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山东裕龙岛跨河道工程对沉积动力环境影响研究

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海洋地质与第四纪地质 2024年第1期44卷 191-202页

作者：王超姜胜辉王世臣李春川中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心青岛266100 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛266100 中国科学院海洋研究所青岛266071

根据裕龙岛附近海域水文和地形等实测资料,采用数值模拟的方法,模拟了研究区跨河道工程建设前后的水动力、冲淤和水交换等沉积动力特征,探讨了跨河道工程建设对裕龙岛内部沉积动力环境的影响。结果表明,跨河道工程建设使裕龙岛内部水道... 详细信息

根据裕龙岛附近海域水文和地形等实测资料,采用数值模拟的方法,模拟了研究区跨河道工程建设前后的水动力、冲淤和水交换等沉积动力特征,探讨了跨河道工程建设对裕龙岛内部沉积动力环境的影响。结果表明,跨河道工程建设使裕龙岛内部水道潮流流速整体减小,最大减小量超过20 cm/s,减弱了水道内水动力环境;工程建设对水道内冲淤环境产生一定影响,改变了水道的微侵蚀环境,部分地区发生淤积,最大年淤积量超过2 cm;工程建设明显影响水道内水交换,造成水交换率下降,部分区域水交换率低于60%。整体而言,经一河、经二河建设桥梁,纬一河建设管涵对水道内沉积动力环境影响相对较小,符合工程建设的实际要求。海岸工程建设应优先考虑海洋环境保护,实现工程和环境的协调发展。

关键词：跨河道工程水交换潮流场裕龙岛

“碳中和”目标下海洋黑碳的源汇过程及其意义

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地质科技通报 2024年第2期43卷 318-329页

作者：夏翠梅王楠刘景昱王益鹏郑广金包锐中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋碳中和创新研究中心山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266071 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100

黑碳是由生物质和化石燃料不完全燃烧生成的碳质混合物。由于黑碳含碳量高,具有芳构化的分子结构,可在自然环境中长期存在,因此黑碳是全球碳循环的重要组分。虽然近年来有关黑碳的性质以及黑碳在地球各圈层中的循环通量及储量的研究取... 详细信息

黑碳是由生物质和化石燃料不完全燃烧生成的碳质混合物。由于黑碳含碳量高,具有芳构化的分子结构,可在自然环境中长期存在,因此黑碳是全球碳循环的重要组分。虽然近年来有关黑碳的性质以及黑碳在地球各圈层中的循环通量及储量的研究取得了一定的进展,但仍需进一步厘清其源汇过程,探讨黑碳在全球碳循环中的作用。初步梳理了全球黑碳循环的路径、通量、时间尺度的相关数据,分析总结了海洋黑碳源汇过程中的迁移机制及相关制约因素。分析认为:海洋沉积物是黑碳的巨大储库,储量达569~1380 Pg,黑碳可在海洋沉积物中持续存在数千年,符合当前“碳中和”背景下“有效碳汇”长周转时间这一重要条件;同时,黑碳在环境中的周转循环时间一般长于生物质碳,对全球变暖具有负反馈效应。因此,黑碳入海沉积是一种有效的海洋碳增汇和碳封存手段,可能是实施碳的捕集、利用和封存(CCUS)战略的有效途径。通过总结与评估海洋沉积物中的黑碳在“碳中和”领域的战略价值和气候意义,认为在生态环境友好的前提下,应积极调控生物质燃烧成因的黑碳的生产源头,优化黑碳入海沉积路径和埋藏海域,充分发挥黑碳在海洋负排放中的积极作用,为我国海洋“碳中和”目标的实现提供基础理论支撑。

关键词：碳中和黑碳源汇过程地质碳汇海洋

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南海北部内孤立波影响海域悬浮颗粒物特征变化研究

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海洋学报 2024年第6期46卷 114-129页

作者：王宏威乔玥冯学志朱超祁陈天胡聪孙中强孙均凯单红仙贾永刚中国海洋大学山东省海洋环境地质工程重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100

悬浮颗粒物在“源-汇”沉积体系中扮演着关键角色,而南海常见的动力现象—内孤立波,则被证实是影响悬浮颗粒物分布和沉积过程的重要因素。该项研究于2022年9月在吕宋海峡至东沙群岛海域开展,采用LISST-deep与CTD设备进行同步观测,以研... 详细信息

悬浮颗粒物在“源-汇”沉积体系中扮演着关键角色,而南海常见的动力现象—内孤立波,则被证实是影响悬浮颗粒物分布和沉积过程的重要因素。该项研究于2022年9月在吕宋海峡至东沙群岛海域开展,采用LISST-deep与CTD设备进行同步观测,以研究悬浮颗粒物的粒径及体积浓度分布。通过调查期内的卫星遥感数据,划定了内孤立波的影响范围,并结合海床基观测内孤立波影响悬浮颗粒物分布过程,从动力学的角度揭示了内孤立波对悬浮颗粒物在输运过程中特征变化的影响。研究发现:(1)在内孤立波的振幅深度区间(6~79 m)内,以较小粒径的悬浮颗粒物(15~25μm)分布为主,且越接近内孤立波的波谷深度,出现较小粒径悬浮颗粒物的频率越高。(2)悬浮颗粒物分布由内孤立波波峰线中心区域扩散到两侧,在中心为体积浓度低值区(≤91μL/L),而波峰线两侧区域与内孤立波传播路径远端区域为体积浓度高值区(≥500μL/L)。此外,研究进一步揭示了内孤立波通过改造作用使聚集状态的悬浮颗粒物被分解为粒径较小、组成单一的颗粒,通过控制作用改变悬浮颗粒物在波峰线不同位置、传播路径和振幅深度上的体积浓度分布,为理解南海源-汇沉积体系提供了重要的理论依据。

关键词：内孤立波悬浮颗粒物粒径分布颗粒特征改造控制作用

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孤东海堤堤前冲刷机制及冲刷极限研究

海洋湖沼通报（中英文） 2024年第3期46卷 28-38页

作者：孙健徐继尚李广雪海底科学与探测技术教育部重点实验室(中国海洋大学) 山东青岛266100 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 海洋油气开发与安全保障教育部工程研究中心山东青岛266100

海堤是沿海地区防御风暴潮的重要设施,但海堤建成之后,堤前海床常遭受侵蚀,威胁海堤安全。本文利用孤东海域近20年水深数据分析了堤前侵蚀过程,探讨海床冲刷机理,并计算极限冲刷深度。结果表明:(1)孤东海堤处于黄河水下三角洲废弃叶瓣... 详细信息

海堤是沿海地区防御风暴潮的重要设施,但海堤建成之后,堤前海床常遭受侵蚀,威胁海堤安全。本文利用孤东海域近20年水深数据分析了堤前侵蚀过程,探讨海床冲刷机理,并计算极限冲刷深度。结果表明:(1)孤东海堤处于黄河水下三角洲废弃叶瓣侵蚀背景之下,堤前500 m以内海底侵蚀更严重,本文分别称之为背景冲刷和堤脚冲刷,堤前水深由2000年的2~3 m加深到当前6 m左右,堤脚最大水深已超过7 m。(2)背景冲刷主要是由于黄河改道及黄河入海泥沙减少造成的,波浪是其主要动力因素;堤脚冲刷是由于堤前波浪反射、波浪破碎、堤前湍流、沿岸流、离岸流等复杂水动力过程所致。(3)研究区背景冲刷极限深度为7 m,堤脚冲刷极限深度1.7~2.5 m,据此计算堤前极限水深为8.7~9.5 m。

关键词：黄河三角洲孤东海堤冲刷

黄、渤海沉积物耗氧速率的时空分布特征和环境影响因素

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海洋学报 2024年第5期46卷 16-26页

作者：朱若思宋国栋刘素美中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科技中心海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237 中国海洋大学化学化工学院山东青岛266100

沉积物耗氧(SOC)是海洋沉积物重要参数,是海底沉积物有机质矿化速率的重要表征参数,开展沉积物耗氧的研究有助于了解整个海洋的碳循环过程。陆架边缘海作为有机质矿化和埋藏最重要和最活跃的场所之一,在全世界已经受到广泛关注与研究,... 详细信息

沉积物耗氧(SOC)是海洋沉积物重要参数,是海底沉积物有机质矿化速率的重要表征参数,开展沉积物耗氧的研究有助于了解整个海洋的碳循环过程。陆架边缘海作为有机质矿化和埋藏最重要和最活跃的场所之一,在全世界已经受到广泛关注与研究,但是对于具有海洋环境典型季节变化的中国边缘海区域,尤其是黄、渤海仍然缺乏相应的关注。本文使用整柱培养法,分别于2022年4月、7月和10月对黄、渤海沉积物耗氧进行研究,结果表明黄、渤海沉积物耗氧速率为7.11~17.33 mmol/(m^(2)·d)。黄海春季沉积物耗氧速率与渤海无显著差异(ANOVA,p> 0.05),夏季(ANOVA,p 海底有机质矿化速率,并与初级生产力相比较,结果表明渤海海底有机质矿化与初级生产力的占比范围为42.8%~74.5%,是渤海碳循环的关键环节之一,黄海海底沉积物有机质矿化在黄海碳循环中作用不如渤海显著。本文系统研究了黄、渤海沉积物耗氧速率及其时空分布特征,探究了黄、渤海地区有机质矿化对初级生产力的贡献,为理解黄、渤海区域有机质矿化和埋藏提供理论支持。

关键词：沉积物耗氧有机质矿化温度沉积物Chla 黄、渤海

浅谈南海水合物分解、甲烷转化及衍生碳的埋藏

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地质科技通报 2024年

作者：马玲褚梦凡包锐青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室深海圈层与地球系统前沿科学中心

天然气水合物是甲烷等天然气在高压、低温条件下形成的冰状固体物质，广泛存在于大陆边缘沉积物和永久冻土区，是重要的甲烷储库。海底天然气水合物分解释放的甲烷能够进入大气、加剧温室效应，也可以通过微生物活动被转化为有机和无机... 详细信息

天然气水合物是甲烷等天然气在高压、低温条件下形成的冰状固体物质，广泛存在于大陆边缘沉积物和永久冻土区，是重要的甲烷储库。海底天然气水合物分解释放的甲烷能够进入大气、加剧温室效应，也可以通过微生物活动被转化为有机和无机碳库。因此，甲烷衍生碳在沉积物中的埋藏能够有效减少进入大气中的甲烷通量，从而减缓甲烷释放造成的温室效应。中国南海具有独特的构造环境和沉积条件，是蕴藏天然气水合物的理想区域，在地质历史时期发生了多次甲烷渗漏事件。因此，深入研究南海海底甲烷释放记录、沉积物和水体中甲烷的转化过程以及甲烷衍生碳的埋藏，对于了解海洋碳循环以及天然气水合物对气候的调控作用具有重要的科学意义。本文对南海海底天然气水合物分解触发机制、识别甲烷释放事件的方法以及沉积物和水体中甲烷的转化过程进行了综述，聚焦沉积物和水体中的有机地球化学过程，对甲烷释放、转化和埋藏过程进行了总结，并介绍了基于碳酸盐岩、有孔虫、类脂生物标志物和沉积物碳硫微量元素系统学识别天然气水合物分解事件的前沿方法和相关研究工作。在前人工作的基础上，本文对冷泉环境中甲烷向有机碳的转化研究进行了展望，以期为进一步研究极端环境下的海洋碳循环理论提供支撑。

关键词：天然气水合物甲烷衍生碳南海海洋碳循环

基于接收函数法的阿拉斯加中南部地幔转换带特征研究

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海洋地质与第四纪地质 2024年第2期44卷 223-234页

作者：刘亚鑫杨慧良邢磊李倩倩刘怀山张进王林飞尹燕欣海底科学与探测技术教育部重点实验室中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266237 崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266237 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100029

太平洋板块向北美板块俯冲,在北美洲阿拉斯加大陆边缘形成了碰撞造山带和俯冲构造带,前人对该区域阿拉斯加俯冲带地幔转换带的研究存在分歧,一种观点认为太平洋板块俯冲至阿拉斯加中南部下方的地幔转换带内部,引起地幔转换带增厚,另一... 详细信息

太平洋板块向北美板块俯冲,在北美洲阿拉斯加大陆边缘形成了碰撞造山带和俯冲构造带,前人对该区域阿拉斯加俯冲带地幔转换带的研究存在分歧,一种观点认为太平洋板块俯冲至阿拉斯加中南部下方的地幔转换带内部,引起地幔转换带增厚,另一种观点则认为地幔转换带增厚是由于库拉板块残留造成的。因此,研究阿拉斯加俯冲带区域地幔转换带的精确成像对于厘清太平洋板块俯冲机制和俯冲过程具有重要意义。本文利用美国地震联合学会(IRIS)在阿拉斯加区域布设的USArray部分固定台站接收到远震事件的波形资料,采用天然地震P波接收函数与共转换点道集叠加的方法,反演得到了阿拉斯加山脉和育空高原410 km、660 km间断面和地幔转换带的厚度结构。结果表明:由于太平洋板块俯冲至地幔转换带内部,使得410 km间断面在阿拉斯加山脉东部和育空高原与阿拉斯加山脉交界处的弧形区域出现了抬升现象,抬升幅度为0~20 km,进而导致在该区域出现不同程度的地幔转换带增厚的现象,验证了第一种观点。另外,该地区地幔转换带结构显示,660 km间断面在阿拉斯加山脉东部以及阿拉斯加山脉与育空高原交界的东部出现下沉现象,故此推测阿拉斯加中南部部分区域太平洋板块已经俯冲至地幔转换带底部。

关键词：接收函数地幔转换带间断面阿拉斯加

基于多次波逆时偏移的海洋垂直缆探测精度模拟

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海洋地质前沿 2024年第7期40卷 80-86页

作者：张子鑫邢磊杨慧良李倩倩张洪茂尉佳刘鸿海底科学与探测技术教育部重点实验室中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 青岛海洋科技中心海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266237 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100029 中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266237

海洋垂直缆地震勘探是一种将水听器垂直布放到水中的探测新技术,与传统的拖缆地震勘探相比,具有高分辨率和高信噪比的优势。针对海洋垂直缆观测系统的不同造成的地震照明密度差异特点,采用多次波逆时偏移成像方法,对Marmousi模型进行基... 详细信息

海洋垂直缆地震勘探是一种将水听器垂直布放到水中的探测新技术,与传统的拖缆地震勘探相比,具有高分辨率和高信噪比的优势。针对海洋垂直缆观测系统的不同造成的地震照明密度差异特点,采用多次波逆时偏移成像方法,对Marmousi模型进行基于声波方程的垂直缆地震采集正演模拟和成像处理,分析了垂直缆地震勘探方法的探测精度。结果表明,当垂直缆位于勘探区域的中部时,对勘探目标层的成像更为有利,对含有自由表面多次波的地震数据进行成像能有效增加地下的照明范围,使得高陡构造区域的成像结果更为清晰。该研究对海洋垂直缆地震勘探观测系统设计和高精度成像处理意义重大。

关键词：垂直缆逆时偏移多次波正演模拟精度分析

末次冰消期以来东海内陆架沉积物活性铁命运及其环境响应

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古地理学报 2024年

作者：孔凡兴张哲远徐方建董江李安春谷玉胡利民陈天宇刘喜停中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室南京大学地球科学与工程学院内生金属矿床成因机制国家重点实验室海洋地球化学研究中心海南大学海洋科学与工程学院自然资源部第一海洋研究所海洋地质与成矿作用重点实验室中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室

陆架沉积物活性铁在海洋铁生物地球化学循环中扮演着重要角色,但是其对陆架沉积环境演化的响应机制还不明确。本研究以东海内陆架EC2005岩心沉积物为例,探讨末次冰消期以来沉积环境演化对东海内陆架活性铁命运的影响。EC2005岩心沉积物... 详细信息

陆架沉积物活性铁在海洋铁生物地球化学循环中扮演着重要角色,但是其对陆架沉积环境演化的响应机制还不明确。本研究以东海内陆架EC2005岩心沉积物为例,探讨末次冰消期以来沉积环境演化对东海内陆架活性铁命运的影响。EC2005岩心沉积物总铁/铝（FeT/Al）比值平均为0.54,活性铁/总铁(FeHR/FeT)比值平均为0.29,表明长江输入的陆源细粒沉积物是研究区主要的颗粒铁来源。活性铁组分的平均含量由高到低依次为易还原的（氢）氧化物铁(Feox1,0.64%)、黄铁矿铁(Fepy,0.32%)、可还原的（氢）氧化物铁(Feox2,0.23%)、碳酸盐铁(Fecarb,0.09%)。其中,Fepy和Fecarb含量随深度变化呈现出此消彼长的趋势,这是碳酸（氢）根离子和硫化物竞争亚铁离子的结果,受末次冰消期以来沉积环境和氧化还原状态的控制。Feox1与有机碳含量的变化密切相关,并对Fepy和Fecarb含量的变化起着重要的控制作用。在陆相沉积环境中（17.3～13.1 ka）,Feox1主要转化为Fecarb,Fepy含量几乎为0;在海陆过渡环境中（13.1～7.3 ka）,Fecarb含量减少,Fepy含量增加;在海相沉积环境中（7.3 ka至今）,Fepy含量达到最大值,Fecarb含量在表层显著增加。我们的研究强调了沉积环境演化对陆架活性铁命运的控制,为研究现代和深时海洋的C-S-Fe生物地球化学循环提供了新的视角。

关键词：活性铁东海内陆架沉积环境海平面变化有机碳矿化