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华南植物园发表竹类一新属——以礼竹属

竹类植物隶属于禾本科竹亚科，全世界有136属约1700种，主要分布在热带及亚热带地区。我国的竹类资源极为丰富，目前已记录有38属约540种，是竹亚科的现代分布中心之一。竹类植物是重要的森林资源，具有食用、材用、观赏、药用等多种利用价值，对维持生态平衡也有重要的作用。但由于竹类开花周期长，标本采集难度大，因此也是被子植物分类中较为困难的类群。随后，科研人员通过叶绿体基因组系列分析了该种的系统位置，结果与前人基于核基因的研究结果一致，该种与华赤竹属的物种是姐妹类群，而与其他矢竹属物种关系都较远。基于叶绿体基因组数据构建的青篱竹族系统发育树,示以礼竹（毛花茶秆竹）的系统位置。
　　
　　竹类植物隶属于禾本科竹亚科，全世界有136属约1700种，主要分布在热带及亚热带地区。我国的竹类资源极为丰富，目前已记录有38属约540种，是竹亚科的现代分布中心之一。竹类植物是重要的森林资源，具有食用、材用、观赏、药用等多种利用价值，对维持生态平衡也有重要的作用。但由于竹类开花周期长，标本采集难度大，因此也是被子植物分类中较为困难的类群。
　　矢竹属（Pseudosasa Makino ex Nakai）是竹亚科青篱竹族的一个小属，全世界约有20种，主要分布在中国（16种）、日本（3种）和越南（1种）。先前的研究表明该属不是单系类群，日本的种类和中国的种类分布于系统树不同的分支上。两群植物的形态也有较大差异：日本的种类具有宿存的秆箨，秆每节仅具1分枝（稀顶部具3分枝），雄蕊3至5枚，而中国的种类秆箨早落，秆每节具1至3分枝，雄蕊3枚。其中特产于湖南南部的纤细茶秆竹（P. gracilis S. L. Chen & G. Y. Sheng）的系统位置尤为特殊，该种在系统树上总是与华赤竹属（Sinosasa L. C. Chia ex N. H. Xia et al.）的物种聚成一支，而与国产其他矢竹属的物种关系较远。有些学者认为该种不是典型的矢竹属成员，或认为它可能与产自广东北部的毛花茶秆竹[P. pubiflora (Keng) Keng f. ex D. Z. Li & L. M. Gao]为同种，且可能是箬竹属（Indocalamus Nakai）的成员。因此，该种的名实问题和归属需要进一步研究。
　　中科院华南植物园植物中心童毅华博士等科研人员通过馆藏标本查阅和野外考察，确认纤细茶秆竹以及产自湖南的蓝山玉山竹（Yushania lanshanensis T. H. Wen），产自广东的薄鞘茶秆竹（Arundinaria teuivagina W. T. Lin）以及产自江西的抽展茶秆竹（P. parilis T. P. Yi & D. H. Hu）均为毛花茶秆竹的异名。本种主要的鉴别特征为：地下茎单轴型，节平坦，秆箨纸质，鞘口繸毛基部合生，箨片直立、抱茎并常长与箨鞘，秆芽狭卵形，秆中部每节具2～4分枝，末级小枝具1～4枚叶片，花枝生于小枝的节上，小穗排列成总状，小穗柄粗壮、直立并贴生于轴上，柱头2枚。其中，狭卵形的秆芽、长于箨鞘的箨片、基部合生的鞘口繸毛以及直立并贴生的小穗柄的特征组合在青篱竹族中尤为特别。形态证据表明该种与矢竹属、华赤竹属以及箬竹属差异都较大，不属于这其中的任何一属。随后，科研人员通过叶绿体基因组系列分析了该种的系统位置，结果与前人基于核基因的研究结果一致，该种与华赤竹属的物种是姐妹类群，而与其他矢竹属物种关系都较远。
　　因此，基于以上形态学和分子系统学的研究结果，科研人员建立了一新属——以礼竹属（Kengiochloa Y. H. Tong & N. H. Xia）予以放置这一形态尤为独特的竹种，并将该种重新拟名为“以礼竹”[Kengiochloa pubiflora (Keng) Y. H. Tong & N. H. Xia]。属名用以致敬我国第一位研究禾本科的学者耿以礼教授（1897-1975），他也是最早描述本种的学者。该研究澄清了以礼竹的名实和归属问题，厘清了一部分矢竹属内复杂的种间关系，为将来本属全面的分类修订提供了一些基础数据和资料。相关研究成果已近期发表在国际植物分类学期刊PhytoKeys（《植物键》）上，童毅华博士为论文第一作者，夏念和研究员为论文通讯作者。该研究得到了广东省基础与应用基础研究基金项目以及国家自然科学基金项目的支持。文章链接：https://phytokeys.pensoft.net/article/98920/
　　图1. 以礼竹的形态特征
　　图2. 基于叶绿体基因组数据构建的青篱竹族系统发育树，示以礼竹（毛花茶秆竹）的系统位置
　　

2023-04-12

马里亚纳海沟南部“挑战者深渊”附近的岩石圈变形和地震相关性研究取得新进展

　　近日，金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（OMG）张江阳副研究员、张帆研究员和孙珍研究员，联合香港中文大学杨宏峰教授团队等，在马里亚纳海沟南部“挑战者深渊”附近的岩石圈变形和地震相关性研究取得新进展。相关成果于近日发表在Tectonophysics（《构造物理》）上。
　　俯冲带作为汇聚型板块边界，是大地震最活跃的区域。俯冲带地震主要分为两类，一类是发生在上下板块之间的逆冲地震，另一类是发生在俯冲大洋板块内部，由岩石圈弯曲变形而引起的伸展型地震。由于板内地震深度较浅，容易引起海啸等自然灾害，造成重大的生命和财产损失，因此，是人们关注度比较大的地震。
　　马里亚纳俯冲带位于太平洋的西边界，其最南端的“挑战者深渊”深度接近11000米，是全球最深的点。但相比于其它海沟，如智利、日本海沟，马里亚纳海沟南端远离大陆，缺乏近场观测，研究程度相对较低。海底地形数据显示该区域的板块挠曲变形巨大，如此大的变形对板内地震有什么影响不清楚。
　　图1 板块挠曲应力分量与地震分布
　　针对这一问题，研究人员通过对“挑战者深渊”附近的海底高精度地形的分析和解释，统计板块挠曲断裂的走向，确定了板块挠曲的主方向。利用新开发的三维板块挠曲模型，重现了马里亚纳海沟最南端的岩石圈挠曲形态，采用粒子群人工智能算法（PSO）反演了俯冲板的弯曲参数。
　　研究发现挠曲应力沿海沟走向变化最大的区域，与外缘隆起区及地震群集中区一致。（图1）。结合前人研究发现板内地震所刻画的断层面与磁异常条带近似平行，本研究认为地震群与海底先存断裂的重新活化有关。
　　基于上述认识，研究提出了一个三维弯曲模式（图2），即沿海沟走向的载荷增加会引起板块挠度的横向变化，以及最大弯曲应力方向的改变，这可能导致先前存在的弱断层重新激活和非均匀分布的板内地震。
　　本研究揭示了马里亚纳海沟南端“挑战者深渊”俯冲板块变形、应力状态与地震分布之间的关系，不仅有助于理解俯冲带地震的力学过程，对于地震海啸的预警也具有重要意义。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.229752
　　图2 俯冲板块挠曲形态变化对应力状态影响的模式图
　　

2023-04-12

金沙威尼斯欢乐娱人城广州能源研究所超长重力热管技术应用成果正式发布

4月6日，超长重力热管技术应用评价暨成果发布会在山西太原召开。会上，中国工程院院士谢克昌、陈勇等组成的专家组对山西综改区超长重力热管技术应用示范项目进行了评价。金沙威尼斯欢乐娱人城重大科技任务局业务主管曹大泉、金沙威尼斯欢乐娱人城广州能源研究所所长吕建成和副所长黄宏宇、双良集团执行总裁马福林、慧居科技股份有限公司总经理李宝山等项目相关单位负责人及10余名项目团队成员参加会议。
　　4月6日，超长重力热管技术应用评价暨成果发布会在山西太原召开。会上，中国工程院院士谢克昌、陈勇等组成的专家组对山西综改示范区超长重力热管技术应用示范项目进行了评价。金沙威尼斯欢乐娱人城重大科技任务局业务主管曹大泉、金沙威尼斯欢乐娱人城广州能源研究所所长吕建成和副所长黄宏宇、双良集团执行总裁马福林、慧居科技股份有限公司总经理李宝山等项目相关单位负责人及10余名项目团队成员参加会议。
　　专家组组长谢克昌主持评价会。专家组经过考察示范现场、审阅相关资料、听取成果汇报和质询答辩，一致认为，该技术应用项目涵盖了从地热勘探—设计—钻井—装备制造—安装施工—调试运行的全链条核心技术创新和实际操作经验，创新性强，成果丰富且整体达到国际先进水平，部分成果居国际领先水平。专家组建议加快该技术的推广应用，为缓解适用地区的能源短缺问题贡献力量。
　　超长重力热管示范项目依托金沙威尼斯欢乐娱人城广州能源研究所的超长重力热管专利技术，由双良节能系统股份有限公司负责加工制造、双良集团旗下的慧居科技股份有限公司组织实施。项目地点位于山西太原综改示范区，于2021年5月初开始实施，2021年12月底完成调试并投运，是世界首个超长重力热管中深层地热开采及供暖商业化示范工程。经第三方测试，该示范工程两口地热井（深度约2000米，井底温度约63°C）采用超长重力热管技术合计取热量850kW。据统计，项目在每个采暖季可提取地热270万kW·h，节约标煤900t，减排二氧化碳2250t。
　　“十四五”是推进碳达峰碳中和目标实现的第一个五年。推动地热能可持续高质量发展，是构建清洁低碳、安全高效的能源体系的重要途径之一。我国地热能产业经过几十年发展积累，勘探、开发与利用技术持续创新，地热能装备水平不断提高，地热能产业体系初成，领域进入全新发展阶段。加快对地热资源的开发和综合利用，对于当前推进北方地区清洁供暖替代燃煤供热的力度和覆盖范围，助力生态文明建设具有重要现实意义。
　　超长重力热管深部地热开采技术于2016年由广州能源所蒋方明团队首次提出，是一种革新性地热开发利用技术。近年来该团队在中科院“变革性洁净能源关键技术与示范”先导专项课题等支持下，对超长重力热管中-深层地热开发技术进行攻关，已在多个环节实现关键技术突破，在超长重力热管研发、工质优选、工程应用等方面形成多项原创性成果，目前已获得中国发明专利授权6件、国际PCT专利授权3件。
　　谢克昌主持评价会
　　会议现场
　　与会人员合影
　　

2023-04-09

刘亮等- Nat Commun & GRL:数值模拟与多学科观测联合揭示古新世以来印度北侧消亡的“喜马兰蒂亚”块体

　　古新世以来，曾位于印度次大陆与青藏地块群之间长约1000-2000公里消亡块体的属性存在极大的争议，如：印度次大陆的北侧延伸、大洋板块、或二者不同比例的结合体（图1）。由于该块体的消亡过程在很大程度上决定了青藏高原的形成、演化过程与机制，并对认识新生代以来亚洲季风形成与气候演化至关重要，厘清其属性与消亡过程，是地学热点议题之一。
　　近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所徐义刚院士团队刘亮副研究员，与美国伊利诺伊大学刘丽军教授、南方科技大学Jason P. Morgan教授、金沙威尼斯欢乐娱人城地质与地球物理研究所陈凌研究员，借助数值模拟与多学科观测相结合的研究手段，将该消亡板块限定为：由～600公里长的高浮力地块（如克拉通）与～1400公里长的薄地壳地块（如减薄的大陆架或年轻大洋）组成，该研究阐明了地块的“三阶段”消亡过程，解释了以往看似矛盾的部分地质现象，并遵照学术惯例将其命名为“喜马兰蒂亚”。
　　图1 古新世以来印度次大陆与青藏地块群之间消亡块体的端员模型。
　　研究团队首先模拟了不同端员模型的俯冲、碰撞过程（图1），重点关注不同模型中增生地壳（喜马拉雅地层）物质量的演化、“喜马拉雅山系”的古高程演化、板内岩浆活动的时空分布、上覆岩石圈的地壳厚度与地形演化、“青藏高原”的现今规模、以及“当今”高原之下的上地幔结构等模型指征（图2）。随后，通过将以上指征与前人的多学科观测约束相比较，发现：1）单一的大陆型俯冲会产生过宽的喜马拉雅地层、过少的板内岩浆、以及过大的“青藏高原”；2）大洋板块俯冲过程几乎不残留增生地壳物质，且上盘板内岩浆活动长期活跃、当今的高原过小；而3）高浮力地块与薄地壳地块先后俯冲的模型，既可以“重现”早期陆-陆碰撞导致的地表隆升等指征、又能较好地再现高原之上岩浆活动等的时空分布与演化规律。最终，基于模拟与观测的联合约束，研究团队提出了喜马兰蒂亚模型（图3）。
　　本研究提出，喜马兰蒂亚的消亡过程大致分为三个阶段：高浮力地块的低角度底垫，薄地壳地块的俯冲、后撤与断离，印度次大陆的最终碰撞与部分俯冲（图2）。该模型融合了“大印度”与“大印度洋盆”为代表的端员模型，在一定程度上调和了二者看似矛盾的部分核心证据链：1）因为早期的高浮力地块底垫会导致青藏中-北侧的隆升，而稍晚的薄地壳地块俯冲会导致青藏中南部的沉降与凹陷，该模型或可解释始新世“原青藏高原”与“青藏高原中央谷地”共存的原因；2）薄地壳地块同样可以被海水覆盖（如亚洲东侧与西北利亚北侧的大陆架、新西兰及周边大陆架Zealandia等），该特征或可解释青藏南侧初始碰撞>20 Myr后，特提斯海道（Seaway）及相关海相沉积才彻底消失的现象；3）因为薄地壳地块在其俯冲阶段对上盘持续施加向下的拖拽作用，该模型或可解释喜马拉雅山系在近20 Myr以来才加快抬升的原因。此外，若假设模型中的薄地壳地块是大洋属性，其消亡过程中形成的“蛇绿岩套”会部分残留至今，因此，本项工作暗示喜马兰蒂亚的大陆主导属性，与前人在青藏高原和印度次大陆之间仅识别出一条缝合带的事实相吻合。然而，考虑到“不存在证据并不能作为不存在的证据”，本研究尚不足以最终明确喜马兰蒂亚“薄地壳”部分的属性，期望在后续研究中持续探索。
　　图2 “喜马兰蒂亚”数值模型。(a)-(h) 模型初始条件与演化过程。蓝色箭头—流体迁移，绿色箭头—熔体迁移。(j) 模型中板内岩浆分布（红色）与观测（灰色）的对比。(k) 模型中当今上地幔结构（蓝色线）与观测（P波地震层析成像，Li et al., 2008）的对比，剖面大致位置见i.
　　图3 “喜马兰蒂亚”概念模型。(a) 始新世早期喜马兰蒂亚的分布与几何特征。(b)-(c) 喜马兰蒂亚可能的当今类似物（又如西伯利亚北侧的大陆架）。
　　论文中的数值模型基于刘亮主导升级的热-动力学数值模拟程序，有自适应型网格（A2ML）、非线性粘-密度、熔-流体迁移、以及初步的岩浆组成模拟等算法。研究成果发表于国际学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）与《地球物理快报》（Geophysical Research Letters）。本项研究受到广东省基础与应用基础研究基金重大项目（2019B030302013）和国家重点研发计划项目（2022YFF0801002）的联合资助。
　　论文信息：
　　Liu, L.*（刘亮）, Liu, L.J.*（刘丽军）, Morgan, J.P., Xu, Y.-G.（徐义刚）, and Chen, L.（陈凌） (2023). New constraints on Cenozoic subduction between India and Tibet. Nat Commun 14, 1963. https://doi.org/10.1038/s41467-023-37615-5.
　　文章链接
　　Liu, L.（刘亮）, Liu, L.J.（刘丽军）, & Xu, Y.-G. （徐义刚） (2021). Intermittent post-Paleocene continental collision in South Asia. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL094531. https://doi.org/ 10.1029/2021GL094531.
　　文章链接
　　

2023-04-10

广州能源所在过冷解除过程中冰晶演化规律研究方面获得进展

近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州能源研究所储能技术研究室冯自平研究员团队在中科院先导专项课题等支持下，在过冷解除过程中冰晶演化研究方面取得进展。相关成果以 Investigation on the evolution of ice particles and ice slurry flow characteristics during subcooling release 为题发表于传热传质领域国际学术期刊International Journal of Heat and Mass Transfer。
　　近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州能源研究所储能技术研究室冯自平研究员团队在中科院先导专项课题等支持下，在过冷解除过程中冰晶演化研究方面取得进展。相关成果以 Investigation on the evolution of ice particles and ice slurry flow characteristics during subcooling release 为题发表于传热传质领域国际学术期刊International Journal of Heat and Mass Transfer。
　　冰浆（ice slurry）是一种由冰晶和水或水溶液组成的二元溶液，具有良好的换热特性和独特的流动特性，在冷能储存和运输方面具有显著优势。可控过冷相变技术是实现高效快速连续制冰浆的关键，本研究创新地采用数值模拟的方式研究过冷驱动下冰浆中冰晶粒径的演化规律。储能技术研究室基于该研究搭建的过冷式冰浆实验平台，能够实现高效连续制取冰浆。
　　研究基于计算流体力学，将数群平衡模型（Population Balance Model, PBM）与Euler-Euler两相流模型耦合，探究了过冷水冰浆在水平直管中的冰粒演化及流动特性。重点研究了由过冷解除导致的冰晶生长，同时还考虑了冰晶的团聚和破碎行为对其粒径的影响。研究发现，相较于团聚和破碎行为，过冷驱动下的冰晶生长作用对其粒径演化最为明显。与此同时，过冷水由过冷态到相平衡态的温度变化与冰粒直径变化规律相符。
　　本研究成果作为可控过冷相变技术中的重要一环，有望为冰浆制备过程中的促晶器设计、冰堵预防等技术问题提供解决方案。
　　文章链接：
　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001793102300162X
　　CFD-PBM模型耦合过程
　　水平直管内轴向冰晶粒径的演化
　　

2023-04-06

深圳先进院研究发现用于可持续能量转换的高效低成本催化剂

该研究发现碳材料局部对称性与其活性呈现强相关性，即局部结构对称性越低，其催化活性则会增强。
　　电催化氧还原和析氧反应（ORR/OER）是水分解，燃料电池，金属空气电池，二氧化碳还原等一系列清洁能源技术的关键反应之一。同时加快氧还原（ORR）和氧析出（OER）反应，实现高稳定的双功能氧催化是实现可持续能量转化与存储的关键。目前最常用的方法是将具有ORR和OER催化活性的材料进行混合制备双功能催化剂，但是这种类型催化剂均一性较差，且难以对电子结构进行合理优化，导致活性和稳定性依旧欠缺。
　　北京时间3月31日，金沙威尼斯欢乐娱人城深圳先进技术研究院碳中和所唐永炳、郑勇平团队成功研发出了一种双功能碳基高效催化材料，在《自然·可持续性》Nature Sustainability上发表了题为“High-entropy single-atom activated carbon catalysts for sustainable oxygen electrocatalysis”的研究成果。该研究发现碳材料局部对称性与其活性呈现强相关性，即局部结构对称性越低，其催化活性则会增强。通过引入高熵催化剂使碳材料局部对称性最小化，降低离域电子芳香性，从而激活碳骨架原本惰性的π-电子网络，增强了催化剂位点之间的协同作用，使中间态产物与催化位点的作用强弱适中，ORR/OER可逆过程更容易发生。
　　文章上线截图
　　原文链接
　　
　　该研究工作同时从理论与实验上深入剖析了对称性最小化在电催化活性提升方面的作用，将有助于开发高效、低成本的催化材料以满足特定的应用需求。有望在燃料（金属）电池，二氧化碳还原，氮还原等清洁能源领域，为催化材料的合理设计提供理论指导。该论文的通讯作者为中科院深圳先进院唐永炳研究员、郑勇平副研究员，论文第一作者为中科院深圳先进院博士研究生雷新、中国科学技术大学硕士研究生唐青云。该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科技计划与中国博士后科学基金等项目的大力支持和帮助。
　　此外，唐永炳、郑勇平研究团队从理论计算与材料设计出发，结合实验研究，近期在能量转换材料设计方向取得了连续成果（Adv. Mater. 2023, 2300381; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301711; Adv. Mater. 2022, 2202714）。
　　对称性与催化活性关系图
　　团队长期招聘具有材料计算、能源催化研究背景的博士后和研究生，有意申请者请将个人简历以邮件方式发送至yp.zheng@siat.ac.cn。
　　

2023-04-04

华南植物园鼎湖山站“氮沉降促进热带森林捕获大气碳”研究成果入选2021年度氮循环十大科学进展

4月1日， 2021年度氮循环十大科学进展于第四届氮素生物地球化学循环学术论坛开幕式发布。华南植物园鼎湖山站氮素生物地球化学创新研究团队的研究成果“氮沉降促进热带森林捕获大气碳”成功入选。鼎湖山站鲁显楷、郑棉海和禤映雪参加了会议，在学术论坛上，鲁显楷研究员做了“南亚热带森林氮素生物地球化学循环”的报告，展示了长期氮沉降如何驱动南亚热带森林氮素循环的最新进展。鼎湖山站鲁显楷研究员（左。上台接受颁奖。
　　
　　
　　4月1日，2021年度氮循环十大科学进展于第四届氮素生物地球化学循环学术论坛开幕式发布。华南植物园鼎湖山站氮素生物地球化学创新研究团队的研究成果“氮沉降促进热带森林捕获大气碳”成功入选。
　　基于长期定位研究，鲁显楷和莫江明研究员及其同事首次提供了过量氮沉降促进热带“富氮”森林土壤有机碳积累的直接证据，提出了氮驱动的土壤碳吸存假说。该成果可为全球变化下中国森林生态系统碳汇潜力评估与碳中和目标实现提供重要的决策基础。此次学术论坛线上、线下同步进行，总参会人数约15000人次。鼎湖山站鲁显楷、郑棉海和禤映雪参加了会议，在学术论坛上，鲁显楷研究员做了“南亚热带森林氮素生物地球化学循环”的报告，展示了长期氮沉降如何驱动南亚热带森林氮素循环的最新进展。
　　2021年度氮循环十大科学进展评选活动是首次开展，入选进展内容反映了氮循环领域前沿发展动态，在引领技术创新，鼓励氮循环领域跨学科研究，营造社会创新氛围，提高公众环保意识方面起到了积极的作用，影响深远，意义重大。
　　
　　“氮沉降促进热带森林捕获大气碳”研究成果框架图
　　鼎湖山站鲁显楷研究员（左6）上台接受颁奖
　　

2023-04-04

广州地化所：不同类型原油焦沥青的形成机理及演化模型

　　固体沥青的概念属于有机质岩石学的范畴，通常根据野外观察将固态不可流动的烃类物质定义为固体沥青。它广泛存在于含油气系统的储层、运移通道乃至烃源岩等多个组成要素中。由于其可以作为桥梁沟通石油/天然气与烃源，为油气的成因及演化提供有用的信息而广受关注。研究表明固体沥青的成因多样，可经热蚀变、脱沥青质和生物降解等多种途径形成。在经受强烈的热蚀变（Easy% Ro > 1.4~1.5）后，不同成因的固体沥青最终都会转变为热裂解成因沥青（又名“焦沥青”）。焦沥青中尽管蕴含有油气形成演化过程中的信息，但易被热裂解作用破坏或掩盖。此外，焦沥青如果存在于储层中，根据电阻率测井数据得到的储层含油饱和度也会有较大的误差。因此，了解焦沥青的形成演化机理对于油气资源的分布与预测以及油气藏开发均有重要意义。然而，目前人们对于焦沥青形成演化过程中不同族组分（SARA），特别是极性组分所起的作用的认识并不全面。
　　针对上述问题，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地球化学研究所吴亮亮副研究员团队通过三类典型原油（轻质油、正常原油、稠油）的热模拟实验，以及对气、液、固三相产物的产率及元素组成进行综合分析，揭示了原油中极性组分在焦沥青形成过程中所起的作用，并提出了不同类型原油形成焦沥青的“三段式”演化模型（图1）。随后还对上述模型在固体沥青成因判识、成熟度评价指标建立、天然气储量评价等研究中的应用进行了探讨。
　　综合分析表明，H/C值作为成熟度标尺可有效表征和研究固体沥青的形成演化过程。随着H/C递减（成熟度增大）不同原油裂解形成的固体沥青中的N/O/S杂原子的相对含量呈规律性变化。由于原油中绝大多数的N/O/S杂原子存在于非烃及极性组分中，上述杂原子的演化规律可以反映极性组分在焦沥青演化过程中的作用。研究团队据此提出一个原油裂解形成焦沥青的“三段式”演化模式（图1）。演化模型首先假定碳氢化合物和极性组分具有相同的热演化速率。焦沥青演化的第一阶段以极性组分的交联反应为主，发生在热成熟度较低的阶段（1.0 < Easy %Ro < 1.4~1.6，焦沥青Easy %Ro < 0.8时，H/C > 0.6）。第二阶段（Easy %Ro > 1.4~1.6，或焦沥青H/C < 0.6）饱和烃和芳烃都将发生明显的缩合反应，并参与到焦沥青的形成。此外，如果原始原油缺乏极性组分，其焦沥青的形成将从这一阶段开始。而在Easy %Ro > 3.0（焦沥青H/C < 0.4）后，原油中的大部分馏分将转化为焦沥青和CH4。随后随着热成熟度继续增大，焦沥青的H/C继续下降将会变得十分困难。
　　图1. 不同类型原油裂解形成焦沥青的演化机制.
　　根据上述结果，我们建议将H/C = 0.8定为原油裂解的纯液相和纯固相残渣分界线。而H/C值界于0.8 ~ 1.0的范围是液体残渣或焦沥青单相或两相混合物都可能存在的过渡区域。目前许多固体沥青（甚至是焦沥青）样品存在H/C值大于1的现象，很可能是由于样品直接检测未经抽提除去裂解残留的液态烃所致。同时基于本研究得出的杂原子演化规律，可将原油裂解过程中液体残留和焦沥青中杂原子演化简化成图2。对于轻质油，由于NSO组分丰度较低，生成的焦沥青N、S含量较低或不足，导致N/C和S/C比值小于0.01。且相比正常油和稠油，极性组分由于绝对量少在轻质油裂解生成的残留液态烃和固体沥青中的占比变化会更为显著（图2B）。此外，上述液态残渣中杂原子向碳原子的演化趋势（图2）可以帮助地质学家判断固体沥青提取物是否受到外源烃的污染。
　　图2. 不同类型原油裂解形成焦沥青时其焦沥青和液态烃残留物的O/C、N/C、S/C原子比随H/C原子比的演化规律图(红线为轻质油，蓝线为正常油，黑线为稠油).
　　原油裂解可简化为以CH4和焦沥青为最终产物的歧化反应。在本研究中，三类不同原油形成的焦沥青其最终H/C值均在0.4至0.5的范围（最大Easy %Ro约为4.4时）。假设某原油以C和H为主，其他原子数量较少，最终产物为甲烷（CH4）和焦沥青（CH0.4），则该原油的热解过程由于元素平衡的原因，可按式（1）进行。因此，如果我们能够得到某一储层原始原油的H/C值，则可以通过图3来预测甲烷（或焦沥青)的资源量，这为深层原油裂解气资源量评价提供了又一种途径。
　　 100 CHx → yCH0.4↓+(100-y)CH4↑ （1）
　　本研究成果提出了三段式焦沥青形成演化模型，完善了不同类型原油裂解形成焦沥青的认识，并将其初步应用到固体沥青成因判识、成熟度评价指标建立、深层天然气资源量评价等研究中，为深层油气的勘探与开发工作提供了理论基础及技术支持。
　　图3.原油的初始H/C原子比与其最大焦沥青及甲烷产率的关系图.
　　研究成果近期发表在期刊《Marine Petroleum Geology》，研究得到了国家自然科学基金（41972150）和金沙威尼斯欢乐娱人城战略性先导科技专项（A类）（XDA14010103）的资助。
　　论文信息： Liangliang Wu*(吴亮亮), Shufen Liu (刘淑芳), Xinyan Fang(方新焰), Pufan Wang(王普凡), Ansong Geng(耿安松). Formation of pyrobitumen from different types of crude oils and its significance: Insight from elemental composition analysis. Marine Petroleum Geology, 2023, 106227. DOI: doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2023.106227.
　　论文链接

2023-04-04

南海海洋所牵头首个红树林抗污染生态修复技术团体标准发布

　　近日，由金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所牵头主导编制的团体标准《红树林抗污染生态修复技术规程》（编号：T/CI 035-2023）由中国国际科技促进会标准化工作委员会批准发布、实施，并已在全国团体标准信息平台发布（www.ttbz.org.cn）；该标准为我国首个红树林抗污染生态修复技术标准，有望解决目前红树林污染生态修复无技术规程可依的局面。
　　红树林生态系统处于海陆动态交界面、周期性遭到海水浸淹的潮间带环境，作为独特的海陆边缘生态系统，在自然生态平衡中起着特殊的作用。红树林具有很高的生态、社会和经济价值，尤其在发展近海渔业、净化环境和固碳增汇等方面。
　　近30年来由于人类活动（如污染、海岸工程等）和全球气候变化（高低温、海平面上升等）的影响，全球超过1/3的红树林消失，其中损失的红树林有超过60%归因于人类活动的直接和间接影响，人类活动增加导致全球滨海湿地退化、红树林大面积丧失，受损红树林湿地生态修复与保护已成为国际关注重大科学问题。因此，如何加快恢复受损红树林已成为国际海洋科学亟需解决问题之一，为了改变红树林退化和消失现状，红树林的生态修复已经成为了国际红树林研究领域中的热点内容。
　　目前，我国现有2.7万公顷红树林每年埋藏蓝碳约27万吨CO？，具有巨大的固碳、储碳潜能，红树林资源保护和发展将在我国“双碳战略”中起到十分重要作用。但迄今为止，国内外都没有红树林抗污染生态修复技术规程，为了规范受损污染生境红树林生态修复技术应用，迫切需要制定红树林抗污染生态修复技术规程，进一步指导红树林抗污染生态修复生产实践，促进我国乃至南亚、东南亚红树林生态保护和生物资源可持续发展，助力国家海洋生态文明和国家“一带一路”战略发展。
　　《红树林抗污染生态修复技术规程》中规定了红树林抗污染生态修复的原则、抗污染生态修复技术流程和种苗质量控制等，以及修复和重建红树林管护、验收和监测评价等方面的技术要求。
　　该标准所提出的技术规程力求符合实际、便于操作，并符合国家有关法律法规的要求。确保了红树林生态修复工作有标可依，填补了该领域的国家标准空白，为海洋生态文明建设提供技术支撑，促进红树林生态修复工作发展，提升红树林的生态健康水平和功能服务效果。该规程适用于全国范围内污染生境红树林修复与重建。
　　团体标准编制的主要工作由金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所王友绍红树林研究团队完成，广东湛江红树林国家级自然保护区管理局、温州市洞头区海洋与渔业发展研究中心等为该标准的参与编制单位。该标准的编制得到金沙威尼斯欢乐娱人城A类战略性先导科技专项（美丽中国生态工程）、国际伙伴计划和国家重点研发计划等项目的资助。
　　湛江红树林生态修复示范区
　　巴基斯坦坝区红树林生态修复示范区
　　

2023-03-31

南海海洋所研究发现马里亚纳海沟“挑战者深渊”俯冲板块上地幔顶部强蛇纹石化层

　　近日，金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（OMG）丘学林研究团队，联合金沙威尼斯欢乐娱人城深海科学与工程研究所和金沙威尼斯欢乐娱人城地质与地球物理研究所研究团队，通过万米级人工地震剖面，发现了穿越马里亚纳“挑战者深渊”的俯冲板块上地幔顶部存在4.0-6.5 km的强蛇纹石化层，相关成果发表在Gondwana Research（《冈瓦纳研究》）上，贺恩远博士为论文第一作者，丘学林研究员为通讯作者。陈传绪副研、王元副研、徐敏研究员、赵明辉研究员和游庆瑜研究员为共同作者。
　　全球最深海沟“挑战者深渊”位于伊豆-小笠原-马里亚纳俯冲带的最南段，该区域的俯冲板块年龄古老，俯冲角度陡峭，基底变形强烈，被认为是典型的“冷俯冲带”。由于极限水深的制约，长期以来对该区域的深部结构探测不足，对其地质表象背后的俯冲过程和运行机制认识较少。
　　2017年1-3月，研究团队搭载TS03航次在马里亚纳俯冲带南段横穿“挑战者深渊”布设了一条230 km长的广角深地震测线TS2017-2，该测线垂直海沟走向，包括了多个构造单元。沿测线共投放和回收18台主动源海底地震仪（OBS）。其中，在海沟内成功投放和回收了我国最新研发的万米级OBS，坐底最大水深为10060米，使我国成为世界上首个成功获取万米级海洋人工地震剖面数据的国家（图1）。
　　正在进入“挑战者深渊”的太平洋板块由于俯冲挠曲发生了强烈的地壳破碎和上地幔蛇纹石化，大量的水通过俯冲板块地幔进入俯冲系统。研究团队在八台OBS数据中均识别到了来自太平洋俯冲板块上地幔内的反射震相（PnP），由此，确定了上地幔内存在反射界面。计算发现该区域存在厚4.0-6.5 km，速度为7.0-7.5 km/s的上地幔异常层。结合区域的多波束地形和地球物理数据，研究提出该异常层为强蛇纹石化地幔层，其形成可能与蛇纹石化地幔橄榄岩的机械强度快速变化有关（图2）。
　　本次全球新发现的俯冲板块内强蛇纹石化地幔层，对于认识典型端元“马里亚纳”型俯冲系统的俯冲过程和变形机制具有重要意义。该研究得到了国家重点研发计划深海专项、中科院海洋中心重点部署项目、国家自然科学基金的资助。
　　相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gr.2023.02.020
　　图1. 马里亚纳俯冲带南段的基底特征及OBS测线TS2017-2位置
　　图2. 沿TS2017-2测线的速度结构及地质模型

2023-04-03