晚更新世以来长江水下三角洲的沉积结构与环境变迁

根据长江口外的三口钻井（Ch₁,Ch₂和Ch₃）的沉积岩心资料研究了冰后期长江水下三角洲的沉积构造;它们由前积层,底积层和边缘沉积三部分组成。并根据14C,热发光测年和生物地层的研究探讨了该区自晚更新世以来的环境变迁,在中更新世末,本区为陆相沉积环境,随着玉木冰期中亚间冰期的到来,研究区发生了海侵,当玉木冰期最盛时期,这里又成为湖泊环境,又随着全新世的到来,再度出现浅海环境,随着河口三角洲的逐渐形成,构成了今日长江水下三角洲的沉积体系。     

冰后期以来长江水下三角洲层序地层特征及沉积环境演化

长江水下三角洲层序地层学研究有助于全面了解长江三角洲地层特征和沉积环境演化模式。通过对长江水下三角洲下切河谷区YD0901和YD0903孔岩心的详细沉积物粒度、特征元素比值(Cl/Ti和Zr/Rb)、沉积相对比分析,恢复了冰后期以来长江水下三角洲层序地层格架。研究区冰后期以来自下而上依次出现河流相、潮汐河流相、河口湾相、浅海相和三角洲相的沉积相序。末次冰期海平面下降,古长江形成下切河谷,古河间地发育硬黏土层,构成五级Ⅰ型层序界面。之后海平面回升,分别于15 cal ka BP和8.0 cal ka BP形成最大海退和最大海侵界面,水下三角洲区域最大海侵发生时间略滞后于平原区,约为7.5 cal ka BP。据此3个层序界面将冰后期地层划分为低位体系域、海侵体系域和高位体系域。钻孔岩心记录揭示了14.8 cal ka BP海侵到达研究区;14.8~13 cal ka BP期间,受MWP-1A冰融水事件影响海平面快速上升,海岸线向陆推进速率可达71.9km/ka;海退期间各钻孔沉积速率较低,直至2 cal ka BP开始,沉积速率明显增加。     

冰后期以来长江水下三角洲层序地层特征及沉积环境演化*

长江水下三角洲层序地层学研究有助于全面了解长江三角洲地层特征和沉积环境演化模式。通过对长江水下三角洲下切河谷区YD0901和YD0903孔岩心的详细沉积物粒度、特征元素比值(Cl/Ti和Zr/Rb)、沉积相对比分析,恢复了冰后期以来长江水下三角洲层序地层格架。研究区冰后期以来自下而上依次出现河流相、潮汐河流相、河口湾相、浅海相和三角洲相的沉积相序。末次冰期海平面下降,古长江形成下切河谷,古河间地发育硬黏土层,构成五级Ⅰ型层序界面。之后海平面回升,分别于15 cal ka BP和8.0 cal ka BP形成最大海退和最大海侵界面,水下三角洲区域最大海侵发生时间略滞后于平原区,约为7.5 cal ka BP。据此3个层序界面将冰后期地层划分为低位体系域、海侵体系域和高位体系域。钻孔岩心记录揭示了14.8 cal ka BP海侵到达研究区;14.8~13 cal ka BP期间,受MWP-1A冰融水事件影响海平面快速上升,海岸线向陆推进速率可达71.9,km/ka;海退期间各钻孔沉积速率较低,直至2 cal ka BP开始,沉积速率明显增加。     

华南新元古代晚期地层层序与南华间冰期—冰后期大规模沉积成矿作用

文章综述了扬子陆块东南缘与华南裂谷系新元古代晚期地层划分研究取得的新进展。通过研究区域标志地层、沉积与沉积成矿事件并结合同位素测年资料,对争议较多的“板溪期”地层、南华系底界、南华冰期地层及武夷—云开一带元古宙构造、岩石、地层时代和层序进行了系统划分与对比,进一步厘清南华间冰期—冰后期大规模沉积成矿作用形成的铁、锰、磷、滑石及页岩气、黑色碳质页岩(石墨)等矿产成矿及生物大爆发事件链,探讨了区域地质构造、沉积与雪球事件等气候环境对沉积成矿规律的约束作用。     

峡东南华系南沱组底部冰川底碛沉积特征及其意义

峡东地区是我国原震旦系标准剖面所在地,该地区南沱组直接覆盖莲沱组之上,中间缺失下冰期和间冰期地层,究其原因尚不清楚.通过聚焦南沱组与莲沱组接触层位,利用现代冰川沉积物研究方法开展系统沉积学研究,结果表明:九龙湾周缘南沱组和莲沱组之间存在一层紫红色混合杂砾岩层,其内部砾石定向性、形态、磨圆、岩性以及显微构造与之上南沱组典型灰绿色杂砾岩区别明显,青林口剖面南沱组底部发育微观尺度上的变形沉积构造.表明南沱组底部与莲沱组接触层位为冰川底碛成因,而南沱组主体为冰海沉积成因.证明峡东地区南沱组与莲沱组之间地层缺失是由盛冰期的冰川剥蚀所致,南沱组可能仅代表了盛冰期之后冰消期的沉积记录.      

新疆乌伦古湖冰滑痕特征及其形成机理

新疆乌伦古湖滨湖地区发育一种特殊的冰滑痕。冰滑痕长度可达数十米,宽度可达1~5 m。冰滑痕的形态类似于推土机推过的痕迹,其基本形态由头部、侧翼和滑动面三部分构成。头部发育丘形沙堆,侧翼发育线状沙脊,滑动面总体平整,局部发育冰融沙锥、冰融水滴坑、工具痕、冰融痕、次级滑痕等伴生沉积构造。冰滑痕是湖冰破碎后向岸漂移并在岸上滑移形成的。冰滑痕的形态和规模受湖面风力、湖冰的厚度、湖冰的动能、冰块的大小、冰块底部的光滑程度、湖岸的地形和坡度、湖滩沉积物的粒度和成分构成等多种因素的综合影响。冰滑痕的形成经历了:①湖冰破裂阶段;②浮冰向浅水区运动开始接触湖底阶段;③水下冰滑痕形成阶段;④陆上冰滑痕形成阶段;⑤冰融阶段等5个阶段。冰滑痕主要出现在乌伦古湖的水下滨湖带、冰坝堆积带、湖冰活动带和湖冰影响带等四个微相带。冰滑痕形成后接受湖泊波浪和陆地风的改造并逐渐被埋藏保存到地层记录中。乌伦古湖的冰滑痕是在特殊的气候背景和天气条件下形成的,因而既具有重要的古气候指示意义,又具有重要的古湖泊沉积环境指示意义。     

中国南华系的范畴、时限及地层划分北大核心CSCD

南华系是2000年第三届全国地层委员会审议通过,介于震旦（埃迪卡拉）系和青白口系之间的一个系级年代地层单位,地层范围是原震旦系下统含有新元古代冰积杂砾岩的地层。“南华系”名称来源于刘鸿允先生称谓的“南华大冰期”。由于近年来在华南和新疆获得了大量南华系SHRIMP锆石U—Pb年龄资料,结合莲沱组及其相当层位碎屑建造中发现指示寒冷气候的化学地层证据,南华系底界确定为出现新元古代最早冰期寒冷事件杂砾岩或与之相当的碎屑岩建造的下界;同时依据在华南和新疆所获得的南华系同位素年龄和化学地层资料,以及南华系所出现冰期或寒冷事件的地层序列,将南华系自下而上划分为下、中、上三统。下统时限为725～780Ma,中统时限为660～725Ma,上统时限为635～660Ma。南华系的下、中、上三统分别相当全球新元古代Kaigas冰期（≈770～735Ma）,Sturtian冰期（≈715～680Ma）,Marinoan冰期（≈660～635Ma）。依据目前的同位素年龄资料,南华系底界年龄被厘定为780Ma;顶界年龄即震旦系底界年龄为635Ma。     

青藏高原东北缘若尔盖盆地晚新近纪地层的多重划分与对比

以新构造运动为背景,以岩石地层特征为基础,以多种方法的测年数据为依据,以生物化石种属与产出层位和气候地层为参考,按照多重地层划分观点,本文首次对若尔盖盆地更新统及全新统的生物地层、气候地层和年代地层的划分做了深入研究,进而提出了若尔盖盆地晚新近纪地层的多重划分与对比方案.在以新构造运动为背景下沉积的更新统一全新统生物地层、气候地层等在不同发展阶段具有不同的特征,相同时期不同沉积物之间可以相互对比.利用植物、孢粉和测年数据,"阿坝砾石层"时代划归为早更新世.黄河干流、黑河和白河地层中所产古脊椎动物化石和介形类化石的地质时代为晚更新世.由泥炭孢粉剖面和RM孔孢粉资料揭示出晚冰期到冰后期以来,若尔盖地区的气候表现出极大的不稳定性,冷暖变化频繁,可与由冰期与间冰期或干旱期与湿润期交替演进的气候地层划分的中更新世4366高地冰期和尼格曲一公巴拉克冰期,晚更新世末次冰期早期的木哈隆冰阶、扎尔吉冰阶、羊拱海冰阶、希门错沟冰阶和末次冰期晚期的安纳尔冰阶、全新世冰后期气候地层单位,以及河流堆积阶地划分和风成堆积划分相对应.     

南华冰期的底界讨论:来自沉积学与同位素年代学证据

目前国内对于我国新元古代南华系划分的分歧很大,主要原因之一在于对板溪群及其相当层位地层的构造属性及其上限年龄的认识存在较大差异,为此,在详细的沉积学调查的基础上,对湘黔桂地区典型丹州群和下江群(与板溪群相当)有关剖面上顶部地层沉凝灰岩开展了锆石年代学研究.沉积学调查表明,板溪期沉积地层与上覆南华冰期沉积地层之间的转换界面清晰,界面上下岩性、结构、构造、沉积相特征迥异,显示板溪群和上覆南华纪冰期沉积期间存在明显的沉积—构造转换过程.而板溪晚期沉凝灰岩的锆石U-Pb同位素年代学研究则表明,板溪群及其相当层位的上限年龄均趋向于720 Ma,这与Sturtian冰期的启动年龄718 Ma接近.因此,基于沉积盆地演化的阶段性、全球性重要古气候演化的区域可对比性以及同位素年代学分析,将南华冰期启动年龄设定为720 Ma是恰当的,将我国南华系底界置于江口冰期沉积层系之底也是合理的,这为我国南华系底界GSSP的选定提供了重要的年代学和沉积学约束.     

近年来我国冰流动研究进展

本简要介绍我国学１９８７年以来在国内外冰流动理论和试验研究中取得的进展，包括晶粒长大规律、异向性冰的第三蠕变、压剪联合作用下冰的流动以及全新世冰和冰期冰流动性质的差别等，并加以评论。     

波流作用下大直径淹没圆柱局部冲刷试验研究

水下大直径淹没圆柱在波流共同作用下的冲刷特性与非淹没情况有较大差别。在波流水槽中开展局部冲刷试验,将大直径淹没圆柱模型安装在中值粒径0.22 mm的平底沙床内,改变波浪波高和周期、水流流速和方向、圆柱淹没率,测量圆柱周围流速变化,记录柱周冲深发展历时,运用激光地形仪测量冲刷坑的地形形态,分析了淹没率S_r和相对高度h_c/D对准平衡冲深的影响。结果表明,相同入射波流条件下,随相对柱高h_c/D降低,冲刷发展速率、冲坑半径和深度都随之减小。当相对柱高h_c/D>1时,冲深随柱高增长速率较快直至达到临界值。准平衡冲刷坑呈"倒勺状",沿圆柱左右两边呈对称分布,柱前呈半环状;圆柱正后方淤积成"马鞍状"沙丘。     

波浪作用下斜坡沙质海床上桩柱周围局部冲刷试验研究

在斜坡上桩柱引起的局部冲刷与平底条件下产生的冲刷存在差异。布置中值粒径为0.320 mm、坡度为1:16的斜坡沙床,开展规则波作用下桩柱周围的局部冲刷试验研究。试验主要考虑小Keulegan-Carpenter数（KC数）条件,探讨了波高、波周期和桩柱位置对局部冲刷的影响,并从最大冲刷深度和冲刷形态两个方面对比分析了斜坡与平底条件局部冲刷的异同。结果表明:斜坡上桩柱位置对局部冲刷有较大影响;在相同的KC数条件下,斜坡沙床上的最大冲深大于平底沙床;斜坡沙床的清水冲刷形态与平底沙床差异较大,而浑水冲刷形态相似。     

黄河“揭河底”冲刷期河道形态调整规律

为准确预测和有效应对“揭河底”冲刷险情,通过大量挖掘相关水文站1950年以来的原始测验资料,结合概化模型试验,对“揭河底”冲刷期河道断面形态调整过程及洪水位变化情况进行了深入研究。结果表明,“揭河底”冲刷期河道形态调整具有明显的规律性。从过程看,一般可分为4个阶段,即“揭河底”前的一般冲刷阶段、河底高程基本不变阶段、胶泥块揭起河床快速下降阶段和“揭河底”后期持续冲刷阶段及回淤阶段。“揭河底”洪水与非“揭河底”洪水在水位表现上差别较大,非“揭河底”洪水水位流量关系曲线较为平缓,洪水前后水位变化过程呈明显的逆时针绳套;“揭河底”洪水水位流量关系曲线较为陡峭,水位变化过程呈明显的顺时针绳套,“揭河底”发生的瞬时,水位有一个明显的升高和快速下降过程。从流态看,水面紊动剧烈的地方位于发生“揭河底”位置的下游,这也是本次研究的一个重大发现。     

孤立波作用下淹没垂直桩柱局部冲刷试验研究

孤立波在近岸地区会引起剧烈的泥沙运动,导致采用淹没式桩基础的近海建筑物周围发生局部冲刷,严重影响近海建筑物的稳定性。采用中值粒径为0.22 mm的均匀沙在波浪水槽中布置平底沙床,在两种不同桩径条件下,对孤立波作用下淹没桩周围的冲刷发展过程进行了记录分析,探讨入射波高及淹没率对局部冲刷的影响,并从冲刷形态方面对比分析了孤立波与单向水流、规则波作用下局部冲刷的异同。结果表明:在相同淹没率条件下,随着入射波高的增大,桩周冲刷形态由双喇叭型向瞬态型冲刷形态发展;在相同入射波高条件下,桩高与桩径比h_c/D位于1～7范围内,淹没率对桩前最大冲刷深度影响不大,而桩后最大冲刷深度随淹没率增大而减小,并给出了淹没因子K_s与淹没率的多项关系曲线;孤立波与单向流作用下的淹没桩周围地形变化相似,而与小周期规则波作用下的地形变化差异较大。对实测数据进行多元回归得到冲刷深度的综合计算公式,经验证该公式计算值与实测值最大误差不超过7%。     

Probability of scour depth exceedance owing to hydrologic uncertainty

The average risk of a bridge over water in the USA collapsing from scour during its 75 years design life is estimated at 3.7×10^?3. This risk makes scour of foundations the number one cause of bridge collapse and 3 times larger than the next cause of bridge collapse, which is collisions. The current paper presents a site specific method to estimate the probability that a certain scour depth will be exceeded during the life of a bridge. The methodology is limited to some uncertainties associated with the randomness of hydrologic conditions. It does not include uncertainties associated with other input parameters, such as geometry and soil erodibility or uncertainties associated with the scour prediction model. The SRICOS–EFA method is used as the reference method to predict the scour depth. This method requires three inputs: the hydraulic parameters (e.g. velocity hydrograph), the geometry parameters (e.g. pier size) and the soil erodibility parameters (e.g. erosion function). The input is used together with the program to generate the scour depth versus time over the period of interest. The final scour depth is that reached at the end of the specified period. This paper proposes a probabilistic framework to present the final scour depth as a cumulative density function. The cumulative density function of the flow is sampled randomly to give a future hydrograph, which has the same mean and standard deviation as the original hydrograph. For this synthetic hydrograph a final scour depth is obtained by using SRICOS–EFA. Thousands of equally likely hydrographs are generated and the corresponding final scour depths are organized in a distribution. That final scour depth distribution gives the probability that a chosen scour depth will be exceeded.     

河流冲刷对堤岸渗流和变形的影响研究

通过理论分析和有限元技术,建立了综合考虑河流冲刷力、渗透力、自重应力耦合力系下的堤岸（水上、水下）与河床的整体分析模型,直接分析河流冲刷作用对堤岸渗流和变形的影响,并结合强度折减有限元法分析河流冲刷对堤岸边坡整体稳定性的影响。结果表明,渗透流速的最大值出现在堤脚,冲刷作用使堤岸的渗透流速有所提高,并使堤岸坡脚沿外江方向的水平位移明显增加,愈靠近坡脚,外江方向水平位移增加的幅度愈大,在不同水位下堤脚都是最易受到渗流和冲刷影响的地方;河流冲刷进一步加大了堤岸和河床塑性区范围,堤岸的安全系数降低;河流冲刷对堤岸渗流和变形产生的影响随着河水位的上升而加剧,河水位越高,冲刷作用使堤岸稳定性降低的幅度越大。     

黄河内蒙段河道冲淤量与水沙输移过程的关系分析

根据1952～2003年黄河内蒙古河段实测断面资料分析,天然状态下该河段均处在淤积状态,青铜峡、三盛公水库建成运行初期水库蓄混排清,不同的水沙组合使河道有冲有淤,青铜峡水库蓄满失去蓄混排清功能后,河道又长期处在淤积状态。河道冲淤量与来水量、来沙量的线性组合高度相关,表明该河段冲淤量与河道的水沙组合有直接的因果关系,由此建立了计算河道冲淤量的数学模型。来沙系数是判断河道冲淤变化的关键指标,实测资料分析表明:来沙系数小于或等于0.005时河道发生冲刷,来沙系数在0.005～0.009之间时河道有冲有淤,来沙系数大于0.009时河道发生淤积,来沙系数大于0.015时淤积量趋于稳定,且以1.0为渐近线。     

矮堰基础冲刷研究进展

矮堰基础附近冲刷坑的深度是矮堰设计的重要参数,关系到建筑物的稳定与安全。系统回顾了国内外80余年关于矮堰基础冲刷的研究进展,阐述了矮堰基础冲刷的分类和机理,从物理模型试验、理论分析和数值模拟3个方面评述了研究现状和存在的不足。目前矮堰基础冲刷较为成熟的成果多集中于二维矮堰非淹没式清水冲刷方面,以物理模型试验方法为主,对于三维矮堰结构的动床冲刷、非冲积原状土床沙成分组成的影响、行进沙波与冲刷过程的耦合关系、浑水冲刷过程数值模拟技术等问题研究还有待深入。     

复合筒型风电基础单向流局部冲刷试验研究

复合筒型基础是一种新型的宽浅式海上风电基础,相对于桩基础等深基础,复合筒型基础周围地基的冲刷破坏对风机结构体系安全性的影响更加明显,因此,研究海流作用下复合筒型基础的冲刷特性很有必要。针对某工程实例,建设了冲刷试验场地,布置了典型测点,为复合筒型基础冲刷试验奠定了基础;采用系列比尺模型的方法,分别选取1:20、1:40、1:70三种比尺的模型,对海上风电复合筒型基础样机周围粉砂质海床的冲刷情况进行了试验研究;分析了各组试验冲刷平衡时间、模型周围冲刷坑的范围、最大冲刷深度,并且依据系列比尺模型试验原理计算出了实际工程中的冲刷深度。通过试验研究给出了实际工程复合筒型基础的最大冲刷深度,明确了单向流作用下复合筒型基础周围地基局部冲刷特性,填补了复合筒型基础冲刷试验研究的空白,为复合筒型基础的工程应用提供了指导。     

堆石矮堰清水冲刷历时发展特性

堆石矮堰是常用的"生态友好型"河道整治建筑物。水流经过堆石矮堰会在其周围产生冲刷, 威胁其结构安全。为了提高堆石矮堰清水冲刷尺度的预测精度, 基于室内水槽试验研究了堆石矮堰清水冲刷的历时发展特性, 分析了水流强度、矮堰淹没度和矮堰透水性对冲刷尺度发展过程的影响。结果表明: 清水冲刷条件下, 堆石矮堰下游冲刷坑在试验初期发展迅速, 随后逐渐变缓; 在冲刷发展的任一时刻, 冲刷深度和冲刷长度随水流强度的增大而增加, 随矮堰淹没度的增大而减少, 矮堰透水性的增大使冲刷长度增加, 使冲刷深度减少; 随着冲刷的发展, 冲刷坑纵剖面形态逐渐收敛, 其面积与冲刷深度和冲刷长度的乘积线性正相关。基于理论分析和试验数据, 提出了堆石矮堰历时清水冲刷深度、长度、体积的计算公式, 可用于指导堆石矮堰冲刷设计。