珊瑚礁遥感研究进展

受到气候变化和人类活动的影响，全球的珊瑚礁生态系统正迅速退化，通过遥感技术监测珊瑚礁栖底物质的结构组成和变化对于管理和保护珊瑚礁生态系统具有重要意义。珊瑚礁上层水体对光强的衰减、栖底物质光谱的复杂性以及空间的异质性，构成了珊瑚礁遥感的特点，同时也是难点；从光谱可分性分析、遥感图像分类、混合光谱分解、变化检测4个方面总结分析了近几年国际上在珊瑚礁遥感领域所做的研究，并指出应从高光谱影像分析、声学遥感和光学遥感相结合、完善珊瑚礁遥感物理模型等方面推进珊瑚礁遥感的发展。     

珊瑚礁工程地质研究进展

珊瑚礁是发育于热带海洋环境中由生物作用和地质作用共同形成的地质体,是一种特殊的岩土介质类型,有着独特的工程环境特性和工程地质性质。珊瑚礁工程地质研究是现代工程地质学的一个新课题,是近年来为适应珊瑚岛礁工程建设的需求而发展起来的。介绍了珊瑚礁工程地质研究的内容及意义,综述了国内外珊瑚礁工程地质研究的历史现状及其进展,指出应将珊瑚礁体作为工程岩体,进行工程地质环境区带划分及各区带工程地质条件评价;分析礁岩体结构特征和礁体稳定性及其影响因素;分析礁体工程适宜性、地基及其环境与工程活动相互关系。针对珊瑚礁岩土的土力学特点,加强珊瑚礁颗粒破碎机理及其对工程地质性质影响机制的研究;建立能够代表珊瑚礁应力—应变特性的本构关系。     

古里雅冰芯气候记录对ENSO事件的响应

ENSO现象是一个产生于大尺度海-气相互作用的全球事件, 它是影响全球中低纬度大部分地区气候年际变化的一个重要的因子. 通过高通滤波法、累积异常法以及非参数检验等方法, 对古里雅冰芯中所记录的气候信息与ENSO事件进行相关分析表明, 在厄尔尼诺年, 古里雅冰芯中记录的降水量显著减少, 但对于δ¹⁸O而言, 虽然也在厄尔尼诺年偏低, 但未达到显著性水平.     

珊瑚礁岩土工程地质的探索与研究——从事珊瑚礁研究30年

珊瑚礁是一种特殊的岩土体,从工程地质角度可分为珊瑚砂屑土和珊瑚礁灰岩两大类。本文回顾了珊瑚礁研究30年的基本历程,重点对珊瑚砂屑土的静力学特性、动力学特性、颗粒强度低等特殊力学性能以及桩基工程性质的探索和研究成果进行了回顾与展望,并以南海岛礁工程建设为引,号召更多的科研学者加入到珊瑚礁的研究队伍中,共同促进珊瑚礁工程地质学科的发展。     

南海相对高纬度珊瑚对海洋环境变化的响应和高分辨率记录

分布于相对高纬度的亚热带珊瑚礁和珊瑚群落, 与热带珊瑚礁一样具有重要的研究价值, 但实际上对相对高纬度珊瑚的研究相对稀少。在我国南海, 相对高纬度的珊瑚礁和群落主要分布于广西涠洲岛、广东大亚湾、香港、福建东山、台湾等海域。近年来, 一些学者利用生物、生态、地质、地球化学等研究方法, 围绕"珊瑚群落演变与全球变化的关系"、"珊瑚对环境变化的高分辨率记录"等领域, 在相对高纬度海域开展了一些研究工作。本文首先简略介绍相对高纬度珊瑚的研究意义, 然后着重综述南海相对高纬度珊瑚对海洋环境变化的响应和高分辨率记录,以期通过综述前人的研究成果, 为接下来的研究提出新问题、开创新思路提供借鉴。     

南海西北部珊瑚礁记录所反映的新构造运动*

珊瑚礁是发育于热带海洋环境中由生物作用和地质作用共同形成的地质体,具有独特的新构造运动意义。南海西北部珊瑚礁记录所反映的新构造运动主要有火山活动、地壳升降运动和地震活动等。珊瑚礁区第四纪火山活跃,到现代已停止活动,部分火山构成珊瑚礁的基座,个别出露海面为火山岛;地壳升降运动差异较大,雷州半岛西南部珊瑚礁呈上升趋势,上升率为0.02~0.05mm/a;西沙群岛等岛礁地壳运动则呈下降趋势,下降率为-0.07~-0.10mm/a,岛礁中的造礁石珊瑚生长率、礁顶和灰沙岛的堆积率均相当于或大于地壳下降率与现代海平面上升率的总和;南海西北部珊瑚礁区内地震活动较强,尤其是1994年12月31日和1995年1月10日在雷州半岛西南部海域发生了6.1级和6.2 级地震,这两次地震对该区珊瑚礁的发育有较大的影响。     

高分辨率古海水温度记录──珊瑚Sr／Ca比值

高分辨率古海水温度记录──珊瑚Ｓｒ／Ｃａ比值韦刚健，李献华（中国科学院广州地球化学研究所，广州５１０６４０）关键词ＳＳＴ记录Ｓｒ／Ｃａ比值，珊瑚礁１弓】言研究第四纪古气候古环境变化，了解过去的气候演变规律，对预测未来气候变化趋势有重要意义，而依据地质...     

南沙群岛“危险地带”腹地珊瑚礁的地貌与现代沉积特征

南沙群岛中央水道及南华水道两侧的珊瑚礁,大部分为环礁,分属开放型、半开放型、准封闭型、封闭型和台礁化型,反映了环礁向灰砂岛演变的不同阶段。每个环礁,从礁前斜坡向礁坪至潟湖,可相应划分出3种沉积相和细分9种沉积带。礁顶是全新世中期以来形成发育的。     

西沙珊瑚礁区的第四纪事件

本文简要介绍了西沙珊瑚礁区第四纪期间(2.5Ma 以来)的事件沉积作用类型、特征及其时空分布。珊瑚礁区与典型冰川作用区、冰川外围区相似,依然是冷期与暖期相互交替的气候旋回。冷期向暖期变换为渐变关系,而暖期向冷期转换则为突变关系。2.5Ma 以来有30个以上的冷暖气候旋回。ESR 测年最大值达到1.26MaB.P.,末次冰期风成沉积物的下限,ESR 测定为70000aB.P.。     

珊瑚礁工程地质研究的内容和方法

珊瑚礁工程地质研究的主要内容为珊瑚礁自然地质条件、珊瑚礁岩土物理力学性质和珊瑚礁混凝土料问题。除了通常的工程地质研究方法外, 着重介绍珊瑚礁工程地质研究的钻探、触探和地球物理勘测方法。     

三亚海岸珊瑚礁地层成因演化与工程地质分区

珊瑚礁是一类特殊的工程建设场地,受地质成因、生物作用、海洋水动力环境和地质环境演化等多方面影响。开展珊瑚礁场地工程地质分区研究,不仅对认识珊瑚礁岩土层的成因和变化规律、分析评价珊瑚礁场地的工程地质条件等具有重要的理论意义,而且对未来南海岛礁工程建设具有重要指导作用。在现场地质调查的基础上,采用现场原位测试、室内试验和钻探岩芯分析等综合技术手段,分析了三亚珊瑚礁地层的演化历史,对地层结构特征、矿物成分、化学成分和土层物理力学性质进行了深入分析,将三亚海岸珊瑚礁场地划分为泻湖沉积区、砂坝堆积区和水下珊瑚生长堆积区;对各工程地质分区的工程特性和建设适宜性进行了分析评价。研究成果可以对珊瑚礁场地的地质调查、工程规划和设计提供指导和借鉴。     

Aggradation and carbonate accumulation of Holocene Norwegian cold‐water coral reefs

Cold‐water coral ecosystems present common carbonate factories along the Atlantic continental margins, where they can form large reef structures. There is increasing knowledge on their ecology, molecular genetics, environmental controls and threats available. However, information on their carbo‐nate production and accumulation is still very limited, even though this information is essential for their evaluation as carbonate sinks. The aim of this study is to provide high‐resolution reef aggradation and carbonate accumulation rates for Norwegian cold‐water coral reefs from various settings (sunds, inner shelf and shelf margin). Furthermore, it introduces a new approach for the evaluation of the cold‐water coral preservation within cold‐water coral deposits by computed tomography analysis. This approach allows the differentiation of various kinds of cold‐water coral deposits by their macrofossil clast size and orientation signature. The obtained results suggest that preservation of cold‐water coral frameworks in living position is favoured by high reef aggradation rates, while preservation of coral rubble prevails by moderate aggradation rates. A high degree of macrofossil fragmentation indicates condensed intervals or unconformities. The observed aggradation rates with up to 1500 cm kyr^?1 exhibit the highest rates from cold‐water coral reefs so far. Reef aggradation within the studied cores was restricted to the Early and Late Holocene. Available datings of Norwegian cold‐water corals support this age pattern for other fjords while, on the shelf, cold‐water coral ages are reported additionally from the early Middle Holocene. The obtained mean carbonate accumulation rates of up to 103 g cm^?2 kyr^?1 exceed previous estimates of cold‐water coral reefs by a factor of two to three and by almost one order of magnitude to adjacent sedimentary environments (shelf, slope and deep sea). Only fjord basins locally exhibit carbonate accumulation rates in the range of the cold‐water coral reefs. Furthermore, cold‐water coral reef carbonate accumulation rates are in the range of tropical reef carbonate accumulation rates. These results clearly suggest the importance of cold‐water coral reefs as local, maybe regional to global, carbonate sinks.     

复合坡度珊瑚礁地形上波浪破碎的试验研究

通过波浪水槽试验,研究了珊瑚礁地形上规则波的破碎特征,包括破碎类型、破碎波高、破碎位置以及破碎带宽度。试验在带礁缘的复合坡度断面下进行,测试了两种水位下系列波高和波周期相组合的工况。试验研究了波浪破碎类型的区分标准,评估了已有四类破碎指标在复合坡度珊瑚礁地形上的适用性,并给出了描述破碎位置和破碎带宽度的经验公式。结果表明:礁边水深深水波高比可较好地区分波浪的破碎类型;四类破碎指标关系式中以破碎波高深水波高比之于深水波陡的相关性为最优;深水波高和礁边水深是影响破碎位置和破碎带宽度的主要因素,随着深水波高礁边水深比的增大,量纲一破碎位置（破碎点与礁边的距离和礁边处浅水波长的比值）逐渐减小,量纲一破碎带宽度（破碎带宽度和礁边浅水波长的比值）逐渐增大。     

珊瑚礁地层钻探取心技术研究及应用

人工吹填珊瑚岛礁地层结构比较特殊,以珊瑚砂和珊瑚碎屑为主,取心和成孔难度较大。以南海某岛礁地质钻探取心工程实践为例,针对地层岩性特点,采用一系列对应技术措施：上部松散或弱胶结砂砾层采取跟管钻进和无水干钻取心技术;礁灰岩全漏失地层设计了一套掏砂钻具进行掏砂,确保井眼干净;软硬互层采用超前侧喷钻头;粉砂质地层采取小口径钻具无水干钻取心技术等。该技术在18个钻孔实施中取得了良好的效果,可为后续珊瑚礁地层钻探取心提供借鉴。     

Impact of environmental parameters on coral reef development and drowning: Forward modelling of the last deglacial reefs from Tahiti (French Polynesia; IODP Expedition #310)

The sedimentological and chronological analysis of the last deglacial reef sequences of Tahiti (French Polynesia), drilled during the Integrated Ocean Drilling Program Expedition 310, provide a high‐resolution data set allowing a well‐constrained forward modelling study. This study represents the first attempt to model in three dimensions the coral reef development of Tahiti during the last deglacial sea‐level rise (23 000 to 6000 cal yr bp ) using the software dionisos developed by IFP Energies nouvelles. It allows the testing of the reconstructed last deglacial sea‐level curve and the different environmental parameters (for example, wave energy and sediment fluxes) that could have influenced the reef development. These last deglacial reef sequences form two prominent ridges occurring seaward of the living barrier reef that consist of successive submerged reefs. These reefs have been prone to drowning because the window of maximum carbonate production rate is inhibited by high water turbidity (sediment supply from a nearby river), shallow depth of wave action and substrate availability. These factors, combined with rapid sea‐level rise, have driven the growth of retrograding reef pinnacles. Local factors (substratum nature, sediment supply and wave energy) were the main processes that induced the drowning of the inner ridge, whereas interplay of local and global factors (acceleration of the sea‐level rise) was responsible for the drowning of the outer ridge. This particular acceleration of sea‐level rise of 16 m between 14·6 ka and 14 ka bp corresponds to meltwater pulse 1A.     

The durability of bioclastic sediments and implications for coral reef deposit formation

The generation and composition of carbonate sediment within tropical carbonate settings is controlled by the skeletal production of CaCO₃ in conjunction with physical, biological and chemical processes which act to break down and disperse skeletal remains. Using the results of detailed tumbling barrel experiments, this paper discusses the role the physical durability of common constituents of reef sediment plays in the composition of coral reef deposits. The durability of the skeletal remains of six reef sediment constituents was determined experimentally using tumbling barrels. Results indicate that constituent durability varies considerably amongst common reef sediment constituents. Calcareous algae Halimeda was the least durable constituent tested, followed by larger benthic foraminifera Baculogypsina sphaerulata and Marginopora vertebralis and the pelecypod Fragum fragum. Two species of branching coral (Acropora sarmentosa and Acropora nasuta) were found to be the most resistant to physical destruction. These findings provide increased power to interpret reef and island deposits and the potential role skeletal durability plays in the retention of constituent skeletons within coral reef associated sedimentary systems.     

中国南海珊瑚岛礁钻探技术

中国南海珊瑚岛礁拥有巨大的资源潜力和科研价值。2013—2017年,贵州省地矿局一一五地质大队配合中国科学院在南海诸岛礁实施科研钻井数百口,施工过程中,合理解决了远离大陆封闭环境中的各种特殊困难,攻克了“珊瑚岛礁松散珊瑚砂层抽水试验成井下管”、“珊瑚岛礁第四系覆盖层钻探取心”、“珊瑚岛礁泻湖砂层钻探取心”、“珊瑚岛礁钻探事故预防与处理”等重要技术难题,形成了一套成熟完整的适用于岛礁勘查的钻探技术工艺体系,开我国岛礁钻探工程实践之先河。该技术体系能保证岛礁钻探工程安全和质量,对于我国今后岛礁勘查具有重要的指导意义。     

基于珊瑚礁岛分区分层的淡水形成过程研究

为了探究土的分层特征对珊瑚礁岛下淡水透镜体形成的意义,在南海某珊瑚礁岛采用钻孔取样,分析每个钻孔不同层位样品的粒度。根据水平和垂直方向上的粒度特征,确定岛的水平分区和垂直分层;根据每个钻孔所代表的范围,确定每个水平分区的面积;根据每个钻孔中不同颗粒级配的样品所代表的厚度,确定每个垂直分层厚度。礁灰岩以上松散层的不同分区和分层的颗粒级配控制地层的渗透性,垂直和水平方向的渗透性特征控制淡水透镜体形成的难度、淡水透镜体的总厚度以及过渡带的厚度。根据岛的总面积和垂直分层数建立数值模型,得到不同时间、不同水平位置和垂直深度的地下水浓度特征的模拟结果。     

珊瑚岛礁工程地球物理方法初探

梳理了国内珊瑚岛礁岩土工程物探调查的现状,结合钻孔原位测试,采用成熟的物探方法对珊瑚岛礁进行综合地球物理勘探,说明了各种物探方法的场地适应性和效果。主动源面波探测效果好,面波视速度剖面很好地反映了珊瑚碎屑层与礁灰岩的地层层序;水域地震反射波对外礁坪、向海坡、外海的沉积层界面反映清晰,发现某岛礁的西南、东北端的水底形态不对称,沉积层差异大,可能与珊瑚礁成长的海洋水动力环境有关。孔内电阻率原位测试数据表明,松散珊瑚碎屑层与礁灰岩的电阻率差异很小,在同一数量级,总体上无法采用电法类勘探方法进行地质分层。     

中国南海吹填岛礁钙质砂动力特性试验研究

南海对我国经济发展、资源开发与运输、维护国土完整具有战略性意义。目前我国已在南海海域以吹填方式建设了一系列的岛礁,并在其上修建了一系列的结构物（房屋、防波堤、机场等）。作为这些重要结构物的地基材料,珊瑚钙质砂在极端波浪、海底地震等环境荷载作用下的动态响应特性对评价其上结构物的安全稳定性具有重要的意义。以我国南海珊瑚岛礁吹填工程为背景,对取自岛礁吹填体现场的钙质砂样品,以吹填现场实测的颗粒级配和干密度为依据,开展动态三轴循环试验,研究我国南海珊瑚岛礁吹填体钙质砂地基土的动力特性。试验结果表明：岛礁钙质砂受动态循环荷载作用,在排水不通畅的条件下可以达到部分液化状态,在排水通畅的条件下不发生液化;在不排水条件下,岛礁钙质砂归一化的累积孔压u/ 与振次比N/Nf符合Seed提出的反正弦孔压发展模式;在不排水条件下,所有岛礁钙质砂样品的动态变形模量Ed /E0与归一化应变?m /?r之间全部重合在一条双曲线上,表明不排水条件下岛礁钙质砂的Ed /E0与?m /?r之间的关系不受干密度和颗粒级配的影响,具有很好的统一性。