科研动态

2023年度自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室/山东省深海矿产资源开发重点实验室(筹)十大科技进展评选结果公布

时间:2024.02.08 来源:地质室 字号

近日,依托我所的自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室/山东省深海矿产资源开发重点实验室(筹)(以下简称实验室)组织开展了“2023年度自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室/山东省深海矿产资源开发重点实验室(筹)十大科技进展”评选活动。经过实验室人员评选,“提出中新世以来南亚季风演变新机制”等10大科技进展入选。

1.  提出中新世以来南亚季风演变新机制

亚洲季风是全球最大、最活跃的季风系统之一,其演变和驱动机制是全球变化研究的前沿和热点问题。认识亚洲季风在地质历史时期的演变过程与机制,对理解季风气候变化趋势及其环境效应至关重要。然而,对亚洲季风在构造尺度上的演变及驱动机制目前仍存有争议。实验室科研人员通过对阿拉伯海沉积岩芯的研究,揭示了中新世中期以来南亚夏季风“两步式”减弱的演变历史,提出南、北半球冰盖通过影响哈德莱环流/热带辐合带的径向移动,从而控制南亚夏季风的演化机制。该研究首次阐明了两极冰盖不对称演化是驱动南亚季风构造尺度上变化的重要机制,不仅推动了对亚洲季风演变机制的理解,也为认识气候系统的高-低纬相互作用提供了重要参考。研究成果发表在Nature Communications上,主要完成人为姚政权、石学法、郭正堂、李新周和B.Nagender Nath等,并应邀在《科学通报》的“悦读科学”栏目撰文进行了先容。

2.  出版《渤海、黄海和东海沉积有机碳分布图》

2023年科学出版社出版了实验室科研人员主编的《渤海、黄海和东海沉积有机碳分布图》(1:250万)及说明书(中英文版,乔淑卿、石学法、吴斌、姚政权、胡利民主编)。本图是在《渤海、黄海和东海沉积物类型图》(1:100万)的基础上,根据我国近二十几年来实施的多个海洋调查专项和其他调查项目以及收集获取的5796站沉积有机碳数据精心编制而成的中国第一幅海区沉积有机碳分布图。本图及说明书详细展示了渤海、黄海和东海沉积有机碳的分布特征及其变化规律,分析了有机碳的来源,定量估算了现代沉积有机碳埋藏通量,探讨了有机碳分布的控制因素,阐明了沉积有机碳的收支,基本查清了渤海、黄海和东海沉积有机碳埋藏的家底。本图的编制出版深化了对中国近海碳库和碳汇的认知,为实现双碳目标提供了科技支撑,对海洋碳循环和气候变化研究起到了积极的推动作用。

3.  发布实施首部深海稀土资源勘查团体标准

中国海洋工程咨询协会于2023年8月17日发布了由实验室石学法、于淼、黄牧、毕东杰等人主编的《深海富稀土沉积物资源勘查指南》(T/CAOE 61–2023)并推荐实施。这是国际上首部深海稀土资源勘查标准,填补了深海稀土资源勘查的空白。作为一种新发现的海底矿产资源,之前国内外尚没有适用于深海稀土资源勘查工作的标准。我国自2011年开展深海稀土资源调查研究以来,取得了多项重要成果,积累了丰富的勘查经验。调查区域覆盖了印度洋和太平洋深海稀土资源分布的主要海区。我所牵头联合中国大洋矿产资源开发协会、自然资源部第二海洋研究所等单位,基于我国十几年来的深海稀土资源勘查工作实践,并参考国内外相关调查工作资料编制了该团体标准。本标准的制定将推动我国及国际上深海稀土资源的调查研究,促进深海稀土资源的开发利用,为维护和巩固我国稀土资源大国地位提供支撑。

4.  建立印太交汇区关键海域沉积物“源-汇”模式

印太交汇区位于多圈层、跨洋盆物质和能量交换中心,发育有全球最大的沉积物“源-汇”体系。实验室刘升发、吴凯凯、石学法等人基于中国-泰国、中国-马来西亚和中国-孟加拉国合作取得的样品资料,系统研究了印太交汇区关键海域沉积物“源-汇”过程和输运机制。建立了末次冰消期以来海平面和东亚季风驱动的巽他大陆架沉积物输送模式,发现了全新世以来泰国湾和巽他陆架沉积物来源及输运模式在7.5 ka BP发生明显转变,主要受海平面波动和季风系统驱动的沿岸流变化双重因素控制下的湄公河入海物质输运方向改变的影响。定量判别了末次盛冰期以来恒河和印度半岛入海物质对孟加拉深海扇的贡献量,建立了“恒河-印度河”来源物质在全新世早期发生突变的沉积模式,恒河贡献量在末次冰期占绝对主导作用,贡献量可达90%,而印度半岛入海物质在全新世则升至24%,首次量化了印度半岛入海物质对孟加拉扇形成和演化发挥的重要作用。本研究深化了对印太交汇区关键海域沉积物“源-汇”过程和机制的认识,研究成果发表在Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology、Journal of Geophysical Research和Marine Geology等期刊上。

5.  揭示北极东西伯利亚陆架沉积物物源及其输运机制

北极东西伯利亚陆架(包括拉普捷夫海、东西伯利亚海和楚科奇海)是北冰洋海冰生成和输出的主要地区,该区沉积物物源的有效识别是追踪北冰洋海冰沉积物输运过程的关键。然而,由于东西伯利亚陆架沉积物来源与搬运过程复杂,追踪北极海冰输运过程仍存在不确定性。实验室科研人员通过对中俄联合北极考察航次获取的东西伯利亚陆架表层沉积物的研究,阐明了北极东西伯利亚陆架沉积物的Sr、Nd、Pb同位素特征,定量估算了该区沉积物的主要来源,揭示了Nd同位素在示踪海冰输运过程中的指示意义。该研究结果为深入认识海冰自东西伯利亚陆架向北冰洋的输运过程提供了重要参考。研究成果发表在Chemical Geology杂志上,主要完成人为李秋玲、乔淑卿、石学法等。

6.  滨岸泥质带沉积作用研究获得新认知

滨岸泥质带是浅海细粒沉积物聚集的重要场所。长期以来,对滨岸泥质带沉积作用与相带分布的研究非常薄弱,限制了对其沉积过程的理解。实验室单新、乔淑卿、金丽娜、石学法等人基于世界上大型的滨岸泥质带-长江泥质带钻孔与浅地层剖面的研究,取得了创新性认识:在台湾海峡内发现了氧同位素3期形成的富贝壳泥、厚层块状泥和生物扰动泥的物源来自长江,揭示了末次盛冰期以前古长江滨岸泥质带的存在;构建了滨岸泥质带的相带分布,阐明了泥质带相对浅水区域(0–20 m水深)发育因潮流和风暴浪再悬浮形成的浮泥沉积,相对深水区域(20–60 m)发育沿岸流形成的生物扰动泥和富贝壳泥。本研究进一步提出滨岸泥质带沉积序列内既包含因海平面上升和低海平面时期所形成的沉积间断、也包含相对浅水区域因风暴浪和潮流再悬浮所形成的事件沉积,而建立的岩相平面分布对滨-浅海古地理重建具有重要意义。研究成果发表于Global and Planetary Change和Sedimentology上。

7.  “超高分辨率浅层三维地震探测关键技术”研发取得突破

2023年5月,实验室李西双研究员承担的山东省重大创新工程项目“超高分辨率浅层三维地震探测关键技术研究”项目顺利通过评审验收,评价等级为优秀。经过3年的攻关,项目成功攻克了双电火花震源交替放炮,高密度数据采集、传输和存储采集,非规则观测系统炮集成像等关键技术,形成一套系统样机,在渤海进行的试采试验表明该系统可对海床浅部~100m内目标进行探测和精细成像。该项目获得发明专利11项,App著作权3项,发表相关学术论文10余篇,其中2项关键技术实现了成果转化。

8.  发布实施《大洋样品管理分类代码》国家标准

2023年,由实验室卜文瑞研究员作为第一起草人牵头起草的《大洋样品管理分类代码》(标准号 GB/T 42330-2023)通过国家市场监督管理总局(国家标准化管理委员会)审查,并发布实施。本标准以大洋样品为编码对象,代码总体结构包含13个代码段,共 30个代码位,由馆藏码、状态码、原始码和衍生码等 4个部分组成,分别记录了样品的馆藏信息、状态信息、原始采样信息及分割切割信息。该标准的发布实施,填补了我国大洋调查样品管理基础标准的空白,面向全国海洋科学界提供了一套可供珍贵海洋科学样品精准管理、信息自动回溯、科学数据智能整合等信息化平台建设参考的底层技术方案。

9.  南大西洋地区地幔柱与洋中脊相互作用研究取得新进展

实验室李传顺、张海桃等人通过对南大西洋中脊地区高密度高精度采集到的岩石样品研究,首次揭示了南大西洋中脊系统研究区的地幔岩性组成、部分熔融环境以及岩浆后期的分异结晶演化特征。在此基础上,查明了南大西洋中脊25-35°S脊段地区的地幔源区是由亏损型与EM2型地幔端元组分经不同比例混合而成,并结合不相容元素比值-放射性同位素比值之间的二端元混合规律,揭示了特里斯坦地幔柱与研究区脊段之间的柱-脊相互作用状态与特征:大西洋中脊南纬25-35°S区段与其特里斯坦地幔柱之间的直接的、物理上的相互作用已经停止,但是在其下伏的亏损的橄榄岩地幔中仍残存有少量富集组分包(系地幔柱曾经位于洋中脊轴部之下或附近时所遗留),这些易熔融的富集组分经对流进入洋中脊下方,将对洋中脊岩浆和/或热液过程产生重要影响。并且洋中脊地幔源区中所含的地幔柱成因物质随着与地幔柱空间距离的增加而逐渐减少。该研究为揭示南大西洋中脊自打开初期至今的地球动力学过程提供了重要佐证。研究成果发表在地学期刊Chemical Geology和International Journal of Earth Sciences上。

10.      菲律宾海及周缘地区岩浆作用及构造演化研究获新进展

俯冲系统关键构造位置的熔岩是与俯冲工厂里一些重要地质过程的产物,记录了俯冲带物质循环和壳幔圈层相互作用的关键信息。2023年,实验室鄢全树、袁龙等人选取了菲律宾海及周缘地区关键位置的基底岩石样品开展了年代学和岩石地球化学研究,获得了系列创新性认识:揭示了马里亚纳俯冲系统物质循环对马里亚纳海槽岩浆过程影响以及弧后扩张中心内岩浆系统与硫化物热液成矿关系之间的关系;从岩石学角度为九州-帕劳脊是一条不成熟的洋内弧”提供了直接证据;揭示了南海西缘中南半岛之下大陆底岩石圈地幔性质,并发现海南岛地幔柱对于该区域的岩石圈地幔改造过程扮演了重要角色。相关成果发表在Gondwana ResearchInternational Geology ReviewChemical Geology等期刊上。

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