块体搬运沉积顶面沉积过程模拟--以南海北部坡为例

块体搬运沉积体系（MTDs）具有起伏不平的顶面,会影响后续的浊流沉积,厘清MTDs顶面对后续沉积的控制作用,有助于了解海底扇的发育规律。基于南海北部琼莺段陆坡的三维地震数据,对块体搬运沉积体系及其上覆充填物的形态进行刻画,并使用Flow3D进行数值模拟,分析其顶面对后续沉积的影响。研究认为：(1)MTDs的体部顶面具有低平、宽缓的特点,可形成宽广低缓的凹槽;趾部挤压区顶面起伏大,可形成孤立的凹槽。(2)MTDs体部顶面可形成大规模的、连续的海底扇;趾部顶面凹槽发育小型扇体;局部隆起的背流面下端可发育规模不一的扇体;MTDs末端低洼处是大型海底扇形成的有利区。(3)MTDs顶面起伏程度越大,越有利于沉积物卸载、沉积,形成更大规模海底扇。     

南海北部一次台风浪过程的数值模拟

采用Holland 模型将2009 年6 号台风莫拉菲参数化, 并通过一个权重系数将模型风场和背景风场叠加起来, 构造了南海北部台风过境时的风场。随后通过时空插值, 将该风场以空间分辨率5′×5′、时间步长1 h 的精度输入到SWAN(Simulating Waves Nearshore)模式中, 模拟了莫拉菲台风通过时南海北部的海浪场。然后使用Jason-2 卫星波高数据对模式进行了验证, 结果表明模式结果与实测值吻合良好。利用模式结果我们分析了台风中心和海浪场的最大有效波高中心的位置关系, 以及台风风场结构和海浪场结构的关系。最后, 通过计算海浪场的能量并将其与风要素和浪要素对比, 我们研究了台风过境期间海浪场的动力机制。     

西湖凹陷中北段花港期构造数值模拟及物源意义

在区域研究的基础之上,根据平衡剖面恢复的运动学参数,利用构造应力数值模拟技术,对渐新世花港期西湖凹陷中北段和东部的构造变形与物源进行了研究。结果表明：西湖凹陷东西向挤压在中新世玉泉期最为强烈,其次为花港期;花港期,由南向北水平缩短率逐渐变大。福江凹陷在花港期存在巨大基底裸露区,为西湖凹陷渐新统花港组的沉积提供了充足的物源。钓鱼岛隆褶带之上广泛发育花港组,厚度从南向北逐渐减薄,地质趋势法恢复的北部剥蚀厚度达1 700 m。花港期冲绳海槽还未形成,钓鱼岛隆褶带与东海陆架外缘隆起连在一起,接受来自东侧的物源供给。数值模拟结果为西湖凹陷北侧、东侧物源的存在提供了构造变形的理论基础,阐明了西湖凹陷花港组内发育以轴向水系为主,多向物源供给的构造背景。     

春季南海北部上混合层的数值模拟与数值实验

根据 1 998年南海季风实验 (SCSMEX)北部“实验 3号”调查船的观测资料 ,采用一维湍动能模式 (TKE模式 ) ,对春季南海北部的SST及混合层随时间变化特征进行了数值模拟和数值试验。结果表明 ,TKE模式能够很好地模拟南海北部的海表面温度SST和上混合层深度随时间变化基本特征。在南海 5— 6月 ,SST的日振荡主要依赖于短波辐射的日变化 ,短波辐射是SST的主要维持机制 ;短波辐射会使SST升高 1— 4℃ ;风的垂直混合作用主要是抑制了SST的日周期振荡。春季南海海面潜热通量和感热通量与短波辐射和风应力相比较 ,是一个对SST影响较小的量。南海北部 5月份混合层深度的变化趋势和振荡特征受风应力和短波辐射共同控制 ,风应力使混合层深度加深 5— 1 0m ,短波辐射使混合层深度平均变浅 5— 1 0m。而 6月份南海北部 ,在夏季风爆发后短波辐射较小 ,短波辐射的作用只能使混合层深度变浅1— 2m ,潜热通量和感热通量对混合层的作用会使混合层的深度加深 1— 2m ,混合层深度主要受风应力控制。     

阳江-一统东断裂的新生代活动：从珠江口盆地西部构造特征与演化过程分析得到的启示

阳江-一统东断裂是珠江口盆地西部一条重要的NW向区域大断裂,是盆地东西分块的重要分界线。南海北部陆缘在新生代经历了大陆裂谷-裂离-海底扩张-热沉降的过程,阳江-一统东断裂在新生代的活动是这一复杂过程的一部分。对分处断裂两侧的从陆架延伸至洋陆边界的两条NNW向多道地震剖面进行了地质解释,研究了珠江口西部的构造和沉积特征。利用2D-Move软件及构造回剥法建立了平衡剖面模型,计算了断层活动速率,结合构造位置、构造演化史、标志构造和应力分析推断了阳江-一统东断裂在新生代的活动史。结果表明,阳江-一统东断裂可以中部坳陷带为界分为两段,从65Ma到32Ma,断裂整体表现为左旋活动,继承了断裂在中生代时期的先存左旋走滑,其中,在此时期断裂南段主要表现为伸展活动,伴随着轻微的左旋走滑,这种伸展活动控制了云开低凸起的形成和演化;从32Ma到23.8Ma,断裂北段的左旋走滑活动持续,而南段逐渐转为轻微的右旋走滑或左旋活动停止。在23.8Ma之后,断裂南段的右旋走滑活动持续,北段的左旋走滑逐渐停止,或转为轻微的右旋走滑。阳江-一统东断裂的这种走滑旋向的转变可能与在珠江口盆地南部洋陆过渡带区域的岩浆底侵作用有关。根据对盆地构造活动强度和裂谷格架的分析,认为阳江-一统东断裂的新生代活动在珠江口盆地裂谷伸展过程中起到了应力调节的作用。     

珠三坳陷阳江凹陷构造特征及其对油气成藏的影响

在对研究区地震资料精细解释的基础上,对原阳江凹陷及其南缘低凸起重新进行了构造单元划分。阳江低凸起北支将原阳江凹陷分隔为阳江东、西两个凹陷,阳江东凹陷可以进一步分为东1洼和东2洼。阳江北断裂是阳江东、西两个凹陷主要的控凹断裂,根据断裂走向拐点和阳江东、西凹陷的分界可以把阳江北断裂划分为3段,分别是西段、中段和东段,西段控制阳江西凹陷,中段控制东1洼,东段控制东2洼。断裂各段活动规律不同,其中断裂中段控制的东1洼的主要活动期在晚始新世和早渐新世,控制文昌组和恩平组的湖相沉积,勘探潜力最好。继承、叠加发育的伸展构造样式是阳江东、西两凹陷的主要构造样式,断层型圈闭和披覆背斜型圈闭是该地区发育的主要圈闭类型。勘探实践表明,垂向运移和近源成藏是阳江东、西两凹陷主要的成藏规律。     

南海北部深海浅层沉积物中甲烷生物地球化学过程数值模拟研究

富甲烷浅层海相沉积物中的生物地球化学过程已引起了国内外学者的广泛关注。研究采用数值模拟的方法对"海洋四号区"浅层沉积物中甲烷生物地球化学过程进行定量研究。依据研究区域实际地质资料,使用Mathematica建立起一维反应运移稳态模型。模拟结果认为研究区深层沉积物内赋存有甲烷源,释放的甲烷气以气泡的形式运移至沉积物表层,并造成气泡淋滤现象。气泡淋滤使孔隙水中SO42-等溶质浓度在海底以下0~2.8 m的范围内保持不变。甲烷气泡在浓度梯度作用下向孔隙水中溶解,溶解通量为160 mmol·m-2·a-1,溶解甲烷在微生物作用下被SO42-氧化,氧化速率为140 mmol·m-2·a-1。甲烷通量与氧化速率均远小于水合物脊等甲烷渗漏活跃地区,SMTZ埋藏也相对较深,故推测甲烷源埋藏较深或规模较小,也有可能是良好的圈闭条件阻止了甲烷逸出。作为AOM过程的重要自生矿物,本地区碳酸盐和硫化物矿物沉淀速率都比较低(分别为35 mmol·m-2·a-1和70 mmol·m-2·a-1),且碳酸盐的沉淀受到了硫化物矿物的影响。     

南海潮汐潮流的数值模拟

本文用二维球坐标数值模式计算了南海m₁[=(K₁+O₁)/2]和M₂分潮的分布.计算范围从2°N到25°N,99°E到121°30'E,坐标的经向纬向、格距均为1°/4.计算结果与92个实测站进行比较符合良好,m₁分潮振幅的平均误差为4cm,迟角为7°.M₂分潮振幅的平均误差为9cm,迟角为12°.根据计算结果给出南海m₁和M₂分潮的潮汐、潮流、潮余流和潮能通量分布图.     

边缘海盆地断层差异演化成因的数值模拟：以西湖凹陷平北斜坡带为例

东海陆架盆地中生代以来的成盆过程中,发育了大量陆倾控盆断裂,其发育模式与形成演化与东亚其他边缘海盆地差异明显。前人关注东海陆架盆地迁移特征,而忽略了断层差异演化的形成机制,对断层发育过程控制因素缺少深入研究。西湖凹陷平北斜坡带北部为海倾断层组成的断阶区,南部为陆倾断层组成的半地堑区,断裂差异演化指示着东海陆架盆地的成盆过程。本文通过离散元数值模拟,模拟陆倾和海倾断层的形成及演化,以探讨断层几何发育特征的控制因素。结果表明,岩性差异对斜坡带断层演化有较大影响,较高抗剪强度岩层破裂易产生陆倾控盆断裂,而低抗剪强度岩石则易形成向海倾断层。应力作用方向是区域差异演化的重要控制因素,岩石强度相同,应力作用方向相反时,断层倾向相反。盆地形成过程中发育众多凹陷斜坡,但坡度不是断层差异演化的主导因素。平北斜坡带和边缘海盆地的差异演化可能是由基底强度差异或应力方向差异导致的。本文利用离散元数值模拟平北斜坡带断裂差异演化过程,为东海盆地构造演化机制及边缘海盆地的形成提供了思路和理论依据。     

深水浊流形成过程的水动力学模拟:以南海北部琼东南盆地浊流形成过程为例

Turbidity currents represent a major agent for sediment transport in lakes, seas and oceans. In particu-lar, they formulate the most significant clastic accumulations in the deep sea, which become many of the world＇s most important hydrocarbon reservoirs. Several boreholes in the Qiongdongnan Basin, the north-western South China Sea, have recently revealed turbidity current deposits as significant hydrocarbon res-ervoirs. However, there are some arguments for the potential provenances. To solve this problem, it is es-sential to delineate their sedimentary processes as well as to evaluate their qualities as reservoir. Numerical simulations have been developed rapidly over the last several years, offering insights into turbidity current behaviors, as geologically significant turbidity currents are difficult to directly investigate due to their large scale and often destructive nature. Combined with the interpretation of the turbidity system based on high-resolution 3D seismic data, the paleotophography is acquired via a back-stripping seismic profile integrated with a borehole, i.e., Well A, in the western Qiongdongnan Basin; then a numerical model is built on the basis of this back-stripped profile. After defining the various turbidity current initial boundary conditions, includ-ing grain size, velocity and sediment concentration, the structures and behaviors of turbidity currents are investigated via numerical simulation software ANSYS FLUENT. Finally, the simulated turbidity deposits are compared with the interpreted sedimentary bodies based on 3D seismic data and the potential provenances of the revealed turbidites by Well A are discussed in details. The simulation results indicate that a sedimen-tary body develops far away from its source with an average grain size of 0.1 mm, i.e., sand-size sediment. Taking into account the location and orientation of the simulated seismic line, the consistence between normal forward simulation results and the revealed cores in Well A indicates that the turbidites should ha     

南海北部深海浅层沉积物中甲烷生物地球化学过程数值模拟研究北大核心CSCD

富甲烷浅层海相沉积物中的生物地球化学过程已引起了国内外学者的广泛关注。研究采用数值模拟的方法对"海洋四号区"浅层沉积物中甲烷生物地球化学过程进行定量研究。依据研究区域实际地质资料,使用Mathematica建立起一维反应运移稳态模型。模拟结果认为研究区深层沉积物内赋存有甲烷源,释放的甲烷气以气泡的形式运移至沉积物表层,并造成气泡淋滤现象。气泡淋滤使孔隙水中SO_4^(2-)等溶质浓度在海底以下0~2.8m的范围内保持不变。甲烷气泡在浓度梯度作用下向孔隙水中溶解,溶解通量为160mmol·m^(-2)·a^(-1),溶解甲烷在微生物作用下被SO_4^(2-)氧化,氧化速率为140mmol·m^(-2)·a^(-1)。甲烷通量与氧化速率均远小于水合物脊等甲烷渗漏活跃地区,SMTZ埋藏也相对较深,故推测甲烷源埋藏较深或规模较小,也有可能是良好的圈闭条件阻止了甲烷逸出。作为AOM过程的重要自生矿物,本地区碳酸盐和硫化物矿物沉淀速率都比较低(分别为35mmol·m^(-2)·a^(-1)和70mmol·m^(-2)·a^(-1)),且碳酸盐的沉淀受到了硫化物矿物的影响。     

南海北部白云凹陷-东沙岛西南海区的浅地层探测与深水沉积特点

采用新引进的海洋深水浅层剖面仪,从珠江口外陆架进入白云凹陷-东沙岛西南海区中陆坡区,进行了浅地层探测,获得了高分辨率反射记录.分析发现,白云凹陷上陆坡段沉积连续性较好,海底反射强度侧向变化平缓,显示了比较均一的沉积底质和微弱的海底水动力条件;在白云凹陷-东沙岛西南海区中陆坡区,海底滑坡严重,局部存在强烈的、平行陆坡的海底洋流冲蚀,海底地形崎岖不平,反射强度侧向变化大,表明海底底质不均匀,海底水动力强.浅地层记录还显示中陆坡海底山丘有海底气体泄露现象,结合常规反射地震识别的海底泥底辟特征,确定海底山丘为泥火山.气体泄露和海底反射振幅的变化代表了海底浅层聚有丰富的气体以及嗜甲烷生物链活动的钙化,因而推断该区不仅是油气的聚集区,也是水合物的聚集带.     

梨树断陷断陷期小宽断裂带构造应力场数值模拟

在小宽断裂带构造解析基础之上,根据地质资料以及前人提供的岩石物理学参数建立了梨树断陷区的二维地质和数值模型。进行了构造应力场数值模拟,分析了梨树断陷小宽断裂带断陷期小宽断裂带断陷期在沙河子期(K1sh)、营城期(K1yc)、登楼库期(K1d)的构造应力场特征。模拟结果显示：(1)沙河子期在左旋走滑应力状态下,小宽断裂带处于近NE—SW方向的拉张应力状态,剪应力在沿着断裂带SW—NE走向逐渐减小; (2)营城期在右旋走滑的应力状态下,小宽断裂带处于近NW—SE向的拉张力状态,剪应力最大值位于断裂带的最中间部位;(3)登楼库期在左旋走滑的应力状态下,断裂带处于SWW—NEE向的张拉应力状态,剪应力最大值位于断裂带西南段。     

中尺度涡对南海北部全日内潮传播影响的数值模拟研究

基于潮汐-环流耦合的FVCOM数值模式,本文以南海北部全日内潮为例探究了中尺度涡对内潮传播的影响.分析结果表明,暖涡和冷涡分别导致全日内潮向西北和西南方向折射,能通量方向最大变化可达40°;全日内潮能通量大小在子午向呈现反相位变化,在暖涡南部(冷涡北部)边缘显著减小,而在暖涡北部(冷涡南部)边缘明显增大,最大变化幅度达...     

热带气旋-海洋的相互作用对南海一个强热带气旋过程影响的数值模拟

采用中尺度海-气耦合模式MCM v1.0对南海强热带气旋“黄蜂”(No.0214)进行了数值模拟试验,并就热带气旋-海洋的相互作用对热带气旋的影响进行了定量分析。结果表明,耦合试验中热带气旋后期路径有显著改善,36h和48h路径误差分别减小22km和110km,登陆点位置误差减小22km;气旋强度与非耦合结果基本一致,36—48h气旋强度减弱得更快;热带气旋中心大风区地面风速增大1—3m.s-1,眼区附近风速减小2—5m.s-1;近地层(取925hPa)气温降低1℃以上,且气温降温区与较大的SST下降区域大致吻合;改进了热带气旋暴雨的落区及降水强度,且主要落区误差的修正位于热带气旋移动路径的右侧并同主要的SST降温区相关;热带气旋-海洋相互作用通过SST下降减少向上的热通量,潜热通量的减少对SST的下降更敏感。     

南海季风试验期间海面低层大气过程的初步数值模拟试验

采用一维高分辨率大气边界层模式(OSUPBL),模拟了南海海面低层大气,得到高分辨率的海面低层大气的各种气象要素及界面通量和能量平衡关系,并将模拟结果和南海季风试验(SCSMEX)观测结果和日本气象厅(JMA)再分析资料进行对比分析.结果指出,OSUPBL模式模拟得到的海面大气边界层的风速、温、湿垂直廓线,大气边界层高度以及海表面短波辐射、长波辐射、感热、潜热通量、净辐射和海面热收支等与实际观测结果基本一致.     

南海海面高度季节变化的数值模拟

比较POM模式模拟与观测(TOPEX/Poseidon高度计资料)的南海海面高度(SSH)的季节变化在空间分布上的一致性和差异.结果表明:本文使用的POM模式能较好地模拟南海SSH的季节变化;冬季与夏季,春季与秋季南海海面异常场形式完全相反,冬季Ekman输运造成在西海岸的堆积要比夏季在东海岸堆积更明显,而吕宋冷涡中心附近和吕宋海峡海面季节变化振幅最大;除春季以外,在南海绝大部分海域,海面高度的季节变化主要受风力的控制,南海海面热量通量对SSH的季节变化贡献约为20%,风应力对SSH的季节变化的贡献约为80%.     

南海冬、夏季环流的三维数值模拟

本文利用一个斜压三维陆架海模式——HAMSOM模式对12月份和8月份的南海环流进行数值模拟,结果为:对上层流场,在12月份,在西沙群岛－中沙群岛海区间呈现一个气旋式环流,在越南中部东岸存在一支南向西边界流,在金兰湾的远海为一局地反气旋涡,在南海南部,主要表现为万安滩的气旋式大弯曲(气旋涡)及在北康暗沙北侧的反气旋涡;在8月份,在东沙群岛－中沙群岛－吕宋岛西侧海域间存在一大尺度的气旋涡,在南海西部主要表现为以西沙群岛南部的气旋涡与金兰湾－礼乐滩间的反气旋式大环流相对峙的局面,同时在万安滩东侧有－气旋涡.由于斜压效应、底形效应的作用,使冬、夏季的南海南部中层流场几乎与上层流场相反.     

基于全球海洋模型GOCTM的海啸传播过程数值模拟——以2004印尼大海啸为例

文中利用在有限体积近海模型FVCOM基础上拓展开发的全球海洋模型GOCTM(Global Ocean Circulation and Tide Model)进行了海啸波传播过程模拟,GOCTM采用全球无结构三角形网格,避免了开边界条件引入带来的误差,利用德国AWI研究所提供的海啸源作为初始水位场,模拟了2004年12月26日苏门答腊-安达曼Mw 9.2地震引发的海啸传播过程。通过模拟结果与印度沿岸潮位站数据以及海啸发生过程观测到的卫星高度计数据进行了对比,发现模拟结果与观测值相近,相关系数最高达0.82,相关性较好。模拟的海啸波到达苏门答腊岛北部的时间与日本的TUNAMI 模型和德国AWI研究所的TsunAWI模型的模拟结果相符,时间相差不到30 min,证明GOCTM全球模型可以较好地对海啸传播过程进行模拟,结果令人满意,希望本工作可以为我国海啸预报和预警提供参考。