深海海底边界层原位观测系统研发与应用     

季春生  贾永刚  朱俊江  胡乃利  范智涵  胡聪  冯学志  余和雨  刘博 《地学前缘》2022,29(5):265-274

为进一步研究南海北部陆坡海洋动力过程对深海海底边界层的影响,研发了“深海海底边界层原位观测系统(In-situ Observation System for Bottom Boundary Layer in Abyssal Sea)”,ABBLOS。观测系统主体为坐底式深海运载平台,最大工作水深可达6 700 m(实际工作水深取决于搭载设备的耐压水深),是研究深海海底边界层问题的重要技术创新。观测平台由上下两部分框架结构组成,上部框架用于搭载和回收观测设备,下部支撑架为配重,并且用于提供距离海底1 m的观测空间;同时创新性地设计了“卡槽定位-螺栓紧固”的连接方式连接上下两部分,连接方式简单可靠,保证了平台回收成功率。ABBLOS集成了75 k-ADCP、高频ADCP、ADV、高精度压力计、海底摄像机等设备,以及甲烷、温盐深、浊度、溶解氧、氧化还原电位等传感器,首次实现了内波、中尺度涡等海洋动力过程与海底边界层物理化学参数的动态变化同步观测,特别是可以观测距离海底1 m高度范围的水体流速剖面,并且达到7 mm一层的垂向空间分辨率。研制完成后,2020年在南海北部陆坡神狐海域655 m和1 405 m水深处分别成功布放并回收,观测时间共计34天,采集到观测站位上覆海水的流速剖面结构,捕捉到了平均周期为1天1次的内波作用过程,以及海底边界层的多种物理化学参数。初步分析655 m水深处的观测数据后,发现深海海底边界层的温度、压力、溶解氧、密度和盐度等参数受控于海洋潮汐过程,尤其是温度和压力的变化基本与潮汐周期同步。海底边界层氧化环境较为稳定,甲烷浓度由高变低,但是基本在海洋溶解甲烷平均浓度范围内。与潮汐相比,内孤立波对深海海底边界层水体的影响程度较小,但是明显可以引起沉积物的再悬浮,引起的海底边界层的海水浊度从背景值的0.01 NTU增大到48 NTU,海底摄像机也记录到了内孤立波期间深海底层海水突然变浑浊的过程,说明南海内孤立波可以影响海底沉积物的输运。  相似文献   

黄河三角洲浅层地下水盐分来源及咸化过程研究     

侯国华  高茂生  叶思源  赵广明 《地学前缘》2022,29(3):145-154

黄河三角洲地下水咸化已成为区域最突出的生态环境问题之一。识别地下水补给及盐分来源是有效控制和改善地下水咸化问题的关键。本研究采集了研究区浅层地下水、地表水和海水等不同类型水样,利用离子比、Piper三线图、吉布斯图等方法对八大离子浓度、δD和δ¹⁸O 组成、Br和Sr 浓度等进行地下水补给研究与盐分来源辨析。结果表明:(1)黄河三角洲浅层地下水以总溶解性固体(TDS)为338 g/L的咸水为主,地下水水化学类型较为单一,主要为Cl-Na型。(2)三角洲区域地下水以大气降水补给为主,并且在补给过程中经历了不同程度的蒸发作用的影响,黄河现行流路区域地下水主要来源于河水侧渗补给,但浅层地下水含水层水平渗透性较差限制了黄河侧渗补给范围。(3)海洋是黄河三角洲浅层地下水盐分的主要来源,黄河现行流路区域及近岸地下水盐分来源于海水混合,三角洲北部刁口河等古河道区域地下水盐分主要来源于海相蒸发盐淋滤溶解。  相似文献   

锆石Ce 氧逸度计和早期地球的氧化还原状态     

肖路毅  杨晓志 《高校地质学报》2022,28(4):484-492

氧逸度可以用于定量描述一个体系的氧化还原状态,是地球科学非常重要的一个热力学指标。早期地球的氧逸度及其变化趋势的重建,对大气圈、水圈、生物圈乃至整个地球的起源和演化具有重要的科学意义,也是地球科学长期探索的重要目标。锆石提供了地球上已发现的最古老天然样品,几乎是目前研究早期(冥古宙)地球的唯一可靠对象。近年来的研究发现,锆石中Ce的含量对其母岩浆体系的氧逸度很敏感,并由此发展出了锆石的Ce氧逸度计。这一技术对认识早期地球的氧化还原状态十分关键。文章对锆石Ce氧逸度计进行了简单介绍,进而对早期地壳和地幔的氧化还原状态进行了综合评述。在此基础上,对早期地球几个重要圈层(大气圈、大陆地壳和上地幔)氧逸度的演化及相互间的耦合关系进行了讨论。  相似文献   

卤水中溶解性有机质的光谱学性质和光降解行为研究     

杨克利  董亚萍  李武  彭姣玉  刘海宁 《地学前缘》2021,28(6):187-195

卤水中溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)会对盐田日晒工艺和产品质量产生不利影响,如盐田卤水的蒸发速率减缓、蒸发度减小以及提取的矿物产品带有刺鼻的气味、浓重的颜色等。因此,对具有资源开发利用价值的卤水体系中DOM结构和性质的研究可以为后续DOM的有效去除或在DOM共存体系中调控无机盐结晶工艺路线提供有效的指导意见。本文以自然界中广泛存在的两种不同类型的卤水体系,即盐湖卤水DOM(SLDOM)和油田卤水DOM(OFDOM)为研究对象,采用溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)分析、光谱学分析和平行因子分析等手段对DOM的含量、分子量分布特征、光谱学结构和光降解行为开展了研究。DOC和荧光分析表明SLDOM和OFDOM的DOC含量和生物指数(BIX)值相似;与OFDOM相比,SLDOM的腐质化指数(HIX)值和高分子量组分(HMW)比例偏高;特别吸收光谱(SUVA₂₅₄)和糖类化合物含量检测结果表明,SLDOM和OFDOM的HMW组分中含有的芳香类和糖类化合物所占比例比低分子量组分(LMW)高;三维荧光谱图分析(EEM)结果表明,SLDOM主要以腐殖质类物质为主,而OFDOM以蛋白质类组分为主。此外,DOM的荧光组分在不同分子量中的分布也存在明显差异:对于SLDOM,富里酸主要分布在HMW DOM中,而腐殖酸主要在LMW DOM中;对于OFDOM,芳香胺类蛋白组分主要分布在HMW DOM中,色氨酸和酪氨酸类蛋白组分主要分布在LMM DOM中。在光降解实验中,SLDOM和OFDOM的DOC含量随光照时间增加而逐渐减少,分别下降了29.32%和15.11%。进一步的分析表明,光照过程中两种卤水中糖类化合物均减少,小分子量的DOM优先分解。此外,在光照过程中SLDOM芳香类化合物增加,腐质化程度基本不变;OFDOM芳香类化合物减少,腐质化程度增加。EEM平行因子分析(PARAFAC)结果表明,SLDOM荧光组分在光降解过程中荧光强度增加,而OFDOM荧光强度减少。  相似文献   

鲁西地区角闪石岩地球化学、矿物学特征及其地质意义     

王凯凯  刘传朋  邓俊  梁成  刘同 《地球学报》2021,42(6):771-784

基性-超基性岩脉群通常形成于伸展构造背景,是示踪地幔源特征以及大陆和超大陆破裂的重要标志.鲁西地区角闪石岩为研究古元古代岩浆源和构造演化提供了一个窗口.本文对鲁西地区角闪石岩进行了岩相学、全岩地球化学及角闪石、黑云母电子探针原位分析.角闪石岩具板内构造环境,来自富集地幔.通过角闪石、黑云母成因分析,均具有幔源成因,角闪石结晶温度为702～781℃;结晶压力为29.8～228.8 MPa,结晶深度1～7.5 km,结晶时氧逸度变化范围在NNO+2.68到NNO+3.35之间.结合本次获得角闪石岩磷灰石U-Pb年龄为(1817±35)Ma,认为鲁西地区(1817±35)Ma处于板内拉伸环境,存在幔源岩浆上侵,已进入大陆裂解阶段.  相似文献   

滇西姚安金矿床磷灰石化学特征及指示意义     

郑瑜林  张长青  刘欢  孙嘉  张盼盼 《矿床地质》2021,40(1):156-168

姚安金矿床位于金沙江-哀牢山富碱斑岩带中段,大地构造位置处于扬子板块西缘与三江特提斯造山带结合部位,其成矿与新生代富碱岩浆-岩浆热液密切相关。野外调查发现矿化仅存在于黑云母正长斑岩体内,而与黑云母正长斑岩空间关系密切的石英正长斑岩却未发现矿化。为探讨黑云母正长斑岩与石英正长斑岩岩体含矿性差异,运用电子探针、LA-ICP-MS分析方法,以富矿黑云母正长斑岩和贫矿石英正长斑岩岩体内的磷灰石作为研究对象,对比磷灰石之间的差异,探讨磷灰石记录的岩浆演化以及反映岩浆氧化还原条件和流体活动性相关信息。测试结果表明,姚安矿区富矿岩体与贫矿岩体磷灰石均为岩浆磷灰石且富F、低Cl;富矿岩体磷灰石相比于贫矿岩体磷灰石具有较大的δEu变化范围与较低的δCe,指示富矿岩体具有较高的氧逸度,高的氧逸度会抑制金以硫化物形式沉淀,从而增强了岩体的成矿潜力。富矿岩体磷灰石具有较高的Ce/Pb比值与低的Th/U比值,表明岩浆形成过程中成矿岩体流体活动性较强,岩浆分异较强。富矿岩体角闪石和黑云母的发育表明岩浆具有较高的水含量,高水含量可以增加金属元素在熔体中的溶解度,并且高水含量的岩浆在演化过程中水也较易达到饱和,发生对成矿有重要意义的流体出溶。总之,在姚安地区,高氧逸度,高水含量以及强流体活动性是成矿的关键。  相似文献   

青藏高原西部阿汝冰芯记录的近100 a气温变化研究   总被引：2，自引：2，他引：0  

杨丹丹  姚檀栋  邬光剑  朱美林  德吉 《冰川冻土》2021,43(1):124-134

以2017年9月钻取自青藏高原西部阿汝冰崩区长度55.29 m的阿汝冰芯为研究对象,通过冰芯δ¹⁸O记录与Nye模型重建了冰芯上部17.87 m的时间序列是1917—2016年。结合冰芯邻近的改则、狮泉河气象站1973—2016年夏季平均气温数据,通过相关性分析及线性回归法、Mann-Kendall（M-K）检验分析,发现冰芯与气象站记录的过去44年气温显著升高;根据M-K突变检验得出,20世纪80年代是气温变化由高—低—高的转折时期,且阿汝冰芯记录的突变年份1981年前后气温上升约1.97 ℃。同样地,采用线性回归法、M-K检验分析阿汝冰芯与邻近的古里雅冰芯共同记录的1917—1991年气温变化情况,发现两支冰芯记录的75年间气温变化总体呈上升趋势;根据M-K突变检验得出,升温始于20世纪30年代中后期并于50年代达到显著升温的趋势,且阿汝冰芯记录的突变年份1949年前后气温上升了约1.1 ℃。阿汝冰芯与气象站和古里雅冰芯记录的气温变化具有一致的升温趋势,但阿汝冰芯记录的增温幅度比气象站记录高,同时比古里雅冰芯记录的增温幅度小。  相似文献   

羌塘盆地热觉茶卡-藏夏河地区泉水水化学特征及其地质意义          下载免费PDF全文

曾胜强  陈文彬  冯兴雷 《沉积与特提斯地质》2021,41(4):536-543

泉水的水化学特征可以反映氧化-还原环境和水动力条件,近年来被广泛地用于石油、天然气以及天然气水合物的找矿工作中。本文对羌塘盆地热觉茶卡—藏夏河地区37处泉水和13件地表水进行了水化学特征、水溶性烃类气体特征和水中氢氧同位素特征分析,结果表明,羌塘盆地热觉茶卡—藏夏河地区的水型主要为Na₂SO₄型和MgCl₂型,其次为NaHCO₃型和CaCl₂型。矿化度普遍较高,说明该区具有较好的保存条件。铵根离子的平均含量为0.895 g/g,在藏夏河地区高达7.381 g/g,表明在藏夏河东部地区有机质相对较为丰富,这与区域上发育的富有机质页岩结果一致。氢氧同位素结果显示,该区水体的氢氧同位素落在了大气降水线附近,表明水体的来源主要受大气降水的补给。另外,采集的9个泉水样品中均检测出一定含量的水溶甲烷,在白云湖地区的甲烷含量相对较高,显示出较好的油气潜力。综合研究表明,藏夏河东和白云湖地区具有良好的油气烃源岩条件,保存条件较好,显示出良好的油气和天然气水合物资源前景。  相似文献   

The relationship between groundwater and natural vegetation in Qaidam Basin          下载免费PDF全文

Dang Xue-ya  Lu Na  Gu Xiao-fan  Jin Xiao-mei 《地下水科学与工程》2021,9(4):341-349

To accurately evaluate ecological risks trigged by groundwater exploitation, it must be clarified the relationship between vegetation and groundwater. Based on remote sensing data sets MOD13Q1, groundwater table depth (WTD) and total dissolved solids (TDS), the relationship between groundwater and natural vegetation was analyzed statistically in the main plain areas of Qaidam Basin. The results indicate that natural vegetation is groundwater-dependent in areas where WTD is less than 5.5 m and TDS is less than 7.5 g/L. Aquatic vegetation, hygrophytic vegetation and hygrophytic saline-alkali tolerant vegetation are mainly distributed in areas with WTD <1.1 m. Salt-tolerant and mesophytic vegetation mainly occur in areas with WTD of 1.4-3.5 m, while the xerophytic vegetation isprimarily present in areas where WTD ranges from 1.4 m to 5.5 m. Natural vegetation does not necessarily depend on groundwater in areas with WTD >5.5 m. For natural vegetation, the most suitable water TDS is less than 1.5 g/L, the moderately suitable TDS is 1.5-5.0 g/L, the basically suitable TDS is 5.0-7.5 g/L, and the unsuitable TDS is more than 7.5 g/L.  相似文献   

元古宙真核藻类演化及环境控制因素     

张凤廉  王华建  张水昌  邓胜徽  叶云涛  邓焱  王晓梅  吕丹  卢远征  吕怡潼 《地质学报》2021,95(5):1334-1355

宜居地球、地外生命探索以及资源勘查等的需求使真核生物的早期溯源和演化趋势研究成为国际热点.根据已发现实体化石、分子化石和分子钟证据,将元古宙真核藻类演化划分为环境准备(2.45～1.70 Ga)、缓慢发展(1.70～0.80 Ga)、剧烈波动(0.80～0.64 Ga)、快速辐射(0.64～0.54 Ga)四个阶段.元古宙真核生物的出现、演化和辐射进程与地球氧化和极端气候事件(如冰期)的发生具耦合性,表现出早期生命与地球表层环境的协同演化.真核藻类在1.70～0.80 Ga期间的缓慢演化可能与长期较低的大气氧含量(约为现今水平的1％～10％PAL)有关.低的大气-海洋氧化程度不仅限制了真核藻类生存空间,也通过对氮、磷等营养元素的供应约束,限制了真核藻类初级生产力水平.因此,地球表层氧化可能是地球宜居演化,并孕育出真核生物等各种复杂生命的主要原因.从地球系统形成与演变的角度探索生物圈演化或能对生命的过去和未来给出更为可靠的答案.  相似文献