沉积物捕获器在海岸与陆架沉积动力研究中的应用:以罗源湾和台湾海峡为例

运用时间序列的沉积物捕获器对海岸与陆架海域沉降颗粒物进行采集,估算沉降通量,并运用多学科综合研究手段分析沉降颗粒物的来源、组成、时空变化及控制因素,可以为海岸与陆架沉积动力过程的研究提供新的研究手段。福建罗源湾的实验表明,夏季罗源湾潮下带小潮至中潮期间的沉降通量为133.20~256.18g/(m2·t);由中潮向大潮变化期间单个潮周期的沉降通量明显增大,台风过后的大潮期间的沉降通量为373.99~590.51g/(m2·t);台风显著影响期间的沉降通量为746.34g/(m2·t);粒度分析及水动力观测结果显示,观测期间罗源湾潮下带沉降颗粒物主要来源于海底沉积物的再悬浮。台湾海峡西北部内陆架海域的实验研究表明,该海域近底部悬浮颗粒物沉降通量最大值为13.34g/(m2·d),由小潮向中潮沉降通量逐渐增大,这主要是由于近底部温盐跃层层位上移,近底部垂向混合作用增强,致使底部再悬浮沉积物向上扩散,并最终被沉积物捕获器捕获。沉积物捕获器可以接收到再悬浮沉积物,结合底部边界层过程的观测研究,可以深入认识海底沉积物的侵蚀、沉降及埋藏过程,在研究海岸与陆架区沉积动力学、泥质区沉积记录的形成过程与保存潜力中扮演着十分重要的角色。     

东海内陆架沉积物敏感粒级构成及其地质意义

沉积物粒级包含了大量的沉积环境信息,在古环境恢复和重建中被广泛应用。基于采自东海内陆架的三根沉积物岩芯,作者利用激光粒度分析方法研究了沉积物的粒度组成,确定了敏感性粒级,探讨了搬运机制及其环境意义。研究表明:东海内陆架现代沉积物含有大致相同的三个敏感性粒级,分别是粒级1(12μm)、粒级2(12—225μm)和粒级3(225μm)。从北到南敏感粒级具有逐渐细化的趋势,该趋势与长江入海沉积物向南搬运过程中发生的沉积分异作用有关。粒级1和粒级2分别由均匀悬浮次总体和递变悬浮次总体构成,而粒级3则由生物过程产生。结合该区的海洋动力特征,作者认为,粒级2可较好地用来指示冬季海洋动力强度,并具有揭示东亚冬季风强度的潜在意义。     

东海陆架盆地早期沉积体系及其资源远景评价意义

根据东海四轮对外招标和近期部分工作成果,对东海陆架盆地新生代早期与前第三系含油气系统存在的可能性及其油气资源远景评价意义进行了初步分析.推测西湖-基隆(台北)凹陷带新生代盆地早期——古新统(T04-T06)可能发育裂谷早期湖相或滨海湖相沉积体系,与已经钻探证实的长江-丽水(瓯江)凹陷带构成“二坳夹一隆”的沉积格局,认为该河湖沉积体系与前第三系含油气系统为陆架盆地区提供了更为广阔的油气资源远景评价和勘探空间.     

东海内陆架泥质区表层沉积物常量元素地球化学及其地质意义

通过分析东海内陆架泥质区表层沉积物的粒度、有机质(TOC)、常量元素氧化物(SiO2,Al2O3,Fe2O3,MgO,CaO,Na2O,K2O,P2O5,TiO2,MnO),探讨东海内陆架泥质区常量元素空间分布特征及其地质意义。结果表明,东海内陆架泥质区表层沉积物中常量元素氧化物组成较为稳定,含量最高的2种组分为SiO2和Al2O3,两者组分占沉积物总量的72%左右。常量元素氧化物的含量与沉积物类型密切相关,SiO2,CaO,P2O5倾向于富集在粗颗粒沉积物中;Al2O3,K2O,MnO则倾向于富集在细颗粒沉积物中;而MgO,Na2O,Fe2O3和TiO2基本不受沉积物类型影响。R型因子分析结果表明,东海内陆架泥质区表层沉积物的常量元素氧化物可以分为3组,第1组包括SiO2,Al2O3,Fe2O3,MgO,TiO2,P2O5和MnO;第2组包括CaO,K2O,CaCO3和TOC;第3组包括Na2O,可能分别代表了陆源碎屑沉积、海洋生物沉积和海洋化学沉积。     

东海外陆架残留沉积中硫复铁矿的发现及其油气指示意义

1994～1995年间在东海外陆架获取370个柱状样,每个样长约为2～4m.对其底部沉积物作了磁性测试,发现局部地区存在SIRM异常高现象.由磁参数推断导致SIRM异常的矿物为硫复铁矿.将磁性异常地区沉积物作矿物磁选,对磁选所得矿物做扫描电镜、电子探针和能谱、X衍射及穆斯堡尔谱测试,证实了次生硫复铁矿的存在.结合本区新生代油气构造圈闭和残留沉积物可溶铁Fe3+/Fe2+比值异常的分布,用油气渗漏解释了SIRM异常及硫复铁矿的成因,从而认为SIRM异常对深部油气藏具有指示意义.     

百年尺度东海内陆架风暴事件重建:器测记录与沉积记录耦合

未来全球变化可能带来极端事件的强度增加、频度提高,加之海面上升加快,给海岸带防灾减灾工作带来更新防护标准的课题。由于台风的器测记录时间较短,需要从其他载体寻找替代指标以延长台风记录的时间跨度,这样才能更好地估计极端事件的强度一频率关系。陆架泥质区的风暴事件沉积记录和历史文献中的有关灾害记录,是拓展台风记录的两个方向。本文试图通过台风观测记录与沉积记录的耦合,重建百年尺度东海内陆架泥质区的风暴事件沉积记录,并与气象灾害记载的台风暴潮成灾事件相印证,以期探讨陆架泥对台风事件的保存潜力,及其可能反映的台风信息(如路径和强度)。2018年在浙江温岭近海采集了2 m长的柱样沉积物(J1),通过多指标(粒径分布、D₉₀、Zr/Fe、Sr/Al、Ca)综合识别出台风沉积事件;采用放射性同位素²¹⁰Pb定年法确定沉积物的年代序列,将识别的台风沉积记录与器测台风记录通过时间标尺进行耦合分析。结果显示,J1的沉积速率约为1.1 cm/a,年代跨度大约是1836年至2018年;整根柱样共识别出25次台风沉积事件,其中气象观测时期(1950-2018年)有10次台风...     

东海外陆架-陆坡-冲绳海槽不同沉积单元底质沉积物成因及物源分析

通过对东海外陆架-陆坡-冲绳海槽表层沉积物粒度和黏土矿物组成的分析, 探讨了3个不同沉积单元底质沉积物成因及物质来源。结果表明, 东海外陆架→陆坡→冲绳海槽, 沉积物粒度整体上逐渐变细。东海外陆架沉积物具有明显海滩砂或者破浪带砂的特征, 为晚更新世冰消期海侵的产物, 属于“残留沉积”。海槽西坡沉积物粒度参数具有重力流沉积特征, 反映了沉积物由外陆架向海槽以滑塌或重力流的搬运方式。海槽槽底细颗粒沉积物悬移组分占主导的特点体现了半深海沉积特征, 其主要来源于台湾和中国大陆长江、闽江等入海河流。物质来源一方面反映了黑潮对于细颗粒台湾源物质的输运的巨大作用; 另一方面体现了来源于中国大陆源细颗粒物质存在以近底侧向搬运、“冬贮夏输”悬浮搬运等多种输运机制。     

东海近岸泥质区柱状沉积物的百年内沉积粒度变化及其影响因素

通过对东海近岸泥质区ZC13 和ZA3 柱状沉积物的²¹⁰Pb 同位素测年和粒度分析, 分别得到了两柱状沉积物的沉积速率以及粒度特征。结果显示: ZC13 和ZA3 柱状沉积物低端对应的沉积年代分别为55 a(1955～2009 年)和140 a(1871～2010 年), 平均沉积速率为0.89 cm/a 和0.82 cm/a。ZC13 柱状沉积物以砂质粉砂为主; ZA3 柱状沉积物由顶部至100 cm 粒度组分及相关参数变化稳定, 岩性上表现为较细的黏土质粉砂, 显示较为稳定的沉积环境; 100 cm 以下岩性总体上表现为较粗的粉砂质砂, 粒度参数变化较大, 表明沉积环境受到一定的扰动。研究认为, 粒度随年代的变化受沉积物来源及沉积动力的影响。这些研究结果为研究东海近岸海域环境演变提供了研究依据。     

高能波控陆架的风暴沉积和风暴层序——以澳大利亚东南部陆架为例

根据浅层地震和钻孔资科,将澳大利亚东南部研究地区高能波控陆架风暴沉积分为直立风暴层、叠瓦状风暴层、无序风暴层、水平风暴层和纹层状风暴层等五类。各类风暴层及风暴层与非风暴层组合而成悬移风暴层序、悬移-推移混合风暴层序和推移风暴层序三大类。中陆架风暴沉积与现今近岸和水下岸坡相似,岩性、岩相和古生物属海岸带,风暴沉积厚,底板埋深大,组成物质粗。推断中陆架风暴沉积当形成于冰后期海侵、该地带处在近岸带和水下岸坡环境时,此时海面上升速度可能减缓,或趋近于零,甚至可能有短时间的下降。     

东海内陆架泥质沉积反映的古环境演化

通过对东海内陆架闽浙沿岸泥质沉积体的MD06-3040孔进行粒度及年代测试,重建了东海内陆架1万年以来的古环境。认为研究区的沉积环境曾发生过3次变化:孔深18.6m至底部(10~10.7kaBP)对应近滨环境;15.13~18.6m (7.1~10kaBP)为过渡带环境;0~15.13m (0~7.1kaBP)是海侵结束后高海平面的浅海环境,自10kaBP以来东海沿岸流开始影响本区并不断输送河流来源物质,7kaBP起形成稳定的泥质沉积体。根据该孔沉积物的沉积速率与粒度组分特征,说明不能简单地应用平均粒径指示冬季风强度,在东海地区,不仅冬季风控制着沿岸流强度,夏季风也会影响河流入海物质的搬运沉积作用。     

东海内陆架表层沉积物粒度及其净输运模式

根据对东海内陆架海底沉积物的粒度测试,运用Gao-Collins"粒度趋势分析"方法,探讨了东海内陆架海底表层沉积物的粒度分布特征和净输运趋势。结果表明,研究区表层沉积物可以分为两类:细颗粒(>5Φ)和粗颗粒(<5Φ);细颗粒分布于研究区的大部分区域,而粗颗粒主要分布在闽江、瓯江等入海河流口门以及马祖等海岛附近;表层沉积物的平均粒径、分选系数、偏态等粒度参数对应性较好,总体特征为粒径越粗,分选越差,偏态更正偏,而粒径越细,分选越好,偏态也较低;粒径趋势分析显示东海陆架表层沉积物的运移模式总体为NE—WS方向运移,而研究区边缘在运移过程中发生向左右两侧的偏移,南部闽江河口区沉积物由近岸向海方向辐射运移,研究区表层沉积物的净输运模式主要受控于流系和地形等多种因素。     

海底未固结成岩地层体积密度的估算方法

为了获得无测井或岩心资料地区天然气水合物赋存海域未固结成岩地层的体积密度,对ODP164、ODP204、IODP311航次实际钻探资料进行了分析,统计了体积密度、孔隙度、颗粒密度的分布情况及其相互关系.分析结果表明,水合物赋存的未固结成岩地层孔隙度很高,一般大于40％,在此范围内体积密度主要受到孔隙度制约,而对骨架颗粒...     

渤海东部与黄海北部表层沉积物的粒度特征及其沉积环境

渤海东部和黄海北部表层沉积物粒度组成分析揭示,沉积物主要由砂、粉砂、粉砂质砂和砂质粉砂组成,部分海域出现含砾沉积物。总体分布表现为南细北粗、东西分带的特点,形成以平行岸线的条带状分布格局为主体的南北不同的镶嵌形态,由岸及海、由北向南呈现由粗到细的分布特征。沉积物分布主要受物质来源、地形以及海洋环流控制,根据沉积物成因划分出老铁山水道-辽东-渤中浅滩砂质沉积区、山东半岛沿岸流泥质沉积区、北黄海中部泥质沉积、南黄海中部泥质沉积区、西朝鲜湾潮流沙脊沉积区、渤海中部泥质沉积区,并讨论了不同沉积区的沉积环境。     

东海西南陆架表层沉积物粒度分布特征

利用东海西南陆架65个表层沉积物样品的粒度分析资料,进行了粒度参数的计算与Q型聚类分析,进而探讨研究区表层沉积物的粒度分布特征。研究区表层沉积物的主要粒级是4~10 Φ(粗粉砂-粗黏土),由岸向海粒度变粗;沉积物总体上分选差,但由岸向海分选变好。Q型聚类分析表明,研究区的沉积物分为内陆架细粒沉积物和外陆架粗粒沉积物两类,平行于海岸线分布,123°E左右是两类沉积物的分界线。对比不同站位的沉积物粒度累积曲线,判断两类沉积物属于不同的成因类型,内陆架的细粒沉积物是现代近岸沉积,外陆架的粗粒沉积物与现今的沉积环境不符,属于残留沉积。     

东海内陆架悬浮体输运、通量及季节变化

基于2006年夏季和2007年冬季实测温盐数据和悬浮体浓度数据,分析东海内陆架悬浮体水平和垂直分布季节性特征,并结合MIKE3数值模拟海流结果,定量估算东海关键断面悬浮体运移通量,探讨悬浮体输运与泥质区形成和演化的关系。研究表明:东海内陆架悬浮体分布主要受流系控制,且季节变化明显;一般天气条件下,东海内陆架泥质区海域输入悬浮体净通量约为2.24×108t/a,其中夏半年悬浮体向泥质区海域输入净通量约为52.19×106t,贡献约为23.29%,冬半年净通量约为171.87×106t,贡献约为76.71%,浙闽沿岸悬浮体输运净通量均有利于东海内陆架泥质区的发育。本研究将对东海内陆架泥质区物质来源和发育演化研究提供理论支持。     

东海中南部海域表层沉积物碎屑重矿物组合分区及其物源分析

对东海中南部海域表层沉积物进行了重矿物鉴定,探讨了其物质来源,并对沉积环境及其主控因素进行了分析。研究区碎屑重矿物共有40余种,还有少量岩屑和风化碎屑。暗色重矿物含量高值出现在100 m以深的东海外陆架,浙闽近海一带暗色重矿物含量低。稳定重矿物含量与离岸距离有一定的相关性,从内陆架到外陆架,含量有逐步增加的趋势。云母类矿物高值集中于浙闽近海内陆架一带;自生黄铁矿也集中浙闽近海水深50 m以浅的内陆架,说明该区水动力偏弱, 主要为还原环境。聚类分析表明,研究区划为2个分区。Ⅰ区包括浙闽近海海域和台湾海峡中西部海域,水深在60 m以浅,主要是长江物质在沿岸流作用下向南搬运沉积。Ⅱ区包括东海中外陆架、陆坡以及冲绳海槽的部分海域,水深多在80 m以深,其物源来自东亚大陆,形成于晚更新世低海平面时期。     

东海陆架表层沉积物粘土矿物组成分布特征及来源

依照Stokes定律,由256个东海陆架表层沉积物样品中提取了2μm粒级组分、制成定向片,通过X-射线衍射(XRD)分析以及Biscaye(1965)方法计算了蒙皂石、伊利石、高岭石和绿泥石四种矿物的相对含量。结果显示,东海陆架区表层沉积物粘土矿物相对含量由高到低组成为伊利石(平均65.4%)、绿泥石(平均14.4%)、蒙皂石(平均13.3%)和高岭石(平均6.9%);东海陆架表层沉积物中高岭石含量有向海减小的趋势;陆架区东北部和中南部的伊利石含量较低、蒙皂石含量较高,东南部的伊利石和蒙皂石含量分布与其相反;绿泥石在研究区东部和东北部含量较低。聚类分析显示,东海陆架2μm粒级沉积物可分为"类长江"与"类黄河"两种类型。类长江细颗粒沉积物主要分布在东海陆架中西部地区;类黄河沉积物在研究区东北部、东部和南部的部分区域分布。东北部的类黄河沉积物可能来自黄河或废黄河口,而南部和东部的细颗粒沉积物可能是晚更新世冰期干冷气候下形成的产物与现代河流入海细颗粒的混合物。     

东海内陆架沉积气候信息的端元分析模型反演

应用沉积物粒度端元分析模型对在东海内陆架泥质区取得的30号柱样的高分辨率粒度数据序列进行了反演,分离出3个端元,根据端元的频率分布特征和已有研究结果,认为3个端元可能为现代陆源细颗粒物质(EM1)、现代陆源粗颗粒物质(EM2)和风暴带来的残留沉积区再悬浮物质(EM3),并对本区域的水动力环境进行了分析,认为分离出的端元EM1和EM2的比值EM2/(EM1 EM2)序列可以反映东海沿岸流强度的历史变化,进而反映东亚冬季风强度和中国温度波动的历史。该序列与观测到的近百年来东亚冬季风强度记录、竺可桢的中国温度波动曲线以及葛全胜的中国东部冬半年温度变化序列有很好的对应关系。得出的气候指标序列在竺可桢给出的公元600—1100年高温期间的780—920年出现了一个极小值区,为许多作者推测的公元780—920年出现一个短暂的冷期提供了佐证;另外该序列近百年来变化幅度明显,反映了人类活动的影响。     

东海大陆架沉积物内大型底栖生物和生源结构

底栖生物对沉积过程和沉积类型的影响有两个方面，一是导致颗粒沉积物的沉积、再悬浮，或导致其稳定、垂直混合和粒级分层；二是影响液体和溶解性矿物质同上覆水的交换。长江口外的东海大陆架区域辽阔(宽度超过500km)，包含着各种各样的沉积环境和生物。在31°－33°N之间的海域，低层水温的巨大梯度，形成一个介于亚热带和冷温带(或北温带)群落之间的极为明显的生物地理过渡带。沉积物从现代沉积中心的粘土到全新世海侵的残留砂皆有分布。 本文是1980和1981年中美东海沉积动力学联合调查的研究结果，简要地描述底栖生物的一般分布型，重点讨论沉积柱中大型底栖生物垂直分布的观测结果，并推断底栖生物在沉积过程中的作用。