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海底地震驱动下海沟深渊有机碳的输入、转化与封存

批准号:
92058207
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
269.0 万元
负责人:
包锐
依托单位:
学科分类:
海洋化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
包锐

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
本项目核心研究内容是利用西太平洋海沟沉积记录开展碳元素循环与通量研究,属于重大研究计划本年度重点研究内容之第五项。海沟深渊碳循环是深海科学国际前沿领域,是研究深海多圈层物质循环的重要着力点。本项目围绕“海沟深渊碳循环”这一核心主题,以西太平洋日本海沟为研究区,探究在海底地震诱发浊流沉积的背景下海沟有机碳的输入、转化与封存等碳循环重要科学问题。本项目将利用多学科交叉优势,采用先进的单体分子碳-14技术、基因测序、有机碳热分解、纳米微区分析等方法,重点解决三项科学问题:1) 厘清地震触发的浊流沉积在长时间尺度下输送到海沟深渊的有机碳的类型、碳源和通量;2) 探究浊流沉积对海沟微生物利用转化有机碳的影响与控制因素;3) 估算经历漫长地质历史时间封存(指不再参与循环回到地球表层)在俯冲带的海沟有机碳的通量。本项目是深海科学前瞻性基础研究,将为推动我国深海圈层与地球系统科学理论发展提供重要支撑。
英文摘要
The key objective of this project is to investigate the carbon cycles and fluxes in the hadal sediments of the West Pacific Ocean, coinciding the No. 5 article of Guide to Program 2020 for Major Research Plan on West-Pacific Earth Multispheric Interactions. The Deep-ocean carbon cycles in the hadal sediments, as a cutting-edge research, constitute a key scientific frontier in investigating deep-ocean biogeo-spheric biogeochemical cycles and systematic earth sciences. Centering on the carbon cycles in the hadal zone, this project will investigate the export, transfer, and burial of sedimentary organic carbon in the Japan Trench in the context of frequent occurrences of submarine earthquakes, using cross-disciplinary approaches (e.g., compound specific radiocarbon analysis, DNA sequencing, ramped pyrolysis, computed tomography, nanoSIMS etc.). There are three key scientific questions in this project: 1) identifying the organic carbon in the downcore sediments and surface sediments exported with turbidites triggered by the submarine earthquakes along the trench axis, examining and quantifying the fluxes and sources of organic carbon; 2) exploring the influences of turbidites triggered by the earthquakes in the communities and metabolisms of hadal microbes fueling the exported organic carbon; 3) evaluating the burial fluxes of hadal organic carbon exported downward the subduction slab, as well as its significance in the global marine organic carbon cycles. This would be a promising and frontier project in deep ocean sciences, advancing a fundamental development of the Chinese studies for deep-ocean-spheres and systematic earth sciences.
本项目围绕西太计划关键科学问题二“西太平洋流固界面跨圈层物质与能量交换过程”,聚焦海底地震驱动下海沟深渊有机碳的输入、转化、封存过程,系统揭示了地震驱动下的碳循环与跨界面物质交换机制。通过对西太平洋和日本海沟水体和沉积物样品的综合分析,项目开展了有机地球化学研究。项目研究发现大洋底层水体中约三分之一的溶解有机碳在深渊海沟中被移除,西太平洋深渊海沟是大洋溶解有机碳的潜在汇区,填补了深海溶解有机碳循环研究的空白;研究揭示地震触发的浊流事件驱动了海沟沉积物中活跃的溶解碳循环,对深部生物圈和俯冲带碳储库的组成有重要影响,为板块俯冲相关的地球深部碳储存机制提供了关键性证据。通过偶发事件驱动的沉积物重悬浮实验,项目揭示了颗粒有机碳向溶解碳转移的生物碳泵效应以及水动力过程对海洋碳泵的调控机制。综合研究深化了对深海碳循环的系统认识,阐明了西太平洋深渊海沟在跨界面物质交换与全球气候调节中的独特作用。项目成果包括19篇学术论文,其中,以唯一通讯作者在《Nature Communications》杂志发表3篇;构建国际合作平台并培养14名研究生。项目成果为西太平洋地球系统多圈层相互作用研究提供了重要理论、技术与人才支撑。
战略研究类:“双碳”目标背景下海洋碳循环研究的机遇与挑战
  • 批准号:
    42242601
  • 项目类别:
    专项项目
  • 资助金额:
    24.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    包锐
  • 依托单位:
基于单体分子化合物碳-14技术的边缘海有机碳转化、迁移与埋藏过程研究
  • 批准号:
    42076037
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    包锐
  • 依托单位:
海底地震驱动下海沟深渊有机碳的输入、转化与封存
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    269万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    包锐
  • 依托单位:
国内基金
海外基金