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北黄海西部泥质区全新世以来沉积有机碳埋藏特征

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海洋地质与第四纪地质 2024年第2期44卷 110-119页

作者：王培杰胡利民闫天浩王厚杰毕乃双王楠张洋吴晓中国海洋大学海洋地球科学学院青岛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 中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心青岛266100

北黄海西部泥质区沉积环境稳定、沉积记录连续,是重建过去周边流域变化与黄海海洋环境信息的良好载体。目前围绕北黄海西部泥质区沉积有机碳的研究工作多局限于通过表层沉积物揭示其现代分布特征,对于该泥质区长时间尺度沉积有机碳埋藏... 详细信息

北黄海西部泥质区沉积环境稳定、沉积记录连续,是重建过去周边流域变化与黄海海洋环境信息的良好载体。目前围绕北黄海西部泥质区沉积有机碳的研究工作多局限于通过表层沉积物揭示其现代分布特征,对于该泥质区长时间尺度沉积有机碳埋藏过程与机制的研究相对薄弱。通过北黄海西部泥质区W03岩芯的总有机碳指标,重建了全新世以来北黄海西部沉积有机碳的埋藏特征,探讨了气候及海洋环境变化对北黄海西部沉积有机碳埋藏的控制机制。研究表明:海平面上升的停滞期(10.3~9.8 ***),发育硬质黏土层,有机碳以陆源输入为主(60.7%),动荡的沉积环境导致总有机碳含量相对较低,平均含量仅为0.22%;海平面上升期(9.8~7.0 ***),海源有机碳的贡献增加(47.7%),相对稳定的沉积环境有利于该时期有机碳的埋藏;高海平面以来(7.0 ***至今),黄海环流体系逐渐形成,陆源有机碳输入随着东亚冬季风驱动的沿岸流强度变化发生相应的改变,海源有机碳的贡献继续增加(50.0%),总有机碳的含量升高至0.58%。北黄海西部泥质区全新世以来沉积有机碳埋藏主要受控于海平面变化和海洋环流体系的运动。

关键词：泥质区全新世沉积有机碳北黄海

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海底氢能探测与开采技术展望

地学前缘 2024年第4期31卷 183-190页

作者：姜兆霞李三忠索艳慧吴立新中国海洋大学深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心山东青岛266100 崂山实验室山东青岛266237

在目前双碳政策背景下,国家对氢能等清洁能源的需求日益增长。橄榄岩蛇纹石化是海底广泛存在的水岩相互作用之一,氢气是该过程的主要产物,是海底氢气能源(简称海底氢能)的主要形成途径。因此,深海洋壳储存了极具前景的氢能,是缓解当前... 详细信息

在目前双碳政策背景下,国家对氢能等清洁能源的需求日益增长。橄榄岩蛇纹石化是海底广泛存在的水岩相互作用之一,氢气是该过程的主要产物,是海底氢气能源(简称海底氢能)的主要形成途径。因此,深海洋壳储存了极具前景的氢能,是缓解当前双碳压力的重要突破口,是发展新质生产力的重要引擎。但是目前全球对海底氢能的探测与开采技术仍处空白,是未来海底能源探测的突破口和生长点。本文基于海底氢能的形成原理与分布特征,系统梳理了可用于海底氢能的探测技术和开采方法,提出通过海底多波束测深、磁力测量、重力测量、多分量地震勘探等综合地球物理探测方法,有望对海底可能的氢能储层进行探测。同时,借助水力压裂和微波加热等方法可对储层中的氢气进行开采。但是,囿于人们对海底氢能认知的匮乏和氢气自身储存和运移的特殊性,仍需要开发专门针对海底氢能的探测和开采技术,在该方向提前布局,为海底氢能开采利用提供技术支撑,同时也会带动和促进不同领域技术创新的革命性突破。

关键词：海底氢能蛇纹石化磁铁矿氢气海底多分量地震

酸分馏效应对GasBench-IRMS测定碳酸盐碳、氧同位素的影响

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质谱学报 2024年第3期45卷 401-411,I0004页

作者：王楠赵彦彦田有荣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山东青岛266100 中国海洋大学海洋高等研究院深海圈层与地球系统前沿科学中心山东青岛266100 赛默飞世尔科技(中国)有限公司上海201206

本文利用在线制样装置(GasBench)和稳定同位素比质谱仪(IRMS)测试一系列碳酸盐标准物质和现代海洋浮游有孔虫样品,在不同测试条件下,分析不同性状碳酸盐矿物的氧同位素分馏程度,计算氧同位素酸分馏系数,探讨酸分馏效应对不同碳酸盐矿物... 详细信息

本文利用在线制样装置(GasBench)和稳定同位素比质谱仪(IRMS)测试一系列碳酸盐标准物质和现代海洋浮游有孔虫样品,在不同测试条件下,分析不同性状碳酸盐矿物的氧同位素分馏程度,计算氧同位素酸分馏系数,探讨酸分馏效应对不同碳酸盐矿物氧同位素测定的影响机制和控制因素,以及对氧同位素测试值(δ^(18)O_(m))的校正方法。结果表明,酸分馏效应对氧同位素值的影响主要是由于生成的CO_(2)气体与顶空瓶中气态水(高温时主要影响)或酸中游离态自由水(低温时主要影响)之间发生氧同位素交换引起的。不同性状碳酸盐标准物质的氧同位素酸分馏系数具有显著差异,且与氧同位素组成相关。δ^(18)O_(m)值发生偏移的程度与反应温度、样品量、磷酸含水量以及酸中游离态和气态水的氧同位素组成与样品氧同位素组成之间的差异等因素有关。氧同位素酸分馏效应与信号强度具有显著相关性。建议精确称量相同质量的标准物质和样品,遵循信号强度匹配的原则,并采用多种标准物质线性校正的方法有效校正氧同位素分馏现象。在较低的反应温度(25℃)下,氧同位素分馏程度较轻微,δ^(18)O分析精度更高,优于0.05‰。本方法为精确测定碳酸盐中碳、氧同位素组成提供了参考,可有效提高相关的测试精度。

关键词：在线制样装置-稳定同位素比质谱仪(GasBench-IRMS) 磷酸法碳酸盐氧同位素酸分馏效应

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氢构造与海底氢能系统

科学通报 2024年

作者：李三忠索艳慧姜兆霞吴立新中国海洋大学深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心崂山实验室

氢元素是宇宙大爆炸之初融合形成的首个元素,广泛存在于宇宙中,构成了宇宙质量的75%,是恒星核聚变的原材料.其同位素有氕、氘、氚,其中,失去电子的氕原子核即氢离子或质子.质子是生命利用的最小能量形式.氢气是氢元素的气体分子形式,可...

氢元素是宇宙大爆炸之初融合形成的首个元素,广泛存在于宇宙中,构成了宇宙质量的75%,是恒星核聚变的原材料.其同位素有氕、氘、氚,其中,失去电子的氕原子核即氢离子或质子.质子是生命利用的最小能量形式.氢气是氢元素的气体分子形式,可燃烧或极易与氧气反应直接生成水,是高效燃烧、绿色环保、清洁的能源,是氢能的一种.

关键词：

北吕宋岛弧火山活动和台湾造山带造山事件约束下的台湾弧前盆地演化

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地球科学 2024年

作者：许淑梅王琳华李三忠刘永江訾可权日舒鹏程周越郭芮洁张宝珠王曼茜刘政东海洋高等研究院/深海圈层与地球系统前沿中心中国海洋大学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

论文旨在对台湾弧前盆地可容纳空间、盆地边界和基底性质进行分析，并对弧前盆地层序构型及其主控因素和演化阶段进行探索性研究。结合地震剖面的层序构型解析，基于南海俯冲板俯冲、底侵及隆升剥蚀等造山事件、北吕宋岛弧火山岩活动对... 详细信息

论文旨在对台湾弧前盆地可容纳空间、盆地边界和基底性质进行分析，并对弧前盆地层序构型及其主控因素和演化阶段进行探索性研究。结合地震剖面的层序构型解析，基于南海俯冲板俯冲、底侵及隆升剥蚀等造山事件、北吕宋岛弧火山岩活动对弧前区变化的影响，对台湾弧前盆地性质、边界特征及演化阶段进行探讨。台湾弧前盆地演化可分为三阶段：扩张期矩形裂谷盆地、初始碰撞期楔形弧前盆地和弧-陆碰撞期席状弧前盆地阶段。扩张期矩形裂谷盆地的东部边界先期为南海洋壳，后期为吕宋岛弧；西部边界为菲律宾海洋壳；基底为弧前扩张区地幔。初始碰撞期楔形弧前盆地东、西边界分别为北吕宋岛弧和增厚的南海板块边缘；基底为先期复理石沉积及吕宋岛弧火山建造的一部分。弧-陆碰撞期席状残余弧前盆地东、西边界分别吕宋岛弧和剥露并持续隆升的台湾增生造山带。

关键词：层序基本构型地震层序弧前盆地台湾造山带北吕宋岛弧台湾

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机器学习:海底矿产资源智能勘探的新途径

地学前缘 2024年第3期31卷 520-529页

作者：刘洋李三忠钟世华郭广慧刘嘉情牛警徽薛梓萌周建平董昊索艳慧中国海洋大学海洋地球科学学院深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心/海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237

海底蕴藏着丰富的关键矿产资源,是当前研究的热点,也是未来产业新领域。随着海洋探测技术的不断进步,海底矿产勘探的数据量和数据维数急剧增加,给数据处理与解释带来了巨大困难和挑战。面对海量数据,传统的数据解释与分析方法暴露出许... 详细信息

海底蕴藏着丰富的关键矿产资源,是当前研究的热点,也是未来产业新领域。随着海洋探测技术的不断进步,海底矿产勘探的数据量和数据维数急剧增加,给数据处理与解释带来了巨大困难和挑战。面对海量数据,传统的数据解释与分析方法暴露出许多问题。机器学习以其强大的自学能力,为无法解决或难以解决的问题提供了一系列智能分析决策方案,提高了数据分析的效率,是海底矿产资源智能勘探的新途径。近年来,机器学习在地球科学领域获得了广泛的关注和研究。为此,围绕机器学习技术应用于海底资源勘探技术,本文首先简要介绍了机器学习中经典的模型算法,然后详细阐述了机器学习在海底能源矿产和金属矿产两个方面的应用现状,最后总结了机器学习在海底矿产智能勘探领域的应用前景,指出了现有研究中存在的问题,提出了解决方案和未来的发展方向。

关键词：机器学习铁锰结核富钴结壳天然气水合物海底矿产

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古地貌动态模拟研究进展综述

古地理学报 2024年第1期26卷 165-171页

作者：索艳慧付新建李三忠程昊皞田子晗韩续宋双双深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心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崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室

作为连接深时地球内外系统的关键界面,重建的古地貌为跨圈层耦合、多学科交叉研究提供了重要途径。地球系统理论的进步以及计算机模拟技术的发展,使得深时古地貌动态重建成为可能。近年来,Badlands(Basin and Landscape Dynamics)区域... 详细信息

作为连接深时地球内外系统的关键界面,重建的古地貌为跨圈层耦合、多学科交叉研究提供了重要途径。地球系统理论的进步以及计算机模拟技术的发展,使得深时古地貌动态重建成为可能。近年来,Badlands(Basin and Landscape Dynamics)区域古地貌模拟软件和goSPL(Global Scalable Paleo Landscape Evolution)全球古地貌模拟软件的开发,将地球深部构造过程、降水、海平面变化等若干地球系统因素联系起来,为理解地表系统演化及其与地球固体圈层相互耦合提供了新的技术基础。基于这些新兴模拟技术,聚焦东亚地形倒转和水系重组、显生宙古地貌演变与海洋物种多样性关系等问题,国内外学者分别已开展了相关模拟工作并取得了很好的研究成果。但鉴于高程代用指标本身的不确定性,不同古地貌重建模型之间存在差异;此外,这些古地貌重建模型很难做到与高精度的地质观测记录完全吻合,迫切需要开展超高(时间和空间)分辨率的海陆古地貌重建。

关键词：古地貌模拟多圈层耦合 Badlands goSPL 超高分辨率模型

叶蛇纹石–橄榄石组构的相互作用及其对大洋俯冲带地震波性质的影响

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大地构造与成矿学 2024年

作者：胡钟文邢会林秦慕天深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心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崂山实验室

叶蛇纹石和橄榄石分别是大洋俯冲带中重要的含水矿物和名义无水矿物,二者的组构显著影响大洋俯冲带的地震波性质,但关于二者之间的相互作用及其对地震波性质影响的研究却相对较少。本文基于有效介质理论,结合前人的组构分析成果,系统研... 详细信息

叶蛇纹石和橄榄石分别是大洋俯冲带中重要的含水矿物和名义无水矿物,二者的组构显著影响大洋俯冲带的地震波性质,但关于二者之间的相互作用及其对地震波性质影响的研究却相对较少。本文基于有效介质理论,结合前人的组构分析成果,系统研究了叶蛇纹石–橄榄石组构之间的相互作用及其对大洋俯冲带地震波性质的潜在影响。结果表明:(1)矿物组构和晶体取向关系的不确定性使叶蛇纹石–橄榄石集合体整体的地震波各向异性复杂化,当叶蛇纹石与橄榄石的慢速轴不平行时,二者组构之间的地震波各向异性是相互竞争的;(2)沿特定方向传播的地震波速度受矿物之间晶体取向关系的控制,蛇纹石含量的增加不一定降低叶蛇纹石–橄榄石集合体的地震波速;(3)叶蛇纹石和橄榄石组构对横波分裂各向异性的影响是相互竞争的,并且在解释大洋俯冲带横波分裂时还应考虑地震波传播路径的综合影响,蛇纹石含量的增加可能会转变集合体的快横波偏振方向,并降低沿特定方向传播的快慢横波之间的延迟时间。

关键词：叶蛇纹石组构橄榄石组构大洋俯冲带地震波性质横波分裂

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