潮滩沉积记录正演模拟初探*

以江苏中部海岸潮滩沉积为原型,提出了获取潮滩沉积记录中沉积层保存潜力信息的正演模拟方法。模拟结果显示,在沉积物供应恒定的条件下,随着潮滩的不断淤长,岸线淤进速率逐渐减小,潮滩滩面的沉积速率逐渐降低,而潮滩层序中的泥质沉积的厚度向海逐渐增厚。沉积层保存潜力的计算结果显示,潮滩上保存潜力在高潮位附近和潮下带的较低部位为最高,可达80 ％ 以上,潮间带下部存在着低值区,保存潜力低于20 ％ ,与前人在潮间带进行的现场观测结果相近。对研究方法经进一步细化(如考虑滩面坡度和粒度分布变化、波浪和风暴潮作用、潮沟摆动等因素),并与反演方法相结合,可望更好地解释沉积记录中的环境演化信息。     

海洋沉积物动力学的示踪物方法

本文的论题是示踪物方法在海洋物源追踪和沉积物输运率计算中的应用 ,以及示踪物方法的普适性理论框架。定量的物源追踪需要适当的示踪标记和物质混合模型 ,有必要根据沉积动力过程的研究来确定示踪标记的变换函数 ,从而将改进的示踪标记用于混合模型分析。人工示踪物实验的现有方法以空间积分法最为常用 ,其关键是示踪物质心运动和沉积物活动层的界定。天然示踪物的质心位置是无法定义的 ,因此不能借用传统人工示踪物方法来估算物质输运率 ;在某些特殊情形下 ,可以利用天然示踪物的质量守衡原理来获得物质输运信息。今后 ,以示踪物质的连续方程为基础 ,有可能建立一种同时适用于人工和天然示踪物的普适理论框架。其中需解决的问题包括示踪物与现场物质的差异、沉积速率和活动层厚度的时间尺度、沉积物扩散过程等。     

海洋环境沉积物输运研究进展

海洋环境中沉积物的输运涉及复杂的过程和机制。20世纪后半叶发展起来的悬沙输运数学模型已经成为海洋沉积动力学的一个有力的研究工具。悬沙输运数学模型的有效运行需要正确的数值解法和模型中所含参数的确定,包括悬沙沉降速度、扩散系数、底床糙度和切应力,以及底边界上的沉降-再悬浮通量。由于复杂的水动力条件、屏蔽效应以及海底生物扰动等因素的作用,海洋环境推移质输运的经验、半经验公式具有一定的局限性。因此,充分考虑以上各种因素是正确预测海洋环境中推移质输运的关键。海洋环境沉积物输运理论的进一步发展需要着重进行各种过程和机制的研究,而这项工作依赖于高精度、高分辨率现场观测仪器的发展和更先进的颗粒态物质运动理论的建立。     

地质科学:历史与哲学的思索——评孙荣圭的新著《地质科学史纲》

孙荣圭的新著《地质科学史纲》(1984年北京大学出版社出版)是一本值得推荐的好书。对于教育,这是一本篇幅适中的教科书;在科学史研究上,这是国内第一本系统地论述地质学史的专著。一本好的地质科学史书不仅必需记述史料,而且应该从哲学的高度解释和评价史实。作者从历史和哲学两个方面思索了地质科学的发展历程,提出了不少新颖的见解。     

菲律宾海北部四国海盆全新世沉积物源分析

对IODP333航次四国海盆北部地区C0011站位表层样品进行粒度和Sr-Nd同位素分析,并与前人发表的邻近海域同位素数据进行比较。经分离自生碳酸盐组分,四国海盆全新世沉积物呈现较好的陆源、火山源二端元组分特征。从地理位置看,四国海盆北部主要物质来源包括伊豆-小笠原海脊火山物质、日本列岛西南部的混合型沉积物以及由西向风或河流入海洋流输送而来的亚洲陆地沉积物,且日本列岛西南部对于该区域物质贡献最大。对四国海盆北部而言,与海盆中部沉积及日本海沉积相比,源自亚洲大陆的碎屑沉积物具有更多的贡献。沉积物中87Sr/86Sr与εNd、平均粒径的负相关关系反映了沉积物中陆源物质的相对贡献按时间顺序呈现增加、减小、增加、减少的多周期变化趋势。     

长江河口南槽纵向余环流:径流、潮汐和地形耦合机制

经典河口环流理论认为河口纵向上存在表层向海、底层向陆的单环流,但该理论中并未包含对地形因素的考虑.本研究于2018年洪、枯季(7、12月)在长江口南槽开展全潮周期的现场调查,通过锚系剖面和座底三脚架观测获得了从陆向海3个站位的同步流速、温盐剖面等数据,探讨了河口拦门沙地形对纵向余环流的影响.研究结果显示,长江口南槽拦门...     

绿色海堤的沉积地貌与生态系统动力学原理: 研究综述*

绿色海堤是传统结构工程与海岸生态系统共同组合而成的新型海堤, 用以应对未来海面上升、风暴加剧给低地海岸防护带来的挑战。需解决的问题主要有海岸生态系统消浪过程及生态系统在海堤体系中的配置方式。理论分析、现场观测、物模数模所获结果表明, 海岸生态系统确有显著的消浪功能: 1) 陆架泥区消浪, 其机制以再悬浮和浮泥运动为主, 底部摩擦为次; 2) 潮滩下部的粉砂细砂滩底部摩擦和推移质运动共同造成波能耗散, 而上部的泥滩则以再悬浮和悬沙输运为主; 3) 在盐沼、红树林、海草床等由植被构成的生态系统, 植物通过形态阻力、茎秆运动来阻滞水流、耗散波能, 其效能高于沉积物床面对波能的耗散; 4) 生物礁主要有珊瑚礁和牡蛎礁, 其消能作用主要通过床面摩擦和波浪破碎, 效能较高, 尤其是在风暴期间。生态系统如何成为海堤的有机组成部分, 尤其是侵蚀型海岸的生态位修复和绿色海堤整体设计, 还需进一步研究相关的科学问题: 与硬质工程结合的盐沼-牡蛎礁的适应性生物学; 未来环境变化条件下生态系统的稳定性; 绿色海堤生态系统空间配置及其与风暴事件的时间尺度匹配; 基于均衡剖面理论的海堤形态优化。     

2012年秋季白脊管藤壶在江苏如东互花米草盐沼向附着及分布

互花米草Spartina alterniflora自1979年引入至今,已在我国海岸带大范围扩张并对盐沼湿地生态系统产生了很大影响.本研究以附着生物藤壶为例,研究了互花米草扩张对附着生物的影响.通过对5个断面共28个样方的米草植株、附着藤壶以及藤壶在互花米草上的最大附着高度调查,获得结果如下:藤壶在互花米草滩上的附着范围位于潮沟两侧,且呈宽度约为5 m的带状分布;潮沟规模越大,其向陆方向的延伸范围越宽;每个站位藤壶附着的相对最大高度都位于同一水平.附着藤壶均为白脊管藤壶Fistulobalanus albicostatus,平均干重237±69g·m-2,大部分藤壶直径在2～10mm之间.互花米草的平均干重为981±81g·m-2,潮沟附近互花米草高壮但密度较小,远离潮沟互花米草矮小但密度较大.分析表明,互花米草为藤壶提供了附着基质,并影响藤壶在潮间带的平面分布格局(尽管藤壶的生态位保持不变).影响白脊管藤壶分布特征的原因主要是海水浸没时间的差异;负地形的浸没时间更有利于藤壶的附着和生存;另外潮沟较高的潮水流速除了利于白脊管藤壶幼体的附着外,还可以通过水流的涨、落为其带来充足的食物.     

环礁沉积体系的过程-产物关系: 勘察式模拟初探

海洋沉积体系的定量模拟可分为仿真和勘察式模拟,后者的目标是建立沉积特征的连续谱、凝练新的科学问题。本文提出一个勘察式模拟的方法论框架,即根据控制方程确定自变量的定义域,进而由模拟计算给出应变量的值域,并结合物质收支平衡原理和“圆台状环礁”几何模型,以此方法预估环礁及其海底阶地物质输运和堆积格局。环礁是珊瑚礁的独特类型,其礁盘区提供了礁体生长和礁外坡、海底阶地堆积的几乎全部物源。结果表明,环礁自身生长受控于生物碎屑生产,而海底阶地的范围和沉积速率不仅决定于离礁悬沙通量,而且受到环礁外水深和海盆环流的制约。悬沙输运和重力流过程形成常态沉降和水下滑坡的交替沉积。此模型所预测的环礁沉积体系高程-面积曲线与南海环礁的实际曲线相对照,可获得环礁演化的机制信息。模拟结果还提示了需进一步研究的科学问题,如环礁生长规模及其控制机制、环礁沉积体系中周期性沉积的时间尺度、环礁外坡由于珊瑚生长自组织机制形成的重力流事件与地震等极端事件的对比和机制识别、环礁群的海底阶地沉积记录多样性、海面变化对环礁演化的影响和沉积记录、环礁人居环境安全等。     

北黄海沉积速率及其沉积通量

黄海大陆架沉积物多来自黄河的输入,区域性环流模式控制着这些沉积物的输送过程。目前对浅海陆架沉积物沉积过程和沉积环境的研究很少,尤其是北黄海沉积物的堆积过程和沉积通量。我们对9个沉积岩心进行了210Pb分析测定,绘制了210Pb活度的垂直分布图,并计算了沉积通量,北黄海沉积通量为0 06～1 18g/(cm2·a),北黄海中部泥质区沉积通量低于0 33g/(cm2·a)。大多数的210Pb垂直分布呈两层分布模式,不同的垂直分布反映了水动力和沉积过程的时空变化。为了评价北黄海的物源和沉积环境,测定了10个表层沉积物样品的化学元素含量,测定结果表明北黄海泥质区沉积物是多源沉积,但其主要来源还是黄河的输入。