关于深水环境下内波、内潮汐沉积分类的探讨

深水环境下内波、内潮汐沉积从在地层记录中被发现已过去20年,在这20多年里虽然积累了不少资料,但至今未对内波、内潮汐沉积进行细分。本文以地层记录中已发现的内波、内潮汐沉积为基础,结合内波、内潮汐的破碎过程和海洋物理学中内波的研究现状,对深水内波、内潮汐沉积的分类进行了探索。将其分为3个层次下的9种类型,分别为：正压内潮汐沉积、斜压内潮汐沉积、正压短周期内波沉积、斜压短周期内波沉积、等深流叠加内波沉积、低密度浊流叠加内波沉积、长周期内波叠加沉积、驻波沉积和其他内波叠加沉积。地层记录中已发现的内波、内潮汐沉积分别归为：正压内潮汐沉积、正压短周期内波沉积和长周期内波叠加沉积3类,其余类型尚未被发现。这样的分类较合理地解释了为什么在现代海洋中内波、内潮汐无处不在,但地层记录中的内波、内潮汐沉积却少得可怜的现象,同时将内波、内潮汐沉积研究和海洋物理学中对内波的研究结合起来,并能将内波、内潮汐沉积研究置于更为广阔的研究背景之中,使之可以和大洋突发事件、天文旋回及大洋环流等联系起来。     

分层密度流体的边界波动在不透水刚性底床的运动行为——Ⅰ造波条件对波型演化的关系

在一座二维内波实验水槽(12 m×0.7 m×0.5 m)、于总水深H等于40 cm的条件下,以淡、盐水依密度分层布置的两层流体,从事孤立内波生成的研究。内波水槽内的上下层水深比H₁/H₂、造波区位能差(η₀)、上下层的密度比皆为实验主要的控制变因。在各种不同实验条件配合之下,试验及比较以上变因对内波振幅能量及相关传递系数的影响,进而产生几种不同的波动特性:上举型孤立内波、下沉形孤立内波、非周期性的重力内波等,且不同形式的重力内波需要配合固定的造波条件使能达成。     

分层密度流体的边界波动在不透水刚性底床的运动行为——Ⅱ分层条件对传动波型的影响

在两层流体中,内波的特性受到许多控制变因的影响,其中包括上下层水深比、造波区位能差(位能大小)、上下层的密度比等。本文以成功大学水工试验所研发的MNDAS套装软件记录,协助数据分析及处理,研究上下层水深比对内波波型的影响,当水深比值差异越大造成的孤立波形与明显,且Kdv及修正mKdV可以合理描述内波振幅与频率之间的关系。     

多层倾斜介质转换波地震正演方法研究

转换波射线追踪正演对于转换波的理论研究、转换波资料处理、转换波资料解释和转换波野外施工设计都是一个重要的工具。阐述多层倾斜界面情况下,转换波射线追踪的基本原理、实现方法和利用此方法算出的三个模型的正演实例。以多层介质转换波观测系统为基础,设计的正演模型主要有:(1)一层倾斜介质模型;(2)两层倾斜介质模型;(3)三层倾斜介质模型。采用试射法为主要正演方法,对上述三种模型进行正演。最终得出模型图、射线路径图和地震响应图等图件,得出每一层的上行波和下行波,验证算法的有效性。     

浅强跃层大振幅内波研究

海洋内波是分析整个海洋中能量的收支和平衡问题时必须研究的一个重要的物理过程 ,对它的研究不仅在整个海洋动力学的研究中占有重要的地位 ,而且对海洋环境与资源的开发和保护、推动其它相关学科的深入研究和发展都具有重要的应用价值。浅强跃层大振幅内波是海洋内波研究中的一个重要组成部分 ,它对人类在浅海中的活动之影响尤其引人注目 :如对海洋石油、天然气等资源的勘探及开采设施的安装施工和正常工作等具有直接的或潜在的破坏性 ;能够改变海水中声传播路线 ,从而影响声通讯设备的正常使用 ,使众多利用声信号进行测量的调查仪器所获取的大量观测资料中带有难以去掉的噪声信号 ;可将富含营养盐底层水带到表层 ,改进了海洋生态环境 ,因而对于海洋生态环境的保护、渔业捕捞及海洋养殖业的发展等具有指导意义 ;还对环流场、物质输运、航道淤积以及深水沉积等有一定的影响。文中主要从浅强跃层大振幅内波的生成机制、传播演变、模型描述以及观测方法等方面介绍了浅强跃层大振幅内波研究的进展状况、存在的问题及其发展趋势。     

南海北部的内波

南海北部陆架陆坡海域是国际公认的优良的天然内波实验场。对该海域普遍存在的内波现象 ,美国从 2 0世纪 70年代就开始进行遥感观测 ,欧空局的卫星也多次进行遥感观测。 2 0世纪八九十年代国内外的石油公司在开发南海北部的石油资源时 ,不仅现场观测了内波 ,而且体会了内波对其设备和操作过程的影响。很多海上观测清楚地表明 :南海北部陆架陆坡海域的非随机内波不仅以孤立波的形式 ,还以内潮波的形式 (目前尚不能用遥感手段对内潮波进行观测 )存在。如 1999年 4月在东沙群岛附近海域的观测显示 (梁文德等 ,1999) :小潮期间混合层以下温度随…     

内波、内潮汐沉积形成过程中内波传播方向与沉积物搬运方向相反的定量解释

本文从海洋物理学角度出发,以内波波动理论为基础,通过建立两个不同密度的水层界面上的两层模型的波动方程对内波的传播特征进行定量解释。通过定量解释表达式可知：内波在两个不同密度的水层界面上传播时,两层内波流之水平速度方向相反,保持通过海底的整个截面的流通量为零。在密度界面之下,波谷处内波流的运动方向与内波前进方向相反,由于波谷相对于波峰更接近于海底,即波谷处截面积较小,故波谷下方的流速较波峰下方的流速大,容易形成与内波前进方向相反的单向优势流动,这种单向优势流动搬运沉积物的总趋势与内波的前进方向相反。     

塔中地区中晚奥陶世内波、内潮汐沉积

现代海底普遍发育由内波、内潮汐引起的深水牵引流,内波、内潮汐不仅可形成各种厘米级的深水牵引流沉积构造,还可建造千米级的大型沉积物波。这种大型沉积物波既可沿斜坡向下迁移,也可沿斜坡向上迁移。在古代地层记录中已发现各种厘米级的内波、内潮汐沉积单元,但尚未发现内波成因的大型沉积物波。塔中地区中上奥陶统碎屑岩段内发育内波及内潮汐形成的各种牵引流沉积构造单元。通过详细的岩心观察,识别出 4种内波、内潮汐沉积微相类型及 5种基本垂向沉积层序。此外,通过地震剖面分析,在研究区中上奥陶统陆坡相中识别出顺坡向上迁移的大型沉积物波,该沉积物波的特征与现代海底发育的沉积物波的特征类似,运用内波理论可对其成因进行合理的解释。     

海洋可控源电磁法空气波研究现状及展望

海洋可控源电磁法是钻前储层评价的有效手段,它可作为海洋地震重要辅助手段识别海底构造的储油/储水特征,从而减少盲钻率和勘探成本。然而,当使用水平电偶极作为发射源在浅水区测量时,沿空气-海水分界面传播的空气波会完全掩盖从高阻储油层返回的有用信号。由于空气波不含海底储油层的任何信息,空气波的存在严重影响海洋电磁的应用。因此,如何在浅水区观测数据中去除空气波影响以取得好的反演结果成为当前海洋电磁法的研究热点之一。首先基于Weidelt的空气波理论并采用对TE谱核直接求导的方法推导出空气波的主导项,然后根据空气波的物理成因及影响特征阐述了海洋电磁数据解释之前必须去除空气波的原因,最后将目前处理空气波问题的方法分成3类：1)根据空气波在频率域和时间域的特性去除或压制空气波,2)采用无空气波的测量方式,3)直接对含空气波的电磁数据进行反演解释。通过比较各种方法的效果,发现所有方法都有自己的应用条件和局限性。为有效地压制和去除空气波,各种方法的组合也许有更好的应用效果。     

北大西洋洛克尔海槽东北部内波沉积--深水大型沉积物波成因的再解释

北大西洋洛克尔海槽东北部水深约1 000～ 1 000 m 处有两个大型沉积物波发育区。波长1 ～ 2 km,波高18 ～ 20 m,分布面积分别为350 km 2 与 20 km 2。沉积物波向上坡迁移,内部包括上攀床形单元、不对称波形单元及正弦波形单元。前人提出的大区沉积物波挪威海底层水溢流成因及小区沉积物Lee波迁移模式都存在许多问题。根据古气候及古洋流资料,研究区内沉积物波各单元形成时具备内波形成的条件,内波的发育与等深流的活动密切相关。运用内波理论可对沉积物波各构成单元作出合理的水动力学解释,研究区内两列同向内波的叠加、单列内波及内驻波先后作用海底,可分别形成大型上攀床形、不对称波形及正弦波形单元。     

鄂尔多斯盆地西缘上奥陶统拉什仲组内波和内潮汐沉积成因分析

虽然地层记录中的内波和内潮汐沉积研究已有30年的研究历史,但尚未涉及深水环境中内波和内潮汐成因研究,不利于对深水复杂水动力环境下各种流体交互作用的深入研究,同时由于已发现研究实例中缺乏生物化石和遗迹化石,从而在很大程度上限制了对内波和内潮汐沉积和油气生成及运移之间的关系研究。本文以鄂尔多斯盆地西缘北部桌子山地区上奥陶统拉什仲组深水沉积为研究对象,在详细的野外观察基础上,采用沉积地球化学和沉积学相结合的方法对该组中发育的内波和内潮汐沉积进行了综合研究。结果表明：拉什仲组中的双向交错层理和浪成波纹层理可相互伴生,多发育在完全或近于完全的鲍玛序列T_c段,其寄主岩性主要为灰绿色薄-中层细砂岩、粉砂岩、黏土质粉砂岩和粉砂质黏土岩;沉积时水体介质具有海水性质总体上不明显、氧化-还原分层、盐度倒置、不受热液影响和水动力较强等现象。结合拉什仲组存在的浊流反射现象认为：拉什仲组沉积于局限海深水斜坡至盆地环境,其内波和内潮汐的形成与低密度浊流反射形成的密度跃层密切相关,具有事件性作用特征,并伴生有大量的生物化石(笔石)及遗迹化石。这种新型内波和内潮汐沉积对于深水牵引流沉积油气勘探具有...     

塔中地区中—上奥陶统内波内潮汐沉积与油气勘探

现代海底普遍发育由内波、内潮汐引起的深水牵引流,内波、内潮汐不仅可形成各种小规模、分散的深水牵引流沉积,而且还可建造千米级的大型沉积物波。在古代地层记录中已发现各种厘米级的内波、内潮汐沉积单元,但尚未发现内波成因的大型沉积物波。通过对塔中地区中—上奥陶统碎屑岩段岩心观察和地震剖面的系统分析,发现了该岩段内由内波和内潮汐作用形成的各种牵引流沉积构造单元。已识别出4种内波、内潮汐沉积微相类型及5种基本垂向沉积层序,同时还在研究区中一上奥陶统陆坡相中识别出了内波成因的大型沉积物波。这些内波、内潮汐沉积具有较好的油气潜能,是该区中—上奥陶统潜在的油气勘探新领域。     

地震海洋学研究进展

传统船舶调查获取海洋水体温盐资料的方法在水平方向上分辨率较低,而用反射地震探测海洋水体特性的方法--地震海洋学,能有效提高海水温盐资料在水平方向上的分辨率.概述了近5年来地震海洋学的发展过程,重点介绍了地震海洋学方法在海洋锋面观测、水团边界划分、海洋内波分析、中尺度涡旋等方面的研究成果,以及AVO、全波形反演等反射地震处理方法在海洋水体特性研究中的应用.比较了地震海洋学方法与声层析技术、高频声技术等声学方法应用于海洋水体特性研究的异同.并展望了下一步研究工作的重点:①有关地震反射剖面的各种参数与海洋水体温盐结构物理模型的联系及其定量分析;②以研究海洋水体特性为目标的地震反射剖面的处理方法;③海洋地震调查历史数据的应用.     

内波单独作用形成的深水沉积物波

深水沉积物波是一种海底普遍发育、规模较大的波状沉积体,大多数学者将它们解释为等深流沉积或浊流沉积。本文结合内波理论的研究进展，考虑内波沉积作用的水动力学特征，探讨了深水沉积物波的内波成因机制。得出以下几点认识：①海底流动单独作用无法满足沉积物波形成所需的流动层厚度及流动速度，较难解释沉积物波的迁移方向及规则的内部及外部形态。②内波可以引起海底流动，内波比表面波更容易形成更大规模范围内的沉积床形。③内波可以形成大型沉积物波，用内波可以较合理地解释内波的对称波形单元、非对称波形单元及上攀波形单元的成因。波动面离海底距离较大的行进内波及内驻波可以形成对称波形的沉积物波；波动面离海底距离较近的行进内波及内孤立波可以形成非对称波形的沉积物波；内波引起的海底流动进一步增强时，可形成上攀波形沉积物波。④行进内波可以形成向内波传播相反方向迁移的沉积物波，向海盆内部传播的内波可以形成向上坡方向迁移的沉积物波。     

深水内波、内潮汐沉积类型及其油气意义

深水内波、内潮汐沉积可归纳为水道型和非水道型两种基本沉积类型。水道型沉积常发育双向递变层序和单向递变层序,单砂层较厚,它不仅是油气的良好储层,而且常与深水重力流沉积和深水背景泥岩沉积一起构成有利的地层或岩性圈闭,应当列为深水沉积区油气勘探的重点目标。非水道型深水内波、内潮汐沉积一般发育由砂泥频繁薄互层所构成的对偶层双向递变层序和对偶层单向递变层序,单砂层很薄,油气勘探意义可能不大。广泛分布的大型沉积物波(分为粗、细粒两种)和水道口附近的内潮汐砂坝,是两种比较特殊的内波、内潮汐沉积建造。根据现有研究实例和沉积成因水流理论分布范围等,建立了深水内波、内潮汐综合沉积模式。     

海底CORK观测30年:发展、应用与展望

过去50年深海钻探计划(DSDP)、大洋钻探计划(ODP)及综合大洋钻探计划(IODP)等国际间综合深海钻探计划的实施,使我们对地球和海洋的认识取得了显著进步。海底井控观测装置(CORK)的研发和应用是上述深海钻探计划带给我们的最宝贵财富之一。目前地球科学和海洋科学已由过去的间断性观测模式升级为现在的连续性原位观测模式,海底CORK观测系统为地球科学、海洋科学与生命科学领域的科学家对海底洋壳复杂而又相互关联的深部过程进行数秒至数十年时间尺度的研究提供了新手段和新机遇。通过对海底CORK观测系统的发展演变、在ODP和IODP航次中的使用以及在此过程中获得的科学经验和教训进行总结,对CORK系统如何应用于我国洋壳地质学、水文学、微生物学及生物地球化学过程研究提出看法。     

深水牵引流沉积的研究历程、现状与前景

深水牵引流沉积研究,是沉积学研究中一个较新的领域。在这个领域中,我国学者做出了应有的贡献,并且具有自己的特色和优势。目前研究的深水牵引流沉积,一是等深流沉积,二是内波、内潮汐沉积。等深流沉积研究开始于20世纪60年代,早期主要是对小规模的细粒薄层等深流沉积的研究,而现在已发展到对大规模等深流沉积体--等深岩丘的研究。内波内潮汐沉积研究始于20世纪90年代,也是从小规模内波、内潮汐沉积的鉴别开始,现在已达到研究深海大型沉积物波的阶段。今后等深流沉积研究的主攻方向,应是地层记录中的等深岩丘,并特别注意碎屑岩等深岩丘的发现和研究。内波、内潮汐沉积方面,最有矿产意义的当属由大型沉积物波构建的地质体。而首例地层记录中的大型沉积物波,已在塔里木盆地中部奥陶系中被鉴别出来,并具有含油气远景。从目前对内波、内潮汐的研究势头来看,我国很有希望在该领域继续保持国际领先地位。     

近海陆架区内潮观测研究进展

内潮是近海陆架区内最常见的海洋内波,一般是由正压潮经过特殊地形或海况激发产生,内潮由此具有天文潮周期且出现频率相对稳定。频繁出现的内潮对人类海上活动的影响有弊也有利,它可引发强烈的海水混合或产生上升流,使深层营养盐提升从而形成丰富的渔场;而大振幅内潮或由其演变出的强孤立内波会干扰海洋工程作业,对建成的石油钻井平台和海底油气管道构成严重的威胁;内潮导致的水体扰动还会对海上舰船的行驶产生不利影响。所以对近海陆架区内潮的观测研究一直为人们所重视。对内潮的一些相关特点做了简要介绍,主要论述了国际上近海陆架区内潮观测研究的进展情况,以及近几年来观测方法的最新发展趋势;并着重分析了南海北部海区内潮研究现状,讨论了目前南海内潮观测研究中存在的一些问题,进而提出今后开展进一步观测研究的思路。     

基于地球物理模型实验的波场特征

采用理论分析和物理模拟相结合的方法对地震剖面中的波场成份进行了综合研究,波动理论研究表明,地震剖面含有多种波场信息成份,组成了一个各种成份各具变化特征的复合波场,这种复合波场含有P波和PS波成份等。在物理模型中,采用了较先进的实验系统,设计了砂泥岩组成的三层地层模型,(20-280-1220)观测系统,采样率为0.25ms。实验得到了三层地层模型的地震剖面,对所获得的地震剖面进行了波场特征分析,实验地震剖面中含有多种波场成份(P波、PS波和面波等)。波场理论研究结果得到物理模型实验的证实,表明地震剖面属复合波场剖面。这种叠后地震剖面可直接用于进行叠后弹性参数反演等以挖掘更多的有效地质信息,提高勘探效果,扩大地震剖面的应用范围。     

北太平洋Rossby波研究进展

系统地阐述了北太平洋Rossby波在卫星观测、理论扩展及模型应用3个方面的研究成果.随着卫星观测技术的发展,明显地探测到海表面信号的Rossby波特征,且观测到波速在热带外大于自由Rossby波理论值.为解释这个波动加速现象,在自由Rossby渡理论的基础上,考虑了大气强迫、非静止基流及海底地形等因子的作用,使得Rossby波的波动理论得到了扩展.而关于风应力强迫Rossby波的线性理论模型主要有3类:一阶斜压Rossby波模型、局地Ekman抽吸模型和Svetdrup平衡模型.这些模型被广泛地应用到北太平洋海表面高度和温度/密度跃层深度等要素变化的机理研究中,得到了不同的模型在大洋的不同区域有不同的作用等结论.最后,对线性Rossby波研究存在的问题进行了初步探讨,提出了需要进一步解决的新课题.