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1 超慢速扩张西南印度洋中脊硫化物成矿模型 2024-04-07

近日,自然资源部第二海洋研究所陶春辉研究员及团队成员在国际知名地学期刊《Science China Earth Sciences》(IF=6.2)发表题为“Sulfide metallogenic model on the ultraslowspreading Southwest Indian Ridge”的研究论文,该成果被选为本期的封面论文。论文第一单位为自然资源部第二海洋研究所,论文第一作者和通讯作者为陶春辉研究员。 洋中脊多金属硫化物已经成为人类重要的战略资源,科学的成矿模型是对其调查研究和勘探的重要依据。相较快速和慢速扩张洋中脊,超慢速扩张洋中脊在岩浆供给、构造和围岩等方面的特征均存在明显差异,但目前对其热液循环及硫化物成矿模型缺乏系统梳理,制约了其资源勘探评价与研究的有效进程。论文作者在西南印度洋洋中脊针对海底热液活动及其伴生的多金属硫化物的分布规律和形成机制进行了十余年的调查研究,发现了类型多样且分布频率更高的热液活动,并具有形成大型硫化物矿床的潜力,从而建立了局部强热供给-深大断裂控制的硫化物成矿模型。该论文系统总结了超慢速扩张西南印度洋中脊热液活动分布以及典型热液区的构造、热源、热液通道、围岩类型、流体性质和硫化物等特征,根据其成矿地质背景的差异性特点将该洋中脊赋存的热液系统分为局部强岩浆控制型、单向拆离/高角度大偏移距断层控制型以及双向拆离控制型三类,根据岩浆供给率(M值)的大小进一步将其划分为五种类型,从而建立了超慢速扩张西南印度洋中脊的局部强热供给-深大断裂控制硫化物成矿模型。超慢速扩张西南印度洋中脊扩张速率整体变化不大(14~18mm/a),岩浆供给呈分段不均匀性。通过近20年的调查研究,发现其发育类型多样的热液系统和硫化物。在岩浆供给充足的洋脊段,发育局部强岩浆供给条件下的深部岩浆房(4~9km)。而在岩浆供给贫瘠的洋脊段,发育长期持续活动的深大拆离断层(可达13km),并沿拆离断层形成成矿带。因而超慢速扩张洋脊具备形成大型多金属硫化物矿床所需的持续热源和稳定热液通道的必要条件。 该研究获得了国家重点研发计划项目(编号:2022YFE0140200)、国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目(批准号:42127807)、浙江省重点研发计划项目(编号:2021C03016)和大洋协会项目(编号:DY135-S1-1)资助。 论文引用 Tao C,Guo Z,Liang J,Ding T,Yang W,Liao S,Chen M,Zhou F,Chen J,Wang N,Liu X,Zhou J.Sulfide metallogenic model on the ultraslowspreading Southwest Indian Ridge.Science China Earth Sciences,66. 查看详细>>

来源:国家海洋局第二海洋研究所 点击量:4

2 海冰对楚科奇陆坡流机械能的影响 2024-04-07

北冰洋楚科奇陆坡区域存在陆坡流,它能够携带太平洋水自东向西输运,影响西北冰洋的温盐结构。楚科奇陆坡还是北冰洋涡旋活动最显著的区域之一。这些涡旋可以通过局地斜压不稳定产生,也可能从其他海域传播而来。夏季观测表明,楚科奇陆坡流内部存在相反的位涡梯度,这是斜压不稳定发生的必要条件。然而,目前的研究尚未对海冰覆盖期间陆坡流的斜压不稳定问题进行讨论,对于冰-海应力如何影响陆坡流机械能(包括动能和有效位能)的机制尚不清楚。 本研究基于麻省理工大洋环流模式(MITgcm)和线性斜压不稳定模式,设计理想实验探讨了海冰刚盖近似条件下,冰-海应力对陆坡流机械能的调节作用,得到以下结论:(1)冰-海应力能直接抑制海洋表层的斜压不稳定模态,阻碍表层涡旋的生成,但不影响次表层模态;(2)冰-海应力旋度能驱动Ekman pumping,削弱背景流的垂向剪切并释放有效位能,从而阻碍有效位能向涡动能转化;(3)作用于涡旋之上的Ekman pumping也能释放有效位能并削弱涡动能。后两种机制发生在埃克曼层以下,垂直尺度为100 m。 尺度分析表明,对于大尺度海流而言,冰-海应力旋度驱动的Ekman pumping会主导有效位能的释放。然而,当背景流水平尺度接近罗斯贝变形半径且涡旋速度与背景流速度相当时,斜压不稳定对于有效位能的释放也起重要作用。 该研究发表于Ocean Science,自然资源部第二海洋研究所冷恒凌博士后为第一作者兼通讯,合作者包括自然资源部第二海洋研究所何海伦副研究员(共同通讯)和伍兹霍尔海洋研究所的Michael Spall研究员。本研究得到了国家自然科学基金(42006037)、中国博士后基金面上项目(2022M723703)、海洋二所专项项目(JB2304)以及中国极地环境综合考察与评估项目的支持。 论文引用:Leng,Hengling*,He,Hailun*,Spall,Michael A.(2023):A numerical investigation on the energetics of acurrent along an ice-covered continental slope,Ocean Science,19(2):289-304. 查看详细>>

来源:国家海洋局第二海洋研究所 点击量:6

3 自然资源部第一海洋研究所在海洋影响台风发展的热动力机制研究中取得新进展 2024-04-07

日,依托自然资源部第一海洋研究所的自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室在海表温度空间异质性调制台风发展过程和机制的研究上取得新进展。研究结果以“Influence of Spatial Heterogeneity in Sea Surface Temperature on Tropical Cyclone Intensity Over the Western North Pacific”为题发表于自然指数期刊、国际地学TOP期刊《Journal of Geophysical Research:Atmospheres》上。 我国是世界深受台风影响的国家之一。台风作为一个热动力系统,海洋对台风的响应和调制机制是当前海洋与大气科学研究的前沿问题。由于受太阳辐射和中尺度过程等因素影响,海表温度(SST)的空间异质性特征显著,并通过局地海气相互作用,对台风的强度产生影响。目前,台风强度预报的统计动力模型多基于空间均质性假定,利用台风中心SST等因素进行回归预测,而忽视了SST空间异质性对台风环流结构和发展过程的重要影响。本研究基于观测数据确定了2种台风下垫面SST的空间异质性模态及其对台风发展的影响:促进台风发展的暖核模态(WCP)和抑制台风发展的极向冷却模态(PDP)。 数值实验结果表明,SST空间异质性导致的台风强度变化量与台风中心SST改变1°C引起的强度变化量相当。WCP增强了台风次级环流,增加了台风的能量获取,促进了台风的增强。相反,PDP引起了这些过程的反相变化,抑制了台风的发展。 该研究揭示了SST空间异质性在调制台风强度变化过程中的重要作用,标志着自然资源部第一海洋研究所在上层海洋热结构空间异质性与台风相互作用研究取得了新的进展。研究结果对于完善对上层海洋调制台风强度变化的科学认知具有重要意义,为进一步改进台风强度预报统计动力模型、突破台风强度预报瓶颈的难题提供了全新的视角。 自然资源部第一海洋研究所物理海洋室孙佳副研究员为论文第一作者,合作者包括自然资源部第一海洋研究所联合培养博士生靳姗姗、鞠霞博士、胡筱敏高级工程师,海洋二所何海伦副研究员、丁睿彬副研究员,浙江大学熊学军教授为论文的共同通信作者。该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金等项目的资助。 文章链接: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JD038971 查看详细>>

来源:国家海洋局第一海洋所 点击量:10

4 中国科学院海洋研究所联合海南大学揭示HSP70A提升海洋硅藻在高温环境下光合活性机制 2024-04-07

近日,国际期刊the Plant Journal刊发了中国科学院海洋研究所藻类生理过程与精准分子育种研究团队联合海南大学海洋学院关于HSP70A提升海洋硅藻高温环境下光合活性机制的最新研究成果。这是该团队在the ISME Journal发表海洋硅藻适应特殊环境机制研究论文后,在海洋硅藻应对海洋暖化研究方面取得的又一重要进展。 近年来,随着气候变暖,全球海洋温度不断上升。海洋暖化尤其是海洋热浪等极端环境影响了海洋生态系统,严重威胁海洋浮游植物的生产力及物种组成,对全球海洋渔业的健康可持续发展产生严重的负面效应。因此,以海洋暖化为特征的全球气候变化对海洋生态系统尤其是海洋浮游植物的影响已成为海洋科学领域的热点前沿。光合作用是海洋浮游植物响应逆境最敏感的生理过程,而热休克蛋白HSPs是生物体在高温和干旱等逆境下快速诱导产生的一类应激蛋白,在调控细胞生理过程起重要作用。HSP70是HSPs家族中高度保守的蛋白,诱导型HSP70在正常条件下低水平表达,在逆境条件下的表达量显著增加。然而,目前光合生理过程和HSP70在海洋浮游植物尤其是海洋硅藻响应高温环境的偶联机制尚不清晰。 该研究团队以三角褐指藻为研究对象,探究高温环境下HSP70A和光合生理过程的偶联机制。研究发现,野生型(WT)在26℃处理1h后,HSP70A在WT中的表达水平增加了28倍,随着高温处理时间的延长而下降。因此,研究团队构建了三角褐指藻HSP70A的过表达藻株和干扰藻株。研究结果表明,在高温(26℃)条件下HSP70A的过表达促进三角褐指藻指数期的生长,而干扰藻株生长比WT慢。 该研究团队发现,不同突变藻株的表观光合生理特征显著不同。在高温环境下,HSP70A的过表达显著提升了藻株的热耗散能力(NPQ),而HSP70A的下调明显降低藻株的热耗散能力,这一结果从正向和反向遗传学两个角度充分表明了HSP70A通过调节光合生理过程调控海洋硅藻对高温环境的适应。 该团队进一步利用免疫共沉淀(Co-IP)和串联质谱技术,鉴定分析了与HSP70A互作的蛋白,并通过Western Blot进行了验证。Co-IP的实验结果表明HSP70A与光系统II的反应中心蛋白相互作用,表明在高温胁迫下过表达的HSP70A协助光系统II反应中心蛋白的正确折叠,防止聚集,从而提高硅藻NPQ的能力。这一发现不仅有助于深化我们对海洋硅藻适应高温环境的过程和机制的认识,还可为经济硅藻的耐高温藻株的培育提供新的靶点。 论文第一作者为博士研究生杨文婷和高山副研究员,通讯作者为王广策研究员和刘志媛教授。该论文工作均在中国科学院海洋研究所完成,研究得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划、国家藻类产业技术体系等项目的支持。 相关研究成果: Wenting Yang#,Shan Gao#,Mengjiao Bao,Xin Li,Zhiyuan Liu*and Guangce Wang*.HSP70A promotes the photosynthetic activity of marine diatom Phaeodactylum tricornutum under high temperature.The Plant Journal.https://doi.org/10.1111/tpj.16730. 查看详细>>

来源:中科院海洋研究所 点击量:3

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