科研进展--中国科学院广州分院

蜘蛛抱蛋属（Aspidistra）隶属于天门冬科（Asparagaceae），为亚洲特有属，主要分布于我国华南及越南邻近地区，少数物种分布于老挝、泰国、马来西亚、日本和印度东北部。本属植物花部形态特征多样性极高，其花大多贴近地面生长，极其隐蔽而不易被发现，故历史上标本采集很不充分，制约了该属植物的分类学研究。《中国植物志》中仅记载我国蜘蛛抱蛋属植物8种，全世界11种；FOC （Flora of China）中记载蜘蛛抱蛋属全世界约55种，我国分布有49种。近20年来，随着植物资源调查不断深入，大量蜘蛛抱蛋属植物新种被发现和发表，使本属种类增加到约220种，其中一半以上物种分布于我国。 2023年9月，中国科学院华南植物园引种保育团队科研人员在广东阳春鹅凰嶂保护区进行野外植物考察时，采集到一种花型独特的蜘蛛抱蛋属植物，通过查看本属植物模式标本和原始文献比对研究，确定其为蜘蛛抱蛋属中从未描述过的新种（图1）。该种与辐花蜘蛛抱蛋（Aspidistra subrotata）在形态上接近，但是本新种花被合生部分平，8个花被裂片中4个相间向下反折、4个相间平展，雌蕊纯白色，柱头下表面向内折叠形成一个圆形的空间，与本属其他物种形态特征方面存在明显差异。基于该新种模式标本采集地位于广东省阳春市，将其命名为阳春蜘蛛抱蛋（Aspidistra yangchunensis S.P. Dong & Z.L. Ning）。新种描述和命名相关文章已近期发表在国际植物分类学期刊Phytotaxa（《植物分类学》）上。华南植物园董书鹏工程师为论文第一作者，宁祖林高级工程师为论文通讯作者。该研究得到了广东省重点领域研发计划项目资助。文章链接https://phytotaxa.mapress.com/pt/article/view/phytotaxa.647.1.6图. 阳春蜘蛛抱蛋 (Aspidistra yangchunensis S.P. Dong & Z.L. Ning)注：(A) 生境;(B) 叶;(C) 花，俯视图;(D) 花，侧视图;(E) 花末期;(F) 花梗和花; (G) 去除柱头以显示雄蕊的花;(H) 柱头，俯视图;(I) 柱头，底视图;(J) 柱头纵切面。

2024-05-17

广州地化所：弧前蛇纹岩泥火山记录马里亚纳俯冲板块最早期的脱水和脱碳过程

橄榄岩蛇纹岩化伴随着天然氢气和无机甲烷的形成与二氧化碳封存等多种地质过程，受到广泛的关注。弧前地幔楔蛇纹岩由俯冲板块在弧前深度发生低温脱水，在俯冲隧道中交代橄榄岩形成。蛇纹岩相对周围橄榄岩密度大大降低，因此所形成的蛇纹岩泥可夹带橄榄岩、蛇纹岩和变玄武岩岩块等，沿弧前断裂喷发到弧前地壳形成蛇纹岩泥火山。马里亚纳弧前发育地球上仅有的、正在喷发的泥火山，实时记录了浅部俯冲隧道中的流固反应过程，记录了在成熟俯冲带俯冲板块最早期的脱水/脱碳和俯冲板块含水矿物的形成过程。为了研究上述关键地质过程，IODP 366航次对马里亚纳弧前三个蛇纹岩泥火山进行了钻探，它们分别是Yinazao、Fantangisña和Asùt Tesoru，对应的俯冲板块深度分别为13、14和18公里，记录马里亚纳岛弧最浅的俯冲隧道过程。近日，中国科学院广州地球化学研究所赵瑞鹏博士、李洪颜研究员和徐义刚院士与University of South Florida的Jeffrey G. Ryan教授等人，系统研究了IODP 366航次钻取的蛇纹岩泥火山及其中的变玄武岩包体，在俯冲板块最早期的脱水/脱碳过程，以及俯冲板块含水矿物形成的机制等方面取得了新认识。研究发现随着板块俯冲深度增加，流体活动性元素（FMEs）B、Rb、Cs和Li在蛇纹岩中的富集程度逐渐增加。Yinazao蛇纹岩明显富集Sr和Ba，这与蛇纹岩中夹带的变玄武岩亏损这些元素形成互补。蛇纹岩中FMEs和87Sr/86Sr之间的相关性反映了俯冲板块流体、地幔和俯冲板块之间的相互作用。Yinazao蛇纹岩的Sr-Ba和Asùt Tesoru蛇纹岩中的B-Rb-Cs-Li富集的同时，它们的87Sr/86Sr由介于沉积物和亏损地幔之间，向变玄武岩的平均值收敛。这些观察结果表明，沉积物是俯冲板块最早期释放流体的来源，这些流体首先与地幔楔橄榄岩发生了反应，产生了高pH流体，此后与俯冲的海山玄武岩发生了反应。俯冲玄武岩中斜长石的优先分解导致高pH的蛇纹岩流体中所溶解的CaCO3沉淀，碱度降低，最终形成高Ca-Sr-Ba流体。长石分解以后，硬柱石形成，此后粘土矿物分解，利蛇纹石向叶蛇纹石转变，这些过程释放出高B-Rb-Cs-Li和低Sr-Ba的流体。这一次流体释放导致了在浅部俯冲隧道中早期沉淀的CaCO3的溶解，富Ca流体与其他矿物反应形成了异剥钙榴岩组合和绿帘石。最后，这些流体演化成具有高碱度、低Ca-Sr-Ba、高B-Rb-Cs-Li的流体。该研究揭示出在俯冲隧道中，高pH流体对斜长石早期分解、新的含水矿物生成以及CaCO3的沉淀起到至关重要的作用。本研究受到国家重点研发计划项目和国家自然基金项目资助。图1 马里亚纳俯冲板块最早期的脱水/脱碳过程论文信息：Zhao,R.P. (赵瑞鹏),Li,H.Y.* (李洪颜),Ryan,J.G.,Johnston,R.M.,Jensen,O.,Xu,Y.G. (徐义刚),2024. Serpentinite geochemistry documents the earliest dehydration and decarbonation of the subducting slab beneath the Mariana forearc. Earth and Planetary Science Letters 637: 118748论文链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.118748 Zhao,R.P.* (赵瑞鹏),Li,H.Y.* (李洪颜),Ryan,J.G.,Wei,X.,Yang,S.X.,Xu,Y.G.,2024 (徐义刚). Geochemistry of metabasite in Mariana forearc serpentinite mudflows documents interactions between serpentinizing fluid and subducted seamount basalts. Chemical Geology 655: 122090论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.122090

2024-05-14

我国人体能量代谢实验平台建设取得重大突破

近日，由中国科学院外籍院士、中国科学院深圳先进技术研究院医药所能量代谢与代谢生殖研究中心首席科学家、深圳理工大学（筹）药学院讲席教授John Speakman牵头成立的我国首个人类双标水实验室已完成第二阶段建设，正式建成。视频来源：广东卫视视频来源：深圳卫视“中年发福不是代谢下降惹的祸”“越胖运动减肥越难”“每天八杯水的建议是否科学”等热门的科学话题，引起了社会公众的广泛关注。事实上，这些成果均出自同一个实验室——我国首个人类双标水实验室。近日，由中国科学院外籍院士、中国科学院深圳先进技术研究院医药所能量代谢与代谢生殖研究中心首席科学家、深圳理工大学（筹）药学院讲席教授John Speakman牵头成立的我国首个人类双标水实验室已完成第二阶段建设，正式建成。这是我国首个将双标水技术用于人体研究的精准监测人体能量代谢实验平台（以下简称“双标水实验室”），也是继英国、美国、日本后，全世界极少拥有双标水技术的中国实验室。Speakman（右）与张雪映（左）“双标水实验室通过对人体代谢规律的深入研究，将进一步揭示生命规律，为人类制定精准营养策略提供了科学指导意义。”Speakman介绍。“世界上并没有多少双标水实验室。中国拥有第一个双标水实验室是非常令人兴奋的，不仅对中国区域，对国际而言也是如此。这将使我们能够测量更多的双标水样本,去研究能量代谢领域的一些基础机制，并了解全球范围内双标水测量的差异。”国际原子能机构营养学专家Alexia Alford评价道。能量消耗测量“金标准”落地中国人们日常生活中的行走、跑步、思考、呼吸，以及细胞的生长、分裂等生命活动都与能量代谢息息相关。而肥胖、糖尿病、心血管疾病等诸多疾病都与能量代谢异常有关。深入探究能量代谢的规律，可以帮助人们更好地了解身体健康状态，采取相应的预防和治疗措施。早在20世纪50年代，美国科学家Nathan Lifson便发明了双标水技术（Doubly Labelled Water，DLW），以解决能量代谢检测问题。1982年，双标水技术首次被运用在人类身上。研究人员运用双标水技术，收集志愿者的尿液并分析尿液中标记物的富集度变化，了解机体的能量代谢情况。经过数十年的研究和发展，双标水技术被认为是测量自由活动状态下人类能量消耗的“金标准”。1986年，Speakman开始探索和研究双标水技术，是最早参与建立双标水技术的科学家之一。1989年，他在英国阿伯丁大学建立了双标水实验室，这是英国首批双标水实验室之一，之后在1997年发表的《双标水的理论与实践》专著，成为了双标水技术的权威参考书，先后被引超过1000次。2011年，Speakman来到中国开展研究工作。那时，他并没有打算在中国建立一个人类双标水实验室。双标水不仅价格昂贵，更需要测试灵敏度和精准度极高的同位素质谱仪和高水平的分析人员，想要建立一个能够完整配制并分析双标水技术的实验平台，并非易事。直到2020年，Speakman加入深圳先进院。我国首个人类双标水实验室的建设工作正式启动。在此之前，除了英国的阿伯丁大学、美国的贝勒医学院和威斯康辛大学麦迪逊分校、日本国立研究开发法人医药基础健康营养研究所等少数实验室拥有这项技术之外，我国尚未有专业的实验室和团队能够完成双标水技术分析。“建设实验室的过程并非一帆风顺。”课题组成员、深圳先进院医药所副研究员张雪映回忆道，2016年起，张雪映在Speakman的阿伯丁大学双标水实验室，以及日本医药基础健康营养研究所学习双标水技术和数据分析方法，基于这些经验，她从仪器购买、设备安装、人员培训等点滴做起。将近四年的时间里，她协助Speakman完成了双标水实验室的建设工作。我国首个人类双标水实验室的建成，也意味着双标水技术落地中国，让中国成为了继英国、美国、日本等国家之后拥有国际公认的双标水技术极少数国家之一。建立广东省首个人体代谢舱系统自2020年以来，Speakman团队在完善实验室建设的同时，不忘深耕科研领域，连续发表了多篇基于双标水技术的重要研究。比如，2021年，Speakman领导的国际团队合作在《科学》上首次揭示了人类全生命周期的代谢规律，打破了“人到中年代谢率下降”的传统认知。2022年，课题组与国际团队合作再次在《科学》发表研究，首次揭示人类全生命周期需水量的规律，颠覆了以往人们对饮水量需求的认知。目前，深圳先进院双标水实验室面积约为800平方米，具备了实时、精确监测人体能量代谢、运动状态、体成分以及心血管健康等方面的技术能力。实验室成员展示双标水样本此外，研究团队还搭建了广东省首个人体代谢舱系统，该系统投入使用后将为包括各种药物筛选及效果评估等临床试验提供支撑平台。Speakman解释道：“在人体代谢舱里，志愿者可以生活数日，我们通过收集舱内的氧气和二氧化碳，并通过高精密气体浓度分析仪可实时测量能量消耗情况。与双标水技术结合，将为我们的研究开辟一个独特的窗口。”“中国是人口大国，在我们的实验室建立之前，来自中国的双标水数据量很少，这是我们知识上的一个严重缺陷。”Speakman表示，深圳先进院双标水实验室的建立将极大促进中国的国内科研合作。根据《中国居民营养与慢性病状况报告（2020年）》显示，我国18岁及以上居民超重率、肥胖率分别为34.3%、16.4%，中国成人超重和肥胖的患病率超过50%，且肥胖率呈上升趋势。Speakman强调：“随着中国肥胖人数不断增加，防止肥胖流行成为关键，我们的研究团队正积极与相关企业建立合作关系，研究潜在的肥胖治疗方法。”科研合作从“走出去”到“走进来”不久前，随着双标水实验室的正式建成，由国际原子能机构主办，深圳先进院承办的双标水技术培训班成功举办，吸引了来自泰国、日本、巴西等国的科学家聚集深圳先进院，学习和探讨双标水技术。期间，Speakman、张雪映和英国阿伯丁实验室的Catherine Hambly从双标水技术的理论到实践向培训班成员进行了系统化培训。在双标水技术培训班上，张雪映（前右）向外籍科研人员展示了双标水样本前处理的蒸馏技术“过去，为了使用双标水技术，我们不得不依赖国外实验室的协助。而现在，我们在国内就可以独立完成双标水样本的分析，并吸引其他国家的科学家来到中国学习。”张雪映如是说，在后续的科研工作中，研究团队计划联合全球其他的双标水实验室，针对具体的研究开展数据对比和分析试验，使研究结论更准确。从2011年至今，在过去的13年的时间里，Speakman目睹了中国科技发展的巨大进步。他深切地说道，“我希望将我的专业知识带到中国，进一步促进中国的科学发展。科学是一项全球性的活动，它需要全球合作来维持。”未来，Speakman将带领团队继续在能量代谢领域深耕。Speakman表示，“我们乐于与中国的其他实验室展开合作，尤其是那些有意将双标水技术纳入其研究内容的实验室。同时，我们也欢迎与寻求专利减肥新产品的公司进行合作。”建设国内首个双标水实验室是深圳先进院积极推动国际合作方面的重要成果。一直以来，深圳先进院坚持开放合作，已与53个国家（地区）的高校、院所、企业机构开展了500余项国际合作项目，吸引了200余位全球知名和优秀青年科学家开展中、短期科技交流合作计划，包括Speakman在内的4位专家获得中国政府友谊奖，加速提升了深圳先进院的国际学术水平和影响力。

2024-05-17

广州能源所在国际顶刊Energy & Environmental Science发表超长重力热管地热开发技术研究论文

中国科学院广州能源所蒋方明研究员团队发明了具有阶梯回流结构的重力热管。这种创新性的结构设计可以有效克服深液池蒸发抑制和气液卷携等问题，实现数公里长度超长重力热管（SLGHPs）的稳定运行，再结合热管工质流体的优选，可以使SLGHPs获得卓越的传热能力。地壳的中深层和深层蕴藏着巨量的地热资源，足以满足人类数千年的用能需求。然而，有效可靠的开发技术缺乏，阻碍了该能源的大规模开发利用。传统的“取水用热”地热开发利用技术可能导致二次环境问题，容易引发地下水位降低、地表沉降、管道/设备腐蚀结垢及地面环境污染等问题；用于开发干热岩热能的增强型地热系统（EGS）推进缓慢，人工造储、井下井间连通困难和易于诱发地震等问题一直未能获得有效解决。近年来，重力热管因其突出的传热能力和“取热不取水”的技术特点获得了广泛关注。利用重力热管开采地热资源可以有效避免“取水用热”和EGS地热开采所遇到的问（难）题。然而，由于存在深液池蒸发抑制和气液卷携等问题，重力热管长度延长后传热性能大幅下降甚至运行失败。将重力热管扩展到数千米长度、满足深部地热开发的应用需求，仍具有极大的挑战。中国科学院广州能源所蒋方明研究员团队发明了具有阶梯回流结构的重力热管。这种创新性的结构设计可以有效克服深液池蒸发抑制和气液卷携等问题，实现数公里长度超长重力热管（SLGHPs）的稳定运行，再结合热管工质流体的优选，可以使SLGHPs获得卓越的传热能力。蒋方明团队研制了一根以氨作为工质的4149 m长度的重力热管并安装在河北雄安一口地热深井内。取热实验证明了该SLGHP地热系统的连续热产出可以超过1 MW，热管径向截面的热通量达4×107 W/m2。此外，研究团队还提出了热管蒸汽直驱发电的地热发电技术方案，首创热管产出氨蒸汽直接驱动的地热发电机组，并与热管地热开采系统集成。基于该原理研制的样机在72小时发电测试中能够以大约7 kW功率稳定发电，确证了该地热发电技术路线的可行性。近日，该研究成果以Developing Kilometers-long Gravity Heat Pipe for Geothermal Energy Exploitation为题，发表于能源领域国际顶级期刊Energy & Environmental Science。广州能源所为论文第一单位，广州能源研究所蒋方明研究员及中国地质科学院水文地质环境地质所王贵玲研究员为共同通讯作者，广州能源所黄文博博士及陈娟雯博士为共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划项目的资助。原文链接：https://doi.org/10.1039/D4EE01235F超长重力热管及其工作原理示意(a) (b)(c)河北雄安4149m超长重力热管地热开采及热管产出蒸汽直驱地热发电系统 (a) 地热开采及发电系统;(b) 测温曲线、井身及热管结构等;(c) 现场图片.

2024-05-17

《国家野外科学观测研究站观测技术规范丛书——喀斯特区域生态系统联网观测技术规范》出版发行

近日，由中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站（广西环江喀斯特农田生态系统国家野外科学观测研究站）牵头,联合普定、平果、金佛山等国家喀斯特站共同编撰的《国家野外科学观测研究站观测技术规范丛书第一卷：生态系统与生物多样性——喀斯特区域生态系统联网观测技术规范》由科学出版社正式出版发行。近日，由中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站（广西环江喀斯特农田生态系统国家野外科学观测研究站）牵头，联合普定、平果、金佛山等国家喀斯特站共同编撰的《国家野外科学观测研究站观测技术规范丛书第一卷：生态系统与生物多样性——喀斯特区域生态系统联网观测技术规范》由科学出版社正式出版发行。该书是《国家野外科学观测研究站观测技术规范丛书第一卷：生态系统与生物多样性》的重要组成部分，规范充分考虑观测指标体系的系统性和传承性，在中国生态系统研究网络（CERN）、中国森林生态系统定位研究网络（CFERN）和国家、行业监测技术规范及标准的基础上，突破发展以喀斯特地上-地下多要素、多过程长期定位观测为主线，以石漠化风险与恢复成效、生态-岩溶碳汇、水土保持与水环境为主要内容的观测指标体系，对喀斯特区域生态系统联网观测的目标任务、观测内容、观测指标、观测样地体系和技术方法进行了统一明确的规定，从而更好地服务于“美丽喀斯特”“双碳”目标和乡村振兴等国家战略需求。国家野外科学观测研究站是我国重要的科技创新基地之一。开展长期稳定规范化科学观测是国家野外科学观测研究站的首要任务，也是获取高质量、长期连续科学数据和开展联网研究的基础性工作。国家野外站观测技术规范丛书的出版，将促进国家野外观测研究站的规范化建设与运行管理，将有效推动国家野外站观测研究工作的长期稳定发展，并取得更高水平研究成果，从而为更好地发挥国家野外站科技平台作用，支撑我国生态文明建设和美丽中国建设，助力实现我国高水平科技自立自强提供基础性支撑。据悉，为进一步推动国家野外科学观测研究站观测技术规范的实施应用，近日在北京中国科学院地理科学与资源研究所举办了该规范的宣贯工作研讨会。科技部基础研究与科研条件司副司长黄灿宏、国家科技基础条件平台中心主任刘晓晨等相关部门领导参加会议。国家自然科学基金委陈宜瑜院士、中国农业科学院唐华俊院士、中国农业大学康绍忠院士、中国科学院地理科学与资源研究所于贵瑞院士、中国科学院大学王艳芬教授、中国科学院亚热带农业生态研究所王克林研究员等专家学者出席研讨会，编写组成员、生态系统野外站代表等近200人通过线上线下结合的方式参加会议。会议分为丛书发布和规范宣贯与应用研讨两个部分，有效加深了野外站工作人员对规范的理解，有助于促进生态系统观测工作规范化发展。丛书第一卷封面

2024-05-15

《鼎湖山最先发现物种——真菌和植物》出版

5月14日获悉，由中国科学院华南植物园与广东省科学院微生物研究所、中山大学等单位合作编写的《鼎湖山最先发现物种——真菌和植物》一书，由广东科技出版社出版发行。本书的出版得到广东省基础与应用基础研究旗舰项目（Guangdong Flagship Project of Basic and Applied Basic Research）和广东省自然教育基地建设项目（2022年）等项目的资助。辨识生物物种是人类认识自然的重要方面。模式标本是一个新物种发表时所依据的标本，是物种学名所依附的实体凭证,在分类学研究中有着不可替代的价值。模式标本的数量还反映了一个区域对分类学研究积累与贡献的程度以及该区域受关注的程度,对区域的分类学研究和保护管理具有重要的参考意义。鼎湖山保护区是我国第一个自然保护区，很早已有标本采集的记录,也产生了相当多的模式标本，目前发现最早的模式标本为盾果草（Thyrocarpus sampsonii），采于1862年。为了摸清以鼎湖山模式标本命名的生物种类情况，中国科学院华南植物园鼎湖山树木园和鼎湖山森林生态系统定位研究站的工作人员在查阅大量文献基础上，对以采自鼎湖山保护区的主模式标本命名的物种相关资料进行收集，并汇集广东省微生物研究所和中山大学等单位的研究成果，联合编写出版了《鼎湖山最先发现物种——真菌和植物》。该书收录了鼎湖山保护区历史上发现的新物种152种（含变种等种以下分类单位），并介绍其命名、形态特征、生境和模式标本信息等内容。其中，真菌界3门7纲20目41科64属106种，植物界3门4纲20目30科40属46种，包括以“鼎湖”或“鼎湖山”命名的物种23种。本书知识性、趣味性、可读性较强，且图文并茂，汇集珍贵图片300余张，可为真菌和植物学领域的分类研究人员、资源调查和监测人员提供参考，也可帮助自然（环境）教育工作者和野生生物爱好者了解本区域生物多样性状况，并为区域生物多样性保护和生态文明建设提供重要基础资料。《鼎湖山最先发现物种—真菌和植物》封面《鼎湖山最先发现物种—真菌和植物》出版

2024-05-14

华南植物园揭示我国东部森林植物和微生物源碳的纬度格局和驱动因素

植物和微生物源碳是土壤有机碳的两个主要来源。然而，在区域尺度上生物和非生物因素如何调节植物和微生物源碳对森林土壤有机碳的贡献尚不清楚。中国科学院华南植物园生态与环境科学研究中心聂彦霞副研究员等科研人员以中国东部5个典型森林为研究对象，以木质素酚和氨基糖为标志物，结合气候、土壤性质和微生物群落特征，探究植物和微生物残体含量及其对土壤有机碳贡献的驱动因素。研究发现，土壤中木质素酚和氨基糖含量均随纬度的升高而逐渐增加，而其对土壤有机碳的贡献呈现不同趋势，木质素酚在土壤有机碳中的占比随纬度升高呈现先减少后增加的趋势，氨基糖在土壤有机碳中的占比则成线性增加的趋势。相关分析表明微生物残体碳对土壤有机碳的贡献随有机碳含量的增加而增加，而植物残体碳对土壤有机碳中的贡献与土壤有机碳无明显的关系。普通最小二乘回归分析的结果显示，植物和微生物残体碳的含量及其对有机碳的贡献，主要受气候、微生物群落和土壤性质的共同影响，其中年平均温和土壤磷含量是影响木质素酚积累的主要控制因子，而年平均温度、微生物丰富度与生物量的比值是影响微生物残体碳积累的重要控制因子。结果表明，中国东部森林土壤微生物特征（特别是微生物丰富度和生物量比）对植物和微生物残体积累的影响不成比例。这些研究结果对了解中国东部森林土壤中植物木质素和微生物残体对有机碳贡献及其积累机制具有指导性意义，并有助于对未来全球气候变化下森林生态系统碳汇潜力的预测。相关研究成果已近期在线发表在国际学术期刊Soil Biology and Biochemistry（《土壤生物学与生物化学》）上。华南植物园鹤山站博士后何金红（现单位为广州市林业和园林科学研究院）和聂彦霞副研究员为共同第一作者，谭向平副研究员为通讯作者。该研究得到广东省基础与应用基础研究基金，国家自然科学基金项目国家自然科学基金和国家重点科技发展计划等项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109438

2024-05-13

研究揭示南海洋盆岩浆增生的时空分布新规律

近日，中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（OMG）海洋与构造模拟课题组在南海洋壳结构与岩浆增生历史方面取得重要研究进展，相关成果发表在Earth and Planetary Science Letters 期刊上。论文第一作者为中国科学院南海海洋研究所博士研究生曾程辉，通讯作者为南海海洋所研究员孙珍和广州海洋地质调查局高级工程师姚永坚，南海海洋所副研究员张翠梅和广州海洋地质调查局高级工程师徐行为文章共同作者。南海是慢速-中速扩张边缘海的典型代表，对其扩张时的岩浆时空分布规律缺乏整体认知和定量化表达，限制了对南海扩张动力变化的认知与其在全球洋盆中的定位。研究人员通过覆盖南海洋盆的37条地震剖面计算出南海扩张过程中岩浆增生长度占总扩张长度的比重（称为南海洋盆M值），以深入理解其板块活动的特征。与主要集中在大洋的研究不同，研究发现南海在中速（M值平均约为0.88）和慢速（M值平均约为0.78）扩张阶段，显示出较同扩张速率大洋更多的岩浆供应量。在早期形成的西北和东部次海盆，M值主要集中在0.8-1之间，而在晚期的东部次海盆和西南次海盆，M值在0.5-0.8和0.8-1两个区间内交替变化。通过对比磁异常条带，研究团队分析了南海扩张过程中的岩浆增生时空分布规律，并将其与全球其他大洋进行对比。结果显示，南海的岩浆供应周期可能比大西洋更短，仅约0.25至0.33百万年。地震剖面显示，随着M值从0.92降低至0.66，断层的水平位移距离从0.5公里增加到5公里。值得注意的是，所有剖面中几乎未见超过5公里的断层水平位移距，这进一步证实了更加频繁的岩浆供给周期。这项研究强调了南海扩张过程的岩浆供给量不仅受板块扩张影响，还受到周边大洋俯冲的影响。该结论为理解边缘海演化过程提供了新的视角，也深化对南海扩张动力的理解，为全球洋盆动力学模型提供了重要参考，对研究边缘海与全球大洋的差异性研究具有重要价值。研究得到国家自然科学基金项目、广东省人才项目等支持。图1 南海M值平面分布图图2 南海洋壳增生模式图文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X24001298

2024-05-14

大洋中脊洋壳增生的动力学过程研究取得新进展

近日，中国科学院南海海洋研究所林间院士团队，联合自然资源部第二海洋研究所研究员张涛和上海交通大学助理研究员田晋雨，在全球大洋中脊洋壳增生过程影响因素的定量化研究方面取得新进展。相关成果发表于自然指数期刊《Journal of Geophysical Research：Solid Earth》。南海海洋所助理研究员查财财为论文第一作者，研究员张帆为通讯作者。图1. 不同岩石圈结构和浮力条件下，洋中脊下方的地幔上涌与熔融示意图地幔上涌与熔融是大洋中脊的基本过程，控制着洋壳的增生厚度。在洋中脊下方，地幔在板块分离时被动上涌，由于减压熔融，形成了新的大洋地壳。在这一过程中，大洋岩石圈随着年龄增长向脊轴两侧增厚，会促进地幔上涌。同时，洋中脊下方地幔温度抬升和熔融所造成的浮力也加速了地幔上涌（图1）。二者都趋向于增厚洋壳。然而，对于浮力和岩石圈增厚对洋壳增厚的相对贡献尚缺乏定量研究。图2. 模型预测与地震探测洋壳厚度随扩张速率的变化研究团队采用地球动力学模拟方法，构建了三类模型来解析这一现象：考虑岩石圈增厚和浮力的参考模型 (BT)、只考虑岩石圈增厚的被动上涌模型( PT)以区分浮力效应，以及忽略岩石圈影响的空白模型 (PF)以剥离岩石圈增厚效应。他们将模型预测洋壳厚度与地震探测的洋壳厚度变化进行对比（图2），定量评估了两种因素的相对贡献。图3. 浮力与岩石圈增厚效应对洋壳增生的绝对（a,b）和相对（c,d）贡献随扩张速率的变化结果显示，浮力和岩石圈增厚效应在扩张速度减慢时变得更为显著。在大部分情况下，岩石圈增厚的相对贡献超过了浮力，除了在地幔粘度较低、潜温较高的超慢速扩张脊，浮力的影响更为突出（图3）。在快速扩张脊，浮力的影响相对较弱，地幔潜温的变化主导了洋壳厚度变化。然而，在超慢速扩张脊，浮力导致的三维地幔上涌与地幔潜温变化相结合，使洋壳厚度产生较强的沿轴（空间）和离轴（时间）变化。本研究所揭示的浮力效应对洋壳增生的相对贡献随扩张速率的变化规律，为“扩张速率越慢，洋壳厚度变化越大”这一现象（图2），提供了一种可能的动力学解释。本研究获得国家自然科学基金项目、中国科学院项目等资助。文章信息：Zha,C.,Zhang,F.*,Lin,J.,Zhang,T.,& Tian,J. (2024). On the relative importance of buoyancy and thickening of aging lithosphere in mantle upwelling and crustal production beneath global mid-ocean ridge system. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,129,e2023JB028432.原文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023JB028432

2024-05-14

第二届“海洋内波与混合”研讨会在穗召开

5月7日，由热带海洋环境国家重点实验室（中国科学院南海海洋研究所，以下简称LTO）举办的“第二届海洋内波与混合研讨会”于广州成功召开。本次会议由LTO陈植武研究员与蔡树群研究员作为共同召集人，邀请国内外近50名来自中国海洋大学、中国科学院海洋研究所、中国科学院力学研究所、上海交通大学、厦门大学、自然资源部第二海洋研究所等科研单位的国内学者参会，共同探讨“海洋内波与混合”的前沿问题。会上蔡树群、陈植武对各位专家的莅临指导表示热烈欢迎，南海海洋所所务委员、科研与规划处处长经志友研究员致辞，充分肯定了本次“海洋内波与混合研讨会”的科学意义和学术交流作用。第一届会议召集人陈学恩教授回顾了会议的初衷，并鼓励青年学者们积极开展国际合作，拓展视野。本次会议以“海洋内波与混合”为主题，涵盖内孤立波、内潮波、近惯性内波、波致混合等多个研究领域。中国海洋大学田纪伟教授作关于“海洋多尺度动力过程——海面遥感信息与内部动力过程”的特邀报告，深入浅出地描述了海洋内波的动力特征及海表规律，为“海洋遥感信息提取与内部动力过程”的未来研究提供了全新的思路和方向。来自国内14家高校和科研院所的22位青年学者也在会上展示了最新研究成果，提出了对未来研究的展望与思考，并围绕科研难题进行了深入的交流和探讨。“海洋内波与混合”研讨会是2023年由中国海洋大学发起，联合各兄弟单位共同主办的学术会议。会议以其自由开放的氛围和专家点评的特色，为青年学者提供宝贵的学术交流平台，以激发青年对内波动力过程的研究热情。本次研讨会的成功举办，不仅促进了海洋内波与混合领域的交流与合作，也为国内内波领域的研究提供了崭新的赛道方向。未来，LTO将继续努力，致力于推动海洋科学的前沿发展，为探索海洋多尺度动力过程做出更多贡献！

2024-05-13