珠江口桂山岛沉积物甲烷厌氧氧化作用研究

系统分析了珠江口桂山岛沉积物间隙水甲烷和硫酸盐、pH和溶解无机碳(DIC)以及δ13C-CH4和δ13C-DIC的垂直剖面分布.结果显示:间隙水硫酸盐浓度呈线性梯度减小,至沉积物SMI(sulfate-methane interface)附近,硫酸盐几乎全部消耗而甲烷浓度急剧增大,与此同时,间隙水pH和DIC在该深度位置明显升高.间隙水地球化学特征揭示了沉积物发生了甲烷厌氧氧化(AOM)作用.在AOM过程中,由于12CH4氧化速率较13CH4快,故引起沉积物间隙水剩余甲烷的碳同位素偏重,而δ13C-DIC值变为极负.由扩散公式计算结果可知,AOM消耗沉积物间隙水硫酸盐占总硫酸盐的比例为58.6%,该过程产生的DIC占间隙水总DIC的比例为41.4%.沉积物有机质的活性及含量大小对AOM作用的发生及其强度有重要的影响,该研究区沉积物活性有机质(主要为海洋来源)在沉积物表层通过矿化分解作用消耗,从而导致进入沉积物硫酸盐还原带底部的活性有机质数量减少,在该条件下,部分硫酸盐将转为与甲烷反应消耗,从而引发AOM.     

二维气相色谱法分析天然气水合物区沉积物间隙水中示踪气体的浓度

利用微流路控制技术中心切割装置(Deans Switch)、两根色谱柱(PoraPLOT Q和Molsieve 5A)和3个检测器(脉冲氦离子化检测器、火焰光度检测器、热导检测器),建立了一种二维气相色谱分析系统,实现了海洋中多种示踪气体组分(氢气、甲烷、二氧化碳、硫化氢)的同时分析和精确测定。氢气、甲烷、二氧化碳、硫化氢的含量分别在2～1030、0.6～501、120～10500和0.2～49.1 μmol/mol范围内的校正曲线线性关系良好,检出限分别为0.51、0.17、82和0.08 μmol/mol,10次重复测定含量的相对标准偏差均小于10%。通过对南海天然气水合物区沉积物间隙水顶空气的测定,表明该方法方便、灵敏、可靠,易于实现海上现场测定;与以往采用多种分析方法分别测定示踪气体相比,大大节省了样品量。该方法适用于海洋天然气水合物、海底热液等资源的调查和海洋溶解态气体的研究等。     

太平洋铁锰结壳中Sr含量变化:一个可能反映古气候变化的指标

铁锰结壳样品中Sr含量随时间的演化曲线与深部海水δ 18 O曲线具有相似变化趋势.尤其是1Ma以来,两者皆以约100ka的周期变化,与地球轨道偏心率的变化周期相符合.表明至少晚第四纪以来,铁锰结壳中Sr含量随时间演化曲线可以示踪古气候变化.影响铁锰结壳中Sr含量变化的几种因素:由间冰期向冰期转化,海平面下降引起近海区域的碳酸盐溶解、海水量减少导致海洋中Sr的含量升高、海洋表层生物生产率增加使表层海水中Sr随生物尸体向深部海水迁移、海洋中碳酸盐补偿深度变深导致深海碳酸盐沉积增加,这些因素综合作用的结果,使得冰期沉积的铁锰结壳Sr含量相对较高,间冰期沉积的铁锰结壳Sr含量相对较低.     

我国大洋多金属结核资源勘查进展

我国大洋多金属结核资源勘查进展ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＲｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆＭａｒｉｎｅＭｕｌｔｉｍｅｔａｌＴｕｂｅｒｃｕｌｕｍｉｎＣｈｉｎａ￥／／眭良仁，周怀阳，沈华悌（国家海洋局第二海洋研究所，高级工程师杭州３１００１２）大...     

缆系海底观测网电力系统结构与拓扑可靠性

缆系海底观测网可持续提供充裕电能和通信带宽给大量海底科学仪器.基于可靠性和经济性的原则,分析得观测网电力系统适合采用负高压单极直流输电、以海水作为电流回路、海底负载并联供电和级联式高频直流变换的总体方案,并以此为基础设计了观测网的物理架构.根据观测网的特点,总结了海底电力系统适合采用的几类典型拓扑,并以水下基站平均供电可靠度为可靠性指标,计算并比较了这些典型拓扑的可靠性,可为观测网的拓扑规划提供依据.进一步设计了海底电力系统的运行模式,以提高观测网的容错能力.研究结果可为国家未来建设大规模观测网提供参考.     

珠江口沉积柱中重金属V,Ni和Co的分布特征、迁移机制和污染评价

用XRF法对珠江口12根沉积柱中V,Ni和Co含量进行了分析.V,Ni和Co含量分别在48.97×10-6～180.66 × 10-6,22.12×10-6～72.67×10-6和9.34×10-6～94.42×10-6之间.3种重金属在河口西部和伶仃洋最大混浊带区域含量高,Co同时在河口北部和香港大屿山西岸沉积物中富集.V,Co和Ni在沉积柱中的垂直分布可分为4种类型:均匀分布型、上部富集型、下部富集型和斜“之”字型.它们是各自沉积环境、污染历史以及人类疏浚河口活动的综合反映.相关分析和因子分析显示,Co从水体向沉积物中迁移的机制与V和Ni的迁移机制存在差异.矿物微粒和无机胶体的吸附作用是V,Ni从水体向沉积物中迁移的主要机制,而Co以水解产物形式或硫化物形式进入沉积物中则可能是其在河口的主要迁移机制,地质积累指数法污染评价结果表明,珠江口表层沉积物未受重金属V和Ni污染,Co对1,5,9号站住造成偏轻度污染.     

珠江口沉积物主元素的组成分布特征及其地化意义

根据1999年夏季采集的沉积物样品，采用X射线荧光法对珠江口沉积物中10种主元素质量分数进行了分析，与长江口和黄河口相比，珠江口沉积物Al、Fe等元素质量分数高，Ca、P等元素质量分数低，反映了“气候控制效应”、区域地质背景和河口类型对沉积物主元素质量分数的影响。Al、Fe、Ti、P、Mn和K等主要在伶仃洋西部和最大混浊带附近富集，Si的分布趋势与Al、Fe、Ti等基本相反，Ca、Sr、Na和Mg等在口外近海质量分数高，物质来源的差异、水动力环境的不同是造成主元素平面分布方式的主要原因，与重金属相比，大部分主元素在珠江口的垂直分布形式较简单，相关分析和因子分析结果均显示出Si、Al、Fe、Ti、P、Mn、K的陆源特征和Na、Mg、Ca、Sr的海源特征，聚类分析结果表明，研究区站位可分为4类，这种元素地球化学分区反映了珠江口不同区域沉积环境和主元素分布的特点。     

广西大厂层控锡石—硫化物多金属矿床的地质特征及形成机制探讨

作者们经过几年来对大厂锡石—硫化物多金属矿床的详细观察和系统研究表明,大厂锡石—硫化物多金属矿床具有明显的层控特征:(1)主要矿体受中上泥盆统地层控制,并呈层状,可以与地层同步挠曲;(2)矿体内保留有典型的沉积成因的结构构造;(3)层状矿中黄铁矿内的Co/Ni比值小于1;(4)矿区及邻区的含矿层位内发现有火山物质存在。主要来自燕山晚期花岗岩的含锡热液受早期沉积(火山沉积)作用所形成的层状硫化物的“地球化学障”作用的控制而沉淀成矿。因此,大厂锑石—硫化物多金属矿床是另一种意义的沉积—(花岗岩)热液迭加改造型矿床。     

缆系海底观测网远程电能监控系统

为提高缆系海底观测网的用能效率和运行可靠性,根据其物理架构特点设计了远程电能监控系统的总体结构,根据功能将该系统划分为数据采集、负载管理和网络分析三个子系统,说明了子系统的主要功能和相互关系.并研究了该系统的时间同步方案、负载供电优化策略和网络分析算法.通过理论分析,获得了分支单元节点电压向量的加权最小二乘状态估计公式,并基于电切换型分支单元的可控性,提出了海缆接地故障定位的新方法.研究内容可为未来国家海底观测网的设计和运行提供参考.     

南海深水海山上的新发现

在国家自然科学基金委重大研究计划"南海深部计划"指导下,于2013—2019年期间,分别运用载人或遥控深潜器,针对南海深海盆中的部分海山开展了4个科学探测航次,在南海首次发现了大面积的高丰度铁锰结核分布区、"南溟"古热液区和惊人的冷水珊瑚生态林。这些发现不仅为深入认识南海不同时空尺度演化的复杂过程及相互作用开辟了新的研究领域,还探索实践了中国海洋高新技术发展与前沿基础科学研究紧密结合并相互促进的高效创新研究模式。