图解法和矩值法所求平均粒径应用对比研究

为了更好的了解图解法和矩值法计算平均粒径的区别,增强历史资料利用率,通过分析两种方法计算原理上的差异,利用某海区沉积物样品粒度测试结果,对两种方法所得平均粒径进行对比,并利用底质参数法分析两种方法所得平均粒径对声波浅海传播影响效果。结果表明,矩值法与图解法所得平均粒径在分析声波浅海传播影响上可以相互替代。     

东海内陆架表层沉积物粒度及其净输运模式

根据对东海内陆架海底沉积物的粒度测试,运用Gao-Collins"粒度趋势分析"方法,探讨了东海内陆架海底表层沉积物的粒度分布特征和净输运趋势。结果表明,研究区表层沉积物可以分为两类:细颗粒(>5Φ)和粗颗粒(<5Φ);细颗粒分布于研究区的大部分区域,而粗颗粒主要分布在闽江、瓯江等入海河流口门以及马祖等海岛附近;表层沉积物的平均粒径、分选系数、偏态等粒度参数对应性较好,总体特征为粒径越粗,分选越差,偏态更正偏,而粒径越细,分选越好,偏态也较低;粒径趋势分析显示东海陆架表层沉积物的运移模式总体为NE—WS方向运移,而研究区边缘在运移过程中发生向左右两侧的偏移,南部闽江河口区沉积物由近岸向海方向辐射运移,研究区表层沉积物的净输运模式主要受控于流系和地形等多种因素。     

夏季北黄海不同性质悬浮体分布特征及其控制因素分析

为了探讨夏季不同性质悬浮体在研究区的分布特征及其控制因素,于2016年6—7月在北黄海使用LISST-100X(C)型激光粒度仪和CTD测量了悬浮体浓度和水体温度、浊度、荧光叶绿素浓度数据。结合现场水文数据对不同粒径悬浮体的分布规律进行分析。结果表明,夏季研究区悬浮体含有大量以生源颗粒为主的粗颗粒(128μm),其浓度在下层水体较低,在远岸层结水体的温跃层附近最高。粒径128μm的细颗粒浓度与浊度分布趋势一致,主要反映陆源无机颗粒的变化。其浓度整体呈近岸高远岸低、下层高上层低的分布特征;在成山头近岸海域最高,并且在鲁北沿岸浅水与远岸深水之间存在浓度锋。潮混合作用和温跃层是影响悬浮体浓度空间分布的主要控制因素。潮混合作用促使鲁北沿岸出现陆架温度锋,阻碍沿岸细颗粒物质向海输运;成山头近岸较强的潮混合作用导致当地沉积物再悬浮,使该区域细颗粒浓度最高。温跃层不仅阻碍了下层细颗粒物质向上扩散,还对上层沉降下来的颗粒有"累积"作用。此外,跃层附近丰富的浮游植物对粗颗粒浓度高值区的形成有促进作用。     

台风“灿鸿”对长江口外海域悬浮体分布的影响

台风作为事件性的强动力因素,其对河口海域沉积环境的影响目前研究较少,开展典型台风事件对长江口外海域悬浮体分布的影响研究对于深入理解长江径流挟带陆源物质向东海陆架扩散机制等具有重要意义。利用2015年09号台风"灿鸿"过境前后长江口外海域现场调查数据,分析台风前后长江口外水体结构和悬浮体粒度分布变化,结合同期环境观测数据与开源数据,阐明台风对河口外海域悬浮体分布的影响机制。结果表明:长江口外海域悬浮体中细颗粒组分(≤ 128μm)主要为无机矿物颗粒,而粗颗粒组分(>128μm)主要是生源有机颗粒。生源有机粗颗粒主要分布于中上层水体,而无机细颗粒主要分布于底层水体,使得长江口外海域悬浮体平均粒径分布呈双层结构。台风前后悬浮体粒度分布变化反映了台风对长江口外海域物理和生物过程的双重影响,其中物理过程主要影响无机细颗粒分布变化,生物过程主要影响有机粗颗粒。台风期间强烈的偏北风使得长江冲淡水在口门外海域由东北输运转为往东输运,与长江冲淡水输运方向一致的表层无机细颗粒在台风后输运方向同样往东。另外,台风作用在河口区产生的下降流将12250-4站位底部再悬浮的泥质沉积物向东搬运至12300-4站,导致12300-4站底层悬浮体浓度增加、粒度变细。台风过境还造成长江口外海域初级生产力提高,而浮游植物生长对悬浮体中有机粗颗粒的形成有促进作用,使得口门外海域上层水体中有机粗颗粒体积浓度升高。长江口外海域由于台风过境导致悬浮体中无机细颗粒和生源有机颗粒含量均增加,使得其平均粒径整体变化不大。     

沉积物干容重分析及其沉积学意义:以东海内陆架海区为例

干容重是沉积学研究中用于计算物质通量的一个重要参量,对于正确认识沉积物的收支平衡、源汇通量以及地貌演化等问题具有重要意义。然而,干容重的分析流程和计算方法仍然缺乏统一的规范,导致干容重的取值不尽合理,影响了沉积学研究的定量化和精准度,这个问题需要引起足够的重视。本文选取了东海内陆架的表层沉积物和柱状沉积物,运用实验测试和间接公式计算两种方法获得了沉积物的干容重,对比分析了两种方法的精准度。研究发现,东海内陆架的细颗粒沉积物的干容重的数值范围是1.1—1.5g/cm~3;影响沉积物干容重的主要因素是沉积物的成分与粒度,前者通过颗粒态物质的密度起作用,后者通过孔隙度来影响。建议:干容重的分析测试工作应在采样后尽快完成;运用干容重进行沉积通量计算时,应根据沉积物的平均粒度和孔隙度的空间变化选择合适的数值,以获得更加合理的结果。     

多元统计及物源分析支持的北部湾东部海域沉积物输运趋势

通过对北部湾东部海域表层底质样的粒度和重矿物分析,获得了粒度和矿物组成特征。对粒度进行因子分析获得了4个主控因子,其中因子2和3分别代表细颗粒的悬移质组分和陆源粗颗粒推移质组分,指示来自琼州海峡和北部湾西岸、西北岸的物源贡献,而且因子2的高得分区与弱环流背景相吻合;因子4反映了粤西和海南岛东岸沿岸流的物源贡献。采用重矿物组合,将研究区沉积物的物质来源划为4个分区。分别对4个物源分区使用粒径趋势分析模型,把它们合并后获得了整个研究区的趋势矢量,其中海湾北部沉积物输运汇聚中心的位置与余环流的中心位置基本一致,海南岛西部海域沉积物显示为向北输运的特征,与地貌、水动力特征基本吻合,在一定程度上可消除物源混合造成的影响。在使用粒径趋势分析模型获取沉积物净输运方向时,需要综合考虑物源差异和空间尺度对沉积物粒径趋势的影响。     

胶州湾悬浮颗粒现场剖面测量与结果分析

应用LISST-100现场激光粒度仪于2003年3月在胶州湾首次进行了悬浮颗粒剖面测量,获得了2个剖面的悬浮颗粒现场粒度分布光衰减资料。2个剖面的悬浮颗粒分布自上而下非常相似,颗粒平均大小多为38~74μm,其中1~20μm细颗粒组分所占的比重高。水柱表层悬浮颗粒略粗于底部悬浮颗粒,而且内湾悬浮颗粒比外湾粗。水柱近底层悬浮颗粒粒径同底质浮泥颗粒粒径大小相近,颗粒组成也非常相似。悬浮颗粒浓度自上而下逐渐增大,接近底部颗粒浓度急剧增高。根据现场测量数据可以马上对悬浮颗粒有效密度、颗粒沉降速率和通量做粗略估算。分析结果表明,光衰减系数同颗粒浓度显著相关,推断光衰减主要是由1~250μm悬浮颗粒的散射作用引起的,而<20μm的悬浮粒子对光衰减作用起着主要控制作用。光衰减系数与颗粒投影面积显著相关,表明颗粒投影面积可以作为遥感离水反射率的替代指标。     

粗颗粒两相流计算方法研究

针对具有颗粒粒级跨度大且粒径大特点的固液两相流系统,如深海采矿系统等,开发新型粗颗粒—均质浆体计算模型,该模型采用欧拉—拉格朗日计算法,大粒径颗粒视为固相粗颗粒,其余视为细颗粒与海水组成液相均质浆体。固—液相间滑移速度v_(slip)作为粗细颗粒划分标准,通过联立颗粒雷诺数Re_p,液相对颗粒绕流阻力系数C_d,颗粒粒径d_p等参数,得到滑移速度v_(slip)与颗粒粒径d_p的相关函数,获得粗细颗粒的划分粒径,进而得到两相流控制方程。利用CFD软件,使用该方法对粗颗粒固—液两相流垂直管提升系统进行仿真计算,并将所获得的仿真结果与已发表成果进行对比,发现数据较为吻合,从一定程度上验证了该计算模型的准确性。     

北黄海西部海底沉积物的粒度特征和净输运趋势

根据对北黄西部海底沉积物的粒度测试,运用“粒度趋势分析”方法,分析探讨了北黄海西部（渤海海峡区）海底表层底质的粒度分布特征和净输运趋势,结果表明,本区的细颗粒沉积物主要位于北黄海中部和山东半岛沿岸,大连湾附近,粗颗粒沉积物则主要分布于庙岛群岛以东和大连湾东南侧海区,沉积物的平均粒径、分选系数、偏态系数闰度参数的分布特征有一定的对应性,除庙岛群东侧的砂质沉积,分选较好之外,其它海区的沉积物总体特征是,粒径越粗,分选越差,偏态更正偏;而粒径越细,分选越好,偏态系数也较低。山 岛北侧的沉积物具有向东和向东北的输运趋势,西中沉积物的输运趋势向东南并转向东,北部喾物的输运趋势向南,形成了向北黄海中部汇聚的趋势,本碛研究还表明“粒度趋势分析”方法在大范围的陆架区域具有较好的适用性,在操作中,使用规则的正方形网格可以较全面判     

夏季东海陆架不同水团对悬浮体物质组成及粒度分布的影响

基于2012年7月东海陆架水文及悬浮体粒度等实测数据,分析不同水团内悬浮体物质组成和粒度分布特征,并探究其影响因素,为查明东海陆架海区陆源沉积物输运扩散机制、揭示海底沉积物来源和成因机制等提供理论依据。结果显示:夏季东海陆架悬浮体由两部分构成,即≤128μm的无机颗粒和?128μm以浮游生物为主的颗粒,其平均体积浓度分别为3.5μL/L和8.4μL/L。悬浮体空间分布受到该海域水团类型的制约。长江冲淡水、台湾暖流表层水、台湾暖流深层水、台湾海峡暖水以及东海冷涡的悬浮体粒径均呈双峰分布,峰值位于27.7—74.7μm和391μm;苏北沿岸流影响海域悬浮体粒径呈单峰分布,小颗粒端含量极低。悬浮体粒度组成及其空间分布差异与水团挟带的无机颗粒、营养盐输送以及水体界面阻隔密切相关。其中,长江冲淡水挟带大量无机颗粒和营养盐进入东海,致使其无机颗粒和浮游生物含量均为研究区最高;苏北沿岸流经长距离扩散后挟带的无机颗粒大多已经沉降,因此无机颗粒含量在研究区最低,而其挟带的丰富营养盐,致使浮游生物含量为次高值;台湾暖流表层水、台湾暖流深层水、东海冷涡以及台湾海峡暖水中悬浮体均以无机颗粒为主,其中前三个水团的水体界面处浮游生物含量较高;不同水团垂向交界处常形成温、盐跃层,跃层能够抑制底层营养盐向表层的扩散,导致跃层位置成为浮游生物高含量区。     

东海陆架中北部沉积物粒度特征及其沉积环境

通过对东海陆架表层沉积物粒级组成、粒度参数、14C年龄和微体古生物组合的综合分析,绘制了东海陆架的沉积物类型分布图;运用Folk等(1970)沉积物分类方法将东海表层沉积物分成砂、粉砂、粉砂质砂、砂质粉砂、砂质泥5种类型,其中粉砂质砂分布最广,砂质泥分布最少;沉积物由陆向海粒度变粗,反映沉积过程中的物源和沉积动力控制作用。根据沉积环境及成因分析,可将东海陆架沉积分为3类:分别是长江口外席状砂沉积区、现代泥质沉积区和陆架中部砂质沉积区。长江口外砂质沉积是全新世冰消期晚期潮流作用及风暴潮流共同作用的产物,是高海平面以来太平洋潮波系统作用下的潮流沙沉积,沙波地貌仍在发生变化。现代泥质沉积区包括长江前三角洲沉积、浙闽沿岸流沉积和济州岛西南泥质沉积三个区域,不同沉积区的成因机制不同。陆架中部砂质沉积是末次冰盛期之后海侵作用下发育的砂质沉积物,在海侵的不同阶段中沉积物被冲刷改造,具有不等时性特征,沉积环境与现代陆架海洋环流的动力特征不一致,现代沉积作用较弱,仅接受悬浮体细粒沉积。     

夏季台湾浅滩周边水域悬浮物质浊度和叶绿素a荧光分布特征

2004年7~8月在台湾浅滩周边水域进行了两个断面的水体悬浮物浊度、叶绿素a荧光调查,通过对该区域夏季悬浮物质浊度、叶绿素a荧光的分布变化特征研究,结合水文相关要素分析,初步揭示了该区域海洋沉积和再悬浮过程对悬浮体浊度、叶绿素a荧光分布的影响.悬浮物质浊度在近岸与陆架外缘主要受再悬浮作用影响,而浅滩区再悬浮作用不明显;在陆架外缘区浮游植物的聚集作用对浊度有一定的贡献作用,而近岸区则不明显.     

2013年夏秋季黄、渤海悬浮颗粒物及粒径分布特征研究

悬浮颗粒物及粒径是水质重要参数,其分布特征研究有助于加深对海洋生态环境的了解。利用2013年6月和2013年11月LISST-100观测数据,研究了黄、渤海区域悬浮物粒径和浓度的分布情况,浓度分布整体上呈现近岸高远岸低的状况,粒径分布呈现近岸细远岸粗的特征,季节分布特征明显;通过典型断面分析,悬浮物粒径和浓度随着水深变化明显,连续站数据分析结果表明大风对底层颗粒物的再悬浮作用显著,潮流对悬浮物的时空分布有着重要影响;水体衰减系数随着体积浓度变化明显;此外,还研究了悬浮颗粒物粒径Junge分布在黄、渤海区域的适用性。     

东海陆架北部泥质区沉积动力过程的季节性变化

利用东海陆架北部泥质区（济州岛西南）及其周围不同季节５个航次的悬浮体资料和相应的底质粒度资料,对该泥质区沉积动力过程的季节性变化规律进行了分析。结果表明：东海陆架北部悬浮体的高含量区并不与该区的沉积中心（泥质区）相吻合,泥质区的形成需有物源的充沛供应和涡旋的动力效应相结合。泥质区沉积作用时空变化具有强烈的季节性。冬季泥质区悬浮体供应充足,涡旋中心向泥质区东南扩展,是本区接受悬浮体沉积的关键季节。夏、秋二季泥质区的大部分区域缺少悬浮体物源,涡旋中心向北退缩,致使泥质区沉积作用强度降低,并且主要影响泥质区的西北区域。春季泥质区沉积作用强度和影响范围大于夏、秋两季,但小于冬季。     

基于遥感反演的山东半岛东北部海域悬浮体时空变化规律探讨

基于2003-2018年中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)卫星遥感影像资料,结合2018年春季、夏季和冬季大面站悬浮体取样分析结果,构建了表层悬浮体浓度遥感反演模型;在此基础上,分析了山东半岛东北部海域年际和月份表层悬浮体浓度时空...     

冬、夏季东海北部悬浮体分布及海流对悬浮体输运的阻隔作用

依据1987年6月、1996年12月、1997年2月和1998年7月在东海北部所取得的悬浮体、温度和盐度资料就该区冬季和夏季的悬浮体分布、影响因素和输运进行了研究,结果表明该区悬浮体分布具有明显的季节性变化,在中、外陆架区悬浮体含量冬季明显高于夏季.悬浮体的分布及输运受到东海环流、风暴和潮流等的影响,其中东海环流的季节性变化是主要影响因素.受台湾暖流的阻隔,冬季和夏季长江入海泥沙在东海基本不能越过124°00'E以东海域.黄海沿岸流携带着老黄河口水下三角洲的再悬浮沉积物向陆架东南扩散,其搬运的量和在中、外陆架区的扩散范围冬季显著大于夏季.在黄海暖流的阻隔下,陆架悬浮体冬季和夏季在32°N断面很少能扩散至126°30'E以东海域.台湾暖流和黑潮爬升水的阻隔作用使得冬季和夏季陆架悬浮体在P-N断面也基本不能扩散至陆架边缘.冬季在东海北部可有部分陆架悬浮体输送到冲绳海槽,但有区域性,其输送的可能位置是在P-N断面以北、32°N断面以南之黄海沿岸流向东南延伸的陆架边缘;夏季陆架悬浮体基本滞留在陆架区.     

夏季浙江沿岸陆架区泥沙输运机制

基于2014年夏季浙江沿岸陆架区的水文、泥沙、底质沉积物等实测资料,运用物质通量分析方法和Gao-Collins粒径趋势分析法,探讨了泥沙的输运通量、输运方向、动力机制及净输运趋势。夏季,近岸含沙量规律性较强,由西至东逐渐降低,由南至北逐渐升高,且与潮流有非常好的对应关系,呈现出明显的潮周期变化特征。研究区净悬沙通量自岸向外海迅速变小,悬沙输运中平流输运占主导地位,其次是垂向净环流对悬沙输运的影响,近岸海域表现为向海输沙,30 m以深海域表现为东北向输沙,同时台湾暖流的屏障作用也影响了悬沙向海扩散。粒径趋势分析显示浙江沿岸陆架表层沉积物的长期输运机制为由东北向西南输运,在流系以及海底地形的影响下,中部海域出现粒径趋势较弱的沉积中心。而在夏季,悬浮泥沙主要为平行岸线向东北输运,估算每天进入研究海域的净悬浮泥沙约为1.9×106 t。     

长江口和东海海域沉积物粒径对有机质分布的影响

利用2007年11月采集于长江口和东海陆架区域的78个站位的表层沉积物样品,以及2007年11月、2008年4月采集于长江口东南和浙江近岸泥质区的悬浮物样品,对长江口和东海海域表层沉积物以及部分站位的悬浮物进行了粒度、有机碳和总氮的分析和研究,探讨了沉积物粒径对有机质运移和沉积过程的影响.结果表明:(1)水体中悬浮物的...     

Trace metal (Cd,Cu, Ni and Pb) cycling in the upper water column near the shelf edge of the European continental margin (Celtic Sea)

This study investigates the relative importance of processes that affect trace metal (TM) cycling in the upper water column at the shelf edge of the Celtic Sea on the western European continental margin. The examined processes include external inputs (by atmosphere and river), physical factors (upwelling, winter mixing and water mass advection) and biological processes (in situ uptake, regeneration and export to deep waters). The concentrations of dissolved Cd, Cu, Ni and Pb were measured with this aim in January 1994 and June 1995 at vertical stations across slope, including stations with upwelling, and in the surface waters along the Celtic Sea shelf. Additionally, deep sea (from sediment trap data) and atmospheric fluxes were estimated. The metal profiles over the slope off the Celtic Sea are quite similar to open ocean profiles already described in the northeast Atlantic, and the concentrations in surface waters are only slightly enriched compared to the nearby open ocean (1.2–1.3× for Cd and Ni). The external sources to the system appear to be of weak influence: the fluvial input is locally strong at the coast and then “diluted” along the large continental shelf; the atmospheric deposition is not significant at the annual scale in comparison to the metal content in the upper waters of the shelf edge (at least for Cd, Ni and Cu). In the upwelling zone, a significant increase in concentrations was observed in the summer surface mixed layer (×2 for nitrate and Cd and ×1.5 for Ni) in comparison to the non-upwelling zone. In winter, concentrations of bioreactive metals increased significantly in the surface waters in comparison to the low summer levels (×5 for nitrate and Cd). Our results suggest that upwelling and winter mixing act as regenerated sources that lead to the resupply of the bioreactive elements above the permanent thermocline with a low export to deeper waters. The tracing of the Mediterranean intermediate waters (MIW) from Gibraltar to the studied area shows indeed that its elemental content at the Celtic shelf edge is mainly due to the conservative mixing of the three “end-member” component waters which are thought to make up the MIW. The remineralization of organic matter within this water mass during its transport to the north would contribute only 20% of the nutrients and Cd concentrations recorded at the Celtic Sea shelf edge. According to the correlation found with nutrients in the 10–200-m layer, dissolved Pb would also be subjected to biological uptake and regeneration within the seasonal thermocline. Particulate scavenging removal of Pb would take place below the permanent thermocline throughout the water column.     

Dispersal and deposition of suspended sediment on the shelf off the Tagus and Sado estuaries, S.W. Portugal

The Portuguese margin in front of the Tagus and Sado rivers is characterized by a narrow shelf incised by numerous canyons and by a large mud deposit. The two estuaries that feed this continental margin have distinct impact. The suspended particulate matter concentration values in the mouth of the Tagus are four times higher than in the Sado. During the summer the surface nepheloid layer is always larger than during the winter when it is restricted near the mouth of the estuary. This nepheloid layer may reach 30 km in length extending westward. The bottom nepheloid layer usually shows higher nephelometer values, and has a typical distribution: it is usually diverted southward in the direction of the Lisbon Submarine Canyon. We estimate the amount of suspended matter being discharged annually from the Tagus estuary to be between 0.4 and 1×10⁶ t. The area covered by fine deposits is about 560 km². Hence the thickness of sediments deposited annually should be between 0.07 and 0.18 cm. The sedimentation rates calculated from the ²¹⁰Pb excess vary between 0.16 and 2.13 cm y⁻¹ which correspond to the maximum rate. For a layer of 1 cm thick, 81,000 t of particulate organic carbon (POC) should be trapped. That would represent, with a minimum sedimentation rate between 0.07 and 0.18 cm y⁻¹, an entrapment of 6000–15,000 t POC y⁻¹. The trace metals content of box core samples clearly shows the anthropogenic impact in the uppermost level (5 cm thick) in the Tagus estuary and in all the sedimentary deposits (15 cm thick) on the shelf muddy area. Despite the narrowness of the shelf, a significant part of continental fluxes fails to reach the deep ocean.