南海深海海底沉积物力学性质试验研究

采用土力学中的三轴试验方法,对南海深海海底沉积物进行力学性能研究。得到海底沉积物样品的主应力差与轴向应变曲线及抗剪强度数据,并得到海底沉积物样品的破坏点应力值与含水量、湿密度及孔隙度的关系曲线。通过分析,得到海底沉积物样品的破坏点应力值在含水量40%~45%之间以及在孔隙度50%~55%之间分别取得最大值。通过对比表明试验的海底沉积物样品的力学性能与陆地的半脆性黏土相近。     

南海海底沉积物声学物理参数测定的温度和时间优化研究

海洋沉积物含水率、密度和孔隙度等物理参数是沉积物声学特性研究中的重要指标。由于南海沉积物类型多样、成分复杂, 特别是深海沉积物样品珍贵, 需精确测定沉积物声学及物理参数并无损害地保持沉积物化学性质。文章以黏土、粉砂和砂三种典型海底沉积物为研究对象, 使用环刀法和烘干法, 在不同温度条件下(60℃、80℃、100℃和120℃)测定和分析了这三种沉积物的含水率、密度、孔隙度随烘干时间的变化趋势及特征, 并进行了回归分析和综合研究。结果表明: 1) 对同类型沉积物, 温度越高, 完全失去孔隙水的时间越短, 且失水过程具有阶段性;2) 同一温度下, 三种典型沉积物完全失去孔隙水的时间为t_砂<t_粉砂<t_黏土, 且不同时间段, 失去孔隙水的速率差异较大, 这主要与沉积物的颗粒大小、颗粒间的间隙大小以及烘干后期沉积物中所含的水分均已大部分流失有关;3) 建议声学沉积物样品的烘干温度以80℃左右为宜, 并给出三种沉积物完全烘干的参考时长和临界时间;4) 在温度为80℃时, 将临界时间处的物理参数带入经验方程进行声速预报是可行的。     

天然含水量对海底沉积物贯入阻力的影响

研究浅海表层底质沉积物的天然含水量变化规律及其对海底沉积物贯入阻力的影响.对某浅海海域的72份表层底质沉积物样品的天然含水量测试和贯入阻力测定值进行了分析对比.天然含水量是影响海底表层沉积物贯入阻力的重要因素,沉积物天然含水量与贯入阻力之间具有较强的负相关性,沉积物天然含水量越大,贯入阻力越小.     

海洋沉积物热电声物性探测系统研究

海洋沉积物取样测量会改变沉积物的温度、压力等参数,取样测量所得到的数据会与沉积物的真实参数有所差距。针对上述问题本文开展了海洋沉积物热、电、声探测技术研究,并设计了一款适用于深潜器的海洋沉积物原位热、电、声多参数探针。探针使用时差法测量沉积物中的声速、声衰减系数,使用温纳法测量沉积物的电导率参数,使用NTC热敏电阻作为温度传感器测量沉积物温度。在探针校准并对沙质沉积物进行测量。实验结果表明探针测量电导率标准误差小于2.8 %。温度测量误差小于0.28 ℃,温度测量时间不小于120 s,此次获取泥沙样品的声速为1 737.5 m/s,声衰减系数2.5 dB/m。实验结果显示该探针能够准确、快速的测量海洋沉积物的热、电、声参数。     

电法测定海洋沉积物的孔隙率

引言海洋沉积物的孔隙率是海底表面土力学性质的一个重要参数,也是海洋地球化学及沉积年代学等方面研究中的重要参数。通常孔隙率的测定采用“烘干称重法”,这种方法有两个缺点:一是需要长的时间(约10小时);二是需要进行密度修正。因此采用这种方法工作效率不高且无法在采样现场测定。本文介绍的“电法”能快速测定孔隙率且无需进行密度修正。     

小尺度海底沉积物的声衰减特性研究

为研究小尺度海底沉积物样品的声衰减特性,作者提出了用声学探针测量海底沉积物声波幅值的新方法,对沉积物样品扰动小,两个测量点的距离可小于波长,为海底沉积物微观声衰减测量提供了新手段。作者用小于波长的间隔逐点测量了沉积物的压缩波幅值,数据分析表明沿沉积物柱状样全长的声衰减满足指数衰减模型。目前主要用同轴差距衰减测量法获得海底沉积物声衰减数据,但该方法不能辨识声衰减模型,因此不同海区的测量结果难以建立联系。对此作者又提出用声吸收系数反演的幅值比与声衰减系数反演的R值(两种幅值比的比值)作评价依据,分析了垂直轴差距衰减测量法获得的南海海底沉积物声衰减测量数据,发现部分沉积物样品声衰减的R值远大于1,其声衰减不满足指数衰减模型。在声衰减满足指数衰减模型的条件下,用Hamilton的声衰减和频率经验公式预报的南海沉积物声衰减比与作者用声学探针测量海底沉积物所得的声衰减比对比,通过对R值分析得出Hamilton的声衰减和频率经验公式可以预报南海沉积物声衰减比的范围。作者提出的声学探针测量海底沉积物声衰减的方法的优点是既能获得声衰减数据又能辨识声衰减模型,不同海区测量的沉积物声衰减比可用R值建立联系。     

海洋沉积物悬浮液中声衰减的统计研究

在文献[1]中,我们讨论了声在海洋沉积物悬浮液中衰减测量的问题。本文由实验测量的数据,研究了低体积浓度范围内,在不同频率时,体积浓度的测量值和衰减系数测量值的相关关系,相应的回归直线。利用回归直线由衰减值估计体积浓度时,估计的标准误差。以及利用四种不同的悬浮液中声衰减理论,由衰减系数测量值估计体积浓度时,估计的标准误差。讨论了它们之间的差异。     

重量法测量悬浮物浓度关键技术研究

悬浮物质含量是水体质量的重要参数，也是遥感的主要产品之一。文章主要对重量法测量悬浮物浓度中的关键技术，包括样品烘干温度、烘干时间、恒重时间和过滤体积进行研究。通过研究得出在重量法测量悬浮物浓度中合适的测量条件和采样条件。     

南极深海沉积物中产低温脂肪酶菌株的筛选与基因克隆

在10℃恒温培养条件下,从第29次南极科学考察获得的南极深海沉积物样品中分离筛选到产脂肪酶细菌3株,产脂肪酶真菌1株,对其进行分子生物学鉴定,确定为假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas arctica）、芽孢杆菌属（Bacillus pumilus）、Glaciecola sp.以及白冬孢酵母属（Leucosporidium sp.）.通过测定各酶的最适反应温度,获得产低温脂肪酶芽孢杆菌XZ18,该菌所产脂肪酶最适反应温度为30℃,在0℃仍有部分活性.从NaCl浓度和pH值2个条件对产酶条件进行研究,最终确定了该菌最适产酶NaCl浓度5.0%、最适产酶pH值为6,最高产酶量为4.65 U/cm3.通过PCR扩增,获得了脂肪酶全长序列,对该序列进行系统发育分析,发现该脂肪酶基因处于较独立的分支.     

北部湾南部重力柱状样的MSCL地声学性质测量及分析

利用钻孔多参数连续记录仪(multi-sensorcorelogger,MSCL),对在南海北部湾南部海区所取得的6个孔重力柱状样进行了测量,获得了连续P波波速、湿密度和孔隙度数据。在室内实验室对柱状样分样之后的沉积物样品进行了孔隙度与湿密度的测定。利用不同的统计回归方法对所获得的6个柱状样的孔隙度与P波波速进行相关分析,并对比室内测量的P波波速、湿密度、孔隙度,建立了基于孔隙度数据对沉积物P波波速进行预测的方法,对MSCL测量方法的优缺点进行了讨论。结果表明,MSCL测量结果与实验室柱状样测定结果较为吻合。样品所在深度对声速的变化影响不大。孔隙度与声速的多项式回归,样条插值回归和GAM模型回归都获得了较高的相关系数,GAM模型可以提供一个较为接近测量值的声速预测方法。MSCL用来测量海底沉积物,可以获得大量的高密度、高精度的沉积物地声学及其他参数数据,但是,如果空气混入沉积物样品中则会导致MSCL测量结果失真。该研究为使用MSCL在区域海底地声学性质、恢复区域海洋沉积历史、海底地声学模型建立等研究提供了参考。     

开普菲尔底辟、布莱克海脊底辟和布莱克海脊沉积物应力史和土工性质研究

对ODP164航次获取的沉积物进行了土工性质的测试：（1）在船上对采自开普菲尔底辟、布莱克海脊底辟和布莱克海脊的沉积物进行了常规强度比测试（2）在实验室对采自995A孔（位于布莱克海脊）的沉积物进行了阿特堡界限、小型十字板剪切强度、微型贯入强度以及等应变速率固结试验等项目的测试。研究区域具有沉积速率很高并赋存水合物的特点,此次研究的主要目的是为了解该区域沉积物应力史。根据结果显示,总的来说,布莱克海脊的沉积物除了近表层以外其他层位都表现为明显的欠固结状态。与周围站位相比,位于开普菲尔底辟上的993A孔通过侵蚀或块体坡移作用至少缺失了10m厚的海底表土。     

低场核磁共振定量测定松散沉积物中含水量的方法

核磁共振通过测定体系中氢质子弛豫的T₂谱来确定液态水的含量。采用低场核磁共振技术定量测定松散沉积物体系中的含水量，探讨了沉积物粒径、黏土矿物种类与含量、孔隙水盐度、温度及气体压力等因素对测试结果的影响。由于不同介质体系中孔隙水表面弛豫机制不同，导致低场核磁测定松散沉积物中的含水量偏小。引入校正系数C_m对水量测试值进行了修正，结果表明：沉积物及孔隙水介质本身特性对水量测试结果几乎无影响，相对误差<0.5%，测试精密度<0.20%；温度变化对测试结果影响较大且呈负相关，温度从25℃降至1.7℃，水量测试值增加了10.71%；压力变化对测试结果的影响与充注气体是否含氢密切相关，不含氢气体的压力变化对测试结果没有影响，而对于含氢气体如甲烷，水量测试结果随压力变化线性增加，甲烷增加到5.05 MPa时，测试结果增加了12.15%。因此，在采用该法测量甲烷水合物生成分解过程中沉积物孔隙水的变化时，必须考虑体系的温度、压力对测试结果的影响，恒温恒压条件下监测的含水量变化能够准确指示甲烷水合物生成分解的微观过程，可望在海洋天然气水合物生成分解微观...     

温度控制对分光光度法测定pH的影响

海洋中二氧化碳含量增加,使得海洋生态环境发生变化。海洋碳循环及海洋酸化的监测数据是评估生态环境变化的重要指标,p H作为一项碳循环监测重要指标,其测量的精度指标要求达到千分之五,传统意义上的敏感电极法测量海水中p H测量精度为±0.2,已不能满足海水碳循环监测的要求,分光光度法测定海水p H无需校正,精密度±0.005,该方法可用于碳循环船基监测和岸基监测。分光光度法测定海水p H,测量环境和样品恒温于25℃,一般商用分光光度计无恒温功能,本研究通过恒温水循环系统,对分光光度计舱内侧壁及比色皿架外壁进行恒温设计,准确控制温度。结果表明,标准缓冲溶液在24.0℃,24.5℃,25.0℃,25.5℃和26.0℃下,p H随温度呈线性变化、5组实测p H值与公式计算理论值差值无显著差异。在25.0℃测定5个不同海水样本p H,均得到了稳定数值。     

海洋风尘沉积物与环境气候效应

陆地上的风沙和风尘至今已进行了详尽的研究，而对于海洋风尘沉积物研究程度则较差。近年来随着全球环境气候变化研究的深入，海洋风尘沉积物成了学科研究的热点和前沿课题。本文将重点讨论海洋风尘沉积物与环境气候之间的关系。１研究历史与现状１８４６年达尔文在环球旅行时研究了落在“猎犬”号探险船上的大量风尘样品，提出海底是由风尘铺成的结论。近代，Ｒａｄｃｚｅｗｓｋｉ（１９３９）与其后的Ｒｅｘ和Ｇｏｌｄｂｅｒｇ（１９５８）及Ｂｏｎａｔｔｉ和Ａａｒｈｅｎｉｕｓ（１９６５）等人首先确认了风尘沉积在深海沉积中的重要作用…     

海洋沉积物光释光测年中环境剂量率测量方法对比分析

光释光测年作为一种沉积物绝对测年方法已在第四纪地质研究中得到了广泛应用,提高光释光测年精度和准确度一直是学术界关注的热点,长期以来人们对等效剂量测量程序和计算方法的研究十分丰富,而对环境剂量率的研究则相对较少。本文以琼西南海域ZBW钻孔岩心样品为例,利用电感耦合等离子质谱/发射光谱法（ICP-MS/OES）、中子活化分析（NAA）、γ谱仪法对海洋沉积物环境剂量率进行了对比测量。结果表明,在部分层段3种方法测量的结果存在差异,其原因为：（1）ICPMS/OES前处理过程中重矿物中的U不完全溶解;（2）ICP-MS/OES测量结果为U、Th、K元素含量,包含了部分非放射性核素含量;（3）NAA测量用的样品量小,存在偶然性误差,样品中非放射性物质的稀释作用影响测量结果;（4）样品中存在铀系不平衡现象,结合研究区沉积环境和高纯锗γ谱仪测量结果进行对比分析表明,铀系不平衡主要来源于自生铀吸收,对环境剂量率的影响约为11%。     

海底沉积物声速实验室测量结果校正研究

海底沉积物实验室测量状态与海底原状态存在较大差异,因此有必要进行声速校正.基于研究海底浅表层沉积物采样样品的原状态与实验室环境的差异,提出运用Hamilton声速校正模型对实验室测量沉积物声速数据进行校正,实现表层沉积物标准测量环境(23℃,1个大气压)下的声速校正到海底原状态;设计了温度变化实验测试南海海底沉积物的声速比变化,验证了Hamilton模型的可行性并将其推广到室温状态下各个温度的校正;分析了Hamilton声速校正模型应用于海底浅表层沉积物声速校正的可行性.     

影响海陆交互相沉积物亮度的几个因素

对中国北方莱州湾南岸钻孔上部54m海陆交互相沉积物的亮度进行研究,探讨其作为海陆交互相沉积物的环境指标的可行性,同时通过对比不同样品处理方式所得的亮度值探讨影响亮度的几个因素。测量分2次进行,分别使用Minolta CM-2002分光光度计针对柱状原样及Minolta CR400/410色差计针对风干研磨后的散样进行。研究结果表明,海陆交互相沉积物的亮度,尤其是经过风干处理后样品的亮度值,与碳酸钙含量及粒度两个古气候代用指标均具有显著相关关系,可以将其作为碳酸钙含量的替代指标应用于海陆交互相沉积物的环境演化研究。而亮度值与碳酸钙含量不一致性,可归因于沉积物中非碳酸钙组分的性质及含量。粒度与亮度的相关性显示,钻孔砂质沉积中含有的大量深色的有机质使得钻孔中粒度0～31μm的部分比例越高,亮度会越大,而粒度>31μm的部分比例越高,亮度会越小。2次亮度值的对比表明,水分、氧化作用及研磨是沉积物2次测量所得亮度值存在差异的主要原因。     

江苏废黄河口光学后向散射浊度计的沉积物标定

以往的光学后向散射浊度计(Optical Backscatter,OBS)标定,多用其输出的浊度值进行研究,此研究目的是对OBS的原始输出的值进行了标定。利用在江苏北部废黄河口获得的表层沉积物样品和水样悬沙数据,分别对OBS的原始输出的值进行了室内标定和现场标定。结果表明:OBS值与悬沙含量呈强的线性关系,特别是在近岸悬浮体含量较高的水域。此外,室内用表层沉积物标定结果获得的悬沙含量值比实有含沙量高。像OBS的浊度值一样,OBS的原始输出的值能应用于悬沙的分析。这说明,即使没有浊度标定文件,使用OBS获得的数据也可以进行悬沙含量分析。     

南黄海油气资源区海底沉积物的工程地质特征

根据HY126-04项目1998年9月的航次调查及随后的沉积物样品的实验室分析资料，从物理性质和力学特征各方面对南黄海海底沉积物进行了综合工程地质特征研究，发现本区沉积物结构、剪切特征、含水量和液盖子发随深度的变化而变化；本区样品主要为粒径较细的软沉积物，具有高含水量、中-高塑限、高压缩性和抗剪切强度小的物理力学特性，并对样品的物理性质和力学特征二者关系进行回归分析，得出回归方程。     

数据报告：布莱克海台997站位晚中新世至更新世的硅藻

ODP997站位位于大西洋布莱克海台上。布莱克海台的海底沉积受到墨西哥湾流和西部边界潜流的极深影响,其上覆亚热带中心旋回的外围海水,暖盐的墨西哥湾流和西部边界潜流（WBUC）搬运了大量的碎屑沉积物到布莱克海台形成泥砂漂移（图1）。船上超微化石分析和沉积物粒度分析发现：沉积速率随深度增加呈增加趋势,三个层位的硅藻丰度有显著高异常（Shipboard Scientific Party,1996）。因此,研究地层中硅藻堆积速率变化对于了解这一地区的古海洋学和沉积史是非常重要的。