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我國科學(xué)家成功實施國內(nèi)首條跨洋中脊深海人工源電磁與大地電磁聯(lián)合探測
2023年7-8月，中國科學(xué)院南海海洋研究所孫珍研究員團隊與中國地質(zhì)大學(xué)（北京）的科研人員合作，在國家自然科學(xué)基金委共享航次的支持下，在南海中央海盆水深約4000米的地方，通過使用我國自主研發(fā)的電磁發(fā)射和接收裝備，進行了我國第一條跨洋中脊深海人工源電磁與大地電磁聯(lián)合探測剖面的實驗（圖1）。整個剖面長度近100公里，共有16個接收測點，取得了質(zhì)量較好的電磁數(shù)據(jù)。這次實驗標志著我國在復(fù)雜的深海地形條件下，大功率人工源電磁探測技術(shù)取得進一步突破。
海洋電磁法是一種重要的探測海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法。目前，少數(shù)幾家來自美國和歐洲的單位具備在深海中開展人工源與大地電磁法聯(lián)合探測的成熟技術(shù)和裝備。長期以來，這些單位對我國科學(xué)技術(shù)人員實行了嚴格的技術(shù)封鎖。然而，在近20年來，經(jīng)過國內(nèi)多家單位的研究學(xué)者長期不懈的努力，我國在海底電磁場觀測、大功率人工源發(fā)射、電磁法海上作業(yè)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析與處理等領(lǐng)域取得了重要的進展，為實現(xiàn)海洋科技強國的目標做出了重要貢獻。
“本航次使用的全部是我國科學(xué)家自主研發(fā)的電磁發(fā)射和接收裝備” ，項目負責人南海海洋研究所孫珍研究員表示，為了進行本次實驗，項目組籌備了長達4年的時間。中國地質(zhì)大學(xué)（北京）王猛副教授表示，本次聯(lián)合探測實現(xiàn)了深海海底多分量天然源電磁場長時間觀測，同時還成功實現(xiàn)了近海底拖曳式大功率人工電磁源發(fā)射作業(yè)，這有效補充了被巨厚的高導(dǎo)海水層吸收的高頻天然源電磁場信號?！斑@次探測實現(xiàn)了用一條地球物理剖面同時探測淺部地殼和深部地幔電阻率結(jié)構(gòu)的目標，將顯著提升我國利用海洋電磁法探測海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)和資源的實力?！?電磁聯(lián)合探測航次負責人姜峰博士說。
此次跨洋中脊海洋電磁法聯(lián)合探測作業(yè)由中國科學(xué)院南海海洋研究所綜合地球物理科考船“實驗6”執(zhí)行，獲得了航次首席徐敏研究員、中國科學(xué)院南海所船隊以及航次全體科考隊員的全力支持。
圖1. 國內(nèi)首次跨洋中脊海洋電磁法聯(lián)合探測剖面（姜峰、朱筱曦繪制）
圖2. 海洋電磁法聯(lián)合探測裝備及原理示意圖（陳凱、姜峰繪制）
圖3 2023年國家基金委海洋地球物理共享航次全體科考隊員
圖4. 2023年國家基金委海洋地球物理共享航次部分科考隊員合影
2023-09-05
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深圳先進院：3D打印黑磷支架再革新，重塑骨免疫調(diào)控與促進骨再生
團隊采用低溫沉積3D打印技術(shù)研發(fā)了一種可降解高分子復(fù)合黑磷的多功能仿生多孔支架，首次研究了黑磷支架在植入骨組織中引起的免疫響應(yīng)功能，該支架能夠通過調(diào)控免疫系統(tǒng)影響免疫微環(huán)境從而有效促進骨缺損修復(fù)，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景
近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院賴毓霄研究團隊在骨缺損治療方向取得重大突破，團隊采用低溫沉積3D打印技術(shù)研發(fā)了一種可降解高分子復(fù)合黑磷的多功能仿生多孔支架，首次研究了黑磷支架在植入骨組織中引起的免疫響應(yīng)功能，該支架能夠通過調(diào)控免疫系統(tǒng)影響免疫微環(huán)境從而有效促進骨缺損修復(fù)，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景（圖1）。相關(guān)研究成果以題為Regulation of Osteoimmune Microenvironment and Osteogenesis by 3D-Printed PLAG/black Phosphorus Scaffolds for Bone Regeneration發(fā)表在Advanced Science期刊上（IF=15.10）。論文第一作者為深圳先進院龍晶和姚振宇副研究員，通訊作者為賴毓霄研究員。
骨缺損的治療是臨床上亟需解決的重大挑戰(zhàn)之一，3D打印技術(shù)在骨科領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注，因為它可以制造出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和良好生物相容性的可植入骨支架。目前的植入骨支架在與宿主組織結(jié)合方面仍存在一定的挑戰(zhàn)，在骨支架的設(shè)計中，不僅需要考慮力學(xué)性能和生物相容性，還需要考慮其在骨再生過程中對免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用。黑磷作為一種新型的二維材料，已經(jīng)在催化能源、光電器件和腫瘤治療等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但對于黑磷在骨再生領(lǐng)域尤其是骨免疫微環(huán)境調(diào)節(jié)方面的作用仍需進一步研究。在本研究中，我們使用低溫沉積3D打印技術(shù)開發(fā)了一種可降解高分子乳酸-乙醇酸（PLGA）結(jié)合黑磷（BP）的多功能仿生多孔支架，并證明了黑磷具有調(diào)控巨噬細胞極化及對骨免疫微環(huán)境和骨再生的調(diào)節(jié)作用。首先，我們發(fā)現(xiàn)PLGA/BP支架具有良好的生物相容性、生物降解性和力學(xué)性能，且黑磷的降解產(chǎn)物PO43-對骨組織礦化具有重要意義。其次，我們觀察到PLGA/BP支架可以招募巨噬細胞，并促進它們向M2型極化，這種極化狀態(tài)有助于抑制骨損傷區(qū)早期炎癥反應(yīng)，并創(chuàng)造良好的骨免疫環(huán)境，從而促進骨髓間充質(zhì)干細胞的分化和骨再生。此外，通過對人骨髓間充質(zhì)干細胞（hBMSC）的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，我們篩選并證明了PLGA/BP支架可以通過激活PI3K-AKT信號通路促進IBSP和SPP1的表達。在體內(nèi)研究中我們進行了一項針對類固醇相關(guān)性骨壞死（SAON）大鼠的實驗，SAON是一種由長期使用或短期內(nèi)大劑量使用皮質(zhì)類固醇治療引起的常見骨科疾病，其過程伴有嚴重的炎癥反應(yīng)。我們提出了一種以臨床挑戰(zhàn)為導(dǎo)向的骨免疫調(diào)節(jié)和成骨治療方法，利用適當?shù)墓切迯?fù)材料對SAON骨缺損進行填充和修復(fù)。實驗結(jié)果顯示，采用3D打印的PLGA/BP支架能夠誘導(dǎo)M2型巨噬細胞的增加，促使機體產(chǎn)生適合骨整合的免疫微環(huán)境，加速骨組織的形成和修復(fù)效果，表明黑磷支架在骨科領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，為開發(fā)骨修復(fù)生物材料在再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用上提供了一種有效策略。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院跨學(xué)科創(chuàng)新團隊、廣東省自然科學(xué)基金、深圳市自然科學(xué)基金基礎(chǔ)研究等相關(guān)項目的資助。
低溫3D打印黑磷支架用于骨免疫調(diào)控及促進骨缺損修復(fù)的研究路線圖
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2023-08-31
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導(dǎo)致肥胖的原因到底為何？ 《科學(xué)》指出五大關(guān)鍵科學(xué)問題
John Speakman等四位會議組織者在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的觀點文章中，針對關(guān)于肥胖的研究工作仍存在的眾多懸而未解的問題中，總結(jié)并闡明了當前亟需被解答的五大關(guān)鍵問題。
北京時間9月1日晚10點，中國科學(xué)院外籍院士、中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)藥所能量代謝與生殖研究中心首席科學(xué)家、深圳理工大學(xué)（籌）藥學(xué)院講席教授John Roger Speakman與丹麥哥本哈根大學(xué)公共衛(wèi)生研究院的 Thorkild Sorensen，美國國立衛(wèi)生研究院糖尿病、消化和腎臟疾病研究所的Kevin Hall，美國印第安納大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院的David Allison的聯(lián)名觀點文章發(fā)表于《科學(xué)》。Speakman為該文章第一作者，深圳先進院為該文章第一單位。
世界上幾乎所有的國家和政府針對本國的肥胖疾病出臺了相應(yīng)的政策，比如鼓勵居民增加戶外活動或禁食垃圾食品。然而，據(jù)《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》中的數(shù)據(jù)表明，過去30年來，絕大多數(shù)國家的肥胖發(fā)病率均在持續(xù)增長。
作者認為，究其原因，或許是人們對肥胖的認識從本質(zhì)上就存在誤區(qū)：肥胖看似是簡單的能量平衡問題，可以通過運動來增加能量消耗，或是通過節(jié)食來減少能量攝入以達到減肥的目的。然而，這實際上是一個十分復(fù)雜的問題，涉及到遺傳因素、環(huán)境因素以及個體生理相互作用，并不能簡單地通過政府幾項政策就可以一蹴而就。
在過去的40年里，國際社會對肥胖的研究取得了十分矚目的成就。其中，最被關(guān)注的當屬瘦素（由脂肪組織分泌并調(diào)節(jié)攝食行為的激素）的發(fā)現(xiàn)，這一發(fā)現(xiàn)直接推動了許多關(guān)于大腦對飲食調(diào)節(jié)的研究，以及大腦如何通過整合來自胃腸道和脂肪等組織的信號，以調(diào)控短期或長期攝食行為的理論模型的發(fā)展。
然而，盡管取得如此成就，人們依然無法有效控制日益增長的腰圍。
為深入探討肥胖的發(fā)病機制，2022年10月17日至19日，John Speakman、Thorkild Sorensen、Kevin Hall、David Allison四位肥胖研究領(lǐng)域的權(quán)威科學(xué)家，在英國皇家學(xué)會組織并召開了一場學(xué)術(shù)會議，邀請到領(lǐng)域內(nèi)一流的專家學(xué)者對肥胖發(fā)病的潛在機制進行報告，并撰寫相應(yīng)的論文。基于此次學(xué)術(shù)會議，John Speakman等四位會議組織者在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的觀點文章中，針對關(guān)于肥胖的研究工作仍存在的眾多懸而未解的問題中，總結(jié)并闡明了當前亟需被解答的五大關(guān)鍵問題。
第一，需要更加深入研究體重和脂肪組織調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用機制。人們普遍認為體內(nèi)存在著一套非常強大的體重和脂肪組織調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但這套系統(tǒng)卻難以對體重進行精準調(diào)節(jié)。
第二，深入研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)對攝食行為的調(diào)控。攝食是為了滿足身體對營養(yǎng)元素和能量的需要。但是，這些需求究竟如何被感知？相應(yīng)的信號又是如何整合到大腦中，進而影響能量消耗、食欲和行為的呢？需要科學(xué)家們做更多的研究工作。
第三，加深食物環(huán)境改變對體重和體脂影響的認識。食物環(huán)境的改變影響了人們的生活，例如，社會因素和建筑環(huán)境的改變影響了人們的運動習慣，而飲食環(huán)境、營養(yǎng)配比、飲食習慣等因素的改變是如何種影響體重和體脂的？是當下亟待解決的科學(xué)問題。
第四，需要深入研究與肥胖相關(guān)的基因如何通過與環(huán)境因素相互作用誘發(fā)肥胖。肥胖的發(fā)生存在個體差異，這其中有許多基因的參與，但這些基因如何與環(huán)境因素相互作用并發(fā)揮作用尚未可知，這也是未來的研究重點之一。
第五，理應(yīng)對肥胖進行更加科學(xué)合理的分類。明確肥胖疾病的發(fā)生是源于一個表型，還是多種不同類型組成的綜合征，有助于人們對肥胖的流行和治療做出選擇。
文章的最后，作者指出，在肥胖研究領(lǐng)域取得的重大進展的基礎(chǔ)之上，研究肥胖發(fā)生的原因有望產(chǎn)出更多豐富的發(fā)現(xiàn)，可能會改變數(shù)百萬人的生活。提高人們對環(huán)境驅(qū)動因素的理解，并了解這些因素如何與基因相互作用，對未來肥胖這種嚴重疾病的發(fā)展至關(guān)重要。
“在這次學(xué)術(shù)會議結(jié)束時，我震驚地發(fā)現(xiàn)，有些事情我們原本應(yīng)該知道答案，但很遺憾我們并不知道。肥胖是一個價值數(shù)十億美元的健康問題，在這個龐大的數(shù)字面前，投入相對較少的研究資金便能進一步改善人們對肥胖的基本認知。當然，‘基本認知’這一表述并非貶低在肥胖研究領(lǐng)域迄今為止取得的巨大成就，而是要評估我們當下所處的位置，并以此來確定未來需要完成的目標。通過歸納當前肥胖領(lǐng)域亟需解答的關(guān)鍵問題，有助于我們對未來工作的輕重緩急做出合理安排。”Speakman說。
Speakman院士在2022年10月舉辦的英國皇家學(xué)術(shù)會議上
2023-09-04
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深圳先進院提出面向血管介入手術(shù)的磁控導(dǎo)絲機器人
團隊提出了一種具有磁驅(qū)動主動轉(zhuǎn)向和自主推進能力的磁性介入導(dǎo)絲機器人系統(tǒng)。
近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院集成所智能仿生中心團隊和深圳大學(xué)附屬華南醫(yī)院神經(jīng)外科團隊合作，在磁驅(qū)動連續(xù)體微型機器人領(lǐng)域取得新進展。團隊提出了一種具有磁驅(qū)動主動轉(zhuǎn)向和自主推進能力的磁性介入導(dǎo)絲機器人系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)介入醫(yī)生能遠程操控磁性導(dǎo)絲在復(fù)雜的血管分叉處快速選擇正確路徑并到達目標部位，有效減少醫(yī)生的輻射暴露。團隊提出了磁性導(dǎo)絲的建模方法與軌跡規(guī)劃方法，為磁性導(dǎo)絲的自動控制奠定基礎(chǔ)。
研究成果以A Magnetically Controlled Guidewire Robot System with Steering and Propulsion Capabilities for Vascular Interventional Surgery為題，發(fā)表在智能系統(tǒng)領(lǐng)域權(quán)威期刊Advanced Intelligent Systems （JCR一區(qū)，影響因子：7.4）。智能仿生中心徐天添課題組博士研究生付仕雄為第一作者，先進院徐天添研究員和深大華南醫(yī)院杜世偉主任醫(yī)師為通訊作者。
血管介入手術(shù)是在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的導(dǎo)引下，利用導(dǎo)絲、導(dǎo)管等器械經(jīng)血管途徑診療的操作技術(shù)。神經(jīng)介入手術(shù)是治療各種腦血管疾病的重要手段，對醫(yī)生經(jīng)驗要求很高。偏遠地區(qū)的介入醫(yī)療資源緊缺。醫(yī)生需要在造影下觀察導(dǎo)絲位置，累積的輻射有損健康。對此，團隊提出一種具有磁驅(qū)動主動轉(zhuǎn)向和自主推進能力的磁性介入導(dǎo)絲機器人系統(tǒng)，可以協(xié)助醫(yī)生遠程操控，或替代醫(yī)生自動化控制，能有效減少醫(yī)生的輻射暴露和支援偏遠地區(qū)。團隊在導(dǎo)絲的尖端連接一段磁性水凝膠材料，使醫(yī)用介入導(dǎo)絲具有磁響應(yīng)，可在外部磁場的驅(qū)動下靈活轉(zhuǎn)向，并通過影像系統(tǒng)反饋位置。團隊結(jié)合偶極子模型和Cosserat-rod模型，建立了連續(xù)體力學(xué)模型預(yù)測導(dǎo)絲尖端的變形，并開發(fā)了軌跡規(guī)劃算法，根據(jù)血管的路徑推斷外部驅(qū)動磁鐵的位置軌跡和推進器速度實現(xiàn)自主控制。
團隊通過磁場表征和轉(zhuǎn)向表征實驗，證實提出的模型可以預(yù)測并重建導(dǎo)絲尖端的非線性變形。團隊實現(xiàn)了介入導(dǎo)絲的自主控制，根據(jù)已知的血管路徑，通過磁場控制導(dǎo)絲在血管模型內(nèi)從穿刺點經(jīng)過四條不同的路徑分別到達大腦中動脈的四個目標位置，到達時間均小于2分鐘。團隊也實現(xiàn)了介入導(dǎo)絲的遠程控制。介入醫(yī)生在操作間外，在DSA影像的實時引導(dǎo)下遠程控制磁性導(dǎo)絲，通過血管模型的右側(cè)內(nèi)頸動脈到達目標位置，用時大約為2分鐘。未來，科研團隊將繼續(xù)研究磁控導(dǎo)絲機器人系統(tǒng)的智能控制，幫助醫(yī)生更高效、安全地完成介入手術(shù)。
該系列研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金（優(yōu)青，聯(lián)合重點）、廣東省粵深聯(lián)合重點、中科院青促會、深圳市重點等科技項目資助。
圖1：磁控導(dǎo)絲機器人系統(tǒng)集成
圖2：磁性導(dǎo)絲建模
圖3：磁驅(qū)動介入導(dǎo)絲的體外自主運動
視頻1：磁驅(qū)動介入導(dǎo)絲的體外自主運動
圖4：磁驅(qū)動介入導(dǎo)絲的在DSA影像引導(dǎo)下的遠程操控
視頻2：磁驅(qū)動介入導(dǎo)絲的在DSA影像引導(dǎo)下的遠程操控
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2023-09-04
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廣州健康院揭示腸癌DNA甲基化調(diào)控的新機制
近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院鄭輝團隊在Cell Death and Disease期刊發(fā)表了題為“Nuclear localization of TET2 requires β-catenin activation and correlates with favourable prognosis in colorectal cancer”的研究成果，揭示了β-catenin的激活促進TET2核轉(zhuǎn)位并與腸癌的良好預(yù)后密切相關(guān)。
近日，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院鄭輝團隊在Cell Death and Disease期刊發(fā)表了題為“Nuclear localization of TET2 requires β-catenin activation and correlates with favourable prognosis in colorectal cancer”的研究成果，揭示了β-catenin的激活促進TET2核轉(zhuǎn)位并與腸癌的良好預(yù)后密切相關(guān)。
DNA去甲基化酶TET2在調(diào)控DNA甲基化狀態(tài)中發(fā)揮重要作用。在血液腫瘤中，TET2具有高頻的基因突變，導(dǎo)致其活性丟失，但在腸癌等實體腫瘤中，TET2的失活形式和機制還不清楚。
該研究首先揭示了TET2在腸癌中的活性異常，主要表現(xiàn)為核定位丟失和DNA去甲基化活性下降，在組織切片染色分析中發(fā)現(xiàn)TET2核定位與病人良好預(yù)后密切相關(guān)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，WNT通路關(guān)鍵蛋白β-catenin是TET2的關(guān)鍵結(jié)合蛋白，β-catenin激活促進TET2入核并發(fā)揮DNA去甲基化作用。由于多項研究表明，維生素C具有促進TET2活性的作用，該研究通過體內(nèi)外實驗還發(fā)現(xiàn)，將β-catenin激活劑和維生素C聯(lián)用可以在較低的維生素C濃度下實現(xiàn)腫瘤生長的顯著抑制，這一現(xiàn)象在TET2敲除后消失。
該研究揭示了在實體瘤中，TET2的失活形式主要表現(xiàn)為核定位丟失，與血液腫瘤的高頻突變具有顯著差異。這一研究不僅豐富了TET2的活性調(diào)控機制，也為腸癌治療提供新的靶點。此外，本研究展示的以β-catenin激活劑和維生素C 聯(lián)用的抗腫瘤用藥方案具有潛在的臨床應(yīng)用價值。
廣州健康院李長朋、何靜彩、孟斐以及王付卉為論文的共同第一作者。廣州健康院鄭輝研究員、中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院買世娟教授為共同通訊作者。該研究成果得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的資助。
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β-catenin介導(dǎo)TET2核轉(zhuǎn)位抑制腸癌進展機制示意圖
2023-09-04
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廣州地化所：中亞額爾齊斯構(gòu)造帶沿走向差異變形及其對地殼分層變形的指示意義
弧弧碰撞是匯聚板塊邊界側(cè)向增生的主要方式之一，其碰撞拼貼的動力學(xué)過程與機制吸引了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。日本中部本州弧(Honshu arc)和伊豆小笠原弧(Izu-Bonin arc)之間的斜向碰撞以及東南亞馬魯古海地區(qū)桑義赫弧(Sangihe Arc)與哈馬黑拉弧(Halmahera Arc)之間的正向碰撞是弧弧碰撞的典型代表，但這些現(xiàn)今的弧弧碰撞帶主要出露淺部地殼巖石組合，記錄了弧弧碰撞過程中淺表沉積和變形響應(yīng)方面的信息，而中下地殼巖石在這些現(xiàn)今弧弧碰撞帶中往往未能得以廣泛剝露，制約了我們對于弧弧碰撞過程中不同地殼層次巖石變形響應(yīng)機制的認知。中亞造山帶是顯生宙以來最大的增生型造山帶，涉及到一系列巖漿弧體系的碰撞拼貼，并在中新生代發(fā)生了廣泛的隆升剝失，出露了大量中下地殼層次巖石，使其成為研究弧弧碰撞拼貼過程中深部地殼變形與熱響應(yīng)機制的天然實驗室。
額爾齊斯構(gòu)造帶是中亞造山帶中一條十分重要的古縫合帶，代表著阿爾泰大陸邊緣弧與東西準噶爾洋內(nèi)弧體系的縫合邊界，是認知弧弧碰撞拼貼過程的理想窗口。長期以來，圍繞額爾齊斯構(gòu)造帶東段的韌性變形構(gòu)造開展了廣泛研究，限定了阿爾泰與東準噶爾碰撞拼貼的時限及動力學(xué)過程；但由于額爾齊斯構(gòu)造帶西段被中新生代沉積物廣泛覆蓋，制約了阿爾泰與西準噶爾縫合位置、時限及動力學(xué)過程方面的研究。鑒于此，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士生胡萬萬、李鵬飛研究員及其合作者，圍繞額爾齊斯構(gòu)造帶西段布爾津地區(qū)的零星古生代巖石露頭，開展了變形構(gòu)造解析為基礎(chǔ)的大地構(gòu)造重建工作，揭示了額爾齊斯構(gòu)造帶西段縫合的位置、時限及其動力學(xué)過程。
研究人員基于詳細的野外工作，在額爾齊斯構(gòu)造帶西段的布爾津地區(qū)，沿著泥盆紀布爾津組與石炭紀那林卡拉組/恰其海組/卡拉崗組的邊界處識別出~WNW–ESE向脆性左行走滑斷裂，該斷層兩側(cè)沉積地層碎屑鋯石年齡譜與Hf同位素存在明顯差異，并分別對應(yīng)于阿爾泰與西準噶爾北部的碎屑鋯石年齡譜與Hf同位素特征，因而指示該~WNW–ESE向脆性左行走滑斷層為額爾齊斯縫合帶的延伸部分。此外，阿爾泰造山帶南部和西準噶爾地體北部，發(fā)育一期NW-SE向褶皺構(gòu)造，其形成于石炭紀末期至二疊紀，為阿爾泰造山帶與西準噶爾地體初始正向碰撞拼貼的產(chǎn)物（圖1）。而左行脆性走滑構(gòu)造切割了北西-南東向褶皺構(gòu)造，指示阿爾泰造山帶與西準噶爾地體在二疊紀以斜向匯聚為特征（圖1）。
對比額爾齊斯構(gòu)造帶東西兩段的變形變質(zhì)特征，發(fā)現(xiàn)其沿著走向存在顯著差異。沿著該構(gòu)造帶，阿爾泰造山帶南緣巖石變質(zhì)程度從西段的布爾津地區(qū)向著東段的富蘊-青河地區(qū)逐漸增強，指示額爾齊斯構(gòu)造帶從西向東代表著一個傾斜的弧弧碰撞帶，其東西兩段分別為中下地殼和上地殼變形變質(zhì)的產(chǎn)物。值得注意的是，在額爾齊斯構(gòu)造帶東段的富蘊-青河地區(qū)，產(chǎn)出一期早二疊世近水平面理和平行于造山帶拉伸線理(原始方向)，指示著中下地殼平行造山帶的物質(zhì)流動，其可能與早期碰撞地殼加厚后的垮塌有關(guān)，而該期變形在目前暴露的中上地殼層次巖石中（布爾津地區(qū)）缺少記錄。綜合來看，阿爾泰造山帶與東/西準噶爾地體的碰撞拼貼經(jīng)歷了地殼加厚、平行造山帶伸展及轉(zhuǎn)換壓縮三個階段的演化過程（圖2），但平行造山帶伸展的變形構(gòu)造目前主要保存在額爾齊斯構(gòu)造帶東段的中下地殼巖石中。
該項工作重建了阿爾泰造山帶與東/西準噶爾地體碰撞拼貼的4D動力學(xué)演化過程，揭示了弧弧碰撞拼貼過程中地殼分層差異變形及其耦合機制，豐富了增生造山環(huán)境下塊體碰撞拼貼與變形響應(yīng)方面的認知。該項成果近期發(fā)表在國際構(gòu)造地質(zhì)學(xué)期刊《Tectonics》。
論文信息：Wanwan Hu(胡萬萬), Pengfei Li *(李鵬飛), Chao Yuan(袁超), Min Sun(孫敏), Yingde Jiang(蔣映德), Keda Cai(蔡克大), Chao Zhang(張超), 2023. Structural and geochronological constraints on the collision between the Chinese Altai and the West Junggar in Central Asia: implication for deformation response and geodynamic evolution of arc-arc collision in 4D. Tectonics, 42, e2023TC007770.
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圖1 阿爾泰造山帶與西準噶爾地體碰撞拼貼演化模式圖。（a）階段1：晚石炭世-早二疊世，阿爾泰造山帶與西準噶爾地體沿額爾齊斯構(gòu)造帶正向碰撞，在縫合帶兩側(cè)產(chǎn)出NW-SE向褶皺構(gòu)造（b-c）；（d）階段2：早-中二疊世，阿爾泰造山帶與西準噶爾地體斜向匯聚，沿額爾齊斯斷層左行走滑，產(chǎn)出擦痕、階步等脆性走滑構(gòu)造（e-f）。
圖2 阿爾泰造山帶與東西準噶爾地體石炭紀末期至二疊紀碰撞拼貼4D演化圖。（a）阿爾泰與東/西準噶爾初始正向碰撞，導(dǎo)致地殼加厚；（b）阿爾泰與東/西準噶爾匯聚過程中短期平行造山帶伸展變形，在深地殼層次發(fā)育近水平面理構(gòu)造與平行造山帶拉伸線理構(gòu)造，而在淺部構(gòu)造層次推測曾發(fā)育了裂谷構(gòu)造;（c）阿爾泰與東/西準噶爾斜向匯聚，沿著額爾齊斯構(gòu)造帶發(fā)生大規(guī)模左行走滑，其相關(guān)的壓縮分量導(dǎo)致了深部地殼沿著額爾齊斯構(gòu)造帶不均勻抬升剝露。注：額爾齊斯斷層在布爾津地區(qū)走向~WNW-ESE，而在富蘊地區(qū)走向~NW-SE，二者斜向匯聚角度不同（前者低角度，而后者高角度斜向匯聚），對應(yīng)不同的壓縮分量。
2023-09-04
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Nature Communications：用于遠場高分辨成像的新型柔性聲學(xué)超表面功能器件
本研究為開發(fā)柔性可生物降解的新型超材料器件提供了一種變革性技術(shù)，也為相關(guān)生物醫(yī)學(xué)儀器應(yīng)用開辟了新方向。
聲人工結(jié)構(gòu)超表面是一種可產(chǎn)生特殊物理效應(yīng)的新穎聲學(xué)結(jié)構(gòu)，其獨特之處在于能夠?qū)β暡ǖ南辔?、振幅進行完全控制，可個性化定制任意波場，在高/超分辨醫(yī)學(xué)成像、精準操控給藥和可穿戴器件等方面具有重要應(yīng)用前景。
聲學(xué)超表面結(jié)構(gòu)通常是剛性而固定的，厚度在毫米以上，甚至與波長相當。并且，這些超表面的工作頻率通常在較低的頻率，高頻高性能應(yīng)用受限。盡管高精度三維打印技術(shù)的快速發(fā)展，使得加工更小的超表面構(gòu)件成為可能。然而更為復(fù)雜的是，當超表面的工作媒介為水等液體介質(zhì)時，會面臨新的挑戰(zhàn)。例如，為了實現(xiàn)所需的波前工程，聲學(xué)中的質(zhì)量定律約束了水下超表面具有結(jié)構(gòu)緊湊而尺寸龐大的特征，這大大限制了聲學(xué)超表面的潛在應(yīng)用場景。此外，不可避免的固液耦合引起的結(jié)構(gòu)振動，可導(dǎo)致所設(shè)計的聲學(xué)超表面器件失效，成為應(yīng)用的突出瓶頸。
近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院（SIAT）鄭海榮研究員與華中科技大學(xué)(HUST)祝雪豐教授等合作研發(fā)了一種二氧化硅納米顆粒修飾的細菌-纖維素柔性超表面元材料（圖1）。這種材料在水中具有優(yōu)異的穩(wěn)定性、出色的機械加工性能、超薄厚度、超輕重量、細菌可修復(fù)能力和生物相容性。利用這種柔性超表面元材料，研究者們進一步基于剪紙工藝開發(fā)出了功能性聲學(xué)超表面，可加工~10 μm精度的復(fù)雜圖案。得益于這種超表面材料的Cassie-Baxter效應(yīng)產(chǎn)生的完美超聲絕緣性，研究者們設(shè)計制造出超薄（~20 μm）、超輕（< 20 mg）的芯片級聲學(xué)器件，如非局域全息超透鏡和三維成像超透鏡，實現(xiàn)了復(fù)雜全息聲場和遠場高分辨三維超聲脈沖-回波成像（圖2和圖3）。本研究為開發(fā)柔性可生物降解的新型超材料器件提供了一種變革性技術(shù)，也為相關(guān)生物醫(yī)學(xué)儀器應(yīng)用開辟了新方向。
相關(guān)研究成果以“修飾的細菌-纖維素超聲超表面”（Decorated bacteria-cellulose ultrasonic metasurface）為題最新發(fā)表在《自然》子刊Nature Communications上。中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院的鄭海榮、華中科技大學(xué)的祝雪豐與楊光為本文的通訊作者，李宗霖、陳坤和李飛為文章的第一作者。該研究獲得了科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省卓越青年團隊、深圳市基礎(chǔ)研究重點等項目的支持。
圖1：細菌-纖維素超聲超表面的加工和性能表征
圖2：剪裁加工的非局域全息超透鏡及其復(fù)雜全息聲場
圖3：剪裁加工的成像超透鏡及其遠場高分辨二維、三維超聲脈沖-回波成像
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2023-09-04
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“觀海一號”波浪能供電浮標記錄超強臺風“蘇拉”途經(jīng)珠海東澳島海域全過程
9月2日凌晨，超強臺風“蘇拉”在珠海登陸，廣州能源所投放于珠海東澳島海洋牧場的漂浮式波浪能原位供電觀測浮標“觀海一號”，全程錄得超強臺風“蘇拉”過境期間相關(guān)數(shù)據(jù)和實海況視頻，完整記錄了超強臺風在途經(jīng)該區(qū)域的生成、發(fā)展和消退過程，獲得了寶貴的實況數(shù)據(jù)和視頻資料，并為南方+視頻直播節(jié)目《直擊超強臺風“蘇拉”》提供實海況視頻?！坝^海一號”位于“蘇拉”超強臺風路徑珠海的中心，在超強臺風途經(jīng)珠海海域過程中姿態(tài)穩(wěn)定、錨泊牢固，監(jiān)控清晰、無線傳播流暢。
9月2日凌晨，超強臺風“蘇拉”在珠海登陸，廣州能源所投放于珠海東澳島海洋牧場的漂浮式波浪能原位供電觀測浮標“觀海一號”，全程錄得超強臺風“蘇拉”過境期間相關(guān)數(shù)據(jù)和實海況視頻，完整記錄了超強臺風在途經(jīng)該區(qū)域的生成、發(fā)展和消退過程，獲得了寶貴的實況數(shù)據(jù)和視頻資料，并為南方+視頻直播節(jié)目《直擊超強臺風“蘇拉”》提供實海況視頻?！坝^海一號”位于“蘇拉”超強臺風路徑珠海的中心，在超強臺風途經(jīng)珠海海域過程中姿態(tài)穩(wěn)定、錨泊牢固，監(jiān)控清晰、無線傳播流暢。
在廣東省促進經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展（海洋經(jīng)濟發(fā)展）海洋六大產(chǎn)業(yè)專項資金支持下，廣州能源所針對海洋觀測網(wǎng)缺乏原位能源供給技術(shù)的難題，系統(tǒng)性地開展了觀測浮標用波浪能供電、水上水下綜合觀測、抗臺風錨泊系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，完成一系列漂浮式波浪能原位供電觀測浮標的研建，并應(yīng)用于多個海洋牧場?！坝^海一號”波浪能裝機功率10kW，可穩(wěn)定輸出380V/220V/48V/24V/12V等不同電壓等級以及交直流不同形式的標準電力，搭載空中、水面、海底觀測設(shè)備進行立體觀測，通過無線網(wǎng)絡(luò)開展數(shù)據(jù)通訊?！坝^海一號”建成后投放于珠海東澳島海洋牧場開展實海況試驗，今年已完整經(jīng)歷了“泰利”“杜蘇芮”等多個臺風與熱帶風暴的考驗，并獲得了寶貴的實海況數(shù)據(jù)。
為解決我國海洋觀測儀器因能量短缺無法進行長周期、大范圍海洋監(jiān)測的難題，廣州能源所研發(fā)出了60W、100W、200W、300W、1kW、3kW和10kW等系列化波浪能供電浮標，以滿足不同海域不同觀測儀器設(shè)備的電力需求，累計銷售800余臺。目前不同型號的“海星”與“海聆”系列供電裝備正在持續(xù)開展實海況試驗和商業(yè)化運營。
“觀海一號”浮標實況直播“蘇拉”過境畫面
“觀海一號”波浪能原位供電觀測浮標
2023-09-02
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“澎湖號”成功抵御超強臺風“蘇拉”
9月2日凌晨，2309號臺風“蘇拉”在珠海登陸，桂山島附近海面錄得最大平均風為16級，最大陣風17級以上，為超強臺風。廣州能源所布放于桂山島附近海域的半潛式波浪能養(yǎng)殖平臺“澎湖號”成功抵御超強臺風“蘇拉”，在臺風過境過程中，平臺姿態(tài)穩(wěn)定、錨固安全、電力供給與監(jiān)控系統(tǒng)運行正常。
9月2日凌晨，2309號臺風“蘇拉”在珠海登陸，桂山島附近海面錄得最大平均風為16級，最大陣風17級以上，為超強臺風。廣州能源所布放于桂山島附近海域的半潛式波浪能養(yǎng)殖平臺“澎湖號”成功抵御超強臺風“蘇拉”，在臺風過境過程中，平臺姿態(tài)穩(wěn)定、錨固安全、電力供給與監(jiān)控系統(tǒng)運行正常。
為解決我國深遠海養(yǎng)殖過程中面臨的“缺裝備、缺平臺、缺能源”難題，廣州能源所研發(fā)出集波浪能和太陽能發(fā)電于一體的半潛式深海養(yǎng)殖網(wǎng)箱技術(shù)，獲得中國、歐盟、日本、加拿大發(fā)明專利授權(quán)。同時，針對我國南海臺風多發(fā)的問題，研發(fā)了恒張力錨泊技術(shù)，獲得中國、美國、日本專利授權(quán)。在自然資源部和廣東省支持下，首臺工程樣機半潛式波浪能養(yǎng)殖平臺“澎湖號”于2019年6月建成后投放于珠海桂山島海域，連續(xù)運行至今4年以上，經(jīng)歷期間所有臺風襲擊，為新一代養(yǎng)殖平臺技術(shù)研發(fā)積累了大量寶貴經(jīng)驗。
目前，廣州能源所半潛式養(yǎng)殖平臺技術(shù)已完成多次迭代升級，建成了輕型桁架式養(yǎng)殖平臺“海威”系列、箱型桁架式養(yǎng)殖平臺“普盛”系列和高端漁旅融合平臺“閩投”系列，實現(xiàn)了在廣東、福建、海南、浙江、廣西等地產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。下一步，廣州能源所將持續(xù)深入開展養(yǎng)殖平臺技術(shù)研發(fā)，推進新型養(yǎng)殖平臺技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，打造“1+N”深遠海養(yǎng)殖新模式，支撐海洋漁業(yè)向信息化、智能化、現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級。
經(jīng)歷臺風后的半潛式波浪能養(yǎng)殖平臺“澎湖號”
工作狀態(tài)的半潛式波浪能養(yǎng)殖平臺“澎湖號”
2023-09-02
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海底滑坡體的長期不穩(wěn)定性及再活化機制獲揭示
近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室（OMG）研究員李偉團隊聯(lián)合挪威科技大學(xué)和英國卡迪夫大學(xué)，在海底滑坡體的長期不穩(wěn)定性及再活化機制方面取得了新進展。相關(guān)研究成果發(fā)表在Geological Society of America Bulletin（《美國地質(zhì)學(xué)會會刊》）。
作為最具破壞力的海洋地質(zhì)災(zāi)害之一，海底滑坡能夠破壞海底地形、搬運大量海底沉積物，形成致災(zāi)性的滑坡海嘯。然而，受限于數(shù)據(jù)精度和樣本數(shù)量，先前研究對海底滑坡體本身的不穩(wěn)定性和再活化過程以及其致災(zāi)潛力仍然知之甚少。
研究人員利用挪威沿岸大陸邊緣Storegga海底滑坡區(qū)的高分辨率三維多道地震數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了多個在沉積后反復(fù)失穩(wěn)并發(fā)生再活化的海底滑坡體（圖1）。研究表明海底滑坡體的再活化過程受到內(nèi)部固結(jié)程度與外部侵蝕作用的雙重控制。其中，未固結(jié)滑坡體的再活化過程表現(xiàn)為內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顯著變形，而非均質(zhì)固結(jié)滑坡體的再活化過程則會破壞上覆地層，形成淺表層破裂，從而導(dǎo)致海底再次失穩(wěn)（圖2）。
這項工作不僅證實了先存海底滑坡體能夠造成海底的長期不穩(wěn)定性，而且進一步揭示了其再次活化過程的識別特征和控制機制，為全球海底不穩(wěn)定性研究和防災(zāi)減災(zāi)提供了新的研究思路。
該研究得到了中國科學(xué)院率先行動引才計劃項目（Y8SL011001）的資助，敬嵩助理研究員為該論文第一作者，李偉研究員為通訊作者。
文章鏈接：
https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/gsabulletin/article-abstract/doi/10.1130/B36816.1/627834
圖1. 挪威西部陸緣長期不穩(wěn)定時空分布圖
圖2. 未固結(jié)和非均質(zhì)滑坡體的再活化模式圖
2023-09-01
