基于近底原位观测的小尺度海底沙波地形小波分解

浅海海床发育着不同尺度的活动性砂体,在大型活动性砂体上常叠加发育着大量小尺度沙波(纹),分析这些小尺度沙波(纹)有助于揭示活动性砂体的成因机制。但它们的尺度较小,常规分析方法往往将其作为高频噪声滤除,难以对该尺度海底沙波(纹)进行分离量化研究。为了解决这个问题,本文设计并实现了一种基于小波分析的小尺度海底沙波地形分解方法,并以台湾浅滩典型区域的高精度近底原位观测数据为例,实现了小尺度海底沙波地形的分解和定量分析,分解出背景地形、小型沙波和沙波纹(波长小于0.6 m)3种地貌类型。本文提出的小尺度海底沙波地形分解量化方法,可广泛应用于浅海高活动性地貌发育演化和海底边界层沉积动力过程研究,对评估海洋工程的稳定性也具有一定的实用价值。     

台湾浅滩海底沙波精细特征、分类与分布规律

迄今由于缺乏高精度的实测水深数据,对台湾浅滩沙波的精细结构缺乏详细的阐述。本文基于多波束实测资料研究台湾浅滩沙波形态的精细特征及其分布规律。多波束探测结果显示:研究区沙波的平均波高达到13.5m,沙波波峰处水深为20.42m,沙波平均波高约为水深的2/3,沙波的波长大多数处于500~700m之间。研究区内主要发育3种类型的沙波,即摆线型沙波、余弦型沙波和双峰型沙波。研究区西部主要发育双峰型沙波,中部则主要发育余弦型和摆线型沙波,而东部主要发育摆线型沙波,整个区域以摆线型沙波为主。海平面波动、台湾海峡复杂的水动力条件以及台湾岛丰富的山溪河流携带的大量沉积物进入海峡,对浅滩区的沙波具有强烈的改造作用。     

南海北部海底沙波地貌动态研究

南海北部水深80～250m的外陆架和上陆坡海底,有大片沙波地貌分布,它们主要是晚更新世末次冰期低海面时遗留下来的滨海沙波、沿岸沙丘、沙堤和沙垄,属残留沙体地貌,它们的分布规律明显沿着末次冰期时形成的最低海岸线两侧分布,但在现代海底底流作用下,其两翼及沙波谷部发育有次一级的小型沙波或沙纹,它们的形态细小、排列紧密,与残留沙体地貌组成复式海底沙波。人们称这些沙体地貌为流动沙波,它们是不稳定的地质因素,对海底工程有一定危害。但根据外陆架实侧底流数据,运用计算机数学模型方法计算,表明在细砂和中细砂大面积覆盖区,其海底沙波每年均以0.168～0.534m的速度向深海方向迁移,其移动速度相当缓慢,对海底工程实施不会造成直接危害。     

台湾浅滩多尺度沙波地貌的地形傅里叶分解

海底沙波在全球广泛分布、成因复杂，但往往多种尺度的沙波叠加在一起形成复杂的沙波地貌体系，导致难以进行量化研究。针对该问题，本文提出一种实用的傅里叶分析方法，设计了巴特沃斯滤波器，将水深数据变换到频率域，进而将复杂沙波地貌分解成不同频率的单一类型沙波。并以台湾浅滩复杂的沙波地貌体系为例进行了分析研究，分解量化出3种空间尺度的沙波:巨型沙波(波长>100 m，波高>5 m)、中型沙波(波长5～100 m，波高0.4～5 m)和沙波纹(波长<5 m，波高<0.4 m)。本文提出的海底沙波地貌量化分析方法，有助于研究不同尺度海底沙波的成因与机理，对沙波区海洋工程的安全评估也具有实用价值。     

海底沙波特征线的最优方向剖面自动识别方法

海底沙波是发育在近海陆架上的一种常见海底地貌类型,海底沙波特征与运动规律的研究具有重要的科学意义与工程应用价值,沙波脊线与谷线是表征海底沙波的最基本特征,也是精确描述沙波运动的基本参量。本文提出了一种基于复合数字水深模型的沙波特征线自动识别方法——最优方向剖面法,基于水深曲面归算得到最优剖面方向,再依据最优剖面方向求导并判定极值,自动提取沙波形态特征点,最终形成沙波脊线和谷线。以台湾浅滩复合型沙波为例进行对比实验研究,结果表明,该方法能基于不同分辨率的数字水深模型自动准确地提取海底沙波脊线与谷线,勿需设置阈值,地形自动化识别程度得到进一步提升,具有重要的实际应用价值。     

南海北部海底沙波研究

南海北部水深100~250 m的陆架和陆坡斜坡海底分布着大片沙波地貌,本文采用底形相图参数近似计算和泥沙起动流速2种计算方法,结合海底微地貌的实际形态,研究了沙波的沉积特征及其成因机理。研究认为,区内的沙波为现代沉积地貌;控制沙波形成发育的主要水动力因素是潮流与风暴条件下风海流的叠加;区内泥沙颗粒粒径适宜,海底坡度平缓,有利于海底沙波的发育。     

东海扬子浅滩砂质底形研究

根据 198 0至 2 0 0 0年间数次专项调查获得的高分辨率地球物理、沉积学等资料 ,并结合水动力环境的分析 ,探讨了东海扬子浅滩砂质底形的成因、形态特征、活动性以及发育的地层年代。研究表明 ,扬子浅滩砂质海底广泛发育沙波地貌 ,按其发育规模可以分为沙波和大型波痕 2类 ,大型波痕按其形态又可分为直线形、弯曲形和格子形 3种。平坦宽阔的地形、丰富的中细砂物源以及较强的潮流和风暴浪流是沙波地貌发育的有利环境条件。柱状岩芯分析和年代测定表明 ,发育沙波地貌的物质的沉积始于冰消期晚期 ,即 10～ 11KaB .P ,全新世中、晚期该区继续接受砂质沉积。扬子浅滩发育的沙波地貌与现今的动力环境相适应 ,仍处于发育和运移状态。     

台湾浅滩构造台地的形成与发展

从地貌分类角度．前人有把台湾浅滩看成潮流沙脊、浪成沙丘、风成残留砂丘等等．显然，单纯从外动力角度分析次一级地貌类型，都无法解释台湾浅滩从整体上做为一个海底正地貌的成因．它又为什么横亘在海峡南部，其所在位置与海峡通道走向极不协调？本文从构造背景资料分析，指出台湾浅滩是海底构造台地．其台面在较近时期水动力作用下才形成海底沙丘群．     

中国陆架潮流沉积体系和模式

在1991年中法合作渤海潮流沉积研究的基础上,查阅了国内外有关研究成果,分析了中国陆架的水深地形、沉积地貌与潮流动力的关系,认为潮流对中国陆架的海底地貌和沉积的形成发育起了主导作用。当潮流流速大于3节时,潮流的侵蚀作用是主要的,往复潮流多形成冲刷深槽,大大刷深了海峡或水道。当潮流流速1－3节时,潮流的沉积作用是主要的,多形成浅滩,即潮流沙脊和潮流沙席。以M2分潮椭率绝对值0．4为界,大于0．久者意味着潮流旋转性强,多形成潮流沙席;小于0．4者意味着潮流往复性强,多形成潮流沙脊。提出了我国邻近陆架发育了5个现代潮流沉积地貌体系：（1）黄海东部潮流沉积体系,它由西朝鲜湾潮流沙脊和其南部的沙席两者组成;（2）渤海东部潮流沉积体系,它由老铁山水道冲刷槽,辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席三者组成;（3）长江口外潮流沉积体系,它由江苏滨外潮流沙脊和长江口浅滩潮流沙席组成;（4）台湾滨外潮流沉积体系,它由台湾海峡冲刷槽、台湾浅滩沙脊、澎湖水道冲刷槽和台中浅滩沙席四者组成;（5）琼州海峡潮流沉积体系,它由琼州海峡冲刷槽、东浅滩沙脊和西浅滩沙脊三者组成。此外,在东海陆架上还有冰后期海侵早期形成的残留潮流沉积体系。全新世陆架浅海潮流沉积模式可分海峡一浅     

福建海坛海峡峡道动力地貌研究

从海坛海峡的形成演变规律、水动力条件、海底地形地貌及沉积特征等方面分析了海坛海峡的动力地貌特征．研究结果表明，海坛海峡峡道效应明显，因受海峡周边地形影响，区域内水动力环境及地形地貌变化复杂，分别在海峡两侧不同区域发育着岩滩、沙滩和泥滩3种地貌，在海底中发育着水下浅滩、潮流脊系和潮流三角洲3种地貌．海峡南北出口位置及海峡海底深槽海域水动力强，两侧岸滩、海滩发育，水下冲刷槽发育明显，处于弱冲刷状态，海底分布粗粒沉积物．海峡港湾内水动力弱，潮滩较发育，处于稳定至弱淤积状态，海底分布细粒沉积物．     

Sand wave deposition in the Taiwan Shoal of China

The Taiwan Shoal is the convex terrain in the southern Taiwan Strait, the largest strait in China. In 2006 and 2007, 21 samples and more than 200-km sub-bottom data as well as 80-km near shore side-scan sonar data were gotten, which gave an initial image of the boundaries of the Taiwan Shoal and revealed the internal structure of the sand waves in this area. The results showed that the major component of the sediment samples was sand, and sand waves occurred everywhere in this area, which closely followed the range of the Taiwan Shoal as we know. The western boundary of the Taiwan Shoal thus reaches the 30 m isobaths near the shore, and as a result, its area potentially covers approximately 12 800-14 770 km². The sand waves have different shapes under the complex ocean dynamics, and the height of sand waves in the near shore is usually smaller than that in the Taiwan Shoal. The number of sand waves ranged from 1-5 per kilometer, with more waves in the isobath-intensive area, suggesting the importance of topography for the formation of sand waves. The stratigraphic structure under the seabed has parallel bedding or cross bedding, and large dipping groove bedding can be seen locally in different parts, which may be the result of terrestrial deposition since the Late Pleistocene.     

台湾海峡的海洋沉积环境研究进展

台湾海峡足我国量大的海峡,也是南海与东海进行物质和能量交换的主要通道.区域内地震、台风等灾害多发,潮流作用较强,同时受黑潮分支、南海暖流和东海环流等多种水系的影响,众多的山溪件中小型河流从海峡两侧流入海洋,为海洋沉积环境的研究提供了一个天然的实验场.基于台湾海峡的沉积环境分区、台湾海峡潮成沙脊的沉积环境、山溪性河流入海...     

晚更新世以来台湾浅滩西北近岸沉积特征与古环境演化

对取自台湾浅滩西北部福建东山岛外的浅钻ZK2孔进行了包括AMS14C测年、粒度、微体古生物、碎屑矿物和黏土矿物等分析。结果表明该孔地层中存在两个明显的海相层和其间的两个陆相层,顶部的海相层为全新世高海平面以来形成的被现代潮流作用改造的现代沉积和残留沉积混合体;底部陆相层为MIS4期低海平面时期形成的河流沉积;中间的细粒沉积层又可划分为下部形成于MIS3期的以潟湖、潮坪和盐沼交替出现的海相沉积层,以及上部形成于MIS3期末到盛冰期出露水面之前的陆上沟谷充填沉积;台湾海峡南部在MIS3期之后发生了明显的构造沉降过程,但是在末次盛冰期海峡南部仍然出露水面之上形成了沉积间断面。本文研究内容为今后在台湾浅滩西北边缘到福建东南近岸区深入开展沉积学、地层学及古环境演化研究提供了新的参考。     

闽南—台湾浅滩渔场多毛类的分布

1987年12月至1988年11月在闽南-台湾浅滩渔场获得83种多毛类，隶属于35科67属。欧努菲虫（Onuphis eremita）、锥唇吻沙蚕（Glycera o-nomichiensis）、拟特须虫（Paralacydonia paradoxa）和滑指矶沙蚕（Eunice indica）等出现频率较高。马氏独毛虫（Tharyx marioni）、奇异稚齿虫（Paraprionospio pin-nata）、多齿全刺沙蚕（Nectoneanthes multignatha）和梯额虫（Scalibregma inflatum）密集地分布于局部水域。闽南-台湾浅滩渔场多毛类年平均生物量为1.13g/m^2，年平均密度为25个/m^2，均低于台湾海峡北部、东山湾湖下带和大亚湾等水域。闽南-台湾浅滩渔场多毛类表现为低多样性特征。这些分布特征取决于底质类型，该海区沉积颗粒较粗，不利于多毛类繁衍。海流和水团也有重要作用。     

台湾海峡表层沉积物中重矿物特征及其物质来源

台湾海峡重矿物平均分布0.95%,其分布由西岸向东岸递减;由北部经台湾浅滩朝粤东方向缓慢递减。碎屑矿物46种,以角闪石、绿帘石、磁铁矿、钛铁矿、褐铁矿和片状矿物为主,它们占重矿物含量的67%。据主要重矿物含量将海峡分成8个矿物组合区。碎屑矿物来自海峡两岸基岩,通过河流搬运入海,有部分片状矿物为海峡以北的物质随浙闽沿岸流进入海峡而沉积。其海绿石是台湾西岸、澎湖岛第三系或第四系含海绿石岩层剥蚀后搬运入海沉积而成的。台湾浅滩的残留沉积物为晚更新世低海面时期的河口滨海相沉积物。由于处在开放的海洋环境,至今没有接受现代沉积。残留沉积物中的磁铁矿、钛铁矿、锆石等重矿物相对富集,含量高于近源海域,有可能赋存浅海砂矿。     

台湾海峡地区新生代的构造演化

根据采集反射剖面,结合区域地质资料,分析了晋江凹陷、九龙江凹陷、新竹凹陷、台中凹陷和台湾凹陷为半地堑结构。新竹凹陷和台中凹陷下拗,演变为前陆盆地。晋江凹陷和九龙江凹陷因岩石圈上隆,其沉积较薄。这种模式决定了在台湾海峡地区,西部的生油气层为下第三系,而东部的生油气层为下第三系和上第三系。     

台湾海峡地质构造特征

台湾海峡及其邻区构造可分为３个一级构造单元，即闵浙中生代隆起区、台湾峡新生代坳陷区和台湾新生代岛弧褶断区。其中台湾海峡新生代坳陷区由海峡的主体和台湾西部兵陵平原区组成，它的东、西边界分别是台湾屈尺－老浓断裂带和粤滨外深断裂带。本文在以往海峡西岸东南海海长东－南澳断裂带研究基础上，对近年来台湾海峡、特别是海峡新生代坳陷区各次一级构造单元的深部地质结构，海底地形地貌、沉积特征、断裂构造、火成岩分布和地     

A detection model of underwater topography with a series of SAR images acquired at different time

underwater topography is one of oceanic features detected by Synthetic Aperture Radar. Underwater topography SAR imaging mechanism shows that tidal current is the important factor for underwater topography SAR imaging. Thus under the same wind field condition, SAR images for the same area acquired at different time include different information of the underwater topography. To utilize synchronously SAR images acquired at different time for the underwater topography SAR detection and improve the precision of detection, based on the detection model of underwater topography with single SAR image and the periodicity of tidal current, a detection model of underwater topography with a series of SAR images acquired at different time is developed by combing with tide and tidal current numerical simulation. To testify the feasibility of the presented model, Taiwan Shoal located at the south outlet of Taiwan Strait is selected as study area and three SAR images are used in the underwater topography detection. The detection results are compared with the field observation data of water depth carried out by R/V Dongfanghong 2, and the errors of the detection are compared with those of the single SAR image. All comparisons show that the detection model presented in the paper improves the precision of underwater topography SAR detection, and the presented model is feasible.