海底采样器

海底采样仪器是进行海洋地质调查获得海底沉积物样品的基本设备。近百年来,在海洋地质工作者的努力下,先后研制、改进了数以百种的底质采样仪器。归纳起来,可分拖曳式采样器、表层采样器和桂状采样器三大类。本文就具有代表性的且广泛使用的采样仪器作一般介绍。     

海底沉积物保真采样技术研究进展

海底沉积物保真采样对于诸多海洋科学研究非常重要，各种研究目标的实现与沉积物样品的原位信息密切相关。本文论述了海底沉积物保真采样的目的和意义，提出了保真采样的定义，介绍了保真采样器的发展现状。论文重点讨论了保真采样器在采样过程中所涉及的共性关键技术。在此基础上，介绍了我国重力活塞式天然气水合物保真采样器的研究进展。最后，提出了关于发展我国保真采样技术的如下几点设想：1）重视沉积物低扰动技术研究，为相关海洋科学研究提供样品层次清晰、物质成分完备的沉积物样品。2）与HYACINTH计划类似，为适应不同海底地质条件，开发系列保真采样器。对松软的非岩性沉积物（从软泥、沙到砂砾）采样时，可采用重力驱动或震动冲击驱动保真采样装置；对硬质岩化的沉积物采样时，可采用回转式保真采样装置。3）重点开展沉积物样品无压降转移技术。实现实验室内的保真分析、存储和小段样品获取，开展原位压力条件下沉积物样品的地球物理学测试、地球化学、微生物、和石油物理学等研究分析。4）开展长柱状沉积物保真采样技术研究，为我国天然气水合物研究提供技术保障。     

XD-1型箱式采样器

箱式采样器由美国斯克里普斯海洋研究所于1962年研制成功,经多次改进后被广泛应用于海洋底质中采集沉积物原状样品和上覆水。我们于1979年着手研制并于1981年初试制成功带有测定沉积物方位的XD-1型箱式采样器。 本文就XD-1型箱式采样器的构造、工作原理、稳定条件及采样效果报道如下。     

新型海底沉积物采样器结构设计及采样过程动态分析

针对海底沉积物采集的特点,设计了新型海底沉积物采样器,将采样和保真融为一体,利用海底触发装置实现采样,利用海水等静压原理实现采样器的封口与保真,采用FLENT软件对采样过程进行了模拟仿真,并对采样的动态过程进行了分析,结果显示在下落高度足够时,采样器撞击海底的速度趋于稳定值,同时攻角小于5°时采样时所受的阻力最小.     

重力活塞采样器海上采样技术的研究

研究海底采样技术是促进海洋地质学发展的重要手段。我们于1966年研制出我国第一台重力活塞采样器(CH-1型)后,经过15年的使用和改进,仪器结构逐步完善,在使用方法上积累了一些经验。本文试图从理论与实践上加以阐述,希望为使用者提高采样效果有所启示。     

新型轻便防污染管状沉积物采样器

目前用于采集海底沉积物的采样器有几十种,但是我国经常使用的有以下几种。如大洋50型表层采样器、重力活塞柱状取样器、箱式采样器等。上述采样器各有优缺点,其不足之处,是结构笨重、操作不便,有的需要大量人力配合操作。尤其是箱式采样器,需要6—8     

应用六氯化苯测年法对厦门港现代沉积速率的测定

岩芯柱样用静力岩芯采样器于1986年采自福建省厦门港一九龙江口海域。通过对这些岩芯柱样中六氯化苯(BHC)的垂直分布状况和生物扰动类型的分析,应用 S_R=D_(BHC-D_(mix)/Y的计算模式,获得了这些岩芯的现代沉积速率数据。将这些数据、方法与原理完全不同的~(210)Pb放射性同位素测年法同岩芯测年数据比较,其结果在数据和数量级上有一定可比性。初步认为,再经进一步探索和改进,BHC测年法有可能应用于近岸河口港湾几十年来现代沉积速率的测定而与其它测年法互为补充。     

长江水下三角洲浅表沉积层中的生物扰动构造

为查明长江水下三角洲生物扰动类型、特征和分布规律，探讨生物扰动构造的可能影响因素，使用箱式采样器获取包括三角洲前缘、前三角洲、过渡带以及正常浅海的无扰动沉积岩心，利用高分辨X-ray成像技术对浅表沉积层中的生物扰动构造进行了研究。结果表明，长江水下三角洲发育虫孔构造和挖掘构造，虫孔构造直径0．5-2mm，长度数厘米至数十厘米，多数虫孔垂直于层理发育，挖掘构造形态呈漏斗状，其内沉积物混合强烈；生物扰动构造具有明显的分带性，三角洲前缘生物扰动指数〈1，前三角洲及过渡带扰动指数为2-3级，最高达4级，而紧靠前三角洲的正常浅海生物扰动指数为2级。生物扰动构造的发育主要受上覆水体盐度、悬浮体含量制约，在盐度接近正常浅海水体盐度、悬浮体含量中等的前三角洲、过渡带是生物扰动构造发育的有利环境。研究未发现底质沉积物类型、底质环境因子对生物扰动构造的明显制约作用。     

湖泊沉积物中有机碳稳定同位素测定及其古气候环境意义

１９９１年５月，利用澳大利亚转动式采样器在江苏固城湖获得总长６．２ｍ的完整柱状岩芯，以５ｃｍ间隔采样，对样品中有机质的稳定碳同位素研究表明。     

生物洞穴对黄河口土样扰动试验研究

生物洞穴对潮滩沉积物扰动的影响研究越来越受到海洋沉积学、海洋生物学、海洋地质学等学科交叉的重视,并影响潮滩沉积物侵蚀的细观机理.室内土柱试验制备了有生物洞穴和无生物洞穴扰动土样,模拟了波浪作用下土样的孔隙水压力的变化,并对这2种土样进行了基本的物理力学性质测定和冲刷试验.结果表明:生物洞穴形成的优势通道,使其孔隙水压力累积值小于无生物洞穴扰动土样,其表层的含水量和黏粒含量比无生物洞穴扰动土样大.当冲刷流速大于土样泥沙起动流速时,有生物洞穴扰动的土样比无生物洞穴扰动土样更容易被冲刷.但当冲刷流速增大到一定值时,有生物洞穴扰动土样与无生物洞穴扰动土样的抗冲刷性能又趋于一致,因此生物洞穴的存在将影响海岸侵蚀过程.     

基于实际气体状态方程的深海采样压力补偿技术

压缩气体通常用于深海压力保持采样器的压力补偿。回收的流体样品的压力和体积与预充气体高度相关。为了更好地理解高压下气体的行为，我们提出了一个新的基于压缩因子Z的实际气体状态方程，该方程是从实验数据得出的。然后基于该经验气态方程引入了样品压力和体积的理论计算方法。最后，通过采样器进行了在115MPa下的高压模拟采样实验，很好地验证了本文所提出的计算理论。     

一种新型的6000米深水可视可控轻型沉积物柱状取样系统

为了获得连续、低扰动、超长的深海海底沉积物样品,研制了一套可应用于最大水深6 000 m,最长取样可达25 m的可视可控轻型沉积物柱状取样系统。本套设备主要包括甲板控制单元、取样系统和立式收放机构3部分。在取样过程中,本系统充分利用动能和深海液压锤夯击双动力组合,即取样过程包括前期的重力贯入和后期的夯击取样两个过程。液压锤夯击机构的配置使取样器在不显著增加自身重量的前提下,完成超长、连续、低扰动的深海沉积物柱状样采集工作。取样器的组合与拆卸采用立式吊装的方式,极大地降低了取样过程中的工作量和所需甲板作业空间。水下监测系统的配置解决了以往盲采样的弊端。除此之外,本取样器还设有多个标准通用端口,可以扩展为多种设备的集成平台,完成多种数据的采集。目前本套设备已经成功进行了海试,并作为主要沉积物取样设备成功应用于多个海上调查航次,取得了一系列连续、低扰动的柱状样品,有效地提高了我国深海可视可控柱状取样的技术水平。     

用于沉积物-海水界面污染通量监测的自动采样技术

研究海底沉积物一海水界面污染物迁移规律的最佳方法是通过原位无扰动采样技术获取该界面水样,经过实验室分析计算得出污染通量.文中介绍了用于沉积物-海水界面污染通量监测的自动采样技术,通过测量通量舱在海底沉积物上隔离海水中的污染物含量的变化,能实现痕量重金属等污染通量的实时、现场、自动采样和监测.     

新型深水天然气水合物保真筒保压特性研究

为解决国内现有天然气水合物采样器无法实现大深度保真取样的问题,提出一种配套气垫式保真筒的深海天然气水合物采样器,并以气垫式保真筒的保压特性作为研究重点。在考虑采样过程中样品自身体积膨胀因素的基础上,建立了不含气垫保真筒和气垫式保真筒的数学模型,并通过仿真计算,对不含气垫保真筒和气垫式保真筒的保压特性进行了分析。实验结果表明基于样品自身体积膨胀的不含气垫的保真筒和气垫式保真筒保压特性理论研究是正确的,同时,也表明气垫式保真筒具有良好的保压性能,极具开发价值。     

ZQYl—1型便携式海上数据采集处理系统的研究开发

海洋环境调查和监测的数据处理已与计算机技术结合在一起,但所采用的设备都是陆上标准的办公设备和个人电脑等,不适应海洋现场恶劣的使用环境,同时又缺乏现场数据采集部分,而这一部分对实时监测十分重要,以至海洋执法监察和海洋环境调查、监测及现场采样等许多工作都不能在现场进行数据分析处理,     

ZQY1—1型便携式海上数据采集处理系统的研究开发

海洋环境调查和监测的数据处理已与计算机技术结合在一起,但所采用的设备都是陆上标准的办公设备和个人电脑等,不适应海洋现场恶劣的使用环境,同时又缺乏现场数据采集部分,而这一部分对实时监测十分重要,以至海洋执法监察和海洋环境调查、监测及现场采样等许多工作都不能在现场进行数据分析处理,一些工作需要在室内进行,不但工作脱节,费时费力,而且缺乏实时性。有关专家曾指出,台站观测用数据采集平台在国外已是非常成熟的产品,在国内有相     

弹力半园式挖斗(860型)表层采样器的改进

两半抓斗式采样器,以其自身的重量或弹簧的弹力抓起海底样品,它经常受水下地表条件的限制在实际使用上有困难。现参考国外先进工艺在结构上对其加以改进。经实地使用,效能良好。     

基于计算机断层扫描技术重构三维生物扰动构造——以长江口现代沉积为例

生物扰动作用能够加速水层与底质的物质交换,对水层和底质的耦合作用有着重要的影响。受限于观测手段和观测方法,当前对于生物扰动构造的研究多停留在定性-半定量化的阶段。本文选取长江口现代沉积区的4个沉积物柱状样,利用计算机断层扫描技术对生物扰动构造进行三维重构,运用数字图像处理实现生物扰动强度的定量表征,对研究区域生物扰动构造发育的影响因素进行初步分析。结果表明：CT（computed tomography）值与沉积物粒级构成和含水率具有一定关系,能够较好地指示沉积物密度变化;该区出现挖掘构造、觅食虫孔构造、逃逸虫孔构造、生物遗迹构造等显性扰动构造类型,生物扰动强度介于0%-10%,扰动强度极大值出现在长江水下三角洲前三角洲和陆架过渡区,垂向上以及不同站位生物扰动构造差异显著;底质沉积物类型、上覆水团性质以及沉积速率是影响该区生物扰动构造发育的主要因素。     

深海锤击取样管

深海锤击取样管Ｄ·Ｊ·Ｓｍｉｔｈ，Ｋ·Ｔｒｏｎｓｔａｄ１前言锤击取样管在海洋沉积取岩芯中是一种新的设计原理，能在大陆边缘、斜坡以及深海平原沉积区钻取沉积芯样，以满足考古海洋学的要求。取样管可在水深５０００ｍ处获得长达３０ｍ的未扰动岩芯。它使用了类似陆...     

印尼海啸区附近海域沉积物声速测量及声学特性分析

介绍了沉积物柱状样超声透射法测量方法和原理.对印尼海啸区附近海域沉积物柱状样进行了现场测量,通过测量数据的处理和分析,给出了沉积物的垂向声速剖面.讨论了声速与频率的关系,指出声速具有随频率的0.1次方增大的频散特性.分析沉积深度、结构以及生物扰动等方面的因素对声学测量结果的影响,结果表明海底地震引起的沉积物变迁、沉积物结构扰动、气体的混入等对声速的测量结果均产生影响.