晚第四纪地球磁场强度变化的沉积记录及其对宇宙成因核素 …

地球磁场强度变化的沉积记录是过去十几年内环境磁学的研究热点之一,本文综述了其理论基础和研究方法,归纳了适合于进行这种研究的沉积物应满足的若干条标准以及其沉积记录可靠性的检验标准,介绍了过去２００ｋａ地磁场强度相对变化的连续沉积记录,还评述了晚第四纪地球磁场强度变化对宇宙成因核素＾１４Ｃ和＾１０Ｂｅ的控制作用。     

晚第四纪地球磁场强度变化的沉积记录及其对宇宙成因核素(~(14)C和~(10)Be)的影响

地球磁场强度变化的沉积记录是过去十几年内环境磁学的研究热点之一，本文综述了其理论基础和研究方法，归纳了适合于进行这种研究的沉积物应满足的若干条标准以及其沉积记录可靠性的检验标准，介绍了过去２００ｋａ地磁场强度相对变化的连续沉积记录，还评述了晚第四纪地球磁场强度变化对宇宙成因核素１４Ｃ和１０Ｂｅ的控制作用。     

两种多波束反向散射强度数据归一化方法的建立与分析

多波束反向散射强度数据应用广泛,但由于受到角度响应的影响,导致生成的多波束声呐图像质量偏低,且现有角度响应改正方法在复杂海底底质环境下适应性较差。为此本文对散射强度进行分析,给出了两种多波束反向散射强度数据归一化方法,分别为基于高斯拟合以及角度响应的散射强度改正方法,前者主要是基于散射强度的变化规律进行改正,而后者则是基于声波的散射机理进行改正。实验结果表明两种方法较传统改正方法精度均有约30%的提升,并且角度响应方法较高斯拟合方法改正精度更高,但计算效率有所下降。以上实验验证了两种方法的有效性,实现了散射强度数据的归一化,提升了多波束声呐图像的质量。     

用曲面插值方法建立海洋局部地磁场模型

地磁场模型是地磁场的数学表达式,国内外已有多种建立地磁场模型的方法,对于局部地磁场模型来说,应用比较多的是多项式方法和曲面样条函数方法。讨论了基于曲面样条函数建立局部地磁场模型的原理和方法,并在实测数据基础上对模型的精度进行了验证。     

近2Ma来东菲律宾海地球磁场相对强度变化的沉积记录

为了解东菲律宾海沉积物记录的地球磁场相对强度变化,并为研究区的地层定年提供新的手段,对东菲律宾海帕里西维拉海盆西侧F090102孔柱样沉积物进行了系统的古地磁和岩石磁学分析。根据功率谱分析,选择非磁滞剩磁作为归一化的参数,得到约2Ma以来的地球磁场相对强度变化曲线。该曲线与SINT-2000曲线可详细对比,呈比较典型的锯齿状特征,布容期内的记录与800ka以来的SINT-800曲线相符。布容/松山极性转换期呈单强度降低的特征,在极性转换期和极性漂移期,相对强度曲线表现为显著低值。     

地磁场模型及在海洋环境中的应用需求研究

地磁场是地球固有的基本物理场,地磁场模型是海洋环境保障的重要信息。分析了对地磁场建模理论、现今具有代表性的主磁场模型、地壳异常模型及其他磁场模型最新研究成果,对照地磁场模型在海洋环境中的应用现状,认为现今地磁场模型的分辨率和精度等技术指标尚未能满足地磁匹配导航和水下目标探测等保障需求。提出要深化海域磁场模型应用需求论证,加强现有海域磁力测量资料的整编,积极开展海域地磁场观测的理论创新、技术创新和方法研究,研发出我国海域高精度高分辨率的地磁场模型。     

中尺度涡自动识别算法比较与应用

中尺度涡是典型的海洋中尺度现象,开展中尺度涡研究具有重要的科学意义和实用价值,主要利用Okubo(1970)和Weiss(1991)提出的W方法和Nencioli等(2010)提出的几何学算法,针对数值模式输出产品开展了中尺度涡的自动识别与信息提取。结果表明,W方法和几何学方法均能够较好地识别出中尺度涡的位置,进而提取中尺度涡的半径、强度能信息,相比W方法,几何学方法能够识别出更多尺度相对较小的中尺度涡。同时,这两种自动识别方法也存在一定比例的漏判和错判的现象,进一步改进和完善中尺度涡的识别和信息提取算法仍然是必要的。     

新生代地磁漂移研究若干进展

地磁漂移事件的成因及发生规律是地学研究热点,是古地磁学科在这个世纪可能为地球科学贡献新理论的一个突破口。在回顾地磁漂移研究历史的基础上,对新生代地磁漂移记录及其时代进行了概述,从地磁漂移的成因、地磁漂移事件与地磁场强度的关系、地磁场漂移期间地磁场形态学研究等几个方面对过去的研究进行了总结。最后,提出未来研究需关注沉积速率较高的河湖相沉积物,通过多种手段生成不同地理位置的可靠地磁漂移记录,利用轨道调谐手段准确限定时代等,才能获得对新生代地磁漂移规律的全面认识。     

几种改进的LMS自适应时间延迟估计方法

本文分析研究了几种改进的ＬＭＳ自适应时间延迟估计方法，其中ＭＬＭＳ方法和归一化变步长方法均对输入信号做了归一化处理，扩展了时延估计器的动态范围。两种加窗方法是基于对输入信号的特性和自适应滤波器的特点的分析提出的，可以使自适应迭代的计算复杂度大大下降。     

一种针对滩涂LiDAR强度信息的条带噪声修正方法

针对滩涂机载激光雷达(LiDAR)数据的强度信息中存在的条带噪声,提出一种基于非线性RANSAC拟合强度联合直方图的修正算法。所提方法首先利用两个航带重叠区域数据的最近点构建强度联合直方图,之后强度联合直方图上利用二阶多项式构建归一化模型,再利用非线性RANSAC算法对二阶多项式进行拟合,最后利用拟合的二阶多项式对一条航带的数据进行强度修正,从而消除两个航带点云强度信息的不匹配现象。实验表明,相比于直接利用权重最小二乘法或RANSAC方法匹配联合直方图的强度修正方法,本文方法修正效果更好,且修正后航带重叠区的点云强度具有更好的同质性。     

海洋沉积物中铜含量测量不确定度评定 ——电热板加热消解法与微波消解法的比对

电热板加热消解法和微波消解法是目前海洋沉积物样品消解的常用方法。为了比较这两种处理方法对检测结果准确性的影响程度,文章依据《测量不确定度的评定与表示》技术规定中的相关要求对海洋沉积物中铜含量测定过程中采取的两种消解方法进行了不确定度评定与对比,建立了模型,并对各不确定度分量进行分析和量化,计算出两种消解方法测量沉积物中铜含量的相对合成不确定度分别为0.06721和0.04033,扩展不确定度分别为4.0mg/kg和2.4mg/kg。通过比较两种消解方法对测定结果不确定度的贡献,发现微波消解法明显优于电热板加热法。     

南海沉积物图解法和矩值法粒度参数计算及对比

粒度参数是海洋沉积物的基本特征,其计算方法的选择导致粒度参数的差异成为制约沉积物粒度数据同化的主要因素之一.基于传统图解法的基本原理,发展了分段低次线性插值方法用于图解法的粒度参数快速计算,使用该方法和矩法分别计算了南海172个表层沉积物粒级参数,并对2种不同方法计算的结果进行相关性验证.结果表明:2种方法得到的平均粒径、分选系数、偏态和峰态分别呈显著相关,且相关性依次降低.通过与前人的研究结果对比,发现2种方法计算的平均粒径和分选系数相关性较为稳定,基本不受沉积物类型的影响;而偏态和峰态值与沉积物物质组成密切相关,物质组成单一稳定,则相关性较高,反之表现为不相关.因此,在资料整合同化处理过程中应充分考虑2种参数计算结果的差异.     

海洋沉积物粒度参数3种计算方法的对比研究

海洋沉积物粒度参数是反映沉积物物质来源及水动力条件的敏感性指标。目前国内对海洋沉积物粒度参数计算方法并不完全统一,制约了粒度数据的整合和使用。利用长江口外近海348个表层沉积物粒度数据,分别使用Folk和Ward的图解法公式、Collias等的矩法公式和McManus的矩法公式进行了粒度参数的计算。运用相关分析和基本统计分析等方法,讨论了不同方法计算结果间的差异和影响因素。结果显示:图解法与矩法计算的平均粒径和分选系数分别呈显著线性相关,且不受沉积物物质来源的影响。对于偏态和峰态,3种不同方法计算结果的相关性较低,甚至表现为不相关。不同方法计算的沉积物粒度参数的差异性均与沉积物类型和频率曲线分布形态有关。当物质组成均匀、频率曲线近正态分布时,不同方法计算的粒度参数的相关性显著提高。当沉积物较粗或较细时,粒度分布偏离正态且具有明显尾部特征,用不同方法计算结果的差异会随之增大。对3种不同公式综合对比认为Collias等的矩法公式反映沉积物粒度分布特征更加灵敏、可靠,建议在进行资料整合时采用。     

沉积物中重金属的归一化问题——以Al为例

沉积物的来源、粒度和矿物组成是影响重金属在动力沉积过程中的行为的最显著的因素,用某些参考元素（如Ａｌ、Ｌｉ等）归一化的目的是为了减小沉积物中重金属含量的波动,以揭示人文活动（例如污染）的影响。通过对国内一些河流沉积物中重金属的Ａｌ归一化结果的分析,认为在岩石的风化和变质过程中元素与Ａｌ的相对迁移能力的差异和各种生物过程均可使重金属的Ａｌ归一化值产生显著的变化,在某些情况下Ｍ／Ａｌ值并不一定能准确地描述人类活动对沉积物中重金属的影响。Ａｌ归一化仅能部分地校正粒度分布引起的重金属含量的变化,但不能消除矿物组成的影响。     

基于声波探测海底浅层沉积物特性的方法研究

利用声波在水中的传输特性进行海底浅层沉积物特性的探测。在实践应用中有实验室方法、现场测量方法和海底声学遥测方法,并研制出大量的仪器。由于海上和海底实际条件的限制,声波探测方法都存在一定的不足之处,由此提出了声衰减测试沉积物特性以及建立实验室模拟海底环境探测方法的设想。     

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。     

离子电极法系统测定海洋环境中的氟

本文建立了一套系统测定海洋环境中氟的方法。该法在沉积物的分析中用控制溶液的pH值来排除干扰离子,在海水和间隙水中对氟的测定用两次加入法及使用微型计算机,从而避免了斜率误差与传统方法的烦琐计算。本法简便快速,取样量少,并具有良好的精确度,是海洋环境监测和氟的地球化学研究的有效手段。     

Geoacoustic Characterisation of Fine-grained Sediments using Single and Multiple Reflection Data

Fine-grained sediments commonly occur in areas of the continental shelf where wave and current energy are weak. Bulk density, compressional wave speed and attenuation are fundamental physical properties of these sediments required for predicting the response of the seabed for diverse branches of marine science. The traditional coring approach is time and labor-intensive, with large uncertainties associated with sediment disturbance in the sampling phase. Acoustic methods offer the advantages of remote sensing, i.e., sampling the sediment structure without mechanical disturbance and a significantly larger seabed coverage rate per unit time. Two different acoustic methods are described: one using short-range single-bounce interactions with the seabed, and the second using long-range modal propagation to infer the sediment properties. The relative strengths and sensitivities of each approach are explored through simulations guided by experience with measured data.     

酸洗法测定海洋沉积物有机碳和无机碳含量的致命缺陷

Organic and inorganic carbon contents of marine sediments are important to reconstruct marine productivity,global carbon cycle, and climate change. A proper method to separate and determine organic and inorganic carbons is thus of great necessity. Although the best method is still disputable, the acid leaching method is widely used in many laboratories because of its ease-of-use and high accuracy. The results of the elemental analysis of sediment trap samples reveal that organic and inorganic carbon contents cannot be obtained using the acid leaching method, causing an infinitely amplified error when the carbon content of the decarbonated sample is 12%±1% according to a mathematical derivation. Acid fumigation and gasometric methods are used for comparison, which indicates that other methods can avoid this problem in organic carbon analysis. For the first time, this study uncovers the pitfalls of the acid leaching method, which limits the implication in practical laboratory measurement, and recommends alternative solutions of organic/inorganic carbon determination in marine sediments.     

峰高与峰面积统计量表示岩心黏土矿物相对含量的差异

目前黏土矿物分析主要依据XRD衍射峰的峰高或峰面积统计量,为了分析两种统计量计算黏土矿物相对含量的差异。对取自黄海的YSZD02岩心短柱开展了黏土矿物XRD测试,分别利用峰高和峰面积表示4种主要黏土矿物蒙皂石、伊利石、高岭石、绿泥石的相对百分含量,探究两种统计量表示黏土矿物相对含量随深度变化的差异,结果发现两算法都能显示黏土矿物的相对组成特征,对YSZD02岩心而言,其黏土矿物主要为伊利石,其次为高岭石,再次为绿泥石,最次为蒙皂石。两种算法得到的4种矿物的相关系数由高到低依次为:高岭石0.94,绿泥石0.93,蒙皂石0.82,伊利石0.73,呈正相关。峰面积法求4种矿物的相对含量随深度变化的离散程度比峰高法大。用峰高、峰面积法表示黏土矿物相对含量随深度的变化,两种方法相对差异由小到大依次为伊利石,高岭石,绿泥石和蒙皂石。以上结果表明两种算法既有共性又有明显的差异。随着分析技术的不断更新,相较于峰高法较难解决的误差问题,未来峰面积法会得到更广泛的应用。因此研发更精确的计算机分析软件、统一研究方法将是未来发展的必然趋势。本文的研究加深了对峰高与峰面积统计量的理解,为其他分析方法的比较与选择提供了参考。