沉积物输运对砂质海底稳定性影响的评估方法及应用实例

海底沉积物运动可由重力作用引起，它常以水下滑坡的形式出现，对高含水量的细颗粒物质尤其是如此(林振宏等，1990)；在陆架和陆坡区，水下滑坡可由于地震等事件而诱发。此外，海底稳定性还与水流作用引起的沉积物运动有关，沉积物输运造成相应的堆积和冲刷，从而改变海底的形态。在许多环境中，沉积物输运是控制海底稳定性的主要因素。海底某处高程在一定时段内的变化系由活动层厚度、冲淤量和底部地貌形态(Bedforms)迁移造成的变化等3部分构成(图1)，故海底稳定性可分解为以下3个问题：(1)沉积物活动时间(即在一定时段内海底沉积物处于运动状态的时间长度或百分比)和活动层厚度(图1A)；(2)沉积物运动所造成的冲刷、淤积及其速率(图1B)；(3)底部地貌形态的迁移速率及其造成的海床高程变化(图1C)。 海底沙丘和潮流沙脊是常见的海底地貌形态，有关专家认为(Ashley et al., 1990)，海底沙丘是大沙波(波长>30m)、小沙波(波长6-30m)、大波痕(波长0.6-6m)等形态的总称，它可以在沉积物供给充足、大潮流速达到0.6-1.0m/s的海底形成(Stride，1982)。潮流沙脊的规模大于海底沙丘，其高度可达20m以上，两脊之间相距10km左右，形成的流速条件为0.7-1.3m/s，其脊线几乎平行于潮流流向。海底沙丘和湖流沙脊的空间分布上往往具有重现性，即可以形成一系列的沙丘或沙脊。据沉积动力学研究的初步结果，这种周期性的分布与潮流流场特征(如潮流长短轴之比，主流流速、主流不稳定性等)和海底沉积物平面分布的非均匀性有关(Huthnance，1982a, 1982b；Hulscher et al.，1993；Liu，1997)。潮流沙脊可与海底沙丘伴生(Stride，1982；Amos et al.，1984)，此类形态的存在说明海底是处于活动和演变的状态，这往往给海洋工程带来一系列的问题。 本文应用水动力学、沉积动力学数学模型方法对砂质海底的上述3个问题分别提出解决方案，从而建立海底稳定性的评估方法。本文还叙述了来自海南岛西部海域的一个算例，以说明该方法的应用步骤和结果解译。     

南海北部海底地貌初步研究

南海系西北太平洋边缘海之一,开展南海海底地质地貌的调查与研究,对发展海洋地质理论和开发海底矿产资源均具有重大意义.虽然前人已做过一些工作[1.3,5-7,10-12,14],但海底地貌的研究一直较为薄弱.本文根据三万多公里的回声测深记录、二千多公里的旁侧声纳图象、一千多公里的浅地层剖面资料和数千个沉积物样品的分析研究,对南海北部大陆架、大陆坡和深海盆地等地貌单元进行了划分,并对其成因与发育问题作了探讨(见图1).     

黄海、东海海底地貌及控制因素分析

中国近海陆架地貌研究工作自５０年代进行全国性海域普查以来，积累了丰富的有关黄、东海海底地质、地貌、沉积资料。在这些调查资料的基础上本文拟对黄、东海海底地貌类型、特征及其控制因素作一简单分析。１黄、东海海底主要地貌类型及其特征该区海底地貌以宽阔的大陆架为其特点。黄海呈反Ｓ状，平均深度４４ｍ。东海则呈扇形，平均水深３７０ｍ，其西部为陆架，大约在水深１４０ｍ左右，向东过渡为孤带状的大陆坡，主体地形为冲绳海槽，向东越过琉球群岛岛架，过渡到琉球海沟。黄、东海海底地貌类型比较齐全（图１），现分为黄海北部区、…     

基于AHP法和灰色模式识别理论的海底管道系统路由定量风险评估

根据海底管道路由潜在风险的特点及风险类型,提出了一种将层次分析法（AHP法）和灰色模式识别理论相结合的海底管道系统路由定量风险评估方法,该方法利用AHP确定风险评价指标体系,运用灰色模式识别理论,建立识别结果标准,并结合实际工程进行计算,计算结果表明该方法是可行的.     

南沙群岛海底地貌制图研究——以1∶100万郑和群礁幅为例

中国海域辽阔,但公开发表和出版的1∶100万及更大比例尺的海底地貌图尚属空白。在综合研究已有的海底地貌分类系统的基础上,以南沙群岛郑和群礁幅为实验区,尝试建立了该海区1∶100万海洋地貌分类系统,利用历年来南沙群岛海区等深线图(1∶50万)、沉积图(1∶200万)、地质地球物理图集(1∶100万)及各种文献资料和在专家指导的基础上,绘制了该幅的海底地貌图并对该区域的地貌格局进行了分析。实验表明,通过对现有资料的综合进行1∶100万海底地貌制图是可行的。实验发现:1)等深线数据如同陆地上的等高线数据,是进行海底地貌制图的基本和主要数据源;2)海底底质和沉积物数据是进行海底地貌成因类型判别的重要依据;3)海底构造格局对海底地貌格局起着根本的控制作用,因此海底地质地球物理数据也是进行海底地貌制图不可或缺的数据之一。     

南海地形地貌特征

南海是太平洋最西部的一个边缘海.其外形似呈北东-南西向延伸的菱形海盆,它的北部和西部为欧亚大陆,东部为吕宋岛和巴拉望岛,南部为沙捞越和纳土纳群岛,海盆面积250万平方公里.由于它处于印度洋、太平洋和欧亚大陆三大板块的聚合地带,使得南海海底的地质构造和地形起伏特别复杂.本区大陆架和岛架、大陆坡和岛坡、深海平原、海底山脉和海底高原、海槽、海沟和海谷等地貌类型齐全(图1),是我国研究海底地形地貌理想的海区.本文主要根据地质部南海地质调查指挥部和美国哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地质观测所1980年在南海联合调查的资料,并结合我队近几年来的实际调查和参考前人的工作成果,就南海海底地形地貌的类型特征和生成发展等问题谈谈认识,望得到批评指正.     

南海北部陆缘东部陆坡的蒸发盐沉积

在南海北部陆缘东部、台湾浅滩以南的陆坡上,海底水深1 000 ～3 000 m,海底坡度较小,平均8.6×10-3.从穿过这里的地震剖面上看,新生代早期( 晚渐新世)有一套沉积(T7-T8)发生过强烈变形,其内部无反射,只有杂乱的噪声.从地震声纳浮标探测的结果看,这套沉积的层速度为4.98 km/s.由于这套沉积的变形,使上覆沉积也发生了变形.将这套沉积和大西洋边缘的蒸发盐沉积对比,发现其反射特征和层速度极为相似. 因此,推测它为发生在海底扩张初期的蒸发盐沉积.     

海底地理实体命名专题图编制方法探讨

结合我国向海底地名分委会(SCUFN)提交海底地名提案的工作,介绍了海底地名专题图编制关键技术与难点,并对Arcgis、Global Mapper和Surfer制图平台进行对比。鉴于Arcgis以空间数据库的形式分析和管理海底命名信息具有显著优势,Global Mapper在格网数据的加载、实时三维显示和数据裁剪方面表现出色,Surfer在制作三维图方面具有操作简单、图形美观等优势,将三者优势结合起来,制定了海底地理实体专题图的编制方案,实现数据联合应用。编制方案能达到满足海底命名图件制作要求、提高制图效率的目的,为我国海底地名专题图编制工作提供技术参考。     

海管碎石保护结构抵抗拖锚危害的模型试验研究

船舶走锚时可能对海底管线造成破坏,实际工程中常用碎石保护结构来对海底管道进行保护。为了研究这种结构的保护效果和保护机理,在大型试验槽中对三种尺寸模型锚进行了模型试验。在试验中测量了锚爪尖端位置和锚爪力在保护结构中的变化,得到锚体从细砂进入保护结构时的运动过程和运动规律,据此研究了碎石保护结构对海底管线的保护效果并分析了保护机理。     

海底小目标声呐图像一维最大熵分割的改进方法

作为海洋高新技术,水声技术日益成为海洋水下探测的主要手段,而且有时是惟一的手段(比如对浑水或对远距离的情况).海底物体搜索、海底救捞、海底探宝、海底“黑烟囱”探测、海底施工以及海洋军事活动(如探测水雷)等多方面都涉及海底小目标(这里的“目标”泛指物体,包括各种人工制造物和自然形成物)探测.对海底小目标探测是一个困难而有意义的课题.高分辨成像声呐在海底小目标探测方面具有良好的应用前景.将高分辨成像声呐应用于海底小目标探测,图像处理是关键.图像分割是图像处理中的主要问题,也是机器视觉领域低层视觉中的主要问题,同时它又是一个经典难题.     

一株大西洋深海酵母菌MAR-MC(3)的鉴定及生理特征分析

从大西洋中脊的深海底质中分离到一株酵母菌MAR-MC(3).该菌细胞为卵圆形,单端芽殖;在温度和NaCl浓度分别为35℃、3.4%条件下生长良好;能利用木糖、麦芽糖、半乳糖、蔗糖以及纤维二糖、阿拉伯糖、棉子糖、肌醇、木醇,但不能利用海藻糖;根据表型特征及rDNA序列分析鉴定为季也蒙毕赤酵母(Pichia guilliermondii).     

冲绳海槽浮岩成因的探讨

冲绳海槽中分布有大量的浮岩,在这一带进行的底质调查获得了不少样品.这是一种很特殊的岩石,虽然进行了一定的研究,至今仍有许多问题没有得到圆满的解决.岩石外观很突出的特点是色浅(浅灰白～白色),质轻(干样比重为0.5—0.7),性脆,疏松,均一,断面粗糙.在电镜下观察具泡沫状气孔构造(见图1、2).状似海绵,孔洞互通,因此具有很强的吸水性,吸水饱和之后,比重大于1.这也是它能沉于海底的原因.     

海底地震仪的时间同步技术

海底地震仪(OBS)是记录海底地震数据的主要仪器.在我国,OBS仍处于研究与实验阶段.时间同步的精准度是海底地震仪的重要指标,直接影响了地震数据分析和地震数据反演的准确性.以法国MicroOBS _Plus为例,对海底地震仪时间同步技术进行深入分析,详细介绍其时间同步原理及实现方法,为OBS在海底地震地壳深部结构调查研究等方面的应用提供参考依据.     

高分辨率测深侧扫声纳

文中介绍了由中国科学院声学研究所和美国亚迪技术开发（上海）有限公司联合设计和制造的高分辨率测深侧扫声纳,它能够同时获得高分辨率的海底地形和地貌。该声纳由电子分机和分别安装在载体左右两侧的两条声纳阵组成,最大工作水深6000m。声纳阵由一条发射线阵和10条间距为λ／2的接收线阵组成,λ为声波波长,其中8条线阵接收声信号,两边的两条为哑元。声纳的多子阵海底自动检测-子空间拟合信号处理方法能克服水声信道多途和复杂海底的影响,正确检测到海底的直达回波。2003年11月和2004年7月,声纳在中国浙江千岛湖进行两次长时间的湖试,获得了高分辨率湖底等深线图和地貌图,正确检测出湖底边长为0．5m立方体目标的高度。     

荔湾3-1气田海底管道深水段地质灾害特征

基于船载多波束测深、浅地层剖面和深水浅层高分辨多道地震剖面等数据资料,以我国第一个深水气田—荔湾3-1气田海底管道路由区深水段(200m)为研究区,划分海底地形地貌分区,识别可能危害海底管道的地质灾害类型,分析其特征与分布规律。结果表明,研究区内主要地质灾害类型为海底峡谷、海底滑坡和滑塌、古珊瑚礁、海底沙波和大波痕、海底陡坎、断崖和陡坡、碎屑流沉积和浊流沉积等。其中,海底滑坡和滑塌在上陆坡和峡谷谷壁上十分发育,海底滑坡(滑塌)、古珊瑚礁和沙波(沙丘)等影响和威胁着海底管道的铺设与安全运行。     

多波束海底声像图的形成及应用研究

在探讨多波束海底声像图形成原理基础上,重点研究多个扇面、多个条带的反向散射强度数据拼接、镶嵌方法,将海底反向散射强度值向图像灰度值转换,最后形成海底声像图,为海底地貌解译、海底目标物探测以及海底底质类型划分提供判读依据。     

海底地名研究进展

从海底探测发展角度介绍了海底地名的起源,以及海底探测技术的发展所带来的海底地名研究的发展.对海底地名研究的对象及研究方向做了总结,并在此基础上分析了海底地名研究目前面临的主要问题,展望了海底地名的发展方向,并对海底地名专题图的研发提出了思路.     

南海西北部近海海底沉积物特征

一、引言 为勘查以石油为主的近海海底矿产资源,从七十年代起,在南海陆架区开展了地质和地球物理综合调查工作。调查面积约为九万平方公里,包括八、九十米水深以内的广大海域(图1、图2)。     

两种测高重力异常反演海底地形方法比较

针对基于测高重力异常反演海底地形理论众多、选取标准无法确定的情况,利用中国南海海域内的测高重力异常和船测水深数据研究比较了重力地质法(GGM)和SmithSandwell (SAS)法两种精度高、计算速度相对较快的海底地形反演理论。其中,GGM方法的密度差异常数Δρ由向下延拓技术确定为2.15 g·cm-3,SAS方法采用移去-恢复技术得到反演波段内重力异常和水深数据。结果表明:测线分布条件一定时,水深多在-1 000 m左右或反演区域岛礁、海山等复杂海底地形较多时选取SAS方法,水深主要在-3 000 m以深的区域或海底地形复杂程度不高时选取GGM方法则能获取更好的效果,其效果最优处与船测水深在检核点处的差值最优平均值能达-0.61 m,标准差可达14.67 m。     

南海中央海盆岩石圈厚度和地壳年代的初步分析

在洋中脊、停止活动的脊岭、深海的岩石圈断裂的裂缝和熄灭的海底火山等4种类型地区,建立3个岩石圈厚度和热传导模型.得到这些模型的解是相同的.求解得岩石圈内和软流圈顶层的温度分布公式、利用热流计算岩石圈厚度和地壳年龄公式;计算中央海盆的地壳年龄和岩石圈厚度;并列表和作出中央海盆岩石圈厚度和地壳年龄图.根据它们的特征,把中央海盆分成3个区,并分别讨论其岩石圈的厚度、地壳年龄和热流分布的特征;分析南海的形成和演化,指出南海经历过三幕海底扩张.