晚更新世末期中国陆架沙漠化及其衍生沉积的研究

根据中美联合调查的浅地层剖面仪记录,经室内分析结果表明,晚更新世末期,影响渤、黄、东海环境变化的动力因素是古季风活动;古季风活动的结果,使陆架部分地区发生沙漠化,并产生一系列衍生沉积;内陆架区的辽东浅滩、苏北浅滩、台湾浅滩有可能都为埋藏沙漠体;位于渤海海峡中的庙岛列岛,以及蓬莱西部的黄土沉积,为渤海中部沙漠化的衍生沉积;位于南京附近的黄土沉积,为苏北浅滩的衍生沉积;山东半岛和华北平原为继承性的干旱化环境;陆架区各类沉积物间具有一定的亲缘关系。     

末次盛冰期以来渤、黄、东海陆架底质分布演变过程模拟研究

渤、黄、东海陆架底质的形成分布与末次盛冰期之后的海侵密切相关。末次盛冰期结束、海侵开始以来 ,潮流是渤、黄、东海陆架上的永久性主导作用应力。为从长期沉积动力演变过程的角度 ,探讨渤、黄、东海陆架底质形成分布的有关成因问题 ,利用数值模拟手段 ,再现了末次盛冰期以来 6个时期渤、黄、东海陆架潮流作用下海底的冲淤格局及底质分布。结果表明 ,扬子浅滩南侧东海外陆架的砂质沉积基本上是自 - 80 m海面以来形成的。扬子浅滩形成于 -5 2 m海面之后 ,至 - 3 0 m海面时已有一定规模 ,全新世最大海侵之后 ,逐渐形成现在规模的扬子浅滩。南黄海中部泥自 - 5 2 m海面时就已开始形成 ,- 3 0 m海面时范围很大 ,侵入北黄海 ,全新世最大海侵以来 ,逐渐调整到现在的范围。渤海中央泥、北黄海西部泥、浙闽岸外泥、辽东半岛西侧与北侧的砂质沉积、西朝鲜湾与江华湾中的砂质沉积以及苏北浅滩是自全新世最大海侵以来逐渐形成的。海州湾中砂质沉积形成的盛期在公元 8世纪之后。济洲岛西南泥、南黄海东部泥很可能分别形成于 - 3 0 m海面、- 5 2 m海面以来。全新世渤、黄、东海陆架底质分布的演变过程大致分为 2个阶段 :全新世最大海侵之前为渤、黄、东海陆架底质分布宏观格局的形成阶段 ;全新世最大海侵至今为渤     

末次盛冰期以来渤、黄、东海陆架底质分布演变过程模拟研究

渤、黄、东海陆架底质的形成分布与末次盛冰期之后的海侵密切相关。末次盛冰期结束、海侵开始以来，潮流是渤、黄、东海陆架上的永久性主导作用应力。为从长期沉积动力演变过程的角度，探讨渤、黄、东海陆架底质形成分布的有关成因问题，利用数值模拟手段，再现了末次盛冰期以来6个时期渤、黄、东海陆架潮流作用下海底的冲淤格局及底质分布。结果表明，扬子浅滩南侧东海外陆架的砂质沉积基本上是自－80m海面以来形成的。扬子浅滩形成于－52m海面之后，于－30m海面时已有一定规模，全新世最大海侵之后，逐渐形成现在规模的扬子浅滩。南黄海中部泥自－52m海面时就已开始形成，－30m海面时范围很大，侵入北黄海，全新世最大海侵以来，逐渐调整到现在的范围。渤海中央泥、北黄海西部泥、浙闽岩外泥、辽东半岛西侧与北侧的砂质沉积、西朝鲜湾与江华湾中的砂质沉积以及苏北浅滩是自全新世最大海侵以来逐渐形成的，海州湾中砂质沉积形成的盛期在公元8世纪之后。济洲岛西南泥、南黄海东部泥很可能分别形成于－30m海面、－52m海面以来。全新世渤、黄、东海陆架底质分布的演变过程大致分为2个阶段：全新世最大海侵之前为渤、黄、东海陆架底质分布宏观格局的形成阶段；全新世最大海侵于今为渤、黄、东海陆架底质分布格局的局部调整阶段。某一特定时期渤、黄、东海陆架的底质分布格局主要受控于此时的潮流动力场。末次盛冰期以来渤、黄、东海陆架底质分布格局的演变主要受控于该区潮流动力场的演变。     

全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运演变过程模拟研究

模拟了全新世9个特定时期潮流作用下渤、黄、东海陆架上的泥沙输运状况，结果表明，东海外陆架梳状古沙脊形成的盛期在-80m至-52m海面期间，主要是潮流将侵蚀的海底晚更新世物质与河流的入海泥沙向东南方向输运而形成；-52m海面之后，该古沙脊逐渐停止发育，扬子浅滩形成于-52m海面之后，至-30m海面时已发育比较成熟，它主要是旋转流将海底晚更新世物质与全新工河流入海泥沙中的细粒物质呈扇形向外毛皮选掉，粗粒物质留在原地而形成，南黄海中部泥在-52m海面时已开始形成，该泥是细粒物质的汇，泥沙来源具有多源性但泥沙来量不足，西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席、辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席、海州湾中砂质沉积、南黄海辐射状沙脊以及北黄海西部泥、渤海中央泥、浙漫漫岸外泥主要形成于全新世最大海侵以来，西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席分别是强往复流与旋转流主要侵蚀海底的晚更新世物质而形成，辽东浅滩沙脊与渤澡浅滩沙席主要是强潮流将老铁山水道中的晚更新世物质带到辽东半岛西侧海域沉积而形成，海州湾中的砂质沉积是潮流将海底晚更新世物质与河流入海泥沙中的细粒物质带往外海留下粗粒泥沙而形成，南黄海辐射状沙脊是辐射状潮流场改造北来的黄河泥沙与南来的长江泥沙而形成。北黄海西部泥的物源主要是黄河入海泥沙通过渤海海峡南部向北黄海的扩散分量，该泥非细粒物质的汇，而是处于黄河入海泥沙由渤海向黄海输运的过路地段，渤海中央泥的沉积中心位于其南、北两端，其物源主要为黄河入海泥沙向渤海中部的扩散分量，浙闽岸外泥的物源主为长江南水泥沙与浙闽沿岸来沙，南黄海中部泥、北黄海西部泥、渤海中央泥以及浙闽岸外泥基本与弱潮流区相对应，济州岛西南泥、黄海东部泥的形成最迟始于-30m海面时，长江入海泥沙有为其提供物源的可能，全新世某一特定时期渤、黄、东海陆架不同海区的泥沙输运状况受潮流的强弱、类型以及不对称性等的控制。全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运场的演变受控于潮流场的演变。     

潮流场对渤、黄、东海陆架底质分布的控制作用

运用二维潮流数学模型，模拟了渤、黄、东海陆架的M2潮汐、潮流。结果表明，渤、黄、东海陆架的潮流有强弱之分以及往复流和旋转汉之别。在此基础上，计算了8种粒径沙的湖平均悬移输沙率、潮平均推移输沙以及相应的输沙率散度。根据输沙率散度的正负，划分了海底冲刷区与淤积区。根据不同粒径泥沙输沙率散度的相对大小，确定出海底的主要底质类型为砂质沉积、粉砂质泥沉积和以粉砂为主的混合沉积。计算结果表明，海底3种主要底负类型的分布格局与海底的冲淤格局以及与输沙率矢量的发散和聚合状况基本一致。在渤、黄、东海陆架，沙脊主要在强往复流区形成，沙席主要在强或较强的旋转流区形成，泥质沉积主要在弱潮流区形成。砂质沉积、泥质沉积以及混合沉积这3种主要底质类型并非孤立存在，而是受渤、黄、东海陆架潮流场控制而形成的一个完整的潮流沉积体系。渤、黄、东海陆架的砂质沉积与泥质沉积并非残留沉积，而是潮流沉积。在没有冷涡的情况下，黄、东海陆架的典型泥质沉积在弱潮流环境中同样可以形成，因此，认为冷涡并非黄、东海陆架典型泥质沉积形成的必要条件。     

全新世渤、黄、东海陆架泥沙输运演变过程模拟研究

模拟了全新世 9个特定时期潮流作用下渤、黄、东海陆架上的泥沙输运状况。结果表明 ,东海外陆架梳状古沙脊形成的盛期在 - 80m至 - 52m海面期间 ,主要是潮流将侵蚀的海底晚更新世物质与河流的入海泥沙向东南方向输运而形成 ;- 52m海面之后 ,该古沙脊逐渐停止发育。扬子浅滩形成于 - 52m海面之后 ,至 - 30m海面时已发育比较成熟 ,它主要是旋转流将海底晚更新世物质与全新世河流入海泥沙中的细粒物质呈扇形向外簸选掉 ,粗粒物质留在原地而形成。南黄海中部泥在 - 52m海面时已开始形成 ,该泥是细粒物质的汇 ,泥沙来源具有多源性 ,但泥沙来量不足。西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席、辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席、海州湾中砂质沉积、南黄海辐射状沙脊以及北黄海西部泥、渤海中央泥、浙闽岸外泥主要形成于全新世最大海侵以来。西朝鲜湾沙脊与江华湾沙席分别是强往复流与旋转流主要侵蚀海底的晚更新世物质而形成。辽东浅滩沙脊与渤中浅滩沙席主要是强潮流将老铁山水道中的晚更新世物质带到辽东半岛西侧海域沉积而形成。海州湾中的砂质沉积是潮流将海底晚更新世物质与河流入海泥沙中的细粒物质带往外海、留下粗粒泥沙而形成。南黄海辐射状沙脊是辐射状潮流场改造北来的黄河泥沙与南来的长江泥沙而形成。北黄海西部泥的     

晚更新世末期黄、渤海陆架环境的新探讨

在晚更新世末期,中国陆架环境的最显著特点是寒冷而干燥。那时的海面比现在至少下降了130米,因而渤海、黄海陆架裸露成陆并转化为亚洲大陆的一部分。根据对大量钻孔分析资料和数千公里的浅地层剖面仪测量记录的研究,证明在古季风的作用下,出露了的海底曾发生沙漠化,并产生一系列衍生沉积（黄土沉积）。     

末次冰消期以来渤、黄、东海陆架潮汐、潮流演变过程模拟研究

末次盛冰期结束、海侵开始后渤、黄、东海陆架潮汐、潮流的演变对该区泥沙的输运与沉积 ,以及海底地貌的形成、分布以及演变等具有深刻影响。文中数值模拟末次冰消期以来 4个特定时期 ,即比现在海面低 80 m、5 2 m、30 m海面以及全新世最大海侵时渤、黄、东海陆架的潮汐、潮流。根据不同时期的潮汐、潮流分布特征得出 ,末次冰消期以来渤、黄、东海陆架潮汐、潮流的演变过程大致以全新世最大海侵为界划分为两个阶段 :1全新世最大海侵前为渤、黄、东海陆架潮汐、潮流基本分布格局的形成阶段 ;2全新世最大海侵后 ,为基本分布格局的局部调整阶段。末次冰消期以来基本海岸轮廓的变迁是渤、黄、东海陆架区潮汐、潮流演变的主要控制因素     

中国陆架潮流沉积体系和模式

在1991年中法合作渤海潮流沉积研究的基础上,查阅了国内外有关研究成果,分析了中国陆架的水深地形、沉积地貌与潮流动力的关系,认为潮流对中国陆架的海底地貌和沉积的形成发育起了主导作用。当潮流流速大于3节时,潮流的侵蚀作用是主要的,往复潮流多形成冲刷深槽,大大刷深了海峡或水道。当潮流流速1－3节时,潮流的沉积作用是主要的,多形成浅滩,即潮流沙脊和潮流沙席。以M2分潮椭率绝对值0．4为界,大于0．久者意味着潮流旋转性强,多形成潮流沙席;小于0．4者意味着潮流往复性强,多形成潮流沙脊。提出了我国邻近陆架发育了5个现代潮流沉积地貌体系：（1）黄海东部潮流沉积体系,它由西朝鲜湾潮流沙脊和其南部的沙席两者组成;（2）渤海东部潮流沉积体系,它由老铁山水道冲刷槽,辽东浅滩沙脊和渤中浅滩沙席三者组成;（3）长江口外潮流沉积体系,它由江苏滨外潮流沙脊和长江口浅滩潮流沙席组成;（4）台湾滨外潮流沉积体系,它由台湾海峡冲刷槽、台湾浅滩沙脊、澎湖水道冲刷槽和台中浅滩沙席四者组成;（5）琼州海峡潮流沉积体系,它由琼州海峡冲刷槽、东浅滩沙脊和西浅滩沙脊三者组成。此外,在东海陆架上还有冰后期海侵早期形成的残留潮流沉积体系。全新世陆架浅海潮流沉积模式可分海峡一浅     

南黄海陆架沉积学研究

黄海中部、济州岛西南,存在厚层的泥质沉积,它们分别与上述地区的冷涡活动区相对应。在两个泥质沉积区之间又出现连接它们的通道,形成别有特征的“冷涡-通道”沉积体系。经分析发现,这个沉积体系,完全受控于黄海暖流、冷涡及其相关的环流体系。此外,在黄海西南部及东海北部海底发现大面积砂岩及其砾石,揭示了黄、东海陆架沉积物的新源地。     

晚更新世末期黄、渤海陆架沉积物分布格局及其沉积特征

通过对80年代以来黄、渤海陆架地质调查有关柱状岩芯资料的分析研究，以地层年代为依据，划分晚更新世与全新世地层。研究结果表明，未次冰期低海面时期，黄、渤海陆架沉积物受到来自北方于冷气流的作用，形成独特的分布格局，陆架沉积物的综合特征反映出晚更新世末期黄、渤海陆架曾经发生过沙漠化，并形成一系列的风沙沉积。根据沉积物的分布特征和拉度组成将黄、渤海陆架划分为6个沉积区域和4种主要沉积类型。     

晚更新世末期南黄海中部陆架古地貌特征

晚更新世末期(12000-25000a BP)为玉木冰期最盛时期,气候寒冷而干燥,极地冰流的扩展使世界海面大幅度下降,我国东部沿海海面下降约130-160m,黄海、东海陆架裸露成陆。在寒冷干燥的气候条件下,陆架沉积物不仅受到强烈的机械风化作用,而且受到来自北方强大干冷气流的吹扬作用,陆架沉积物在这些外力因素的作用下破坏解体,形成一系列的风沙地貌和风沙沉积,反映出晚更新世末期南黄海陆架沙漠化景观。根据本区浅地层测量断面分析研究的结果,并结合柱状岩芯及钻孔资料,初步揭示了本地区晚更新世末期的古地貌特征。     

台湾海峡南部海底地形的新发现

我们于1975年对台湾海峡南部进行海底地形和底质调查研究时发现:1.台湾浅滩发育着水下沙丘群。2.陆架地形受现代环境的作用,正经历着冲刷、侵蚀和堆积的再改造过程。3.陆架边缘曾发生了巨大的滑坡。其原因是陆源物质供应严重缺乏,在风浪和各种流系作用下,使沉积物不断进行分异作用,再加上自1938年以来多次发生5—7级海底地震而导致滑坡,滑坡又促使沉积物向深水搬运,加速陆架地形的冲刷。     

渤海海底埋藏黄土及沿岸出露黄土的成因

根据自60年代以来渤海海底的15个地质钻孔及最近的大量海上调查资料，在其他学者对渤海沿岸出露黄土各种特征详尽研究的基础上，分析了晚更新世末期以来渤海的陆架区环境特征。结果表明，晚更新世末期强劲的西北冬季风使出露的渤海海底部分发生沙漠化，在下风头形成黄土堆积。部分黄土被全新世海相层覆盖形成埋藏黄土，在辽东半岛、庙岛群岛及山东半岛沿岸则形成出露黄土。     

中国近海北部陆架海相地层解体问题的研究

晚更新世以来,中国近海北部陆架近岸地区至少发生了三次海侵并保留三期海相地层.在研究了数千千米的浅地层剖面仪测量资料及大量钻孔资料后,笔者发现最后冰期最盛时期陆架出露,海相地层并非简单地、原封不动地被保留下来.在强大的风力作用下,除进行正常的风成沉积以外,还产生了沉积分异作用,出现风暴沉积及其衍生沉积,裸露的陆架至少部分地改变了原来的沉积结构,形成了新的沉积类型,构成复杂的混杂堆积区和黄土堆积区.这样,原先的海相地层被破坏,或者部分被保留下来,即陆架上海相地层发生了解体.     

渤海地区近20万年以来的海面变化

早在1888年.狄格尔 (Dc Gccr) 曾提出,斯堪的纳维亚半岛是典型的冰川均衡区,冰川负荷的消失引起了当地地壳的均衡抬升,形成了具有椭圆形的窍形隆起区,并用实际测量的资料进一步证叫了杰米逊(Jamieson,1865)所阐述过的“冰川均衡”论。自那时以来,冰川均衡论几乎统治了一个世纪,直到现     

末次冰消期以来北极东北陆架对快速气候变化的响应

北极快速气候变化越来越深刻影响着北极地区以及全球的环境变化,已成为当今地球科学研究的重大前沿科学问题。北极东北陆架作为世界上最宽广平坦的陆架,既是北冰洋季节性海冰形成的主要源区,又是现代海冰变化最强烈的区域,对气候变化敏感,响应强烈,属于环境脆弱地区。通过全面分析近年来国际上在末次冰消期以来快速气候变化背景下北极东北陆架环境响应的研究进展和存在的主要问题,阐述了沉积物“源—汇”过程、海冰演化历史、碳循环以及快速气候变化事件等方面取得的研究成果,发现东北陆架地区沉积物和有机碳来源复杂,时空变化强烈,气候和环境变化过程与海冰演化息息相关。未来的研究应加强现代过程的长期连续观测,重视地质记录中气候环境演变信号的精确解译,深化数值模拟技术和大数据的挖掘与使用,开展不同时间尺度北极快速气候变化及其驱动机制研究,并加强北极快速气候变化对中纬度地区特别是对东亚以及我国环境变化影响的研究。     

Generation mechanism of higher mode nondispersive shelf waves by wind forcing

The higher mode predominance in the current velocity fields associated with wind-induced shelf waves in the nondispersive regime is studied with a special attention to the effect of the geographical boundary, e.g. wide strait or wide bank areas. The effect of such large topographic change is represented by wind forcing with a finite dimension near the geographical boundary. The time development processes of the wind-induced shelf waves is examined in the context of an initial-value problem, where a spatially finite wind stress is applied att=0. Various modes of shelf waves excited at the boundary start propagating simultaneously and develop monotonically within the forcing region. After the passage of such wave, the energy of wind is used to maintain the attained equilibrium condition, i.e. the steady shelf circulation. The current evolution of the lower mode is restricted to the earlier stage because of the large propagation speed. In contrast, the higher mode waves can travel slowly within the forcing region so that the kinetic energy is supplied from wind stress for a long time before the equilibrium condition is established. Consequently, the observation at the fixed point near the geographical boundary would show that the higher mode waves gradually dominate as time goes on, i.e. for the long-term forcing.     

台风事件对东中国海悬沙浓度时空演变的影响分析

东海大陆架常受台风侵扰, 强风浪在破坏水体结构的同时引起大量泥沙再悬浮。台风是影响东海表层悬沙浓度(suspended sediment concentration, SSC)的主要动力之一。本文将台风类型分为登陆和非登陆两大类共八种。基于GOCI (geostationary ocean color imager)遥感数据统计分析了2017~2020年9个不同类型台风事件对表层悬沙浓度时空分布的影响。结果表明, 近海活动型和远海活动型台风使SSC显著增高了150%~200%; 随着风速减小, SSC逐渐下降, 但需要3~4 d才能恢复至台风之前的SSC。风速变化与SSC变化率的相关性高达0.86。近海及远海活动型台风影响研究区域的风向为偏北风, 该类型台风使秋季SSC等值线向外海延伸, 出现舌状分布特点; 而登陆型台风影响研究区域的风向前期为偏北风, 后期为偏南风, 该类型台风使SSC等值线呈基本平行向外海移动较短距离, 但不出现向外海延伸的舌状分布。近海及远海活动型台风事件使SSC分布迅速向气候态平均天气下的冬季输运类型转变, 其中近海活动型台风对SSC分布的影响比远海活动型更显著。登陆型台风对研究区域SSC跨陆架方向分布的影响比远海活动型台风更小。