海底沉积物取样扰动的有限元研究

应用非线性有限元分析方法,对管状取样器取样过程中的沉积物扰动状况进行了研究.建立了取样管与沉积物接触的二维轴对称有限元模型.重点分析了取样时取样管内沉积物的变形、应力和应变状况.有限元分析结果表明了取样管贯入过程中沉积物应力、应变均产生了变化,扰动显著.证实了工程实际中取样所造成的沉积物样品原始层序混杂或弯曲变形、长度缩短等扰动的后果.海底沉积物的低扰动取样样品对于诸多海洋科学研究非常重要.     

海底沉积物声学的现场测量和取样系统

1 引言 随着海洋开发和军事海洋学的兴起,海底声学参数的现场取得成为海底沉积物物理学方面极为关注的事情.沉积物声速与物理力学参数之间的密切关系,成为利用声学方法反演得到海底工程性质的基础.人们已日益对这方面的认识得到加深.声学技术逐渐成为有效探测海底沉积构造,寻找海底资源的有用工具,特别是声源技术、信号处理、终端显示技术、计算机技术和其他电器零部件的进步,使得采用声学方法直接测量和识别海底沉积物类型、性状、层理成为可能.本项目的提出,至少有如下几个方面的迫切需要.     

海底地质取样的技术标准

依据海洋地质调查的需求和海底地质取样技术规范的编制原则,研究了海底地质取样标准编制内容及作业规范技术要点,对海底地质取样标准体系构成及作业技术规程进行了探讨。     

海底沉积物声衰减研究现状及展望

根据近年来海底沉积物声学物理研究发展的态势,介绍了与研究声衰减有关的海底沉积物样品采集装置和海洋沉积物声速结构模式,综合解析多种对海底沉积物声衰减等声学特性研究方法,并做出较为详细地比较和讨论,提出对海底沉积物声衰减研究在满足科研要求的同时也应符合国家标准和要求。同时,指出了研究海洋沉积物声衰减的必要性和重要性,强调了对海底沉积物声衰减研究的科学意义和应用意义。     

深海沉积物超长取样系统研究进展

深海沉积物作为一种重要的深海环境变化记录载体,是海洋学尤其是深海研究必不可少的基础研究资料.因此如何获得超长、连续、无扰动的沉积物柱状样品是深入开展深海科学研究的关键技术环节,也是我国在深海研究国际竞争中取得优势的主要技术瓶颈之一.通过综述国内外深海超长沉积物取样系统的研究进展,发现当今通用的沉积物取样系统存在诸多技术问题,从而不可避免地对沉积物产生扰动、压缩、断层等破坏.基于深海取样系统研制的国内外发展动态,提出了一种新的结合普通重力取样器对浅表沉积物样品无扰动取样和重力活塞取样器获取超长沉积物的混合型超长沉积物取样系统的设计构想.     

钢在不同海底沉积物中的腐蚀研究

1993年9月—1994年9月在中国科学院海洋研究所培育楼流动海水实验室将普通碳钢（A3钢）和低合金钢（16Mn钢）以分别和电连接两种挂片方式置于海面大气区、海水全浸区和不同的海底沉积物中进行一年的室内模拟实验。结果表明，两种钢在海洋环境中的腐蚀率在分别挂片时呈下列顺序：海面大气区＞海水全浸区＞海底沉积区；在电连挂片时出现如下顺序：海面大气区＞海底沉积区＞海水全浸区。随着海底沉积物颗粒度的减小，水／泥（砂）界面腐蚀最轻的钢片的腐蚀速度在电连挂片时成正相关关系，分别挂片时影响不大。处于沉积区最底部的钢片因成为宏电池的阳极，而遭受最严重的腐蚀。低合金钢的腐蚀率比普碳钢略大。     

海底重力取样技术的探讨

对重力取样器的用途、使用及相关技术进行了较全面的介绍,尤其介绍取样作业中的一些实际经验,对该取样器的技术特点、相关技术和未来发展方向进行深入的探讨。     

海底沉积物分析测试方法标准的研究

依据海底沉积物分析测试方法标准研究的总体设计，完成了40个分析项目的21份验证报告，进行了实验室间精密度协作性检验工作，在海底沉积物CaCo3,H2Os^-，H2O^ 的分析方法研究中取得新进展，并建立了ICP－AES法测定海底沉积物中常量、微量、稀土元素分析方法。     

海底沉积物保真采样技术研究进展

海底沉积物保真采样对于诸多海洋科学研究非常重要,各种研究目标的实现与沉积物样品的原位信息密切相关。本文论述了海底沉积物保真采样的目的和意义,提出了保真采样的定义,介绍了保真采样器的发展现状。论文重点讨论了保真采样器在采样过程中所涉及的共性关键技术。在此基础上,介绍了我国重力活塞式天然气水合物保真采样器的研究进展。最后,提出了关于发展我国保真采样技术的如下几点设想：1）重视沉积物低扰动技术研究,为相关海洋科学研究提供样品层次清晰、物质成分完备的沉积物样品。2）与HYACINTH计划类似,为适应不同海底地质条件,开发系列保真采样器。对松软的非岩性沉积物（从软泥、沙到砂砾）采样时,可采用重力驱动或震动冲击驱动保真采样装置;对硬质岩化的沉积物采样时,可采用回转式保真采样装置。3）重点开展沉积物样品无压降转移技术。实现实验室内的保真分析、存储和小段样品获取,开展原位压力条件下沉积物样品的地球物理学测试、地球化学、微生物、和石油物理学等研究分析。4）开展长柱状沉积物保真采样技术研究,为我国天然气水合物研究提供技术保障。     

海底柱状沉积物超声测量

运用RS-ST01C超声测试仪,对32个海底沉积物柱状样品进行了现场超声波声学测量,并作了声速剖面初步分析,结果表明,样品及其固定方法、耦合剂、t0值、生物含量、取样效果和频率等因素对测量的结果均有一定影响,其中,样品及其固定方法、t0值、生物含量以及取样效果对声速测量的结果影响较大,而耦合剂和频率等因素对其影响较小。     

A deep-sea in-situ suspended sediment sampling system

A prototype deep pump filtration system, designed to sample suspended particulate matter in the deep sea, has been developed for use with an in-situ optical nephelometer used to locate zones of high particulate concentration. The filtration system, which has essentially an unlimited depth capability, can sample large volumes of water and is limited only by the concentration of the suspended load and the clogging characteristics of the filter, thereby being ideally suited for use in areas of extremely low particulate concentration. In its present configuration, the unit is capable of collecting as much as 200 mg of suspended sediment per lowering. The system is compact in design and may easily be integrated with any instrument platform, or used independently. In addition, the membrane filtration method utilized provides a convenient means of sample handling during analysis with a minimum of contamination.     

温度对海底沉积物声学特性影响实验研究

温度的变化是影响海底沉积物声学特性非常重要的因素之一。文章采用同轴差距衰减测量法,在不同温度下对海底沉积物声学特性进行测量,实验得出南海海底沉积物随着温度的升高具有以下声学特性:1)沉积物声速变化比较缓慢,上下波动点较明显,但总体趋势接近线性下降;2)衰减幅值随着温度升高一直下降,偶尔有些波动的异常点,声衰减幅值呈现线性下降的趋势;3)声衰减系数变化呈现抛物线趋势,具有强非线性。对于此类沉积物声速特殊情况,还有待从理论和实验方面更深入地研究解释其成因。     

A deep-sea in-situ suspended sediment sampling system: Comment

A recent article by Beer et al. (1974) in Marine Geology describes an in-situ suspended sediment sampling system which utilizes a pump/motor unit, filter holders, and a lead-acid battery power source. Two aspects of their article may be misleading: the use of certain filter material as X-ray diffraction mounts, and the technique by which an oil-filled battery case may be operated.     

基于地形的海底热液区沉积物分布趋势预测方法研究以西南印度洋中脊龙角区为例

热液区沉积物接受了大量热液物质的输入,其矿物组成及地球化学空间分布特征是多金属硫化物勘探的有效指标。由于重力作用,洋中脊区域沉积物主要分布于低洼和平坦地形区。为了探索地形因素对热液区沉积物分布的影响规律,本文通过ArcGIS提出了一种基于地形数据的海底热液区沉积物分布趋势预测方法,并对西南印度洋中脊龙角区地形数据进行了分析,包括沉积物重力搬运方向提取、沉积物汇集量估算、海底沟谷提取和沉积物源区划分。通过与研究区底质解译结果进行对比验证发现,预测结果与研究区内沉积物的实际分布范围较为吻合,表明本方法在一定程度上可以有效地指示地形影响下海底热液区沉积物的分布情况。本方法对海底硫化物矿产勘探工作具有一定指导意义,可为海底沉积物取样站位设置与海底硫化物成矿远景区圈定提供参考依据。     

基于地形的海底热液区沉积物分布趋势预测方法研究

热液区沉积物接受了大量热液物质的输入,其矿物组成及地球化学空间分布特征是多金属硫化物勘探的有效指标。由于重力作用,洋中脊区域沉积物主要分布于低洼和平坦地形区。为了探索地形因素对热液区沉积物分布的影响规律,本文通过ArcGIS提出了一种基于地形数据的海底热液区沉积物分布趋势预测方法,并对西南印度洋中脊龙角区地形数据进行了分析,包括沉积物重力搬运方向提取、沉积物汇集量估算、海底沟谷提取和沉积物源区划分。通过与研究区底质解译结果进行对比验证发现,预测结果与研究区内沉积物的实际分布范围较为吻合,表明本方法在一定程度上可以有效地指示地形影响下海底热液区沉积物的分布情况。本方法对海底硫化物矿产勘探工作具有一定指导意义,可为海底沉积物取样站位设置与海底硫化物成矿远景区圈定提供参考依据。     

The use of sediment traps in high-energy environments

A sediment trap is a container deployed in the water column with the aim of providing a representative sample of the material settling through that water column before it passes to a greater depth and ultimately to the seabed or lake bottom. A review of the previous literature shows cylinders and baffled funnels to be the most efficient sediment trap design in flows less than 0.1 m/s. For flow velocities above 0.1 m/s recent evidence suggests upwelling from the trap base, and possible undercollection. The degree of undercollection depends on the flow velocity, the type of trap, the height: diameter (aspect) ratio of the trap, and the type of sediment. Recent experiments suggest that cylinders with an aspect ratio of 3 may be efficient collectors in velocities up to 0.2 m/s. The use of cylinders is not recommended in velocities above 0.2 m/s. For unbaffled asymmetric funnels a lower limit of 0.12 m/s is suggested.