【信息】海洋科技动态

　　为促进美国海上风电产业链融合，推进至2035年安装15吉瓦浮式海上风电装置并降低75%成本的目标，美国能源部、交通运输部等4个部门近期召开线上会议，讨论浮式海上风电的发展愿景、未来工作框架、面临的机遇与挑战。美国2/3的海洋风能资源位于深水区，浮动技术是挖掘海上风能潜力的关键。会议期间，能源部宣布投资1亿美元，以开展西海岸海上风电传输研究、成立国家海上风电研究与开发联盟、规划海上风电运营和维护路线图等项目，另投资3000万美元支持相关新材料和新工艺研发。此外，交通运输部也投资1亿美元建设海上风电相关的港口设施，海洋能源管理局发布了海上风电项目环评法规。自现任总统政府执政以来，美国大力扶持清洁能源产业，海上风电发展迅猛，仅2022年就获98亿美元投资用于建设加州海上风电租赁等多个大型项目。

　　（二）“欧盟使命：恢复我们的海洋和水域”项目获1.2亿欧元投资

　　欧盟委员会近期公布，“欧盟使命”计划将投入1.17亿欧元支持20个科研项目，以保护和恢复海洋生物多样性、减少污染、支持蓝色经济可持续发展。“欧盟使命”计划旨在为欧洲目前面临的严峻挑战寻求解决方案，“恢复我们的海洋和水域”是4个重点方向之一。这些项目由39个国家的297家机构合作申请，周期1~3年，研究领域包括：（1）海洋保护和水域恢复，（2）海洋污染防治，（3）可持续蓝色经济发展，（4）开发数字海洋产品，（5）宣传及鼓励公众参与，（6）建立海洋和水域协调中心，（7）支持整个计划的运营和联系。

　　（三）英国国家海洋学中心（NOC）开展东太平洋深海采矿对生态环境影响研究

　　隶属英国NOC 的“詹姆斯·库克”号科考船（RRS James Cook）近期已从中美洲哥斯达黎加起航，前往东太平洋CCZ区开展为期一个月的科考。该航次的目标是绘制海底生物栖息地的地图，研究海洋生物地球化学和生态系统变化，预测多金属结核勘探合同区的生态恢复力，综合评估深海采矿对生态系统的影响。此外，科考船还将部署锚系以长期监测海底流，及观察海底动物群落的时间变化和空间依赖性。“詹姆斯·库克”号长89.2米，宽18.6米，总吨5401，配备A架和综合绞车套件、多波束、ROV、CTD等多种调查设施。

　　（四）西班牙综合调查大西洋加那利群岛海域，使用载人深潜器观测火山新生熔岩

　　近期，西班牙 “拉蒙·马尔加勒夫”号科考船（RV Ramón Margalef）在大西洋加那利群岛近海完成了为期16天的综合调查。本次调查的任务主要有两个，一是绘制海底高清地形图，获取深海生物栖息地图像及生物样品等，评估深海生态系统状况；二是考察两座活跃火山的物理化学、生物及地质过程。Tagoro火山是其中一座海底火山，目前正处于热液释放阶段，科考船使用ROV采集深层水、岩石和沉积物样品；另一座拉帕尔马岛火山于2021年底持续喷发了3个月，从岛面至深海形成了巨大的熔岩三角洲。科考船使用“双鱼座 Ⅵ”载人深潜器连续4天、每天两次下潜观测新生熔岩的形态，以查明深海生态系统的恢复过程。

　　“拉蒙·马尔加勒夫”号科考船长46.7米，总吨位988，2011年入列。“双鱼座 Ⅵ”载人深潜器最大下潜深度2180米，可搭载1名驾驶员和3名科考人员，最长续航时间14小时。

　　（五）澳大利亚开展南极冰心钻探研究，以预测未来气候变化

　　澳大利亚南极局近期公布，澳大利亚“南极百万年冰心钻探”项目首钻成功，钻探位置为海拔3230米的“小穹顶C”（Little Dome C），离澳大利亚凯西科考站约1200公里。首钻成功获取四根长6~7米的冰心，穿透约200年累积降雪厚度，且对人员和机械设备运输进行了预演，为明年夏天的正式钻探做好准备。“南极百万年冰心钻探”项目计划耗费数年在“小穹顶C”钻进冰层2.8公里，提取100万年以上冰心，科学家将分析冰心气泡成分，以提高对百万年尺度全球气候系统稳定性的认识，预测未来气候变化。本月初，欧洲的“南极古老冰心钻探”项目成功钻取808米冰心，美、日合作的“南极冰心钻探”项目也完成选址，计划2024年开钻。

　　（六）走滑断层发生转换挤压作用，是形成新生代俯冲的起始有利条件

　　俯冲带是地球板块构造的关键部分，走滑断层作为天然的岩石圈薄弱带，是形成俯冲起始的必要条件。由于走滑断层的空间结构较为复杂，以往的数值模拟通常将其简化，未能细致分析其弱化岩石圈、促进俯冲起始的机制。学者建立了一个具有复杂空间结构的走滑断层新三维模型，开展数值模拟研究。研究发现，在走滑断层边界处，板块压缩和剪切产生的转换挤压作用形成了岩石圈薄弱带，为俯冲起始提供了有利条件。研究还发现，较快的板块走滑速度和较高浮力的上覆板块是形成年轻大洋板块俯冲起始的驱动因素，这种机制符合新生代多数俯冲起始的初始情形。相关成果发表于《Geophysical Research Letters》（地球物理研究快报）。

　　文献来源：Zhong, X., & Li, Z.-H. (2023).Compression at strike-slip fault is a favorable condition for subduction initiation. Geophysical Research Letters,50, e2022GL102171.

　　（七）运用古地磁数据，重建晚白垩纪以来南极半岛北部板块旋转与岩浆活动历史

　　南极半岛是斯科舍海的南部边界，还原南极半岛的板块运动历史对研究斯科舍海的打开过程至关重要。学者运用古地磁数据和其他地质资料，重建了~90Ma以来南极半岛北部的板块旋转过程和岩浆活动历史。研究发现，菲尼克斯板块-南极半岛的汇聚与5个不同的板块旋转周期有关，岩浆活动导致汇聚的速度发生变化。南极半岛北部板块经历了3个旋转过程：（1）~80Ma发生小规模顺时针旋转，导致了南桑威奇俯冲带的俯冲起始；（2）~62Ma开始的大规模顺时针旋转，则导致了南极半岛和南美洲在晚古新世分离；（3）~47Ma之后的逆时针旋转，促进了南斯科舍海脊的岩石圈伸展，进而导致了斯科舍海盆的打开。本研究全面还原了斯科舍海地区从板块俯冲和上覆板块旋转到岩浆演化和大陆分离的地质过程，成果发表于《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》（地球物理学研究杂志：固体地球）。

　　文献来源：Gao, L., Zhao, Y., Yang, Z., Pei, J., Zhang, S.-H., Liu, X., et al. (2023). Plate rotation of the northern Antarctic Peninsula since the Late Cretaceous: Implications for the tectonic evolution of the Scotia Sea region. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 128, e2022JB026110.

　　（八）第四纪冰期北冰洋深层水缺氧，成为除南大洋外的潜在“碳储库”

　　大气CO₂浓度在第四纪冰期-间冰期旋回的变化机制是古气候研究的前沿问题，主流观点认为，在此阶段南大洋深层水是一个主要“碳储库”，但北冰洋是否也是一个“碳储库”？了解北冰洋深层水是否存在支持碳储的缺氧条件是回答这个问题的关键。韩国极地研究所学者利用采集于北冰洋门捷列夫海脊的钻孔沉积物，基于自生碳酸盐的结构特征及地球化学分析，探讨了76 ka以来北冰洋的氧化还原条件。结果表明，在亚冰期阶段，北冰洋深层水含氧量显著降低，为储碳提供了必要条件，这可能与此时期富含沉积物的高密度冰融水进入海洋有关。该研究强调，深层水缺氧现象在北冰洋西部更为显著，指示该海域可能在冰期阶段对调节大气CO₂发挥了作用。相关研究发表于《Nature Communications earth & environment》（自然·通讯：地球与环境）。

　　文献来源：Jang, K., Woo, K.S., Kim, JK. et al. Arctic deep-water anoxia and its potential role for ocean carbon sink during glacial periods. Commun Earth Environ 4, 45 (2023).

　　（九）前寒武纪海洋碳酸盐工厂不同于现代，以孔隙水自生碳酸盐形成为主导

　　碳酸钙的形成是碳从海洋-大气系统返回固体地球的主要途径。海洋碳酸盐工厂即是通过碳酸盐矿物析出，从海水中去除溶解无机碳的过程，在海洋生物地球化学循环中发挥着关键作用。由于缺乏经验结果约束，目前海洋碳酸盐工厂在地质历史时期的演变过程仍然存在争议。美国耶鲁大学学者提出了一种基于碳酸盐锶同位素组成（δ88/86Sr），以追踪海洋碳酸盐工厂的长期演变、分析碳酸盐矿物饱和状态的新方法，探讨了地球早期海洋碳酸盐工厂的演化过程。与传统观点研究认为的表层海水及浅海海底是碳酸盐汇不同，本项研究认为，海底沉积物孔隙水中自生碳酸盐的生长代表了整个前寒武纪阶段的主要碳酸盐汇。该研究为前寒武纪全球碳循环的调控机制提供了新的见解，成果近期发表于《Nature》（自然）。

　　文献来源：Wang, J., Tarhan, L.G., Jacobson, A.D. et al. The evolution of the marine carbonate factory. Nature (2023).

　　（十）日本海海盆岩石圈存在层状演化，扩张停止后，小规模地幔对流影响了岩石圈的形成

　　新生海盆为了解海洋岩石圈的结构和变形提供了独特的窗口，日本海和中国南海都是西太平洋典型边缘海，它们的海盆岩石圈演化历史具有较高的相似性。日本东京大学科学家利用海底地震仪收集的数据，通过解释日本海海盆多次地震事件，建立了海盆下方详细的地震波速度模型。综合分析表明，日本海海盆大洋岩石圈的结构比预期更复杂，根据岩石圈中部呈现的地震波不连续性可分为上下两层。上层岩石圈的地震波速度随其方向变化而发生强烈变化，而下层岩石圈（靠近地幔）中的这一特性并不明显。研究人员将这一现象归因于岩石圈演化过程中发生的分层现象，上层岩石圈形成于20~15Ma之间的海底扩张时期，其中的矿物结构具有强烈的方向性，因此地震波呈现出速度-方向强相关；而下层岩石圈形成于海底扩张停止后，受小规模地幔对流影响，矿物结构方向混乱，地震波通过时无法呈现明显的速度-方向关联性。类似的小规模地幔对流可能也发生在现今的海底扩张区域。相关研究近期发表于《JGR: Solid Earth》（地球物理学研究杂志：固体地球）。

　　文献来源：Ai S, Akuhara T, Morishige M, et al. Layered evolution of the oceanic lithosphere beneath the Japan Basin, the Sea of Japan[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2023, 128(2): e2022JB025581.

广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）