Institutional Repository of South China Sea Institute of Oceanology, CAS
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Crustal structure imaging of multi-geophysical parameters and generating mechanisms of large earthquakes in North-South Seismic Zone
No full textCrustal structures of multi-geophysical parameters are imaged with high resolution in the North-South Seismic Zone (NSSZ) by inverting a combined dataset of a large number of arrival-time data of P- and S-waves. Based on the high-resolution seismic images we focus on discussing generation mechanism of the large crustal earthquake (M>7. 0) along the NSSZ. Our study revealed that the 1976 Songpan-Pingwu earthquake (M7. 2), 2008 Wenchuan earthquake (M8. 0) and 2013 Lushan earthquake (M7. 0) occurred in the high velocity areas with low Poisson's ratio anomalies. We consider that there could be a close relation between the generation of these three large earthquakes and the crustal deformation caused by intrusive fluids. On the contrary, the 1955 Luhuo earthquake (M7. 4) and the 1973 Kangding earthquake (M7. 1) occurred in Xianshuihe fault zone and their hypocenters were located in the low-velocity areas with high Poisson's ratio anomalies. This might be interpreted as upwelling fluids from the lower crustal channel flow. The surrounding areas of these earthquake hypocenters show strong variations of anomalous high-velocity and high Poisson's ratio, high-velocity and low Poisson's ratio anomalies, and low-velocity and low Poisson's ratio perturbations. These anomalies could be possibly and respectively corresponding to fluid-filled cracked rock, old and steady craton and growing metamorphous rocks along their corresponding faults. The intrusive fluids could initiate large crustal earthquakes by both changing the stress condition on the fault plane and weakening the mechanical strength of the rock matrix. The 1970 Tonghai earthquake (M7. 1) in Yunnan occurred on the Qujiang fault near Ailaoshan-Honghe fault zone. The hypocenter of this earthquake is located in a distinctive boundary where the seismic velocity changes dramatically from low to high whilst the Poisson's ratio varies from high to low across the suture zone. We considered that the crustal strain energy accumulation after fluid extrusion from the lower crust led to the brittle fracture of the source rock hence the Tonghai earthquake. Therefore, we conclude that the strong crustal deformation and intrusive fluids from lower crust could have played major roles in active seismicity and generation of large crustal earthquakes in the NSSZ
Synthesis of an inorganic-framework molecularly imprinted Fe-doped TiO2 composite and its selective photo-Fenton-like degradation of acid orange II
No full textBACKGROUND: The heterogeneous photo-Fenton-like process is emerging as a promising treatment of dye-containingwastewater because of its economic feasibility and high efficiency. However, it is still required to develop photo-Fenton-like catalysts with highly selective degradation ability and reusability. RESULTS: Inorganic-framework molecularly imprinted Fe-doped TiO2 composites (MIP/Fe-TiO2) were successfully prepared by the sol-gel method, with acid orange II as the template and TiO2 as the matrix material. The photo-Fenton-like catalysts were characterized using FESEM, EDS, BET, X-ray diffraction, FT-IR spectroscopy and UV-vis diffuse reflectance spectroscopy. These methods revealed the well-crystallized anatase phase and good nanometer-level particle sizes. The adsorption property and photo-Fenton-like activity of the catalysts were also studied in single and binary systems, respectively. CONCLUSIONS: Compared with non-imprinted Fe-TiO2 composites (NIP/Fe-TiO2), MIP/Fe-TiO2 showed higher adsorption capacity and selectivity toward the template molecule. In addition, it was found that the molecular recognition ability of MIP/Fe-TiO2 provided the catalysts with rapidly selective photo-Fenton-like degradation of low target pollutant levels (20mg L-1) in the presence of high levels of interferential pollutant sodium dodecyl benzene sulfonate (100mgL-(1)). Moreover, because of the stable physicochemical properties of the inorganic framework, the new photo-Fenton-like catalysts were resistant to photochemical attack and showed favorable reusability. (C) 2017 Society of Chemical Industr
海底沉积物中天然气水合物形成过程数值模拟:以深部流体向上供给甲烷为背景
No full text为深入了解深部上升流体供应甲烷的海底沉积环境中天然气水合物的形成和聚集过程,综合沉积作用、深部上升甲烷流体的对流和扩散作用、甲烷溶解度控制水合物形成等物理过程,建立了天然气水合物形成过程的数学模型,研究水合物在空间和时间尺度上的形成过程。模型通过3个无量纲参数(沉积压实引起的孔隙流体对流与扩散的比率Pe_1、深部流体向上对流传输与扩散的比率Pe_2、深部上升流体的甲烷含量C_(m,ext)~l),形象地描述了天然气水合物在海底沉积中的聚集过程。数值模拟研究表明,天然气水合物首先在稳定带内上部某一位置形成,随后由于沉积作用向下延伸而在稳定带底部形成水合物;水合物演化时间与Pe_1、Pe_2及C_(m,ext)~l呈负相关;水合物含量与Pe1、C_(m,ext)~l负相关,而与Pe_2正相关。甲烷溶解度曲线对水合物形成和分布有重要影响,但深部上升流体的甲烷含量、上升流体的通量决定了整个水合物系统甲烷量的输入和输出,是海底天然气水合物形成的主要控制因素
覆瓦状满江红中生物标志物组成及其对沉积物中有机质来源的可能指示
No full text本次研究主要对覆瓦状满江红中长链烷基二醇、三醇、一元异构醇和羟基酸等含羟基类化合物组成分布进行探讨,结合对比蕨状满江红、小叶满江红和南海沉积物中醇类有机质组成,以期探索满江红对南海沉积物中二醇和三醇生物来源的可能指示.3种满江红中均检出了大量中间羟基位于ω20键位的二醇、一元羟基酸和一元异构醇,其中1,ω20-二醇和ω20-羟基酸呈强偶奇优势分布,而ω20-异构醇呈强奇偶优势分布;除此之外,还检出了少量中间羟基位于9,10/或ω9,ω10键位的二醇、三醇和二元羟基酸,均以以C_(29)链长为主.满江红中相似结构的系列物反映了相同的生物合成途径:偶奇优势分布的ω20-羟基酸通过脱羧基形成奇偶优势分布的ω20-异构醇,通过酰基还原形成偶奇优势分布的1,ω20-二醇;ω9,ω10-羟基酸通过酰基还原形成1,20,21(1,ω9,ω10)-三醇,然后加氢脱水形成9,10-二醇.覆瓦状满江红中醇类有机质组成分布特征表明不是南海沉积物中1,13/1,14/1,15-C_(28,30,32)二醇和1,3,4-C_(27-29)三醇的生物来源,某种海洋硅藻可能是近海沉积物中1,14-C_(28,30)二醇的母质来源,对于南海沉积物中二醇和三醇的生物来源需要进一步深入探索
钦州湾春季和秋季大型底栖动物群落结构特征
No full text为了解钦州湾大型底栖动物及其群落结构状况,于2011年春季和2012年秋季对钦州湾大型底栖动物进行了调查与研究。结果表明,钦州湾春季和秋季大型底栖动物分别有31种和33种,均以多毛类、软体动物和甲壳类为主,优势种均为鳞片帝纹蛤(Timoclea imbricata Sowerby)。春季和秋季平均生物栖息密度分别为117.92 ind/m~2和152.50 ind/m~2,秋季大于春季;春季和秋季平均生物量分别为63.93 g/m~2和41.20 g/m~2,春季大于秋季;春季和秋季平均生物多样性指数分别为1.60和1.93,秋季大于春季。上述生物群落结构参数在空间分布总体表现为在排污区和填海区较低,说明污水排放和填海等人类活动已对钦州湾大型底栖动物的群落结构产生了明显影响,研究结果可为半封闭性海湾的生态环境保护提供依据
海洋来源真菌Aspergillus sp.SCSIO 41501中含氮化合物
No full text通过多种色谱柱层析(包括凝胶Sephadex LH-20、正相硅胶、中压液相色谱和高效液相色谱)分离手段,从来源于南海柳珊瑚Melitodessquamata的一株共附生真菌Aspergillus sp.SCSIO 41501的发酵液中分离纯化了11个含氮化合物,它们的化学结构通过核磁共振和质谱等技术分别鉴定为13-(S)-赭曲霉素A(1)、13-(S)-甲酯化赭曲霉素A(2)、13-(R)-赭曲霉素A(3)、4-(R)-OH-赭曲霉素A(4)、18-OH-赭曲霉素A(5)、transtorine(6)、quinolactacin C1(7)、marinamide(8)、methyl marinamide(9)、aspergilliamide(10)、anoectochine(11)。所有化合物进行了抗菌实验,其中化合物2对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌具有较强的活性,其MIC值分别为31.25、7.8、15.6μg/m L,化合物3显示中等抗菌活性,其MIC值分别为62.5、31.25、62.5μg/m L
海南新村湾海草床沉积物影响有机碳转化的主要酶活性特征及其对营养负荷的响应
No full text本文以海南新村湾海草床生态系统为研究对象,根据环境中营养负荷梯度设置3条断面,探讨表层沉积物中影响有机碳(SOC)转化的主要酶活性的空间分布特征及其对营养负荷的响应。结果表明:SOC含量随营养盐含量上升而增加,二者呈现显著正相关(p<0.05),沉积物多酚氧化酶、过氧化物酶、蔗糖酶和纤维素酶活性范围分别为0.10~0.24 mg/g/2 h、0.14~0.73 mg/g/2 h、0.24~0.69 mg/g/24 h和0.03~0.36 mg/g/72 h,平均值分别为0.17 mg/g/2 h、0.36 mg/g/2 h、0.43 mg/g/24 h和0.19 mg/g/72 h。在同一断面,泰来藻(Thalassia hemprichii)沉积物酶活性大多高于海菖蒲(Enhalus acoroides);与其它类型滨海湿地比较,热带海草床中这4种酶的活性较低。根据与环境中营养盐浓度的相关性分析,这4种酶活性大多呈现随着营养负荷的增加而逐渐上升。因此,营养负荷增加可能会提高海草床表层沉积物的酶活性,加快其SOC的转化速率,改变海草床生态系统中碳的生物地球化学循环,可能会弱化海草床沉积物的碳存储,影响其重要的蓝碳功能
赤道太平洋冷舌区不稳定波及涡动能变率机制
No full text赤道太平洋冷舌区存在强不稳定现象，被称为赤道不稳定波(tropical instability waves, TIWs)，其表现为冷舌锋面和海流的准月周期扰动。本文利用赤道锚系观测数据、卫星海表温度(sea surface temperature, SST)数据、卫星海表高度数据和一个涡分辨率大洋环流模式(ocean general circulation model, OGCM)输出结果研究TIWs强度的变化特征、其与厄尔尼诺-南方涛动现象(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)的关系、及涡动能(eddy kinetic energy, EKE)季节变率的动力机制。
卫星SST数据的计算结果表明强TIWs位于Nino3区域(150°W-90°W, 5°S-5°N)，平均强度达0.2℃，赤道北侧TIWs强于南侧，南侧TIWs只在1998、2007、2010年3个拉尼娜(La Ni?a)年冬季达到0.2℃。本文不但证实La Ni?a年TIWs较强、厄尔尼诺年(El Ni?o) TIWs较弱的规律，而且发现TIWs强度与ENSO并非同相变化，TIWs强度年际变化超前ENSO 2-3个月，这是TIWs与Nino3区SST对ENSO相关赤道动力、热力过程反应时间差异所致，TIWs强度与赤道表层纬向流剪切强度以及冷舌锋面强度呈同期正相关，而Nino3指数滞后这两项2-3个月变化，三者都是ENSO循环的一部分。
卫星海表高度数据和一个涡分辨率OGCM计算结果表明，强EKE信号位于赤道中东太平洋0o-6oN纬带180oW-100oW海区温跃层凹槽之上，平均强度达300cm2s-2。6月至12月，当地环流的正压不稳定性与斜压不稳定性使强EKE信号从100oW向西扩张至180oW，该季节变率由4oN温跃层凹槽深度季节变化所调节。温跃层凹槽变深使正斜压不稳定性增强，继而增强EKE。随后本文利用一个一层半约化重力模式证明该温跃层凹槽季节性加深是海面信风季节变化的结果，当6月至12月信风出现跨赤道分量南风时，风场表现为反气旋风场，激发季节性下沉Rossby波使温跃层凹槽加深，说明海面信风是影响赤道中东太平洋海区EKE季节变化的重要因素
超慢速扩张洋壳的构造与时空演化特征 --定量化分析西南印度洋脊9°-28°E地区
No full text本文利用高精度的多波束测深以及船载重磁数据研究了超慢速西南印度洋脊9°-28°E地区的洋脊分段特征，定量化地分析了16.5E°-25°E区域洋壳增生的时空变化规律，并探索了三个子研究区洋壳增生过程中构造与岩浆相互作用的特征。我们从自由空气重力异常中去除海底地形起伏、6公里厚的均一洋壳对应的莫霍面起伏，以及板块冷却的重力效应，得到能够表征相对洋壳厚度的剩余地幔布格重力异常(RMBA)。同时，我们从多波束地形中定量化了正断层的水平、垂直断距以及脊轴裂谷的深度，计算出能够表征岩浆作用在整个水平扩张中的比例——M值，并分析了这些参数之间的相关关系。
研究发现处于Shaka 和Andrew Bain转换断层之间近1200公里长的洋脊段上具有四种洋脊不连续，分别是转换断层、非转换不连续带、非岩浆型脊段以及瞬变型不连续。其中第四种瞬变型不连续与岩浆的沿轴运移和聚集过程有关，造成不稳定的洋脊分段。沿轴地幔布格重力异常在向东趋近Du Toit转换断层的过程中趋于偏正，岩石地球化学分析以及洋脊-转换断层热效应的地球动力学模拟表明这一空间变化主要受控于两个不同尺度的因素：区域性的长波长的幔源变化以及局部的中-短波长的转换断层热效应。同时还发现沿着不同的地磁条带，洋脊北翼的平均洋壳厚度要系统性的厚于南翼，并且南北两翼都呈现出自7百万年以来逐渐减薄的趋势。脊轴裂谷的深度同样显示出较强的两翼不对称性，平均裂谷深度受控于裂谷附近的M值。区域性的平均构造拉伸率(即1-M)处于20%-50%之间，并且洋脊南翼整体处于较强的拉伸状态。我们用10公里宽的窗口沿不同剖面移动，定量化了一系列窗口内的M值、RMBA值以及断层的平均垂直断距，统计结果表明，在岩浆作用较强的时期，M值较大，通常产生较厚的洋壳以及断距较小的断层
一株淡水栅藻Scenedesmus sp.的海水驯化及其海淡水藻株比较研究
No full text栅藻Scenedesmus sp.是一株生长速度快、具盐碱适应性并富含油脂、虾青素、β-胡萝卜素等多种高值化产品的淡水微藻，在污水处理、烟气减排、生物质能源、动物饲料等方面都显示出巨大的开发利用潜力。
本研究以栅藻为对象，首先探究不同盐度对淡水栅藻生长及生理生化特性的影响，通过逐级增加盐度筛选海水驯化藻株，并进一步通过光生物反应器培养，比较分析海水驯化株与淡水原株的生长及生理生化差异，为栅藻的海水养殖开发奠定理论基础。研究主要结果如下：
（1）不同盐度的影响试验表明，盐度对淡水栅藻的生长抑制随着盐度增加而增加，盐度达40‰时，藻细胞完全停止生长；淡水栅藻在高盐（20-30‰）培养下细胞明显变大、易自然沉降；在30‰盐度下，栅藻生物量下降55.49%，但仍保持其高油脂含量，蛋白质、β-胡萝卜素、虾青素含量分别提高95.40%、93.65%和56.86%，最终蛋白质产率略有降低，而油脂、β-胡萝卜素、虾青素产率显著下降；盐胁迫下淡水栅藻的净光合放氧速率及呼吸耗氧速率下降；栅藻在高盐胁迫解除后存在超补偿生长现象。
（2）首次获得淡水栅藻的全海水驯化株。其细胞大小与淡水原株相近，但仍易自然沉降，便于低成本采收。
（3）开展海淡水栅藻的室内小型光生物反应器比较培养（光强200μmol·m-2·s-1）。结果表明，培养15天海水驯化株的生物量达到7.74gL-1，比淡水原株高12.66%。海水驯化株蛋白质含量及产率为22.29%和115.02 mg L-1d-1，分别高于淡水原株30.58%和47.12%；油脂含量二者相近，均达到40%以上，但海水驯化株的不饱和脂肪酸含量较高为71.13%；总糖含量海水驯化株较低。另一方面，海水驯化株的叶绿素（0.76%）以及β-类胡萝卜素（1.08 mg/g）含量较高，次生类胡萝卜素积累较少，虾青素含量比淡水原株低39.96%。
（4）以上色素测定结果表明，海水驯化株具有良好的强光适应性。进而在15d培养的基础上，将光强增至300μmol·m-2·s-1，开展延长培养试验。结果表明，延长培养至第27d，海水驯化株总生物量达到9.40gL-1，新增生物量和总生物量分别比淡水原株高72.92%和20.05%，海水株的虾青素含量为1.27 mg/g，达到淡水藻株的同等水平，但虾青素产量为11.83 mgL-1，比淡水藻株高18.78%。
（5）开展海淡水栅藻的15L光生物反应器室外放大培养。结果表明，经16d（其中7d为阴雨天气）连续培养，海水驯化株的生物量产量高于淡水原株，为1.7gL-1。海、淡水藻株的蛋白质、总氨基酸含量均达到45%以上，但海水驯化株的总蛋白质、总氨基酸产率分别比淡水原株高7.42%和9.43%。总糖及总脂含量二者无显著差异，但海水驯化株的产率均较高。海水栅藻藻株作为生物质原料，具有进一步放大培养和开发利用的潜力。
（6）栅藻胞内β-胡萝卜素、虾青素、可溶性多糖、脯氨酸等成分大量积累，可能是栅藻适应高盐的重要生理基础