《南极罗斯海新生代放射虫研究取得重大进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2024-01-21
  • 近日,由中国科学院南海海洋研究所研究员张兰兰、副研究员张强和研究员陈木宏共同完成的逾67万字科研专著《南极罗斯海的新生代放射虫》在科学出版社正式出版。该项研究成果标志着我国在南极罗斯海区域的综合地球科学研究中取得了突破性进展。

    罗斯海是辽阔太平洋南端的一个最高纬度边缘海,具有典型的极地环境特征,成为探索南太平洋古海洋及极地气候历史演变的关键区域。随着我国开始在南极罗斯海建立科学考察站,对这一关键极地海域的深入探索全面展开。该研究通过系统分析国际大洋钻探计划(IODP)早期岩芯样品,首次建立了南极罗斯海较为完整的新生代放射虫生物地层年代框架,并揭示了古新世至第四纪各时期的生物地层序列及阶段性差异特征,为高纬度新生代地层划分提供了重要依据。科研团队通过对502种放射虫进行详细的化石鉴定和分类学研究,共发现了37科138属,其中包含4个新属和126个新种。这些研究成果不仅丰富了南极圈内海区物种多样性和历史变化规律的认识,也为探讨太平洋-南极之间的海洋环境与生物演变动力特性提供了有力支持。

    本书的重要发现之一是,南极罗斯海Site 274所在海区在新生代地质时期具有独特的生态与沉积环境,其放射虫动物群虽然与南大洋海区有过交流,但更多表现出独立的生物地理与地层差异。研究详细记录了不同地质时期罗斯海与南大洋之间放射虫种类的发生、消失以及同步演化的事件,这些证据进一步证实了全球气候变化和地质板块运动对该地区生物多样性的影响。

    此外,研究还揭示了南极罗斯海放射虫动物群的演化过程与全球气候及冰盖变化节奏的一致性,为理解南极海区新生代放射虫化石群的演变过程及其对全球气候变化和构造运动的响应提供了新的科学认识与证据。

    此次《南极罗斯海的新生代放射虫》的出版,填补了南极海区乃至全球放射虫分类系统及生物地层研究领域重要空白,对推动相关领域的科研进步和应用价值提升具有深远意义。

    此项研究得到了国际大洋钻探计划组织的支持,并受到国家自然科学基金项目、山东省泰山学者攀登计划项目、中国科学院南海海洋研究所自主部署项目以及中国IODP办公室等多方资助。

     

  • 原文来源:https://scsio.cas.cn/news/kydt/202401/t20240118_6959410.html
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    • 编译者:熊萍
    • 发布时间:2025-02-18
    • 近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室夏少红研究员团队联合日本东北大学,在南海晚新生代岩浆与流体活动成因机制研究方面取得了重要进展,相关研究成果发表于Science Bulletin《科学通报》期刊上。研究员夏少红为论文第一和通讯作者,副研究员苟涛为共同通讯作者,副研究员赵芳、副研究员范朝焰以及日本东北大学教授赵大鹏为共同作者。 南海作为西太平洋最大的边缘海,其形成和演化一直是地质学界的热点问题。南海被认为是在中生代古太平洋板块俯冲的基础上,经过新生代岩石圈张裂和海底扩张而形成的。然而,南海在裂后期,尤其是海底扩张停止后,经历了广泛而强烈的晚新生代岩浆活动,这一现象在全球张裂陆缘中极为罕见,其成因机制一直存在争议。许多研究将南海晚新生代岩浆活动归因于海南及邻区下方的地幔柱作用。然而,由于缺乏典型地幔柱的大火成岩省和年龄递变的海山链,且深部成像未呈现出经典地幔柱的几何特征,海南地幔柱的存在及其对岩浆活动的影响一直存在争议。 为解决这一问题,研究团队运用远震各向异性层析成像、深度学习生成的三维地壳模型以及多道地震反射数据,从深到浅系统研究了南海北部陆缘不同尺度的壳幔三维结构,精细刻画了海南地幔柱复杂的上升路径和上涌过程,并探讨了深部地幔过程与上覆地壳之间的潜在耦合关系。 研究发现,海南地幔柱上涌物质在两个深度范围内发生了横向扩展:一是在地幔过渡带,由于相变和温度降低,地幔柱上涌物质的热化学状态发生变化,受到一定阻碍而发生横向扩展,但径向各向异性主要为负值,表明物质整体仍为向上的流动方向;二是在岩石圈尺度,雷琼地区各向异性表现为负值,表明地幔柱物质主要为垂向上涌,导致该地区火山喷发活动;而远离雷琼地区各向异性表现为正值,表明地幔柱物质主要沿北东-南西方向发生横向扩展。 此外,海南地幔柱引发的岩浆活动与经典的夏威夷地幔柱存在显著不同。其岩浆侵入体的特征不再是大火成岩省和年龄递变的海山链,而是随着上覆地壳伸展减薄程度和沉积地层厚度的不同呈现出独特的特征。在地壳较厚的地区,地幔柱物质倾向于在下地壳中底侵,形成高速体;而在地壳显著减薄且沉积层较厚的区域,岩浆更易穿透地壳,导致岩床、岩脉等侵入体在沉积地层中广泛发育,并诱发海底流体喷发活动。 研究还发现,海南地幔柱的形态和岩浆活动模式与南海的区域构造环境密切相关。南海在张裂之前的晚中生代时期,经历了古太平洋板块的复杂俯冲过程,目前仍被俯冲带所环绕。研究表明,南海深部地幔过渡带和下地幔中存在显著的俯冲物质痕迹,大量地壳物质和流体通过俯冲进入地球深部,榴辉岩等物质被卷入上升的地幔柱中。因此,海南地幔柱表现出热化学地幔柱的几何形态特征,榴辉岩等折返物质的加入削弱了上涌的正浮力,使得大部分岩浆物质在岩石圈层面发生横向流动,经局部聚集侵入到地壳和沉积层中,形成了现今南海晚新生代岩浆活动的分布态势。 该研究不仅揭示了海南地幔柱在塑造南海张裂陆缘壳幔和地表地质过程中的重要作用,还为理解岩浆和海底流体活动的分布提供了新的视角。这一发现对于南海地区海底资源的勘探和地质灾害的评估具有重要意义,同时也为地幔柱活动和岩浆流体系统演化提供了独特的见解,有助于更好地理解地球深部过程与浅表地质响应的耦合关系。 相关研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、中国科学院南海海洋研究所自主部署项目、以及广东省基础研究与应用基础研究项目等支持。 论文信息:Shaohong Xia*,Tao Gou*,Fang Zhao,Dapeng Zhao,Chaoyan Fan. Late Cenozoic magmatism of the South China Sea driven by the Hainan mantle plume. Science Bulletin,2024. https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.12.010
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    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-02-18
    • 中广核自主研发设计的S2F PI-A型事故容错燃料小棒顺利载入研究堆,正式开始辐照考验工作,这是我国首次实现ATF燃料堆内辐照。下一阶段,中广核将争取早日实现ATF燃料工程化应用,推动核能技术持续变革。   作为各国争夺核能技术话语权的关键环节,新型核燃料研发已进入竞跑模式。   近日,在西屋电气公司宣布获得美国能源部提供的9360万美元资金,用于事故容错燃料(以下简称ATF)计划—Encore燃料研发后不久,中广核自主研发设计的S2F PI-A型事故容错燃料小棒载入研究堆,正式开始辐照考验工作,这是中国首次实现ATF燃料堆内辐照。据了解,通过研究堆辐照试验,中方研究人员将获得ATF燃料在堆内辐照的宝贵数据,也将为后期计算建模和先导棒入堆工作提供有力支撑,具有重要价值。   事故容错燃料旨在优化传统的核燃料体系,进一步提高核燃料在正常工况下的经济性以及在严重事故工况下的安全性,是核能发展60年以来的重大变革,堪称目前国际核燃料技术研发的风向标。  中广核研究院副总经理郝志坚透露,中广核于2013年率先在国内启动ATF研发工作。“中广核已完成了ATF概念设计、性能分析程序开发、候选材料工艺探索和样品试制等工作。”此外,依托深圳市ATF工程实验室,中广核建成了国内首个ATF堆外试验综合平台及4个联合试验室/研发中心。“下一阶段,中广核将争取早日实现ATF燃料的工程化应用,推动核能技术的持续变革。”   中核集团董事长、党组书记余剑锋去年11月曾公开表示,该集团在MOX燃料元件、环形燃料元件、耐事故燃料元件等新型燃料元件技术研发领域也取得重大进展。2018年11月20日,由中核集团自主研制、拥有自主知识产权的我国首套全尺寸压水堆环形燃料组件试验件成功下线。   公开信息显示,随着核电多路线、规模化发展,我国近年来进行了一系列新型核燃料相关研发的实践。据核燃料领域专家、中国工程院院士李冠兴此前介绍,国内首条AP1000核电燃料元件生产线已于2017年12月22日圆满完成三门核电站首炉换料燃料组件生产,并已与国核宝钛签订了为海阳核电站后续换料采用国产Zirlo锆合金包壳等锆材的合同。“这一点与从其他国家引进核燃料技术不同,AP1000核电燃料元件技术引进的同时,也引进锆合金的全套生产线。这标志着我国已掌握法国、俄罗斯、加拿大与美国的核电燃料元件生产技术。”   李冠兴表示,从1991年中国引进法国AFA2G核燃料元件制造技术开始,至2007年引进俄罗斯VVER核燃料元件制造技术和美国西屋AP1000核燃料元件制造技术,虽然我国核燃料元件制造技术已达到国际先进水平,但目前燃料元件的辐照和辐照后的检测领域仍然是明显短板。他还指出,核燃料产业要实现“走出去”,要搞好顶层设计。“由于核燃料元件研发周期长,资金投入大,更应加强统筹。如辐照与辐照后的检测、耐事故燃料元件研发、材料基因组计划等领域,减少不必要的重复投入,以便加快推进速度,争取在国际上取得更多的话语权。”   美国麻省理工学院日前发布的跨学科研究报告《核能在限碳排世界中的未来》指出,安全成本的不断增加,使经济性受到了挑战,成为其发挥脱碳作用的主要障碍。据资料显示,目前核电的成本中,建造成本占60%-80%,运维成本占15%-20%,燃料成本占5%-15%。   对于系统冗余和成本增加的问题,业内人士表示,可将不断叠加的外部防御转移到反应堆内部,让燃料变得更安全,减少相应的外部防御,核电站的建造成本降低。因此,全世界对于事故容错燃料的探索加快了脚步。   据了解,西屋电气公司Encore 燃料计划旨在加强燃料安全性能和经济优势的研发。该公司将提供高密度的adopt芯块, 以提高燃料的经济性。第二阶段将推出碳化硅包壳和高密度硅化铀芯块, 从而提高燃料的安全性和经济性。而且,该公司将与General Atomics、美国国家实验室和大学开展合作,计划于2022年将碳化硅包壳置于商业反应堆中进行辐照。同时该笔资金也将用于首个装有Encore燃料先导测试棒的测试,目前计划将于今年春季在Exelon Generation的拜伦2号机组实施。   此外,法国Orano(原阿海珐)也在进行新型核燃料的研发,主要包括ATRIUMTM11先进沸水堆燃料,以及GAIA和HTPTM压水堆燃料。该公司曾透露,从2020年将开始向4个不同的核电设施供应ATRIUMTM11以及GAIA和HTPTM。