切过程中近界面土体经历了先剪缩后剪胀的发展趋势,界面破坏形式随粗糙度增大呈现由深海沉积物–结构表面向土体内的迁移现象;动力循环荷载作用下粗糙度Ⅱ结构物随循环周次增加呈上拔滑移状,伴随着动孔压的累积界面呈现刚度弱化现象,界面累积塑性应变在循环周次为300时趋于稳定,最终归一化界面动孔压u/σ_(3)为0.22;该界面仪为深海沉积物–结构界面特性和机理研究、以及界面本构模型的建立提供有利支撑。

关键词：界面仪深海沉积物动荷载界面孔压三轴试验

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深海沉积物元素现场测定及方法对比研究

分析化学 2018年第4期46卷 570-577页

作者：张颖汪虹敏王小静王赛崔菁菁李传顺刘季花国家海洋局第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室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

应用Epsilon 3;系列小型台式能量色散X射线荧光光谱仪（EDXRF）对采集的印度洋深海沉积物样品进行现场元素分析,并与电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）两种仪器的实验室测试数据进行了对比分析... 详细信息

应用Epsilon 3;系列小型台式能量色散X射线荧光光谱仪（EDXRF）对采集的印度洋深海沉积物样品进行现场元素分析,并与电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）两种仪器的实验室测试数据进行了对比分析。结果表明,8种主量元素（Al、Mg、Fe、K、Ca、Mn、P、Ti）和16种微量元素（Ba、Sr、V、Zn、Zr、Co、Ni、Cu、Ga、Rb、Y、Nb、Mo、Nd、Pb、Th）分析数据的一致性良好,具有很好的线性相关性,主量元素除Al,微量元素除含量低于30 μg/g的Ga、Nb、Th外,相关系数都大于0.9;同时,对部分元素在不同浓度范围下的平均相对偏差进行了计算。研究表明,小型台式EDXRF现场测定值具有很高的准确度和可靠性,这为大洋现场调查中及时了解矿产资源的分布情况提供了新的方法和重要的技术手段。

关键词：能量色散X射线荧光光谱法电感耦合等离子体发射光谱法电感耦合等离子体质谱法深海沉积物现场元素分析

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深海沉积物剪切变形过程模拟的统计损伤方法

岩土工程学报 2011年第6期33卷 940-944页

作者：曹文贵王江营翟友成赵衡湖南大学岩土工程研究所湖南长沙410082

深海沉积物剪切变形过程模拟方法是深海资源采运设备设计的重要依据。从探讨深海沉积物土工力学特性及其剪切变形过程的特点出发,首先,从深海沉积物土体单元微观受力分析入手,建立出深海沉积物剪切变形损伤模型;其次,引进统计损伤理论,... 详细信息

深海沉积物剪切变形过程模拟方法是深海资源采运设备设计的重要依据。从探讨深海沉积物土工力学特性及其剪切变形过程的特点出发,首先,从深海沉积物土体单元微观受力分析入手,建立出深海沉积物剪切变形损伤模型;其次,引进统计损伤理论,在深入研究深海沉积物微元强度度量方法的基础上,假定微元屈服或破坏服从Weibull随机分布,建立出深海沉积物剪切变形过程的统计损伤演化模型;然后,利用建立的深海沉积物损伤模型和统计损伤演化模型,建立了模拟深海沉积物剪切变形过程的剪切变形损伤统计本构模型。该模型可较好地反映深海沉积物剪切应变软化特征,同时可反映其剪切变形过程中剪切面法向正应力的影响;最后,通过试验曲线和模型曲线以及现有同类模型曲线的对比分析,验证了该模型的合理性与可行性。

关键词：深海沉积物统计损伤微元强度剪切变形本构模型

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深海沉积物中的稀土矿产资源研究进展

中国地质 2017年第3期44卷 449-459页

作者：王汾连何高文姚会强邓希光国土资源部海底矿产资源重点实验室广州海洋地质调查局广东广州510075

近年发现,太平洋和印度洋的深海盆地中存在大量富含稀土的深海沉积物。主要类型为多金属软泥、沸石黏土和远洋黏土,其中的全稀土含量(∑REY,∑REE+Y)为400×10-6~2000×10-6,最高可达6600×10-6,重稀土含量(HREE)已达到或超过中国南方... 详细信息

近年发现,太平洋和印度洋的深海盆地中存在大量富含稀土的深海沉积物。主要类型为多金属软泥、沸石黏土和远洋黏土,其中的全稀土含量(∑REY,∑REE+Y)为400×10-6~2000×10-6,最高可达6600×10-6,重稀土含量(HREE)已达到或超过中国南方离子吸附型矿床的重稀土品位两倍以上,是潜在的新型稀土资源,具有重要的经济价值。目前不少学者对富稀土的深海沉积物进行了大量地球化学及部分矿物学的工作,认为多金属软泥中的稀土元素多赋存于与海底热液作用有关的铁锰氧化物和氢氧化物中,而沸石黏土和远洋黏土中稀土元素的富集则与磷酸盐的混入密切相关,其稀土元素主要存在于与磷灰石成分相当的生物鱼骨屑中。深海黏土的北美页岩标准化稀土配分模式与海水相似,表明其中的稀土元素主要来自于海水,REY富集成矿可能主要受控于磷灰石早期成岩阶段,期间稀土元素未发生分异。尽管近些年对深海沉积物中的稀土元素研究取得了不少成果,但是,对于沉积物中的稀土富集机制及影响因素等问题仍然需要更加深入的研究。作为稀土资源大国,为了争取我国在国际海底稀土资源竞争中的话语权,维护中国的稀土利益,中国应加紧开展相关的稀土资源勘查和潜力评价。

关键词：稀土元素深海沉积物深海资源

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深海沉积物贯入阻力影响因素及其变化规律

现代地质 2021年第6期35卷 1871-1879,1890页

作者：魏定邦杨强夏建新中国地质大学(北京)海洋学院北京100083

深海沉积物土工力学特性是深海资源开发设备设计的重要依据。根据现有的深海土工力学原位测量和取样实验的数据,分析沉积物物性参数与贯入阻力的相关关系,建立含水率、湿密度和孔隙比与压力沉陷的关系式。结果表明:研究区深海沉积物以... 详细信息

深海沉积物土工力学特性是深海资源开发设备设计的重要依据。根据现有的深海土工力学原位测量和取样实验的数据,分析沉积物物性参数与贯入阻力的相关关系,建立含水率、湿密度和孔隙比与压力沉陷的关系式。结果表明:研究区深海沉积物以砂质粉砂、黏土质粉砂为主,具有高含水率、大孔隙比、低密度等特征;物理参数与贯入阻力之间有较好的相关关系,其中,含水率、孔隙比、孔隙度与贯入阻力呈反比相关关系;而湿密度与贯入阻力呈正比相关关系;以含水率、湿密度和孔隙比为自变量的多变量回归分析方程能更好地表达沉积物物理特性与贯入阻力的相关关系;基于Bekker沉陷模型,建立接地比压与贯入阻力的关系,能客观反映深海沉积物的沉陷特性与承载特性。

关键词：深海沉积物物理参数贯入阻力

深海沉积物宏基因组文库中产蛋白酶克隆的筛选及性质分析

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应用与环境生物学报 2009年第4期15卷 507-510页

作者：郭巧玲杨祥胜赵晶曾润颖漳州职业技术学院漳州363000 厦门大学生命科学学院厦门361005 国家海洋局海洋生物遗传资源重点实验室厦门361005

提取东太平洋深海沉积物宏基因组DNA,构建了未培养微生物宏基因组文库.该文库平均插入片段30kb以上,含有7000个克隆,含外源DNA总长度约为210Mb.从文库中筛选到18个产胞外蛋白酶的克隆,16SrRNA分析表明,它们分别来源于假单胞菌(Pseudomon... 详细信息

提取东太平洋深海沉积物宏基因组DNA,构建了未培养微生物宏基因组文库.该文库平均插入片段30kb以上,含有7000个克隆,含外源DNA总长度约为210Mb.从文库中筛选到18个产胞外蛋白酶的克隆,16SrRNA分析表明,它们分别来源于假单胞菌(Pseudomonas)、寡养单胞菌(Stenotrophomonas)和弧菌(Vibrio)3个菌属.根据活性大小及来源菌株的16SrRNA序列比较,选择10个蛋白酶进行酶学性质分析,结果表明,它们的最适作用pH值在7～10之间,最适作用温度在10～40℃之间.其中Pro20蛋白酶最适作用温度最低,为10℃;Pro1蛋白酶具有最适作用温度低(20℃)、pH耐受性好、热稳定性较好等特性,具有良好的应用开发潜力.

关键词：深海沉积物宏基因组文库蛋白酶低温酶

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按沉陷深度控制的深海沉积物承载力分析方法

湖南大学学报（自然科学版） 2011年第5期38卷 13-18页

作者：曹喜仁蔡永曹文贵王江营湖南大学岩土工程研究所湖南长沙410082

采运设备沉陷深度和深海沉积物承载能力是大洋资源采运设备设计的重要依据.首先从研究深海沉积物物理力学性质特点及其沉陷与承载机理入手,针对深海沉积物抗剪强度随深度变化的特征,利用极限平衡理论建立了采运设备沉陷深度分析模型;其... 详细信息

采运设备沉陷深度和深海沉积物承载能力是大洋资源采运设备设计的重要依据.首先从研究深海沉积物物理力学性质特点及其沉陷与承载机理入手,针对深海沉积物抗剪强度随深度变化的特征,利用极限平衡理论建立了采运设备沉陷深度分析模型;其次,考虑到深海沉积物承载能力与采运设备沉陷深度的相关性,在采运设备沉陷深度分析模型研究基础上,采用按沉陷深度控制深海沉积物承载能力的思想,提出了按采运设备沉陷深度控制的深海沉积物承载能力分析方法;最后,通过实例分析与室内模拟试验,验证了本文模型的合理性与可行性.

关键词：深海沉积物沉陷深度承载能力剪切强度采运设备

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深海沉积物中稀土元素的富集成矿作用

矿物岩石地球化学通报 2024年第1期43卷 79-89页

作者：付宇孙晓明李登峰李政坤彭锦洲黄菲梁泳嘉汤雅月王睿中山大学海洋科学学院广东省海洋资源与近岸工程重点实验室中山大学地球科学与工程学院广东珠海519082

我国虽是稀土大国,但重稀土仍是十分紧缺的关键金属资源。2011年日本学者Kato等在太平洋深海盆地中发现了大规模富含稀土元素的沉积物,引起世界各国高度重视。深海富稀土沉积物广泛分布于海底,其富集稀土元素尤其是相对富集重稀土元素... 详细信息

我国虽是稀土大国,但重稀土仍是十分紧缺的关键金属资源。2011年日本学者Kato等在太平洋深海盆地中发现了大规模富含稀土元素的沉积物,引起世界各国高度重视。深海富稀土沉积物广泛分布于海底,其富集稀土元素尤其是相对富集重稀土元素等关键金属,是继大洋结核结壳、洋中脊热液硫化物、天然气水合物之后一种重要的海洋矿产资源。目前太平洋和印度洋中都证实有大面积富稀土沉积物的存在,我国科学家将深海稀土资源分为4个主要成矿远景区,其中太平洋3个,印度洋1个。富稀土沉积物的矿物组分主要包括生物成因磷灰石(鱼牙和鱼骨)、微结核(铁锰氧化物或氢氧化物)、沸石、黏土矿物等,其中生物磷灰石是最重要的稀土载体。稀土元素直接来源于上覆海水和孔隙水,热液和火山活动可能也有贡献。水深、沉积速率和氧化还原环境等是控制深海稀土元素富集的重要因素,强底流、海底火山和热液活动以及气候事件所导致的陆源输入的变化也会对深海稀土富集产生重要影响。深海稀土成矿作用仍然存在一些尚未解决的科学问题,需进一步加强深海富稀土沉积物成因及超常富集机制等的研究,以丰富和完善深海稀土的成矿模型,为我国在深海稀土富集区的勘探研究与实践提供重要借鉴。

关键词：深海沉积物稀土元素生物磷灰石微结核富集规律成矿作用