砂质海底沉积物压缩波速与物理参数关系试验研究

砂土是主要的海底沉积物类型之一,明确砂质沉积物声学与物理性质的关系对海底底质和地层探测至关重要.本文利用超声探测仪和自制的试样制备测试装置,模拟制备不同沉积状态的砂土试样,同步开展超声测试和物理性质测试,探讨砂质沉积物声速测试方法及影响因素,揭示砂质沉积物压缩波速与物理参数的内在联系.试验结果和分析表明:换能器接触管壁...     

南黄海中部H-106柱状沉积物中自生黄铁矿的研究

自生黄铁矿是现代海洋沉积物中分布较广、含量较高的自生矿物之一。我国广阔的大陆架海域以及边缘海区(冲绳海槽)的现代和近代沉积物中都发现有黄铁矿,其中以南黄海盆地较为典型。H-106孔位于南黄海中部略偏西北(123°0''E,35°3''N),水深70m,岩芯长607cm,孔中黄铁矿含量较高。 研究现代和近代柱状沉积物中自生黄铁矿的结构、构造、矿物化学特征以及硫同位素组成及其与沉积环境和地球化学等因素的关系,对于了解沉积物早期成岩作用,认识沉积环境变迁和探讨黄铁矿成因都具有理论和实际意义,因此,早已引起国内、外学者的重视。国外具有代表性的学者Love(1957;1964)和 Berner(1969;1970)等分别从50年代和60年代末就开始了黄铁矿的研究工作。他们从不同角度、用不同方法对古地层和现代海洋沉积物中的黄铁矿进行了研究。随着我国海洋调査研究的深入,近年来国内学者也相继开展了这方面的工作(陈庆,1981;王琦等,1981)。然而以往国内、外的学者大都从形态、矿物和沉积化学的角度去研究黄铁矿,对现代自生黄铁矿单矿物的硫同位素组成涉及甚少。现代海洋硫同位素研究也仅限于沉积物与海水的范围,然而沉积物和海水的成分均很复杂,影响因素众多,不能反映黄铁矿的硫同位素组成。本文拟通过黄铁矿的硫同位素特征和黄铁矿集合体的结构、构造和矿物化学成分等矿物学特征,并结合沉积物成分与地球化学参数来探讨黄铁矿的形成环境与成因。     

浙闽近岸与南黄海中部沉积物物理力学性质的差异性分析

本文对浙闽近岸和南黄海中部泥质区沉积物的物理力学性质,分别从基本物理性质、水理性质及力学性质进行对比分析,发现两个区域沉积物均以淤泥为主,含水率与密度、压缩系数与压缩模量均呈良好的幂函数负相关性,液限与塑限呈良好的幂函数正相关性,含水率与孔隙比呈较好的线性正相关,十字板剪切强度与微型贯入阻力呈较好的多项式函数关系。总体来说,南黄海中部泥质区沉积物相对于浙闽近岸泥质区沉积物具有含水率高、孔隙比大、密度小、塑性高,压缩性大,抗剪强度低等特征。从地形特征、物质来源、水动力条件、沉积速率和物质组成等方面进行两个区域沉积物物理力学性质差异性的成因分析。结果显示,与浙闽近岸相比,南黄海中部离陆较远、地势低洼、水动力条件较弱,能够扩散至此的物质较少并以极细的粘粒物质为主,沉积物中的蒙脱石和有机质含量高。这些因素使得南黄海中部沉积物的含水率高,塑性大,密度低,强度低。     

南黄海中部海底沉积物原位声速与物理性质相关关系

基于在南黄海中部获得的海底沉积物原位声速数据,分析讨论了原位声速与密度、含水量、孔隙比、孔隙度等沉积物物理性质参数的相关关系。通过回归分析建立了海底沉积物原位声速预测方程。结果表明,原位声速与上述物理参数之间具有良好的相关性,相关系数r均大于0.93。对比分析了原位声速预测方程与甲板声速预测方程的差异,两者最小相差15.8 m/s,最大相差31.3 m/s,平均差值约为22.6 m/s。将原位声速预测方程与其他研究者建立的声速预测方程进行了对比,结果表明不同声速预测方程存在明显差异,初步分析了存在差异的原因。     

南黄海中部沉积物微量元素的环境记录研究

通过对南黄海中部E2站位沉积柱样部分微量元素的特征研究,讨论了近200a来与南黄海中部沉积物相关的主要环境气候演变.铅和金、铂族元素显示人类现代工农业活动对环境的影响在南黄海中部沉积物有明显记录;过渡金属元素和不活泼元素的记录显示小冰期(泛指1550～1850年)的结束,气温的升高对南黄海中部沉积区的氧化-还原条件和黄河流域的风化程度产生了影响;黄河的改道对南黄海中部沉积物陆源碎屑的输入产生影响.     

南黄海海底沉积物原位声速测量与实验室声速测量对比研究

介绍了海底沉积物原位声速测量方法和实验室声速测量方法的工作原理以及在南黄海中部海底沉积声学调查中的应用情况,详细对比分析了原位测量声速和船舶甲板实验室测量声速的差异,讨论了温度和压力等环境因素变化对声速的影响,研究成果对海底沉积物声速测量和预报具有一定应用价值.     

南黄海的海底侵蚀作用

１９９２年５月－１９９３年１０月期间,在南黄海及东海北部海域,利用大洋５０型表层取样器,重力活塞取样及底栖拖网等方法,对海底沉积进行了深入的调查,通过对所获样品的粒度,矿物含量,生物组合及年代地层学多学科综合性的分析研究表明,南黄海及东海北部陆架的沉积环境十分复杂,在南黄海高能侵蚀区海底广泛出露砂质沉积物,其分布范围与强潮夕及风暴潮的活动区相一致,在这些水动力的长期作用下,细粒物质逐渐被悬浮,搬运     

南黄海沉积物的元素地层学研究

元素地层学是海洋沉积学研究的重要内容之一,海底沉积物中元素或元素组合的时间变化规律的研究可以用于地层的划分和对比。元素地层学取得较大进展的主要表现在大陆地质的研究中,而在海洋地质研究中却进展较缓慢。论述了近年来随着南黄海海洋地质调查的不断深入,在元素地层学研究中取得的成果。     

南黄海海底沉积物饱和烃类地球化学特征及其指示意义

南黄海海底沉积物正构烷烃分布具有3种类型：第1类以低碳数占优势,主要来源于以浮游生物和细菌为主的有机质;第2类以高碳数占优势,主要来源于以陆源高等植物蜡供应为主的有机质;第3类显示双峰特征,陆源高等植物蜡与浮游生物和细菌均具有一定的贡献。Pr／Ph比值的范围为0．174～0．753之间,显示植烷优势,代表还原环境,其中,一些Pr／Ph比值相对较高的站位也一定程度上反映了存在陆生高等植物的贡献。藿烷和甾烷组成指示,有机质主要来源于陆地植物,沉积物来源区所处的环境为大陆、港湾及河湾及其过渡环境。一些站位样品的藿烷和甾烷等相关参数显示,南黄海海底沉积物具有较高的成熟度,明显偏离现代生物所应有的藿烷和甾烷等相关参数范围,表明有石油源有机质混入的迹象,混入的石油源烃可能来自人类活动和海底油气渗漏。     

南黄海沉积物的物质来源及运移研究

依据南黄海沉积物中粘土矿物和地球化学等方面的资料,对南黄海沉积物的物质来源及运移作了深入的探讨。南黄海中、西部主要物质来源为黄河输送的物质,但该区域也不排除来自于黑潮系统所带来的远洋物质。南黄海南端北纬33°以南区域沉积物来源主要为长江源沉积物;南黄海东部沉积物明显受来自朝鲜半岛物质的影响,但南黄海东部泥质区地球化学表明长江物质在该区域也有一定贡献,也包含部分被海水侵蚀的朝鲜半岛沿岸基岩和海底基岩及黑潮物质。     

Physical Properties of Sediments on the Northern Continental Shelf of the South China Sea

Using physical (acoustical engineering mechanics and scanning electron microscope) and other technical methods, is study makes a comprehensive analysis of the structural characteristics and engineering mechanics properties of sediments, the sediment structure, microstructure and their classification characteristics and in the light of the physical-mechanical characteristic parameters, the relations between the grain contact, grain accumulation, and porosity with the physical-mechanical characteristics of sediment, and reports the relationship between the acoustic physical parameters and the stress-strain properties of sediment. Results show that there are six structural types in the shelf seabed sediment of the northern South China Sea, among which, the mixed contact structural type sediment has a higher compressive strength and a higher sound velocity than others, and that in the shallow seabed there exists a mesoscale structure with high and low velocity layers.     

Physical Properties of Sediments on the Northern Continental Shelf of the South China Sea

ABSTRACT

Using physical (acoustical engineering mechanics and scanning electron microscope) and other technical methods, is study makes a comprehensive analysis of the structural characteristics and engineering mechanics properties of sediments, the sediment structure, microstructure and their classification characteristics and in the light of the physical-mechanical characteristic parameters, the relations between the grain contact, grain accumulation, and porosity with the physical-mechanical characteristics of sediment, and reports the relationship between the acoustic physical parameters and the stress-strain properties of sediment. Results show that there are six structural types in the shelf seabed sediment of the northern South China Sea, among which, the mixed contact structural type sediment has a higher compressive strength and a higher sound velocity than others, and that in the shallow seabed there exists a mesoscale structure with high and low velocity layers.     

南黄海沉积物不同粒度分析结果的对比研究

分析了南黄海海域65个沉积物样品的激光法与综合法(筛析法—沉析法)的粒度分析结果,并作了对比研究。南黄海沉积物样品的激光粒度仪和筛析法测试结果很接近;激光粒度仪测定的细粒组分(>4Φ)的含量85%样品的测试效率达到75%以上,平均值为92%,表层沉积物黏土粒级的激光法与综合法分析结果呈弱正相关。用激光粒度分析南黄海海域沉积物结果可靠,可以替代传统的粒度分析方法。     

南黄海中部海区海底地貌特征

利用南黄海中部海区重点区域进行的多波束全覆盖勘测数据,并结合周边最新的水深资料编制了南黄海中部海区1：50万的海底地形图(略)及海底地貌图。依据此地貌图,对该区域的地貌类型及区域地貌特征进行了分析研究,在此基础上对地貌进行综合分级分类。     

晚更新世以来南黄海中部进积体序列与古河流系统

通过高分辨率浅地层剖面声学地层与钻孔沉积地层的综合对比分析,系统研究了晚更新世以来南黄海中部海域的层序地层序列及其对海平面变化的响应。研究显示,基于高分辨率浅地层剖面自老至新划分的6个声学地层单元（U5、U4、U3、U2、U1-2、U1-1）与钻孔划分的沉积地层单元密切相关。MIS4期与末次冰盛期低海面时期发育的2个层序界面（R4、R2）,将研究区晚更新世以来的层序地层自下而上划分为3个层序（SQ3、SQ2、SQ1）,并识别出3期进积体序列与2期古河流系统。MIS5期与MIS3期高海面及海平面下降期间的2期东向进积体序列主要包括高位体系域与强制海退体系域,对应浅海—滨海沉积,厚度分别由西部的24 m与40 m向东明显变薄,而全新世高海面以来向海的进积体序列主要对应高位体系域,与长江源的浅海相泥质沉积相关,最大厚度超过16 m。研究区MIS4期和末次冰盛期发育的2期古河流系统与低位体系域相对应,最大沉积厚度分别超过36 m与24 m,均与长江及黄河密切相关,影响范围延伸至黄海槽及其以东海域,尤其末次冰盛期最远可达济州岛附近海域。     

渤海—北黄海沉积物黏土矿物特征及其环境意义

基于409个表层沉积物样品黏土组成的分析测试结果,结合周边河流沉积物黏土矿物组成数据,研究了渤海—北黄海底质沉积物中黏土矿物的分布特征、来源和输运趋势。渤海—北黄海底质沉积物中黏土矿物组分质量分数从高到低依次为伊利石(70%)、高岭石(12%)、绿泥石(11%)和蒙皂石(7%)。根据沉积物黏土矿物的组成和分布特征,可以把研究区分为2个区和6个亚区。I区物质来源主要为黄河,分布在黄河口外,向东北延伸至渤海海盆、东南向经莱州湾再向东北延伸至北黄海南部海域;II区物质来源主要为潍河、六股河、滦河和辽河等,还包括海岸侵蚀物质,主要分布在辽东湾、渤海湾北部和北黄海北部等海域。黏土矿物的输运和分布除了受到物源的影响外,主要受渤海环流的控制。     

北黄海-渤海表层沉积物中浮游植物生物标志物的分布特征及指示意义

作为一种新的地球化学指标方法,多参数生物标志物法已被广泛应用于重建浮游植物生产力及群落结构。本文对北黄海-渤海表层沉积物中浮游植物生物标志物的分布进行了研究。通过对北黄海-渤海60个站位的调查研究发现,硅藻、甲藻和颗石藻这3种浮游植物的生物标志物含量高值区主要分布在泥质区,同TOC的分布模式类似。为了消除粒度和沉积速率对含量的影响,将这3种生物标志物含量分别与TOC做比值,结果发现相对含量高值区与高生产力区相对应。以这3种生物标志物的相对比例来分别指示浮游植物在北黄海-渤海的相对贡献变化,结果表明近岸区硅藻相对贡献高,这主要与硅藻在高浓度硅的情况下具有竞争优势有关;而由于对营养盐的竞争关系,甲藻相对贡献高值区处于远岸区。在北黄海中部发现高的颗石藻相对贡献,与黄海暖流入侵路径相对应。     

Relationships between the sound speed ratio and physical properties of surface sediments in the South Yellow Sea

Building empirical equations is an effective way to link the acoustic and physical properties of sediments. These equations play an important role in the prediction of sediments sound speeds required in underwater acoustics.Although many empirical equations coupling acoustic and physical properties have been developed over the past few decades, further confirmation of their applicability by obtaining large amounts of data, especially for equations based on in situ acoustic measurement techniques, is required. A sediment acoustic survey in the South Yellow Sea from 2009 to 2010 revealed statistical relationships between the in situ sound speed and sediment physical properties. To improve the comparability of these relationships with existing empirical equations, the present study calculated the ratio of the in situ sediment sound speed to the bottom seawater sound speed, and established the relationships between the sound speed ratio and the mean grain size, density and porosity of the sediment. The sound speed of seawater at in situ measurement stations was calculated using a perennially averaged seawater sound speed map by an interpolation method. Moreover, empirical relations between the index of impedance and the sound speed and the physical properties were established. The results confirmed that the existing empirical equations between the in situ sound speed ratio and the density and porosity have general suitability for application. This study also considered that a multiple-parameter equation coupling the sound speed ratio to both the porosity and the mean grain size may be more useful for predicting the sound speed than an equation coupling the sound speed ratio to the mean grain size.     

东、黄海沉积物中叶绿素的分析

研究了 2 0 0 0年 1 0月和 2 0 0 1年 5月东、黄海航次所采集的沉积物中叶绿素 a及其降解产物脱镁叶绿酸的含量与分布 ,比较了沉积物样品在不同氧化还原条件下培养后的叶绿素 a含量的变化。结果表明 ,整个东、黄海表层沉积物中叶绿素 a的含量是以长江口附近的 E4站含量最高 ,1 0月份为 2 .4 8μg/ g,5月份为 3.0 1μg/ g;对各站位 ,随深度增加叶绿素 a和脱镁叶绿酸的含量呈递减趋势 ,到一定深度含量不再变化 ;个别站位叶绿素 a和脱镁叶绿酸的含量在随深度增加而降低的过程中产生了小的突跃 ,可能是由于生物扰动和环境变化引起的 ;脱镁叶绿酸作为叶绿素 a的主要降解产物随深度增加成为叶绿素存在的主要形式 ;充空气和氮气培养均能增加表层沉积物中叶绿素 a的含量 ;比较了 2 0 0 0年 1 0月份沉积物中叶绿素 a与上层水柱中叶绿素 a的相对含量 ,就 5个站位的平均值而言 ,沉积物中的叶绿素占上层水柱中叶绿素的 36 .9% ,而长江口附近的 E4站沉积物中叶绿素的相对含量为 1 1 1 .1 % ,说明这部分含量是不容忽略的