南海北部陆坡高速堆积体的构造成因

南海北部陆坡是南海海域沉积活动最为活跃的地区之一,发育着迄今为止所发现的南海最高沉积速率堆积体。构成该堆积体的沉积物究竟来自何方,仍是南海沉积学研究中未解决的问题之一。通过对南海北部多道地震剖面的解释和海底底流观测资料的分析,指出南海北部中新统披覆层是南海北部断陷阶段结束后开始沉积的一套地层,直到上新世开始前,该地层在很大一个区域内是保持水平的;上新世后,由于构造抬升,中新统披覆层随之隆起,并在东沙隆起的部位遭受很大程度的剥蚀,其剥蚀量和南海北部珠江、韩江以及台湾西南部高屏溪和曾文溪向南海的输沙量相当,为南海北部一个非常重要的沉积物来源。研究分析指出,如果珠江和韩江所携带的沉积物全部沉积到南海北部陆坡区,则可获得的沉积速率为12 cm/ka,这一数值远低于该高速堆积体上的沉积速率值。从南海北部现今的沉积动力条件和地形上看,来自珠江和韩江的沉积物几乎不可能经过平坦的陆架区,再绕过东沙岛,优先沉积到该高速堆积体上。本研究中的高速堆积体的沉积物也不可能主要来自台湾西南的高屏溪和曾文溪,因为台西南河流所携带的沉积物被特殊的洋流体系圈闭于台湾周边一个较小的范围内沉积下来。观测数据表明,南海北部东沙隆起区有足够强的水动力环境能够剥蚀海底隆起的沉积地层,并将剥蚀下来的沉积物向南经陆架输运到陆坡区;该高速堆积体紧邻东沙隆起剥蚀区,其沉积物来源应该主要来自东沙隆起剥蚀区。     

沙波迎流面流速分布公式

为进一步揭示沙波水流运动特性及提高沙波迎流面流速计算精度,采用两种概化模型,通过小水深沙波水槽试验,运用声学多普勒流速仪,对沙波沿程及垂线流速分布进行了测量。基于乐培九次生流理论公式,结合沙波水流特性,假定次生流在沙波迎流面上处于一个不断发展演变的过程,提出了发展函数和修正函数,得到了适用于沙波迎流面的流速垂线分布公式。研究结果表明:相对水深越小,沙波地形对迎流面水流作用越显著,使得上部流速减小、近底流速增大,且越靠近波峰这种现象越明显;建立的沙波流速公式与实测值吻合较好,能够准确地反映出迎流面流速变化规律。     

杭州湾北岸水下岸坡微地貌特征及其海床侵蚀指示意义

旁侧声纳图像和多波束水下地形测量清晰地揭示了杭州湾北岸水下岸坡4种微地貌形态,分别为冲沟、凹坑、沙波、光滑海底。金山深槽内海底扰动、切割十分强烈,微地貌以冲沟、凹坑为主,局部成沙波片发育。深槽外缘的水下平地微地貌特征主要表现为光滑海底和冲沟交替出现,局部也有沙波分布。旁侧声纳图像和底质综合分析表明杭州湾北岸水下地貌面貌是水动力和泥沙来源共同作用的结果：一方面,冲沟、凹坑和沙波代表的水流方向与涨潮流方向一致,指示了强劲的潮流对海床的侵蚀和改造;另一方面,由于底流水动力较强、底质沉积物粒径较细,冲沟得以普遍发育,而沙波仅在局部的砂质海床中出现。水下岸坡微地貌分布显示了海床侵蚀与地貌格局和水深条件密切相关,表现为主槽内冲刷和改造后再沉积作用较强,主槽外缘的水下平地冲刷作用明显变弱,出现弱能条件下的光滑海底;水下平地中,浅水区冲沟较为发育,深水区则以光滑海底为主。总体而言,杭州湾北岸水下岸坡侵蚀性微地貌广泛分布,海床处于侵蚀状态。     

南海西部浮游有孔虫含量与水深关系定量研究

南海西部4°～18°N,1085～115°E海域表层沉积物中有孔虫定量分析表明,从陆架至深海盆区,随着水深增加,底栖有孔虫丰度总体呈下降趋势;而浮游有孔虫在上陆坡区水深200～2 000 m处最丰富,向浅水和深水方向,其丰度均下降,浮游有孔虫百分含量（P）与水深（D）有明显的相关关系。但在陆架区和陆坡－深海盆区,两者关系完全不同：在陆架区随水深增加浮游有孔虫百分含量明显增大,而在陆坡－深海盆区,两者呈负相关关系。经定量拟合水深小于200 m的陆架区,浮游有孔虫含量与水深满足关系式：lnD＝0.021P＋3.208;而在水深大于200 m的陆坡－深海盆区,两者满足D＝－5263P＋52 105.2。这主要是由于陆架区随水深增加,浮游有孔虫增加,但水深大于200 m后,碳酸盐的溶解起主要作用,浮游有孔虫比底栖有孔虫更易于溶解,造成其含量随水深增加而下降。     

东海陆架沙脊三维地震地貌学、演化及成因

线状陆架沙脊一直是海洋地质学和沉积学研究的热点。基于东海近海底1700 km2的三维地震数据,对陆架沙脊开展地震地貌学、沉积构型、成因和演化研究,并取得以下3点认识：（1）研究区发育7条NW-SE向陆架沙脊体系,海底呈槽脊相间地形特征。沙脊表面发育NE-SW向沙波体系。脊1、脊2、脊4和脊6表现为2～3条交叉或合并的沙脊体系,而脊3、脊5和脊7呈现为独立沙脊体系。（2）线状陆架沙脊横剖面左右不对称,宽2～11 km,脊高3～31 m,坡面相对较缓,倾角大多小于1°。（3）研究区水深变化和近海底潮流速度等因素指示研究区沙脊处于活动沙脊和衰亡沙脊的过渡阶段。研究第四纪陆架沙脊对沙脊储层的预测具有一定的指导意义。     

莱州湾悬沙输运机制研究

基于2012年实测的潮流、含沙量及表层沉积物数据及资料等,分析了潮流、余流、潮流底应力及底质类型对含沙量变化的影响,并运用物质通量分析方法,探讨了莱州湾悬浮泥沙的输运机制.研究结果表明:研究海域受半日潮控制呈往复流特征,涨、落潮期间近底含沙量与流速及潮流底应力显著相关,存在明显的再悬浮现象,含沙量呈现潮周期变化特征;底质类型与含沙量大小密切相关,细颗粒物质更容易发生悬浮;平流输运与潮泵效应是莱州湾海域的悬沙输运的主要动力因素.     

南海北部陆架南北卫浅滩的成因及油气地质意义

世界范围内的陆架调查已经清楚,陆架浅滩是普遍发育于陆架区的一种海底地貌类型。在中国陆架上发育多个知名浅滩,这些浅滩和现今动力条件处于动态平衡状态,为现今潮流沉积体系。然而,南海北部陆架的南北卫浅滩在地貌上被称为陆架浅滩,但其成因却和其他陆架浅滩有着根本不同。根据地震剖面解释结果,本文指出,南海北部珠江口东南陆架上发育的南卫滩、北卫滩和惠州滩都属于构造地形,其下部各对应一个底辟构造。这3个底辟构造并不是孤立的,而是在深部属于同一个较大的背冲构造。这个背冲构造位于南北卫滩的下方,其上几个突出的底辟,则和本文讨论的南卫滩、北卫滩和惠州滩相对应。南卫滩、北卫滩和惠州滩在成因上具有统一的深部背景,从而在平面上构成一个统一的底辟系统,本文称为南北卫滩底辟系统。该底辟系统以北卫滩为中心,包括南卫滩、惠州滩和陆丰滩,形成一个大致呈圆形,直径约50km的区域。在构造上,该底辟系统位于珠一坳陷和东沙隆起之间。南北卫滩底辟系统的发育起因于东沙隆起后在南海东北部形成的挤压应力环境。底辟系统的发育活化了惠陆-东沙含油气系统的输导层,并重新调整了油气运移的势差和势梯度,在环绕南北卫滩底辟系统一定距离的圆周上形成一个有利于油气聚集的环带。已知的油气田基本分布于这个环带上。下一步的油气勘探方向应该考虑围绕这个环带重点展开。同时,应该考虑在南北卫滩底辟系统的中心带内开展气藏的勘探工作。     

Genesis of the Nanbeiwei Shoal on the Shelf of the Northern South China Sea and Its Petroliferous Significance

世界范围内的陆架调查已经清楚,陆架浅滩是普遍发育于陆架区的一种海底地貌类型.在中国陆架上发育多个知名浅滩,这些浅滩和现今动力条件处于动态平衡状态,为现今潮流沉积体系.然而,南海北部陆架的南北卫浅滩在地貌上被称为陆架浅滩,但其成因却和其他陆架浅滩有着根本不同.根据地震剖面解释结果,本文指出,南海北部珠江口东南陆架上发育的南卫滩、北卫滩和惠州滩都属于构造地形,其下部各对应一个底辟构造.这3个底辟构造并不是孤立的,而是在深部属于同一个较大的背冲构造.这个背冲构造位于南北卫滩的下方,其上几个突出的底辟,则和本文讨论的南卫滩、北卫滩和惠州滩相对应.南卫滩、北卫滩和惠州滩在成因上具有统一的深部背景,从而在平面上构成一个统一的底辟系统,本文称为南北卫滩底辟系统.该底辟系统以北卫滩为中心,包括南卫滩、惠州滩和陆丰滩,形成一个大致呈圆形,直径约50 km的区域.在构造上,该底辟系统位于珠一坳陷和东沙隆起之间.南北卫滩底辟系统的发育起因于东沙隆起后在南海东北部形成的挤压应力环境.底辟系统的发育活化了惠陆-东沙含油气系统的输导层,并重新调整了油气运移的势差和势梯度,在环绕南北卫滩底辟系统一定距离的圆周上形成一个有利于油气聚集的环带.已知的油气田基本分布于这个环带上.下一步的油气勘探方向应该考虑围绕这个环带重点展开.同时,应该考虑在南北卫滩底辟系统的中心带内开展气藏的勘探工作.     

东沙海域SMI与甲烷通量的关系及对水合物的指示

硫酸根甲烷界面(SMI)是识别海洋沉积物中天然气水合物赋存(甲烷通量)的一个重要生物地球化学标志.通过对南海北部陆坡东沙海域37个站位浅表层沉积物中孔隙水的SO42-和H2S含量变化和沉积物顶空气甲烷含量的变化等地球化学特性进行分析,研究南海北部东沙海域硫酸根甲烷界面(SMI)的分布情况,通过硫酸根变化梯度估算甲烷通量.研究结果显示,东沙海域存在南部深水区"海洋四号"沉积体和北部浅水区九龙甲烷礁两个水合物有利区域,SMI埋深普遍较浅,指示较高的甲烷通量(3.8×10-3~5.9×10-3 mmol/(cm2·a)),与国际上已发现天然气水合物区的地球化学特征相类似.这种高甲烷通量很可能是由下伏的天然气水合物所引起的,暗示着该区海底之下可能有天然气水合物层赋存.     

南海北部狭窄陆架-断裂陆坡控制的大型深水扇体系

南海北部狭窄陆架-断裂陆坡控制的深水沉积体系研究程度极低.以“源-渠-汇”耦合思想为指导,基于岩石学特征、测井相、地震相分析,刻画了揭阳凹陷珠海组深水扇砂体的垂向叠置和横向迁移特征,并将其形成演化划分为珠海组四段初始形成期、珠海组三段-二段发展扩大期、珠海组一段萎缩消亡期.揭阳凹陷珠海组大型盆底扇的形成受控于易剥蚀的中生界物源、多期的相对海平面快速下降、狭窄陆架-断裂陆坡的有利地貌这3个关键因素的耦合作用;在区域三级相对海平面快速下降的背景下,揭阳凹陷北侧东沙隆起富砂的下白垩统快速剥蚀,沉积物直接沿狭窄陆架区的侵蚀下切谷或小型陆架边缘三角洲的水下分流河道搬运,顺断裂坡折带或构造转换带调节,以重力流形式经峡谷水道继续搬运至下陆坡盆地形成大型海底扇.      

深水牵引流形成的床形单元组合

海底上发育深水牵引流形成的各种床形单元,包括等深岩丘及大型沉积物波在内的不同床形单元有规律地组合在一起,对于此类床形组合的确切形成机理,目前仍在探讨之中。本文经详细研究得出以下几点进展：① 运用内波理论可对海底上大型沉积物波各组成单元的成因作出较为合理的解释,向深海方向传播的内波可形成向上坡方向迁移的大型沉积物波;② 在等深流与上覆低密度水体之间的界面上具备产生大规模界面内波的条件;③ 某些底流成因的床形单元组合属于等深流与等深流所引发内波的联合作用的产物,首次提出了等深流－内波沉积组合的概念;④ 在现代海底上及古代地层记录中均发现了等深流－内波沉积组合的实例;⑤ 建立了一个古代地层记录中的深水牵引流沉积组合综合模式。     

关于江苏建湖庆丰剖面全新世沉积环境与海面变化关系的讨论

应用有孔虫、介形虫、软体动物和现代沉积环境等方面的研究成果,对江苏建湖庆丰剖面所显示的全新世沉积环境和海面变化进行讨论。认为在露头上大量原地埋藏的软体动物壳体指示环境的作用比有孔虫埋藏群更有意义。庆丰剖面所揭示的情况是 6 0 0 0～ 12 70aBP该地区一直处于潮间带-河口湾环境。 6 0 0 0aBP以前海面是上升的,6 0 0 0aBP达到了与现今海面相当的位置,其后海面是稳定的,看不出海面波动现象。     

A new technology for the measurement of the sea level and the sea state

A considerable proportion of the world population lives and works on or near coasts. Therefore, knowledge of the physical processes which affect the coast is very important. These include the tides of the sea and the oceanic and meteorological circulation patterns that cause variations of the sea level and generate waves. The sea level is measured by tide-gauges, while the height of waves may be determined by a variety of special devices. Radar systems have been applied for the sea level and wave measurements since the late 1990s. This paper presents results from a field test or such a radar application and aims to give the reader help and support in the selection of an appropriate radar-gauge system to measure sea level and sea state. The underlying physical principles of radar and its application in distance measurements are not subjects of this paper.     

Numerical modeling of sediment scouring phenomenon around the offshore wind turbine pile in marine environment

In recent years, with daily progress in technology, application of wind turbines for energy generation has become common all around the world. Installation of these turbines at sea encountered a great deal of challenge. One of the most important challenges is scouring around the piles of these turbines due to sea waves and current interaction. Many studies have been conducted in this respect; however, the results are insufficient, and the phenomenon remains poorly understood in tripod wind turbines. In this work, an attempt is made by combining the waves and currents, and changing the substructure of the turbine and the type of the bed materials, to extend the investigation of this phenomenon. The current research is focused on presenting the trend of changes in the amount of scouring. By changing the conditions (including variation in the wave height, variation of the current velocity, variation of the pile diameter, and variation in the size of bed particles), one can arrive at an appropriate estimate and prediction of the shape and the depth of the scour pit.     

Dynamic Features of Infra-Gravity Sea Waves on the Shelf

Doklady Earth Sciences - The dynamic features of shelf infra-gravity sea waves and their relation to the main parameters of gravity sea waves are studied using experimental data obtained from a...     

渤海湾曹妃甸港区开发对水动力泥沙环境的影响

针对渤海湾曹妃甸海域波浪、潮流、泥沙及海床演变特点,应用波流共同作用下二维泥沙数学模型研究港区开发方案。2006年冬季和夏季大、小潮潮流泥沙验证表明,该海域潮位及15条同步垂线流速、流向、含沙量过程的计算值与实测值吻合良好,并进行了矿石码头港池前沿海域在潮流与波浪共同作用下悬沙引起的冲淤验证,计算的冲淤厚度及其分布趋势与实测值比较接近。在此基础上,研究了曹妃甸前岛后陆的港区围垦方案对水动力环境的影响问题,包括该工程引起的曹妃甸甸头以南深槽、老龙沟深槽及各港池的流速变化及底床的冲淤变形等。     

大凌河河口地区中更新世晚期以来沉积环境演化

大凌河河口地区LZK06孔40m以浅岩心的沉积学、古生物学和年代学等综合研究以及该地区LZK02- 04钻孔资料,揭示了研究区中更新世晚期以来经历了两次海侵- 海退旋回,依次形成了中更新世晚期湖相/河流相 SymbolnB@ 晚更新世海相- 湖相/河流相 SymbolnB@ 全新世海相- 河流相地层。全新世早中期由于物源供给很少,研究区处于长达约10ka的饥饿滞留相沉积环境,平均沉积速率仅约0. 02~0. 05cm/a。全新世晚期约1500a cal BP以来,由于人类活动导致水土流失,河流输砂量增加,研究区开始了快速加积过程,平均沉积速率约0. 9~1. 2cm/a,下辽河平原被快速充填,开始成陆。与全球海面变化时空分布特征的对比,推断辽东湾的第II海相层发育于MIS 5- MIS 3早期,第I海相层发育于MIS 1阶段高海面时期。晚更新世以来频繁的海面升降是辽东湾泥质海岸带地层和环境演化的主要控制因素。     

Peculiarities of Waves in Fast Ice in the Southwestern Sea of Okhotsk

Waves in the ice using the data of waves obtained by autonomous bottom recorders in the area of the southeastern shelf of Sakhalin Island from 2009 to 2017 is analyzed. It is shown that wave attenuation under the ice significantly depends on the period and increases as the period decreases. For waves with a period of 6 s, the weakening of energy is ~5.5 orders of magnitude compared to the open sea surface. The waves with a period of 500 s or greater attenuate insignificantly. A rise in the energy of the level fluctuations under the ice that refers to the range of infragravity (IG) waves is found for periods of 13–70 s. The analysis of wave propagation under the sea showed that the ice thickness and modulus of elasticity exert the strongest effect on wave dispersion.

     

Field observations of the threshold of sediment motion by wave action

Two field experiments were carried out to determine critical conditions at the threshold of sand motion beneath irregular sea waves. The experiments were performed outside the breaker zone at Blackpool Sands, Start Bay, Devon, in waters of depth 4–10 m. From synchronous video and near-bed velocity records, critical conditions at the threshold of motion have been established in terms of the measured free-stream velocity amplitude. Despite the irregular nature of the (swell) waves and the mixture of grain sizes on the bed, agreement between the present field results and previous laboratory results is reasonable, provided that proper allowance is made for the presence of sand ripples. In order to define threshold motion conditions on a more rational basis than in terms of the free-stream velocity amplitude, calculations of the bottom stress have been made on the basis of laboratory-derived wave drag coefficients. The threshold-motion conditions thus established from the field data are in good agreement with sediment threshold values from Shields' curve derived from laboratory work, at least for cases in which it has been possible to calculate the skin-friction contribution to the total bed shear stress.