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俯冲带水岩相互作用:来自西南天山(超)高压变质岩的矿物学证据

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地球科学 2024年第8期49卷 2751-2765页

作者：窦萍肖媛媛林晋炎姚永祥西北大学地质学系陕西西安710069 中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 崂山实验室山东青岛266061 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 中国科学院大学北京100049

西南天山(超)高压变质带内发育有大规模被流体交代的变质岩,其脉体和围岩记录了重要的俯冲带流体信息.在以往对有脉体发育的俯冲带变质岩全岩地球化学研究的基础上,进一步对该样品脉体和围岩中的石榴石、帘石、绿辉石、多硅白云母等矿... 详细信息

西南天山(超)高压变质带内发育有大规模被流体交代的变质岩,其脉体和围岩记录了重要的俯冲带流体信息.在以往对有脉体发育的俯冲带变质岩全岩地球化学研究的基础上,进一步对该样品脉体和围岩中的石榴石、帘石、绿辉石、多硅白云母等矿物成分进行原位分析,对比同一矿物在脉体和围岩中的成分区别,以深入理解脉体和围岩的全岩成分差异、俯冲带水岩相互作用中相关元素的地球化学行为及流体性质.根据岩石学特征,该样品分为富蓝闪石脉体、富帘石和碳酸盐的过渡部分及富绿辉石内部.元素储库计算揭示全岩的元素组成和元素赋存矿物及其丰度具有一致性,脉体中更高的中重稀土元素(MHREE)含量显示该部分更多的石榴石对M-HREE的赋存,过渡部分更高的REE-Th-U-Pb-Sr等元素含量反映了大量存在的帘石族矿物、碳酸盐对这些元素的控制,富绿辉石内部更高的K-Rb-Ba-Cs等元素含量则反映了这部分更多的白云母对这些元素的控制.另外,同一矿物在样品不同部分的成分差异可直接反映元素在不同变质阶段和不同水化程度下的地球化学变化,相较于受流体改造较少的富绿辉石内部,富蓝闪石脉体和过渡部分的多硅白云母和绿辉石丰度降低但更富集K-Rb-Ba-Cs等元素;石榴石丰度升高但其所含的HREE含量更低;帘石丰度升高但其所含的Th-U-轻稀土元素(LREE)含量更低.结合过渡部分出现的大量碳酸盐矿物,推测外来流体为含碳酸盐的蛇纹岩衍生流体.水岩相互作用后,流体的LILE含量显著升高,碳酸盐组分明显降低,其余元素含量变化不大.

关键词：西南天山俯冲变质作用流体活动赋存矿物元素地球化学行为地球化学

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新污染物的海洋行为与最终归宿

科学通报 2024年第6期69卷 655-658页

作者：宋金明戴佳佳中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室青岛266071 中国科学院大学海洋学院青岛266400 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071

新污染物(emerging contaminants,ECs/emerging pollutants,EPs)与常规污染物不同,是指在环境中具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境和人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质.... 详细信息

新污染物(emerging contaminants,ECs/emerging pollutants,EPs)与常规污染物不同,是指在环境中具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境和人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质.人工合成的化学物质和材料在新污染物中最受关注,常被分为持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)、内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)、抗生素(antibiotics)和微塑料(microplastics)等几大类.

关键词：有毒有害化学物质持久性有机污染物内分泌干扰物新污染物生物累积微塑料人体健康生态环境

我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制及健康调控

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应用生态学报 2024年第2期35卷 564-576页

作者：邢建伟宋金明袁华茂李学刚段丽琴曲宝晓王启栋马骏王越奇戴佳佳中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学海洋学院山东青岛266400 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266400

近几十年来,我国近海生态环境在气候变化和高强度人类活动等多重压力下发生重大变化,以赤潮和绿潮为代表的有害藻华发生次数和规模呈快速增长态势,同时海水低氧和酸化等环境问题也日渐突出,迫切需要探明海洋生态环境灾害的发生机制和防... 详细信息

近几十年来,我国近海生态环境在气候变化和高强度人类活动等多重压力下发生重大变化,以赤潮和绿潮为代表的有害藻华发生次数和规模呈快速增长态势,同时海水低氧和酸化等环境问题也日渐突出,迫切需要探明海洋生态环境灾害的发生机制和防治措施。本文首次阐明“海洋生态环境灾害”概念的内涵,并从营养物质外源输入、海洋有机质矿化分解与营养盐再生、近海水体营养盐结构异常等方面系统阐释了我国近海生态环境灾害发生的生源要素驱动机制,指出日益增强的人类活动引发的陆源营养物质输入剧增以及生源要素入海后的复杂生物地球化学循环过程共同导致近海生态环境灾害的频发。在此基础上,结合本领域最新研究进展,提出了基于海水生源要素管理的近海生态环境健康调控思路。即基于陆海一体化战略,通过技术手段,从陆源减排、海岸带缓冲和近海治理链条式降低陆源污染物特别是无机氮的排放强度,并通过人为调控技术促进近海海水营养盐结构的正常化,从而达到降低和控制近海生态环境灾害发生的目的,改善和提升近海生态环境质量。

关键词：海洋生态环境灾害营养盐调控陆海统筹生态环境健康中国近海

福岛以东放射性核素进入中国海关键途径的三维数值模拟研究

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原子能科学技术 2024年第10期58卷 2008-2021页

作者：李宇轩赵昌杨德周许灵静中国科学院海洋研究所山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061

准确刻画放射性核素在海洋中的扩散及输运过程是监测及预防的关键。利用北太平洋区域高分辨率海洋动力模式,结合被动示踪实验,模拟了福岛排放入海的放射性核素在5 a左右时间的分布情况。结果表明,放射性核素在排海后主要随黑潮延伸体向... 详细信息

准确刻画放射性核素在海洋中的扩散及输运过程是监测及预防的关键。利用北太平洋区域高分辨率海洋动力模式,结合被动示踪实验,模拟了福岛排放入海的放射性核素在5 a左右时间的分布情况。结果表明,放射性核素在排海后主要随黑潮延伸体向东移动,但仍有部分放射性核素由于西南向回流、涡旋活动及模态水潜沉过程,向西南方向抵达中国海外缘。在中国近海与外海的物质交换通道中,放射性核素主要通过中国台湾以东最早进入中国东海,后经过吕宋海峡入侵南海,进而通过陆架环流输送到黄海与渤海中。研究结果系统地给出了放射性核素由北太平洋进入中国海的三维途径及动力机制,并表明高浓度的放射性核素在5 a时间内并未影响中国海域。

关键词：放射性核素海洋数值模式动力机制大洋-近海物质交换时间估计

西菲律宾海乌尔达内塔洋底高原火山岩地球化学和地幔源区特征

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热带海洋学报 2024年第4期43卷 42-56页

作者：陈馨张国良中国科学院海洋研究所深海研究中心山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学中心山东青岛266071

自始新世以来,西菲律宾海板块经历了复杂的地质演化过程,在盆地形成过程中伴随有大量板内火山岩形成,板内火山岩主要表现为洋底高原,这些板内火山岩之间的联系一直是研究关注的重点。其中,本哈姆隆起和乌尔达内塔两个洋底高原因其构造... 详细信息

自始新世以来,西菲律宾海板块经历了复杂的地质演化过程,在盆地形成过程中伴随有大量板内火山岩形成,板内火山岩主要表现为洋底高原,这些板内火山岩之间的联系一直是研究关注的重点。其中,本哈姆隆起和乌尔达内塔两个洋底高原因其构造位置特殊是研究西菲律宾海盆内板内火山岩相互关系的良好切入点。本次研究对在乌尔达内塔高原获得的10个火山岩样品进行了电子探针矿物分析,全岩主量元素、微量元素及同位素分析。分析结果表明我们获得的乌尔达内塔高原火山岩为碱性玄武岩,其地幔归一化微量元素模式具有典型洋岛玄武岩特征;具有较高的(Sm/Yb)_(N)值(1.89~3.92),指示源区可能存在石榴子石。结合前人研究获得的西菲律宾海盆板内火山岩数据,我们发现乌尔达内塔高原碱性玄武岩具有与本哈姆隆起拉斑玄武岩相似的Sr-Nd-Hf同位素组成,但具有明显低的^(206)Pb/^(204)Pb同位素组成;西菲律宾海盆内碱性洋岛玄武岩与拉斑洋岛玄武岩的Sr-Nd-Hf同位素组成范围几乎相同,但铅同位素组成存在明显差异,碱性洋岛玄武岩的铅同位素比值范围更大。西菲律宾盆地形成环境复杂,板内火山岩形成时可能受到盆地扩张作用和地幔柱的影响,我们利用同位素数据模拟了地幔柱与扩张中心相互作用对板内碱性玄武岩的影响,模拟结果表明碱性火山岩的低^(206)Pb/^(204)Pb值不能通过与地幔柱有关的富集组分和与海盆扩张作用有关的亏损组分混合实现,表明乌尔达内塔高原碱性火山岩具有一个相对独立的地幔源区,形成时已远离扩张中心,不受扩张作用影响。另一方面,乌尔达内塔高原碱性玄武岩形成时晚于拉斑玄武岩1~2Ma,并且部分熔融程度更低,乌尔达内塔高原拉斑玄武岩和碱性玄武岩可能分别对应岩浆活动的主要阶段和晚期阶段。因此,我们认为乌尔达内塔高原与本哈姆隆起岩浆活动的主要阶段可能具有相同的地幔源区,两高原受同一地幔柱影响;在乌尔达内塔高原岩浆活动的晚期阶段,乌尔达内塔高原则具有相对独立的源区。

关键词：西菲律宾海盆乌尔达内塔高原碱性玄武岩同位素地幔源区

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不同构造环境下蛇纹岩化作用的对比——以西南天山和北祁连造山带为例

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地质学报 2024年第7期98卷 2156-2172页

作者：姚永祥肖媛媛林晋炎吴升莹中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室山东青岛266061 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 西北大学大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

蛇纹石含水量约为13%,是地球上重要的含水矿物,广泛分布于洋底、俯冲带、弧前等环境。同时,海水、俯冲带衍生流体中的活动性元素(B、Li、As、Sb、Pb、Cs、U、Sr、Ba)也可随蛇纹石化作用而富集在蛇纹石中。因此,蛇纹石可以作为流体和流... 详细信息

蛇纹石含水量约为13%,是地球上重要的含水矿物,广泛分布于洋底、俯冲带、弧前等环境。同时,海水、俯冲带衍生流体中的活动性元素(B、Li、As、Sb、Pb、Cs、U、Sr、Ba)也可随蛇纹石化作用而富集在蛇纹石中。因此,蛇纹石可以作为流体和流体活动性元素的载体参与不同的地质过程。然而,不同的构造环境有不同的温度压力、水岩比值、流体性质、氧化还原条件。不同环境下的蛇纹石化作用,不仅会形成不同种类的蛇纹石(例如利蛇纹石,叶蛇纹石),也有可能会导致蛇纹石的元素富集特征不同,这就需要进一步研究流体活动性元素的地球化学行为和元素富集特征。基于对世界范围内不同环境蛇纹岩数据资料的整理分析,结合西南天山和祁连山两个典型造山带的蛇纹岩样品,我们发现深海蛇纹岩与俯冲带蛇纹岩,B、Ba、Cs表现出不同的富集特征:①深海蛇纹岩具有明显更高的B元素含量,可能反映了B在低温下更容易进入到蛇纹岩中;②俯冲带以及弧前环境下形成的蛇纹岩由于可能有沉积物的输入,Ba、Cs的含量相对较高。这一结论有助于以后通过蛇纹岩的元素地球化学特征反演其相对的构造环境。

关键词：蛇纹岩流体活动性元素深海俯冲带弧前地幔楔

抑制Wnt/β-catenin信号通路对始初小头虫再生的影响

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上海海洋大学学报 2024年第3期33卷 552-561页

作者：李倩张琳琳中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室山东青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 海洋生物与生物技术实验室山东青岛266237 中国科学院大学北京100049

Wnt/β-catenin信号通路在涡虫等多种生物的再生中发挥重要作用,本研究以环节动物始初小头虫(Capitella teleta)为研究对象,初步探究Wnt/β-catenin信号通路对小头虫再生的影响。将截断损伤后的样本持续浸泡于30μmol/L浓度外源性Wnt/β... 详细信息

Wnt/β-catenin信号通路在涡虫等多种生物的再生中发挥重要作用,本研究以环节动物始初小头虫(Capitella teleta)为研究对象,初步探究Wnt/β-catenin信号通路对小头虫再生的影响。将截断损伤后的样本持续浸泡于30μmol/L浓度外源性Wnt/β-catenin信号通路小分子化合物抑制剂XAV-939中,发现小头虫的再生受到了抑制,与对照组相比再生速度明显减慢,且不能形成正常的再生芽基组织,通过神经和肌肉标记发现Wnt信号通路被抑制后,小头虫再生过程中的神经和肌肉生长也受到了影响。后续通过EdU(5-Ethynyl-2’-deoxyuridine)标记发现抑制剂处理组样本的增殖细胞数量显著少于正常组样本,表明Wnt/β-catenin信号通路被抑制后会影响小头虫再生过程中的增殖细胞产生,从而调控小头虫的再生过程。在几种典型物种中Wnt通路调控再生的比较研究表明Wnt信号通路在刺胞动物和冠轮动物全身再生中的功能相对保守。

关键词： Wnt/β-catenin信号通路环节动物小头虫 Wnt通路抑制剂再生增殖细胞

锂电池正极材料化学及形貌的X射线纳米谱学成像研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1239-1244页

作者：高若阳张玲陶芬汪俊苏博毕志杰杜国浩邓彪肖体乔中国科学院上海应用物理研究所研究中心上海201800 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海高等研究院上海光源中心上海201204 青岛大学物理科学学院山东青岛266071

锂离子电池高镍三元正极材料是储能领域的研究热点之一,多次循环后材料内部化学不均匀性与形貌缺陷,会造成电池失效与性能衰退,深入了解电池容量衰减变化及其原因需要对材料进行快速、高效无损的观测和分析。基于同步辐射的硬X射线全场... 详细信息

锂离子电池高镍三元正极材料是储能领域的研究热点之一,多次循环后材料内部化学不均匀性与形貌缺陷,会造成电池失效与性能衰退,深入了解电池容量衰减变化及其原因需要对材料进行快速、高效无损的观测和分析。基于同步辐射的硬X射线全场透射显微镜(TXM)是一种可无损研究物质内部结构且具有纳米分辨的成像技术。随着高亮度、高性能同步辐射光源的发展,同步辐射的TXM技术获得了快速发展,使得TXM成像方法具有更高的实验效率和空间分辨率。X射线纳米谱学成像(TXM-XANES)是将TXM与X射线吸收近边结构谱(XANES)有机结合的成像方法,TXM-XANES能够从纳米尺度上表征微米级能源材料的内部元素空间分布及化学态等信息,解决了常规方法由于表征材料局部区域而缺乏整体表征,或表征集合平均值特性而错过材料局部化学状态变化的问题。TXM-XANES作为基于TXM发展的多模态联合表征技术,已逐渐成为能源材料研究的重要实验方法之一。介绍了上海光源纳米三维成像线站及TXM成像系统,阐述了X射线纳米谱学成像方法的原理及其特点。X射线纳米谱学成像和纳米CT方法对锂离子电池正极高镍层状三元氧化物材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)粉体进行了表征,获得了纳米尺度下NCM622单颗粒样品中Ni元素化学态的空间分布信息及单颗粒的三维结构信息。对电池材料的三维X射线纳米谱学成像方法进行了介绍和展望。

关键词：纳米谱学成像全场透射X射线显微镜锂电池同步辐射

热带太平洋—印度洋洋际交换及其气候效应的观测研究

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地球科学进展 2024年第8期39卷 788-800页

作者：魏泽勋徐腾飞方越王晶秦秉斌胡石建李颖聂珣炜张志祥李志曹智勇马强自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 崂山实验室山东青岛266237 中国科学院海洋研究所山东青岛266071

热带太平洋—印度洋洋际交换(简称洋际交换)主要通过太平洋—印度洋贯穿流实现,包括印尼贯穿流,不仅是印太洋盆间重要的质量、动量和能量通道,也是太平洋和印度洋之间气候异常信号传播的“海洋信号通道”,还是大西洋深层水体进行表层补... 详细信息

热带太平洋—印度洋洋际交换(简称洋际交换)主要通过太平洋—印度洋贯穿流实现,包括印尼贯穿流,不仅是印太洋盆间重要的质量、动量和能量通道,也是太平洋和印度洋之间气候异常信号传播的“海洋信号通道”,还是大西洋深层水体进行表层补偿从而使大洋传送带闭合的关键环节,因此在全球海洋和气候系统中占有重要地位。国内外对洋际交换海域环流和气候的研究极其重视,自20世纪90年代以来,来自不同国家的学者开始开展观测研究。我国学者2007年起在洋际交换的主要海峡通道、源区及出流海域开展现场观测,成为国际上洋际交换观测的主要力量。以国内外学者基于这些观测资料取得的科学认识为主线,围绕洋际交换的多尺度变化、跨尺度和跨海盆相互作用,以及对太平洋和印度洋主要气候模态的调制作用4个方面,对其研究现状、主要进展以及亟待解决的关键科学问题进行梳理,同时,对未来5~10年的攻关重点与目标进行了展望。

关键词：洋际交换海洋观测印尼贯穿流南海分支多尺度变化气候变化