地质室

地质室

 海洋地质与地球物理研究室(以下简称“地质室”)前身是1965年10月20日国家海洋局批复第一海洋研究所成立的河口港湾研究室,即时称的“三室”或“地质室”,1979年河口港湾研究室正式命名为海洋地质研究室并一直沿用至今。研究室设有各类专业实验室11个:粒度与悬浮体分析实验室、矿物实验室、微体古生物实验室、元素地球化学实验室、同位素地球化学实验室、土工实验室、岩心无损测试实验室、沉积物样品前处理实验室、海洋重力探测实验室、海洋磁力探测实验室和地震探测实验室,另外还包括一个地球物理数据处理中心、海洋地质样品库,同时代管中国大洋样品馆和中国近海海洋地质样品库。2002年,以研究室为主体建立了国家海洋局海洋沉积与环境地质重点实验室。2013年,青岛海洋科学与技术国家实验室获批成立,海洋地质与地球物理研究室作为牵头单位,联合青岛地区5家大学和科研院所从事海洋地质调查与研究的优势力量,组建了海洋地质过程与环境功能实验室。

 研究室目前已建成具有80名干部职工,30余名硕士研究生、博士研究生和博士后,以中青年科学家为主体、学科发展齐全的海洋地质地球物理调查与研究队伍。当前,在海洋环境地质方面,研究室着重于海洋沉积过程、过去全球变化的海洋记录和响应、海岸带演变过程及工程地质与灾害地质方面的研究;在海洋沉积与矿产资源研究方面,研究室侧重于大洋富钴结壳和热液硫化物方面的研究;与此同时,开展对资源与环境有重大影响的海底岩石圈的演变、海底构造等学科前沿领域的研究;在海底探测技术方面,实验室着力发展海洋沉积物取样技术、高分辨率地震探测技术、海底地形多波束全覆盖探测技术,并大力开展沉积物现场测试技术、海底样品保存技术和海洋地质地球物理综合信息解释技术,力求跟踪本领域国际发展前沿,完善和提高我国海洋地质调查的主体技术,形成海底探测技术体系,力争在海洋矿产资源研究和海洋地质环境研究方面做出高水平的研究成果。

 仪器设备和硬件建设方面,重视实验测试能力和科研支撑平台建设,在不断升级改善内部实验环境的基础上,针对海洋地质学研究的前沿和研究室学科发展需求,在国家财政部仪器修缮专项、主管部门、大洋协会和依托单位的支持下,研究室能力建设走过了从无到有,从弱到强的过程。先后投入1亿多元配置了沉积物无损测试系统(MSCL和Itrax)、激光剥蚀-多接收器等离子体质谱仪(La-HR MC-ICP-MS)、扫描电子显微镜、电子探针、海洋重力仪、磁力仪等各类海底探测和分析测试设备100余台(套),单价超过100万元的大型仪器设备逾20台(套)。已经建成了仪器配置合理、运行高效、管理科学的实验分析支撑平台,通过了CMA国家计量认证。

人才培养方面,研究室拥有硕士学位招生专业1个,专业方向经历了从“环境科学”至“海洋地质学”的转变,自1986年首次招生开始,招生人数逐步上升至每年7人,2013年起开始与南京大学联合培养硕士研究生。博士研究生招生与中国海洋大学、中国科学院海洋研究所等兄弟院所联合招生。研究室设有博士后流动站。最近5年来,实验室共培养硕士研究生36名(含联合培养)、博士研究生22名(含在职博士研究生)及博士后流动人员12名。

 成果产出方面,截至2016年,研究室科研人员累计发表各类学术论文1300篇,其中SCI收录论文200余篇,出版专著32册(套),获得国家科技进步二等奖、海洋科学技术奖一等奖、海洋工程科学技术奖一等奖等各类奖项46项。

 研究室成立之初,根据国家海洋局的任务和国家的发展需要,相继完成了从鸭绿江口到山东半岛、苏北沿岸的海岸带调查,至20世纪80年代又陆续完成了黄海沉积调查(1976-1979年)和黄海沉积补充调查(1980-1982年),海岸带和海涂资源综合调查(1980-1986年),完成了我国首次太平洋锰结核调查(1983年),参加了第一次全球大气试验(1978-1979年),走过了从基本以调查为主向科学研究扩展转变的过程。以此为标志,建立了以海洋沉积研究为目的的十个实验室,为日后的科学调查研究打下了坚实的基础。20世纪90年代以来,国家海洋调查专项开始实施,海洋地质室一直主力军先后参与完成了以海洋国土资源、海洋权益和国家安全为目的的我国专属经济区和大陆架勘测(1997-2002年)、西北太平洋环境调查研究(2001-2006年)和我国近海海洋综合调查(2005-2012年)等国家专项任务100余项,对我国管辖海域及邻近海域沉积特征、地球物理场及地质灾害发育情况有了全面的认知和了解。目前正在承担执行全球变化与海气相互作用专项(2012-)、南北极环境综合调查与评估专项(2012- )以及大洋专项等多项任务的海洋地质与地球物理调查与研究工作,使研究海域进一步拓展到深海、大洋和两极海域。

 基础研究领域,在国家重大科技基础项目(973计划)、国家自然科学基金项目的大力支持下,实验室的理论科研水平不断提高,对中国近海及邻近洋区海洋沉积特征与古环境演化的研究成果获得了国内外同行的认可。先后承担国家自然科学基金项目150余项,获得了一大批科研成果,特别是近15年来,在承揽国家自然科学基金方面稳步发展,国家重点基金项目“末次冰期以来西北太平洋中高纬度边缘海关键断面古环境演化记录(40431002)”、“海洋界面宽频声散射特性及模型研究(41330965)”和“南海新生代扩张期后岩浆活动及其构造意义(41230960)”以及一大批面上和青年基金项目的实施,使得研究室的研究工作得到了快速发展。

应用基础研究领域,在国家海洋调查专项、海洋公益专项和社会服务等项目的连续支持下,对我国典型海岸带环境和近海地质灾害进行了系统调查研究,首次系统地判识、圈定了我国海岸带和近海的地质灾害类型,基本摸清了40余种海洋地质灾害的基本特征、规模、分布规律和致灾机理。研发的监测预警技术、编制的大型海洋地质灾害系列图组及取得的调查研究成果,得到了广泛应用,并为各级政府科学管理海洋、防灾减灾和海洋工程建设提供了科学依据。

 海洋探测设备研发领域,依托国家863计划和其他仪器研发项目,通过十年的协作研究和联合攻关,实验室突破了一批关键技术,研发了长岩心重力活塞取样器、高能量脉冲等离子体震源、小道距数字地震采集拖缆和智能控制变能量组合电火花震源等海底沉积物采样和探测技术,形成了由浅水至深水的海洋高分辨率多道地震探测技术系统。相关技术具有自主知识产权,技术性能和指标达到或超过国外同类技术水平,获得10多项发明专利。

 国际合作领域,海洋地质研究室一直是研究所开展国际合作的排头兵,自1988年7月派出4名科学家乘德国“太阳号”综合科考船实施“中德马里亚纳海槽和菲律宾海盆海洋地质联合调查研究(SO57航次,马里亚纳Ⅰ计划”国际合作航次以来,又先后与法国合作实施了辽东湾(1991)、东海(1996)、渤海东部(1997)潮流沉积体系和沉积地层合作调查,与韩国合作在黄海开展了沉积动力学和古环境变化合作调查与研究(1998,1999)。进入21世纪,研究室国际合作的广度和深度不断拓展,在保持与德国、法国、韩国等发达国家合作的同时,又与美国、加拿大、俄罗斯、意大利、冰岛、澳大利亚、泰国、马来西亚、印度尼西亚、孟加拉国等国以及我国台湾地区开展合作,合作领域也从传统的海洋沉积学领域扩展到深海矿产资源、海洋探测技术、岩石圈演化和海岸带环境等领域,合作方式也实现了从合作调查到共同发起合作项目的转变。近10年来更是重点开展了北上日本海(2010年)、鄂霍次克海(2011年)、白令海(2013年)以及北冰洋东西伯利亚海(2016年),南下南海南部泰国湾(2014)、东北印度洋安达曼海(2015)和孟加拉湾(2015)等海域多达10余个航次的合作调查与研究。国家自然科学基金委重大国际合作项目“晚更新世以来鄂霍次克海、日本海和东海的古环境与生产力变化研究(40710069004)”和“日本海末次间冰期以来的古环境与古气候演化研究(41420104005)”,科技部重大国际合作项目“深海多金属成矿作用和成矿系统研究(2006DFB21620)”等大型国际合作计划的实施在取得突出成果的同时,也培养了一批能够从事国际合作调查与研究的科研骨干。2010年以来,研究室始终保持每年派出2人赴发达国家和地区海洋研究机构进行短期交流,派出15个以上团组参加国际学术交流,邀请20余名海外知名专家来研究室访问交流的国际合作活动强度。2009年研究室联合俄罗斯科学院远东分院太平洋海洋研究所共同发起的中俄海洋科学研讨会业已成为一个促进中俄海洋领域合作的重要平台。

 研究室的发展可大致划分为五个阶段:

 (一)建室初期阶段(1965-1980)。开展了多年的海岸带调查、黄海沉积调查、海缆路由调查、港湾和军民项目调查,参加了第一次全球大气试验,进行了8个实验室建设,初步形成了一支能打硬仗的科研调查队伍,为海洋地质研究室的发展积累了较为雄厚的物质基础和勇于拼搏的精神财富。

 (二)向科学研究扩展转变阶段(1981-1989)。1981年开始的黄海补充调查和研究是研究室发展的一个重要里程碑,以此为契机,完成了从基本以调查为主向科学研究扩展转变的过程。出版了《黄海晚第四纪沉积》专著,完成了中国首次中太平洋北部锰结核调查、环球重力调查,开展了中日海岸带、中法、中德海洋地质联合调查等项目。10个专业实验室的相继建成与完善,更为研究室的科研调查提供了新的动力和技术手段。这期间发表了国内第一条大洋沉积岩芯氧同位素冷暖变化曲线,发现和研究了太平洋区的宇宙尘,在国内最早开展了植物硅酸体的系统研究,在海底热液活动和热液硫化物研究取得了开创性的成果等等。研究室承担的地方委托项目在港湾调查、海洋测绘、泥沙动态、海缆路由等方面获得了广泛的声誉。

 (三)重要发展阶段(1990-2000)。这期间随着国际形势的发展和国家综合国力的不断增强以及对海洋领域支持强度的不断加大,在国家科技攻关项目和我国专属经济区和大陆架勘测专项的支持下,以我国大陆架和专属经济区为调查研究,进一步摸清了我国的海洋国土资源状况,为维护海洋权益和海域划界提供了科学依据。关于灾害地质环境调查和评价工作,也为相关的研究特别是海洋灾害地质环境研究,积累了宝贵的实测资料,为开展新区调查和陆架资源开发防避相关地质灾害及其制定相关对策提供了科学依据。大洋工作的持续开展和课题研究,为我国开辟区多金属结核资源和环境研究作出了应有的贡献,同时也为我国自行开展大洋沉积物、深海粘土和海底热液硫化物的调查研究提供了新的成果。中法、中韩国际合作的开展,将我国的潮流沙脊研究和黄海沉积动力学研究推向了新的高度。863计划支持的长岩芯取样系统取得长度达17.11米沉积长沉积物岩芯,创造了国内自主设备的采样长度记录,深、浅海沉积物捕获器的研制为大洋调查和近岸观测增添了新的设备。届时,研究室在硬软件建设上也取得了长足地进步。

 (四)新时期的整合发展阶段(2001-2012年)。以2002年“海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室”的成立为标志,成为研究室发展的另一个重要的里程碑。实验室在人员和仪器设备上进行了整合,提出了包括海洋沉积与古环境、海岸带环境与工程地质、海洋地球物理与海底构造、海底矿产资源形成机理及分布规律、海底探测与信息技术5大研究方向。这期间完成了西北太平洋环境调查和研究专项、外大陆架外部界限项目和我国近海海洋综合调查与评价专项;完成了深海资源前瞻性研究,争得了关于大洋富钴结壳、大洋成岩成矿规律等调查研究课题;应用Sr、Nd、Ce等同位素地球化学手段开展了沉积物来源定量化、海底矿床成矿物质来源与成矿作用机制以及地球化学动力学等领域的研究;开展了中法晚第四纪东海沉积地层和古环境变化的合作研究,继续了中韩黄海沉积动力学合作研究,启动了中俄、中德海洋地质和矿产资源领域的合作研究。国家基金委重点基金和重大国际合作项目取得突破,S-863项目获得多个专利和成果,以及在人才培养方面的博士生导师、博士后、博士、硕士梯队的建设,标志着研究室的科学研究水平和人才建设已步入到了一个崭新的阶段,并荣获“全国海洋系统先进集体”称号(2004)。提出了联合青岛地区另外3家海洋地质研究机构在“青岛海洋科学与技术研究中心”框架下筹建海洋地质过程与环境功能实验室的设想。

 (五)快速发展阶段(2013年至今)。党的十八大以来,随着海洋强国战略和“一带一路”战略构想的提出和逐步走向深入,以及2013年12月18日青岛海洋科学与技术国家实验室的获批建设,研究室迎来了快速发展的新机遇。以全球变化与海气相互作用、南北极环境综合调查与评估专项全面实施,大洋专项继续深入开展,国家基金委-山东省联合基金(U1606401)获批实施等为契机,研究室在能力建设、人才培养、研究成果等方面都有上升到了一个新的高度。在我国近海底质调查与研究、亚洲大陆边缘地质调查与研究、海洋地质灾害理论与预警技术研究、西太平洋边缘海岩石学特征及构造演化、深海成矿作用及资源评价、中国近海地球物理场特征与探测技术研发等方面取得了一系列重要研究成果。部分成果获得国家和省部级一等奖,研究室也荣获中国极地考察先进集体和中国大洋考察先进集体等荣誉称号(2014)。石学法研究员先后荣获富民兴鲁奖章、青岛市劳动模范、全国有突出贡献的中青年专家、全国优秀科技工作者等荣誉称号并入选国家百千万人才工程(2015年)和山东省泰山学者人才计划。鄢全树副研究员入选国家自然科学基金委优秀青年计划,实现了研究室国家级人才工程人选的突破。

 研究室成立以来的代表性研究成果包括:

 (一)我国管辖海域及其邻域海洋地质与地球物理调查与研究。国家“八五”计划以来,针对国家重要需求,研究室先后承担了“我国专属经济区和大陆架勘测”、“西北太平洋海洋环境调查与评价”、“我国近海海洋综合调查与评价”等各类国家专项课题一半以上的外业调查任务,并负责底质调查的集成研究工作。历经20年,完成了对我国管辖海域及其邻近的西菲律宾海的海底沉积物分布、地形地貌、地球物理场特征和古环境演化特征的调查研究,其研究成果为维护我国的海洋权益提供了急需的精确的基础资料和科学依据,同时对海洋资源开发、海上特殊活动、海洋科研和海洋管理有重要的应用前景。

 全新构建了我国海洋底质调查标准体系,形成了浅地层-沉积物-悬浮体一体化的底质调查技术模式;构建了迄今为止最全面的近海底质数据集。通过对黄海、东海、南海和西菲律宾海进行的一系列专项海洋地质调查,先后获得海底沉积物样品近5000个。编绘了黄东海沉积物类型分布图(1:100万)和第一幅大比例尺包括西菲律宾海的西北太平洋及其边缘海沉积物类型分布图(1:100万)。细致研究了西北太平洋及其边缘海的沉积物分布特征、物质来源、沉积作用、沉积环境及其演化过程。

 采用了当代先进的多波束技术,组织完成了黄海、东海、台湾岛以东和南海海域的划界敏感区多波束勘测,勘测面积120×104 km2,占我国总管辖海域的40%;在东海精确确定了内外陆架分界线、陆架坡折线和陆坡坡脚线,在外陆架上发现了规模巨大的NW-SE向连体沙脊群,证明了虎皮礁和鸭礁并不存在,新发现了“丁岩”,在大陆坡上新发现了4条巨大的水下峡谷,在冲绳海槽内准确确定了槽中槽的规模并发现了其中的新生火山,确定了东海的最大水深为2322 m;在台湾岛以东海域查明了区内的微地形地貌特征,识别出了花东盆地的巨大海底峡谷和转换断层;在南海新发现海山107座,并发现了盆西南海岭、盆西南大海谷、万安北陆坡盆地、南薇西陆坡盆地和北康陆坡盆地等。

 首次系统研究了特殊敏感海域海底地形和底质分布特征对海洋特殊活动的影响;开发了声纳多参数海底底质分类软件,实现了对底质沉积物的自动识别;探索研究了沉积物声学特性随频率的变化关系、沉积物声学特性与物理力学性质的关系;将海底地形与底质分布结合起来,开发了西北太平洋及其边缘海地区海底环境数据库和可视化查询系统,实现了海底环境特征的空间分析与空间拓扑查询。

 利用地球物理调查获得的海洋磁力、重力等资料,研究了黄海、东海、南海和西菲律宾海等海域的地球物理场。并在特殊敏感海域,探讨了海洋磁场、海洋重力场及其梯度场的变化规律,分析海洋环境对地磁场水平分量变化率的影响;建立了海洋地磁梯度场探测水下目标和重建地磁总场的计算方法。

 通过对我国专属经济区和大陆架海域的地形地貌单元、沉积特征、物质来源、地层结构、地球物理特征进行了系统的划分和研究,提出了中国在各海区与周边国家(特别是与日本)进行划界的方案的依据,项目的勘测研究成果已开始直接用于我国周边国家的海域划界中,为维护我国的海洋权益提供了急需的精确的基础资料和科学依据。

 (二)我国海洋地质灾害环境研究与评价。在国家有关重大专项、863计划、973计划、海洋公益专项和国家自然基金等连续支持下,对我国典型海岸带环境和近海地质灾害进行了调查研究,形成了一系列创新性研究成果。

 完善了海洋地质灾害研究的理论技术体系。厘定了海洋地质灾害有关基本概念、研究对象和范畴、调查研究内容及方法,形成了海洋地质灾害的标准体系、调查与监测技术、评价与预警技术和编图技术,完善了海洋地质灾害研究的理论技术体系。建立了以致灾地质体、孕灾环境和承灾体为主线的理论研究体系,规定了调查与监测方法、评价与预警技术、制图及成果集成等具体技术内容。创建了系列标准,包括海洋地质灾害分类分级标准及6类5级的评价指标体系。

 开展了调查监测技术集成创新、研发了典型海洋地质灾害的监控技术并应用于工程实践。将海底声学探测、现场监测、远程监控和室内测试进行技术集成创新,创建了国标《海洋工程地质调查规范》和《海洋灾害调查技术规程》,研发了典型地质灾害监控与工程地质取样技术,获得5项发明专利,直接应用于海洋地质灾害调查和海洋开发工程。在秦皇岛地区建立了以无人机遥感、岸滩测量和泥沙观测等技术为主的长周期海岸侵蚀监测体系;在莱州湾沿岸布设了以自动监测、常规监测和高密度电法测量为主的海水入侵监测网络。

 建立了海洋地质灾害综合评价、风险区划和预警技术体系。建立了集评价指标、评价模型、支持系统为一体的综合评价系统及海岸侵蚀和海水入侵等典型地质灾害评价系统,对我国海洋地质灾害进行了定量评价和风险区划,并应用于监测预警业务体系。

 对我国海洋地质灾害进行了系统调查研究。对我国海洋地质灾害进行了系统调查、研究和评价,基本摸清了主要类型的特征、分布规律和致灾机理,预测了重要岸段典型地质灾害的演化趋势,取得了系列创新成果并已得到应用。首次编制了以海洋地质灾害为主图面要素的大型系列专题图组(共87幅),包括A0幅面的1/50万中国海岸带和近海地质灾害图、地震震中与地震动区划图,1/100万黄、东、南海油气资源区地质灾害与工程地质图等,全面系统地反映了我国海洋地质灾害的类型、分布及特征,掌握了海岸侵蚀、海水入侵、滨海湿地退化和海底土液化等典型灾害的现状、成灾条件和危害程度,调查与监测取得的部分结果在《中国海洋环境质量公报》和《中国海洋灾害公报》进行了发布;研发的监测预警技术、编制的大型海洋地质灾害系列图组及取得的调查研究成果,得到如上所述的广泛应用,并为各级政府科学管理海洋、防灾减灾和海洋工程建设提供了科学依据。

 阐明了全新世高海平面以来三角洲的自然属性和不稳定特征,分析了三角洲固有和特殊脆弱性的形成机制,阐述了自然因素和人类活动对脆弱性的影响;编绘了三角洲地层层序图、脆弱性等级分区图、演化模式图和预测趋势图,基于三角洲脆弱性的空间分布特征、演化趋势和形成机制,提出了这三大三角洲脆弱性的调控措施。

 (三)黄东海沉积环境与动力学机制研究。具体成果包括:

 渤、黄海沉积环境、动力沉积体系及泥质沉积。首次建立了渤海和黄海1Ma(百万年)以来轨道尺度年代地层格架,阐述了过去1Ma以来冰期-间冰期尺度上渤海、黄海陆架区沉积环境变化及其对全球变化的响应。对存在广泛争议的南黄海沉积学热点问题——泥质沉积物形成机制进行了深入探讨。将低能沉积环境进一步划分为气旋型和反气旋型涡旋两种环境,高能环境则划分为高能沉积环境和高能侵蚀环境。建立了气旋型涡旋和反气旋型涡旋泥质沉积作用模式,对南黄海泥质沉积体系的成因给出了成功的解释。并首次对南黄海进行了沉积物粒径趋势分析,预测了沉积中心,阐述了沉积物的输运过程和机制。研究还表明表层沉积物磁化率分布能够反映陆架海不同的现代沉积物组合和沉积动力,指示沉积物不同的源区,为海洋沉积环境及物源研究提供了新代用指标和思路。

 南黄海悬浮体和沉积物来源的有机质证据。初次利用全海区的悬浮体(TSM)样品浓度和颗粒有机碳(POC)δ13C值的分布特征分析得出南黄海沉积物的物质来源和搬运机制:在陆源物质向南黄海中部深水区的输送过程中底层水起着更为重要的作用。黄海环流是决定南黄海沉积物搬运格局的一个重要控制因素。山东水下三角洲高沉积速率沉积物主要来源是现代黄河物质。在南黄海深水区的陆源沉积物主要来自废黄河物质和现代黄河物质,现代长江物质所占比例相对较少。来自朝鲜半岛的陆源物质其数量和影响范围都很有限。

 东海末次冰期的地震地层层序建立与海进—海退旋回识别。利用“中法合作—东海沉积地层项目和古环境研究”项目的调查航次,系统解释了地震地层层序和典型钻孔的氧同位素和生物标志物资料,精确建立了时间标尺。通过地震地层和钻孔资料的对比分析,表明氧同位素6期以来,东海存在4次海进—海退沉积旋回,从而造成了海陆相地层交替演变;除氧同位素2、4期外,在3期据今4万年左右东海大陆架也大面积裸露。

 东海水下三角洲与潮流沉积。地震地层分析表明,晚更新世早期长江U6地层中水下三角洲分布范围广。大约在80-70ky BP期间,三角洲发育在东海中外陆架东北部40-90米水深处;大约在50-42ky BP期间,三角洲发育在东海外陆架中部70-120米水深处。全新世海侵以来,东海明显受太平洋潮波系统的控制,潮流改造了海侵席状沙,并侵蚀了下伏晚更新世地层,在早全新世时形成规模巨大的潮流沙脊体系。

 东海冲绳海槽气候突变事件及其可能的成因机制。东海内陆架泥质沉积的形成历史和过程开展了深入研究,表明来自长江的东海内陆架泥质沉积是气候环境变化信息的良好载体,不仅其本身具有重要科学价值而且对在全球其他海域发现此种气候替代指标或载体具有良好的示范作用。建立了冲绳海槽地区晚第四纪以来长时间尺度和高分辨率的典型地层层序和时间序列剖面。冲绳海槽沉积物氧同位素和冬季海水表层温度异常揭示出,近5万年以来,东海发生了多次气候变冷事件,其中可识别出Younger Dryas事件和5个Heinrich事件,进而说明了短期气候突变事件的全球意义;结合硅藻和磁极倒转事件分析以及和中国黄土气候记录对比,推断气候变冷事件的发生可能是地磁场的磁极倒转、东亚冬季风增强和黑潮暖流减弱共同作用的结果。

 (四)中国近海地球物理场特征。具体成果包括:

 中国近海海洋地球物理特征与构造活动性研究。在渤海、南黄海、东海北部和琼东南海域实现了1:25万重力异常、磁力异常等专题基础图件编绘。重新厘定了渤海浅部主要地震地层的界面位置和深度,依据其沉积特征重建了晚更新世以来渤海沉积中心的变迁历史。通过对渤海海域35个断点剖面中断裂不同时期的垂向位移进行统计,获得了渤海晚更新世-全新世的垂向位移量和活动速率,揭示出渤海晚第四纪存在两个构造活跃期,分别为60-53 ka BP和22-10 ka BP,这两个时期渤海断裂垂向活动速率是其它阶段的2倍左右。

 台湾以东加瓜“楔形”带对冲绳海槽南段的构造控制。该成果基于实际调查资料与历史基础资料的综合分析与解释,对台湾岛以东海域加瓜“楔形”构造带的地球物理场特征、构造属性和冲绳海槽南段弧后扩张的构造主应力方向及其变化规律进行了研究;提出加瓜“楔形”构造带在构造上与加瓜海脊及其东、西两侧断陷盆地相对应,并对西菲律宾海板块的运动方向和运移量进行了调整,使构造带以东的西菲律宾海盆的北西向运动转为西侧的向北俯冲,从而导致冲绳海槽构造主应力方向由NW-SE向逐渐转成近南北向,为冲绳海槽进入了第二次拉张-扩张阶段提供了应力来源。

 台湾岛以东海域海底地形特征及其构造控制。根据台湾岛以东海域调查获得的多波束全覆盖测深等地质和地球物理资料,探讨了构造对海底地形的控制作用及其构造地质意义。研究表明,琉球岛弧岛坡区和琉球海沟表现为典型的西太平洋沟-弧-盆体系控制下的构造地形;台湾岛东部岛坡等深线近南北向平行密集排列,地形坡度大,弧陆碰撞造就了该区独特的地形特征;花东盆地海底峡谷发育,其形成主要受基底起伏和走滑断裂的控制;加瓜海脊东西两侧水深和地形特征明显不同,但其基底可能属于花东盆地,加瓜海脊的东侧对应了两个不同性质板块的边界;西菲律宾海盆表现为北西向线状脊-槽相间排列,并遭受北东向转换断层的切割,根据海底地形、转换断层和磁异常条带的方向推测,研究区海底形成于距今60~45 Ma 的西菲律宾海盆北东-南西向扩张期。

 冲绳海槽西部陆坡碎屑沉积物的搬运方式:滑塌和重力流。对冲绳海槽西部陆坡上2000 多公里的单道地震资料进行分析和解译,对斜坡沉积环境下沉积体系发育、分布特征进行了研究。结果表明:a) 冲绳海槽西部斜坡环境下,上新世以来的沉积层均不同程度的变形和错动;b) 存在两种斜坡相地震反射模式—退覆模式和叠覆模式,这两种模式都反映了冲绳海槽西部陆坡得到充足的沉积物供给;c) 斜坡环境下主要发育陆架边缘三角洲、重力流沉积和水道充填等沉积体系;d) 沉积层发育特征表明,冲绳海槽西部陆坡具有北段坡度缓、沉积物供应丰富、构造相对不活跃,中段坡度陡、沉积物供应充足、构造活动强烈,南段坡度陡、沉积供应相对较少、构造和火山活动十分强烈3 种主要沉积环境。西部陆坡的沉积特征也揭示了东海陆架向陆坡提供了大量碎屑沉积物质。

 琉球“沟-弧-盆系”构造地貌。利用多波束全覆盖水深测量数据和地震、浅地层调查、地质地球物理调查资料及现有研究成果,对琉球“沟-弧-盆系”构造地貌特征进行了系统的分析研究,编绘了琉球“沟-弧-盆系”构造地貌图。表明琉球“沟-弧-盆系”地貌的发育和分布格局主要受构造运动的控制。琉球岛弧与东海陆架和陆坡构造地貌特征具有明显区别,前者地质构造上由吐噶喇火山脊、琉球褶皱脊和弧前增生楔及夹于其间的奄美拗陷和弧前拗陷组成,地貌上表现为岛坡海岭与岛坡断陷盆地相间分布的格局;东海陆坡是一个新生的被动型陆缘,地貌上表现为断阶型陡坡,地形变化连续。冲绳海槽构造上是一个弧后张裂带,带内构造活动强烈,火山活动和热液活动活跃,已经并正在发生海底扩张。海槽地貌的发育主要受雁行式排列的海槽扩张轴和东海陆坡断裂带、吐噶喇西缘断裂带的控制。海槽中央为沿扩张轴发育的中央裂谷盆地和中央火山链,西~西北侧为自东海陆坡坡麓向海槽中央倾斜的浊流堆积平原,东~东南侧为自琉球岛弧西坡坡麓向海槽中央倾斜的火山碎屑堆积平原。冲绳海槽在构造地貌上构成东海陆架和琉球岛弧的天然分隔。

 南黄海海底沉积物声学特性分布规律及地声模型。首次系统完成了南黄海沉积声学的调查。浅表层沉积物声速分布呈现出东北部低速区、西南部高速区以及两者之间的条带状速度梯度带特征,浅表层沉积物声衰减系数分布则表现为东北部和中部声衰减系数小,西南部和西北部较大的特点。通过沉积物声学特性与物理力学性质分析建立了多个反映二者关系的地声模型回归公式。

 (五)深海成矿作用及资源评价。具体成果包括:

 南大西洋硫化物的发现和成矿作用研究。发现了南大西洋热液硫化物并提出了找矿远景区 南大西洋12-30°S洋中脊的热液硫化物区主要由本实验室发现。先后发现了87处热液异常区,目前已发现8处硫化物区,其中洵美区(26°S)硫化物分布范围超过5 km,可能为超大型海底硫化物区,提出15个找矿远景区。开展了南大西洋多金属硫化物资源潜力评价。对南大西洋多金属硫化物进行了资源潜力评价,发现其产出环境多样,包括新生火山脊、岩浆高地、内角高地、非转换断层、裂谷壁等;南大西洋多金属硫化物往往富集金、银、钴、镍等金属,具有较高的经济价值;南大西洋易于产出大型硫化物区。慢速洋中脊离轴热液成矿作用。研究了非转换断层(NTD)和内角高地(IC)两类离轴环境下热液成矿作用,揭示了NTD热液区内存在海底冷却沉淀堆积和热液交代围岩堆积两类不同的硫化物堆积模式;建立了内角高地热液区控矿模式,阐明了IC热液区硫化物沉淀对洋壳渗透性差异的响应机制,揭示了南大西洋基性岩环境下IC热液成矿的热源和物质来源的特殊性。

 海底富稀土分布规律及中印度洋海盆富稀土沉积的发现。研究了三大洋不同区域内富稀土沉积物分布特征 在太平洋和印度洋初步划分出4个富稀土成矿带5个富稀土沉积区,初步提出了深海沉积物的稀土资源量计算方法,初步估算了成矿带内稀土资源量。阐述了不同海域稀土元素富集控制及影响因素,在世界三大洋提出了12个潜在的富稀土沉积调查靶区。成功预测了印度洋富稀土沉积区 经过大洋34航次(2015年)和39航次的调查验证,在中印度洋海盆圈划分出了两个大范围的富稀土沉积区域,这也是国际上首次在印度洋发现的大面积富稀土沉积,为我国下一步在印度洋开展稀土资源调查评价和环境演化研究奠定了基础。这一发现证明了深海稀土是继多金属结核、富钴结壳和热液硫化物之后的第四种国际海底新资源。

 太平洋富钴结壳伴生有用元素分布特征及成矿远景评价。首次对太平洋海山区17座海山富钴结壳中伴生有用元素(REEs、PGE、Mo 、W 、Au、Te)开展了资源潜景评价,全面探讨了富钴结壳伴生有用元素数值变化特征、区域分布特征及成矿机制,并对其资源潜力和经济价值进行了综合评价。对富钴结壳开展了矿物学及化学赋存状态研究,发现了富钴结壳微量的贵金属矿物如金和银的单质矿物,建立了富钴结壳中REEs和PGE化学赋存相态分析方法,分离出吸附态、碳酸盐相、锰氧化物相、铁氧化物相、残渣态5大化学相态,阐述了REEs和PGE主要赋存的化学相态,为我国结壳资源评价和选矿工艺研究提供理论依据。

 (六)西太平洋边缘海岩石学特征及构造演化。具体成果包括:

 南沙花岗岩的发现及其构造意义。对南沙地块花岗岩样品进行了系统研究,为揭示南沙地块的陆壳基底性质提供了直接地质学证据;高精度锆石定年结果显示它们为晚中生代岩浆热事件的产物,可与华南地区形成很好对比;岩石学和地球化学资料表明南沙地块花岗质岩石为I型花岗岩,在岩浆过程中幔源岩浆不同程度地加入到岩浆源区内;证实了在晚中生代期间南海地区为安第斯型大陆边缘,为南海晚中生代期间存在一条安第斯型俯冲带的观点提供了坚实的科学证据;Pb同位素特征证明南沙微地块与华南地块(尤其是南岭-海南块体)具有构造亲缘性,是自晚中生代末期以来渐次裂离开华南大陆所致。本研究成果对于理解南海地区晚中生代期间的构造演化具有重要的意义。

 南海扩张期后板内火山作用时代及动力学背景。全面厘定了南海海盆板内火山作用时间,指出板内火山作用在扩张停止后7-8Ma开始的,本期火山作用可与南海周边地区同期火山岩进行对比,反映此板内火山作用的影响范围包括南海北缘、中南半岛等地;岩石地球化学研究地幔源区为两端元混合模式:亏损地幔(DMM)和富集地幔II型(EMII),并具有Dupal Pb同位素异常;计算的南海地幔潜在温度介于冰岛与夏威夷这两个全球典型地幔柱之间;判断南海扩张期后深部主控的地球动力学背景为海南地幔柱,提出了在海南地幔柱影响下的南海新生代形成演化(柱脊相互作用)模型。

 西南太平洋劳海盆南段地幔源区性质及岩浆过程。年代学研究结果显示,相对于东劳扩张中心(ELSC),瓦路法脊(VFR)熔岩样品的年龄更年轻,此结论支持前人提出的构造演化模式,即劳海盆向南增进到VFR顶端,且盆地可能存在频繁的洋脊或扩张脊跳跃事件;岩石地球化学研究揭示了劳海盆南段海底熔岩的地幔源区性质及岩石成因;本研究成果对于理解劳海盆南段的构造演化具有重要的科学意义。

 西太平洋边缘海盆形成的岩石地球化学制约。系统总结了西北太平洋地区典型边缘海盆的岩石学和地球化学特征,探讨了其对于区域构造演化的意义。提出九州-帕劳脊是一条洋内弧,为古伊豆-小笠原-马里亚纳弧(IBM)裂解形成四国海盆和帕里西维拉海盆的同时而成为一条不成熟洋内残留弧;认为菲律宾海板块的地质演化是揭示西北太平洋区域构造演化的关键一环。

 (七)亚洲大陆边缘“源-汇”过程与陆海相互作用。亚洲大陆边缘是指环绕着亚洲大陆的北冰洋、西北太平洋和北印度洋的边缘海及其邻近大洋,覆盖了21世纪海上丝绸之路的关键区域。长期以来,由于多种因素的影响,除中国海之外,我国对于亚洲大陆边缘地质环境的调查研究和认识几近空白。在国家重大专项、国家海洋局重大国际合作项目、国家自然科学基金重点项目的支持下,研究室对亚洲大陆边缘沉积地质学开展了系统的调查研究。

 系统开展了亚洲大陆边缘地质调查研究。通过与俄罗斯、韩国、泰国、马来西亚和印度尼西亚等周边国家的合作,对北起东西伯利亚海、楚科奇海、白令海、鄂霍次克海、日本海,南到安达曼海、苏门答腊外海和孟加拉湾等广大海域开展了海洋地质调查研究,初步实现了对亚洲大陆边缘地质环境的系统调查,首次全面获得了这些海域的沉积物、悬浮体样品以及海洋动力学资料海水温度、盐度、密度等资料,是迄今国际上拥有这一广阔海域样品和资料最多的国家。发起组织了以“亚洲大陆边缘演化”为主题的国际合作研究计划。

 西太平洋中、高纬度边缘海古海洋古气候特征。恢复了晚更新世以来白令海及楚科奇海古水团深化历史,发现冰消期白令海北部陆坡表层水生产力逐渐增大,海水的垂向混合作用加强,底层水含氧量逐渐增加,氧化性增强;阐述了鄂霍次克海东南部180ka以来的海冰范围、火山灰层及古生产力的演化特征;识别出了9个火山灰标志层和11次海冰扩张事件;揭示了过去166ka以来日本海生产力及浮游植物群落结构的变化特征,发现冰期时日本海底层水含氧量发生剧烈的波动,并与海平面和东亚季风强弱变化强烈相关;首次将冲绳海槽古黑潮、古气候研究推进到氧同位素5期。

 低纬边缘海的沉积源-汇过程和古环境演化。首次对泰国湾全新世以来的物质来源和沉积环境进行了研究,探讨了季风、环流以及人类活动的影响。泰国湾西部为三个物源区,其沉积物分别来自曼谷湾入海河流、马来半岛侵蚀物质及南海中部海域输入物质。阐述了安达曼海东南海域沉积物来源,其沉积物分别为伊洛瓦底江输入的陆源物质,来自马来半岛沿岸水系输入的陆源物质以及现代近岸侵蚀,全新世海侵形成的残留砂质沉积等。定量估算了喜马拉雅源区和印度源区对孟加拉湾中部现代沉积物来源的相对贡献,分别约为83%和16%;估算了研究区陆源和海洋自生有机质的贡献,其相对贡献分别为60%和40%。对安达曼海印度季风研究取得新认识,重建了26ka BP以来安达曼海印度夏季风演化历史:26-15ka BP印度夏季风强度较弱,其中18-15ka BP为末次盛冰期以来印度夏季风最弱时期,15-11.5ka BP印度夏季风强弱快速转换,9-7ka BP达到末次盛冰期以来最强。16.8-21.2μm敏感粒级指示的印度夏季风强度变化可识别出明显的1619a周期,表明百年-千年时间尺度上印度夏季风强度变化主要受太阳活动影响。

 (八)南北极海洋地质与地球物理考察。研究室一直是我国极地科考海洋地质与地球物理考察的骨干承担单位,在已开展的33次南极科考和7次北极科考序列中,研究室先后派出50余人次参与现场科考,获得了大量的实测资料和研究成果。始于2012年的“南北极环境综合调查与评估”专项(极地专项)为研究室极地海洋地质与地球物理研究提供了良好机遇。

 北极海域海洋地质考察。自参加1999年我国首次北极科学考察以来,研究室先后有13人次参加了已完成的7次北极科考海洋地质考察工作,有3人参加了北极黄河站的海洋地质考察,3人参加了中俄首次北极联合考察。

 极地专项实施以来,累计在白令海、楚科奇海、楚科奇海台、门捷列夫海脊、罗蒙诺索夫海脊、挪威海等海域获取表层沉积物样品126站,柱状沉积物岩心51站,表层悬浮体样品101站,分层悬浮体样品190个。对49个沉积物岩心、25个多管沉积物样品、113站悬浮体样品和208个表层沉积物进行了综合分析测试。形成“北极海域海洋地质考察数据集”一套、“北极海域海洋地质考察图集”一部(包含80余幅图件)、“北极海域海洋地质考察报告”一册(近60万字)。对北冰洋太平洋扇区沉积物分布特征开展了系统研究,涵盖了沉积学、矿物学、同位素地球化学、地球化学、环境磁学、微体古生物学等学科领域,探讨了考察海域沉积物分布、物质来源及其影响因素。

 中俄首次北极联合科考于2016年8月19日-9月20日间实施,联合科考队由31名科学家组成(其中中方队员11名),主要考察海域为北冰洋楚科奇海和东西伯利亚海。最终完成海洋地质取样作业43站,累计完成超过720小时的走航温室气体观测和气溶胶采样,超额完成了预定科考任务。这是我国科学家首次进入俄罗斯北冰洋陆架海域进行包括海洋地质考察,弥补了我国历次北极考察区域的不足,使对北冰洋海洋环境的认识更加完整、全面、系统,这对于了解北冰洋海区环境要素的特征和变化规律,对北极地区环境气候进行综合评价和生态环境评价特别是对于研究北极地区的快速气候变化具有重要意义。

 北极海域海洋地球物理考察。主要负责海洋重力观测,累计完成重力测线7118 km(数据量480 M),编制了考察区测线分布图、水深、空间重力异常、布格重力异常、均衡重力异常图。

 南极周边海域海洋地质考察。通过南极周边海域海洋地质考察,对南极半岛东北部海域、普里兹湾、罗斯海西部与南大洋进行了大规模的地质取样,获取悬浮体样品197站、箱式样67站、多管样22站、柱状样36站;在样品系统分析和测试的基础上,绘制了考察区悬浮体浓度及组成分布图、海底沉积物类型图、粒度组成与参数分布图、碎屑矿物与粘土矿物分布图、化学元素与同位素分布图、微体古生物分布图、岩芯柱状图等系列图件200余幅;基本查明了南极半岛东北部海域和普里兹湾等重点海域表层海水悬浮体与海底沉积物的类型、物质组成和来源,揭示了柱状沉积物的地层特征与时空变化规律,初步探讨了该地区现代冰-海沉积作用特点及过去百年至数十万年以来的古海洋、古冰川与古气候等演变历史。

 南极周边海域海洋地球物理考察。通过参与南极周边海域海洋地球物理考察,在普里兹湾、罗斯海和南极半岛等海域进行了系统的地球物理剖面及站位测量,包括水深剖面4891 km、重力剖面4804 km、OBS 2台等。在此基础上,绘制了考察区水深、空间重力异常、布格重力异常、均衡重力异常等成果图件;在罗斯海重磁异常特征和浅部地层结构、南极半岛布兰斯菲尔德海峡重磁异常特征、最新卫星测高数据的重力异常反演、中山站重力基点测量等方面展开了研究并取得一定的成果。

 (九)海底探测技术研发。具体成果包括:

 20米长沉积物重力活塞取样器的研制。自主研制了20米长重力活塞取样器,经海上试验,分别在冲绳海槽和南黄海取得了17.11米和10.35米的无扰动沉积岩心,创国内在相同海域重力活塞取样记录。

 深、浅水沉积物捕获器的研制。自主研制了浅海沉积物捕获器两台(工作水深≤200米)和深海沉积物捕获器一台(工作水深≥3000米),并分别在东海陆架(水深140米,工作20天)和太平洋(水深5200米,工作36天)进行了海试,系统运行正常,均获成功。

 海底沉积物物质来源定量判识系统的研制。自主研制了“沉积物物质来源定量判识系统—SEES”,该系统具备数据编辑,混合源沉积物端员数目、端员化学组成、端员贡献的客观确定,物源组成的图形图象表达与操作可视化等功能。

 深水高分辨率地震探测理论的实验研究。通过海水对地震波吸收衰减作用研究,提出了除温跃层外,海水对地震波没有明显的频吸收。通过对虚反射的试验与研究,提出了调谐深度是震源最佳沉放深度的新认识。

 深水高分辨率地震采集技术开发。在深水高分辨率地震采集技术研究中,开发了GI枪消泡组合震源和小容量8枪相干枪阵,结合虚反射研究结果解决了海上震源高振幅、高P/B值、宽频带的可激发性问题。单道多缆分频采集技术克服了探测深度与分辨率之间的矛盾。多道地震提出的“二高四小”采集技术实现了地震波的高频、宽带接收。通过海上试验和精细处理,所获深水地震剖面的分辨率浅层小于5米,深层为10米。

 智能控制变能量组合电火花震源。研制的智能控制变能量组合电火花震源,使用一个震源交替发射高、低两种能量不同的地震信号,使用两条主频不同的水听器电缆同时接收,在一次探测过程中既可以获得浅层剖面资料又可以获得中深层地震资料。另外,为提高电火花震源的地层分辨率,该智能控制变能量组合电火花震源还可作为相干震源使用,将高能量激发作为主发射震源,将低能量激发作为辅发射震源,调整相邻高能量激发和低能量激发的能量和时间间隔,利用辅发射震源产生的脉冲压制主发射震源的子波的后续波,获得具有高P-P值,高频,高P/B值的震源子波。经过室内和海上试验,证明样机初步具备了变能量激发的功能。样机在一些工程项目中进行了应用研究,取得了较好的探测效果。

 海底底质分类的多参数识别技术。该成果是一套基于多波束声纳数据的海底底质分类软件。关键技术包括,多波束声纳原始数据读写转化技术,多波束水深和回声强度数据同时处理、空间匹配和融合技术,多波束数据综合矫正技术,海底底质分类的定性识别和定量估计技术。该软件基于多种先进的多波束数据矫正方法,能够同时处理多波束测深数据和海底回声强度数据,能够可视化观察波束点空间特征和统计特征,利用成分化模糊神经网络算法进行沉积物成分的定量估计。海底底质的定性识别正确率为75%以上,能够胜任300米以浅海底底质类型的分类识别和多种多波束数据的后处理工作。

 恶劣海况下海底土液化动态监测技术。该成果为一种适用于我国近岸海域,能在恶劣海况条件下现场使用的,可对海床土体性质参数和底层水文要素进行原位、同步、连续观测的监测装置和技术。监测装置由土力学监测探杆(数据采集和存储控制模块以及电池装在探杆顶部的电器仓内)、土力学贯入机具和以S4ADW方向波浪潮仪为核心部件的水动力学监测子系统等三部分组成。可在50m以浅的近岸海域水下连续工作30天,贯入深度为海底以下6m。该成果探索出一种在我国近海实施恶劣海况下海底土液化动态实时监测的技术方法;研发的国内外首例“多功能多道孔隙水压力监测探杆”具有自主产权,形成一套适用于我国近海铁板沙海域的“海床土力学贯入机具”工程样机。在海床土体液化现场监测集成技术中,监测系统海底土锚固技术、海底多功能多道孔隙水压力监测探杆设计和海底土体探、监测探杆贯入机具设计具有科学性和创新性。

  “数字海底”数据库-海底多源综合数据的集成与管理方法。随着海洋开发投入力度的加大和先进的仪器设备及处理技术在海洋调查和海底勘测中的应用,海底信息数据量日益庞大,数据来源多,涉及专业广,结构繁杂,这给构建“数字海底”系统,实现海底多源综合数据的高效、动态管理提出了新的需求。本成果回顾了近几年海底资料信息化的发展概况,在全面分析海底数据特点的基础上,结合先进的数据库管理系统(ORACLE)以及空间管理技术(SDE),对海底数据的存储组织结构、分布-集中式相结合数据库体系、归一化空间库技术以及海底元数据管理结构进行了分析和研究,系统的提出了一套海底综合数据的整合方法,在物理上和逻辑上对其进行有效的集成和表达,统一组织管理这些海底数据资源。同时,应用获得的海底数据集成与管理方法,建设以渤海工程地质数据为主的渤海范围内的海底综合数据库,实现了来自不同单位、不同专业领域的海量海底数据的整合,满足渤海油田工程地质环境探测和海洋工程建设的实际应用需求

 海陆联合深部地球物理探测关键技术。研制的便携式MICRO OBS使用功耗低、低频的电化学检波器并整机集成于13英寸小舱球内,获得的资料数据信噪比高,多家单位、多个海域的测试表明设备性能已趋于成熟,已达到国际先进水平。2010、2011和2013年开展了三次海陆联合深部地球物理探测试验,累计布放海底地震仪145台次,成功回收144台次,回收率99.3%,布设陆地三分量数字地震仪计351台次。在国内首次实现了“海上放炮,海陆接收”和“陆上爆破,陆海接收”的观测方式,使海上测量和陆上观测有机统一起来,实现了真正意义上的海陆联合探测。

 海洋浅地层高分辨率多道地震探测技术。重点突破了低压恒功率充电和防强电流震荡技术、水听器微弱信号数字化和大容量地震数据长距离传输技术、多路/多核处理和基于内存映射的实时存储技术、高精度的速度分析和多次波压制技术等技术难点,研发出了高能量脉冲等离子体震源、小道距数字地震采集拖缆、多通道地震数据记录系统和高分辨率地震资料后处理软件系统,研制成功了相关的仪器设备,形成了从浅水到深水的海洋浅地层高分辨率多道地震探测技术系统,取得了创新性的科技成果。该技术已经在我国近海海洋环境调查专项、海洋地质保障工程、以及17个重大海洋工程建设项目中得到应用,经济效益巨大,社会效益显著。

 底质声学现场观测技术。在国内首次研发了可视化液压贯入式底质声学原位测量系统,并在2016年夏季航次中投入使用,两套原位测量设备均运行良好,显示了较强的可操作性和可靠性,能够满足底质声学信息获取的需求,填补了国内底质声学仪器的空白,具有较好的推广应用前景。

 (十)其他重要成果还有:

 广西海岸带红树林生态系统多尺度演化过程研究。以广西海岸带红树林为研究对象,率先开展了全新世不同时间尺度红树林演化及其与海平面变化、东亚季风和人类活动的关系研究:

 千年尺度红树林演化与海平面变化的关系研究通过对广西钦州湾水下沉积物中红树花粉和红树林源有机碳贡献的时间变化研究,揭示了~8.5千年以来钦州湾红树林演化历史,结果表明,在千年尺度上,海平面变化是决定红树林演化的主控因素。早全新世随着海平面的逐渐上升,红树林开始发展并在中全新世达到最大面积,之后的低海平面或冬季风强盛时期,红树林面积减少或消失。

 百年尺度红树林演化及其与东亚季风的关系通过对广西钦州湾水下沉积物和英罗湾红树区沉积物中红树花粉和红树林源有机碳贡献的时间变化研究,揭示了全新世大暖期和近2000年来红树林演化历史以及与东亚季风增强事件相关的3次衰退,特别是近2000年来钦州湾和英罗湾红树林的演化主要受制于东亚冬/夏季风的增强/减弱,而近150年来,人类活动强度的不同导致了钦州湾和英罗湾演化的差异。