2022年07月07日 星期六

【信息】海洋科技动态

发布时间:2023-11-03
  (一)“乔迪斯·决心号”完成IODP 400航次,获得2500万年前的沉积物岩心
  10月13日,“乔迪斯·决心号”完成IODP 400航次返回冰岛哈夫纳夫约杜尔港。本航次历时两个月,在格陵兰西北部海域冰川边缘3个站位的8个钻孔获得了400多个回次的沉积物岩心样品,最深钻进978米。初步分析认为,最古老沉积物岩心可能记录了2500万年前的沉积过程,后续研究还原格陵兰冰盖随地球历史气候变化而融化或重塑的历史,为建立当前气候变暖背景下冰盖融化模式提供重要线索。本航次所获岩心将储存于德国不来梅IODP岩心库。
  (二)日本核污染水排海后,国际原子能机构首次在福岛附近海域开展大规模采样
  8月24日,日本开始排放核污染水,受到日本当地和国际社会高度关注。国际原子能机构于10月16日—23日首次对福岛附近海域的海水、沉积物和鱼类进行大规模采样,以确定海洋环境中的放射性水平是否发生显著变化。取样工作组成员分别来自国际原子能机构摩纳哥海洋实验室、加拿大卫生部、韩国核安全研究所和中国自然资源部海洋三所,所获样品将由工作组成员带回各自实验室进行放射性分析,由国际原子能机构评估实验结果后公布。
  (三)法国自研AUV完成6000米海试,标志着其超深水调查体系基本形成
  9月12日,法国海洋开发研究院(Ifremer)主导研发的新一代无缆水下机器人(AUV)“尤利克斯号”(Ulyx)成功完成6000米海试。至此,Ifremer拥有6000米级“鹦鹉螺号”载人深潜器(HOV)、“胜利号”ROV和“尤利克斯号”AUV,超深水调查体系基本形成,进一步巩固了世界一流海洋研究机构地位。 “尤利克斯号”长4.5米,空气重量2.7吨,续航时间长达48小时,一次下水可精确测量50平方公里海底地形地貌,并同步获取海水的物理化学参数。Ifremer计划未来应用AUV、ROV、HOV协同作业,探索全球超深海域。
  (四)德国与沙特开展联合调查,沿红海中轴线搜寻新热液喷口
  10月10日,德国“流星号”调查船从沙特阿拉伯吉达港起航,执行德国亥姆霍兹海洋研究中心-沙特阿卜杜拉国王科技大学联合红海调查航次,10国27名科学家登船工作,包括一名来自中国澳门大学的研究人员。该航次将系统地沿红海中轴线搜寻热液喷口,并使用“基尔6000”ROV近距离观测热液喷口和取样,以研究红海热液系统、生态系统及其演化过程。红海中轴线是一条近2000公里长的裂谷活跃带,推测有许多未发现的热液喷口。本航次预计11月初结束。“流星号”调查船长97米,总吨位4280,可搭载65人(含30名科学家)。
  (五)挪威企业研发深海高压海水淡化装置,可降低生产成本
  反渗透是目前应用最广泛的海水淡化技术,通过高压泵对海水加压过滤来制造淡水,具有脱盐率高、结构稳定等优点,但淡化成本高昂。近日,挪威Waterise公司研发一种利用深海高压驱动反渗透过滤的海水淡化装置,并取得专利授权。该装置部署于海面400米以下,通过海底电缆传输电力,利用上层静水压力代替一部分电能,使电能消耗量降低了30%~40%。同时,对海岸土地的需求量减少高达90%,并可降低二氧化碳排放量。据估算,一个应用此技术的大规模深海水淡化装置每天可生产5000万升淡水,足以满足一座30万~40万人口城市的生活用水需求。
  (六)利用地中海沉积物重建450万年以来非洲东北部气候演化历史,为古人类进化与迁移研究提供环境背景
  地中海位于非洲季风气候及欧洲温带气候的交汇处,其东部接受了非洲尼罗河输送的大量碎屑物质,保存了区域气候演化的重要信息,其中最具代表性的就是地中海腐泥层沉积。丹麦奥胡斯大学的学者利用地中海东部ODP钻孔的腐泥层沉积物,通过分析植物叶腊同位素,重建了450万年以来非洲东北部气候/环境演化历史。研究表明,450万年以来非洲东北部气候的干湿交替过程十分显著,交替周期约2.1万年。这一长期变化可能与地球轨道周期变化、全球冰量、海水表面温度等因素相关,其中非轨道因素产生的影响占比超过50%。该研究所揭示的非洲水文气候演化过程,可为早期人类祖先的进化和迁移研究提供新的环境背景,成果发表于《通讯-地球与环境》(Communications earth & environment)。
  文献来源:Lupien, R., Uno, K., Rose, C. et al. Low-frequency orbital variations controlled climatic and environmental cycles, amplitudes, and trends in northeast Africa during the Plio-Pleistocene. Commun Earth Environ 4, 360 (2023).
  (七)气候快速变暖背景下,北极沿岸永久冻土带遭大规模剥蚀搬运
  博林-阿勒罗暖期(即“BA暖期”,1.47万—1.29万年)是发生在末次冰消期的一次短暂温暖期,特征为全球气候快速变暖及海平面快速上升。然而,北极冰冻圈对BA暖期的响应过程至今仍存在争议。意大利威尼斯大学的学者基于北极斯瓦巴尔特群岛大陆边缘的沉积物岩心,利用有机地球化学指标,探讨了BA暖期海平面变化与北极冻土带间的相互作用。研究认为,BA暖期开始时,大量富含生物碳的冻土带沉积物被输送到大陆边缘,而后随气温升高和海平面快速上升,很可能引发了西伯利亚和阿拉斯加沿岸永久冻土的大规模侵蚀,侵蚀物被海冰长距离搬运至北极夫拉姆海峡和北冰洋的海道。研究表明,在气候快速变暖背景下,北极沿岸永久冻土带易受影响导致大规模剥蚀和搬运,成果发表于《通讯-地球与环境》(Communications earth & environment)。
  文献来源:Nogarotto, A., Noormets, R., Chauhan, T. et al. Coastal permafrost was massively eroded during the Bølling-Allerød warm period. Commun Earth Environ 4, 350 (2023).
  (八)海底扩张速率影响热液释放金属和硫元素的通量,据此可评价地质时期大洋中脊硫化物的沉积速率
  大洋中脊的热液循环及冷却过程,不仅能够调节海水的化学元素组成,还伴生形成多金属硫化物矿床。然而,这些热液在海底压力和温度条件下的特征,及海底扩张对热液向海输送金属元素和硫元素的影响仍知之甚少。美国北卡罗来纳大学的学者开发了一种可用于估算海底热液中金属和硫元素峰值含量,及其在上升过程中如何变化的新地球化学模型。模型计算表明,热液中20%~70%的金属和硫元素在上升进入底层水过程中由于冷却和矿化作用而损失。结合热液喷口的背景条件,进一步证实了海底扩张的速率与热液系统向海水释放多金属和硫元素的通量呈正相关。新模型定量估算了地质历史时期大洋中脊系统的长期变化对硫化物的沉积速率、金属和硫元素向海输入通量的影响程度,成果发表于《地质学》(Geology)。
  文献来源:Drew D. Syverson, Adedapo N. Awolayo, Benjamin M. Tutolo; Seafloor spreading and the delivery of sulfur and metals to Earth’s oceans. Geology 2023.
  (九)大洋沉积物之下发现大量海水,可能促进了慢地震形成,并抑制大型地震发生
  许多俯冲带中发现有周期性缓慢滑动的断层,可在数天或数周之内释放构造压力而形成慢地震,但不会造成大型破坏事件。通常认为,慢地震的形成与水的存在有关,但尚未有直接观测证据。美国德克萨斯大学奥斯汀分校的学者对新西兰北部希库朗伊陆缘(Hikurangi margin)的慢地震源区进行了地震成像,获得了迄今为止分辨率最高的三维地震剖面。剖面分析显示,大洋沉积物之下的基底隆起中存在大量海水,可能促进了慢地震形成,同时抑制该区域大型地震活动的发生。研究人员认为,过去的海底火山喷发将一些火山岩侵蚀成多孔的碎裂岩石,在被沉积物掩埋的过程中像海绵一样储水。随着时间的推移,碎裂岩石变成了粘土,锁住了更多的水分。这一发现证实海水可能是形成慢地震的关键因素,作者呼吁进行超深大洋钻探以确定水的最终去向。成果发表于《科学·进展》(Science Advance)。
  文献来源:Gase A C, Bangs N L, Saffer D M, et al. Subducting volcaniclastic-rich upper crust supplies fluids for shallow megathrust and slow slip[J]. Science Advances, 2023, 9(33): eadh0150.
  (十)IODP岩心的锆石定年显示,东太平洋超快速扩张脊与大西洋慢速扩张脊的洋壳增生持续时间相近
  洋壳由板块破裂时深部地幔物质上涌并向洋脊两侧扩张形成。已有研究表明,不同扩张速率下形成的洋壳性质有着显著的差异。东太平洋海隆是典型的快速-超快速扩张脊(扩张速率大于80毫米/年,最快可达172毫米/年),但扩张过程中洋壳的增生变化尚不清楚。英国卡迪夫大学的学者对ODP 206航次在东太平洋海隆所获岩心中的锆石进行定年,发现锆石结晶时间集中在15.19Ma,结晶过程持续了数十万年。锆石结晶是深部地幔物质侵入浅部地壳过程中部分熔融发生的结晶,这表明了该地区洋壳增生的持续时间为数万年至数十万年。这一持续时间与慢速扩张(扩张速率约20~80 毫米/年)的大西洋中脊相近,意味着两者持续时间相近。成果发表于《地球化学、地球物理学、地球系统学》(Geochemistry, Geophysics, Geosystems)。
  文献来源:Lissenberg, C. J., Condon, D. J., Smye, A. J., & Anma, R. (2023). Crystallization of superfastspreading oceanic crust (ODP Hole 1256D, Pacific Ocean): Constraints from zircon geochronology. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 24, e2023GC010964.

 

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