充液管中的导波测量海底沉积物原位声速的方法研究

海底沉积物原位声学参数是标定海底地层声场环境、开展多种海洋工程应用的关键参数之一。本文首先建立了充液管-地层物理模型中声波传播的有限差分算法,数值模拟并分析了管中接收声波的特征及其随沉积物速度的变化规律,着重分析了首波的传播特性随距离的变化特征;其次,在此基础上研制了可挂接于海底静力触探装置的实验样机及其核心部件,如声波发射和接收换能器及功能电路板等,搭建了实验测试平台并进行了相关的性能实验测试,对管外存在不同介质下管中激发产生的导波的声信号特征进行了对比和分析。理论和实测结果表明：充液管中导波的衰减特性受到沉积物声速的影响,该特性可用于反演测量地层的声速,实验测量的结果进一步论证了方法的可行性。     

昔日全球环境变化的自然磁记录

沉积物的岩石磁学参量反映了它在海洋及大陆范围内沉积时的古环境及古气候条件.尽管对这种现象的认识还不彻底,但人们对于那些导致磁性增强或减弱的作用已有了很好的了解.这些作用包括可变的陆源物质沉积通量,铁磁性矿物在原地的有机及无机形成,以及这些矿物成岩过程中的分解.至少在过去的700万年间,在大量的沉积记录中观察到了磁性矿物集合体的周期性出现,这些周期性出现涉及到了标准的米兰柯维奇理论的轨道频率,证实了岩石磁学同过去全球变化间的关系.但是,磁信号的定量解译仍然处在幼年期,并且受到了信号形成过程中复杂的相互作用的干扰.     

海底沉积物颗粒因素在不同频率下对声衰减的影响

综合了多个沉积物声学测量的实验方案,提出适合研究柱状海底沉积物声衰减的实验方案。对黏土质粉砂的物理性质和声学性质作了相关处理,得到了在高、低两种测量频率下该类型沉积物的波形特性、频谱特性和与沉积颗粒因素有关的孔隙度对声衰减比的影响。进一步作了相应的回归分析,低频时方差为0.169—0.175,高频时方差为0.029—0.032,尝试总结出黏土质粉砂类型沉积物在两种频率下的声衰减趋势。     

综合大洋钻探计划

综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program,IODP)是一项旨在通过研究海底沉积物和岩石来探索地球历史和结构的宏大国际研究计划。其前身国际大洋钻探计划(Ocean Drilling Program,ODP)和深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project,DSDP),是20世纪地球科学领域规模最大、历时最久的国际合作研究计划,所取得的科学成果证实了海底扩张、大陆     

中国近海沉积物氮和有机碳标准物质的研制

我国海洋沉积物的研究近几年发展较快,但是缺少有定值的氮、有机碳标准物质。本文针对及其匮乏的氮、有机碳国家二级标准物质进行了我国近海沉积物总氮(TN)、总碳(TC)、总有机碳(TOC)含量的分析标准参考物质的研制。研究样品采自"我国近海海洋综合调查与评价"专项提供的表层沉积物,经过冷冻干燥、研磨至74μm,使用元素分析仪和氧化热解-气相色谱法分析总氮和总碳的含量;使用元素分析仪和氧化热解-电位法分析总有机碳的含量,制备了一系列16个有定值的总氮、总碳、总有机碳含量的近海沉积物标准物质。样品在均匀性检验中,F的实测值小于临界值,相对偏差较小,样品的均匀性较好。在稳定性检验方面,两年内多次测定的分析结果无方向性变化,统计计算结果显示稳定性良好。本文研制的这16个近海沉积物标准物质在3家实验室进行了联合定值,按照ISO导则35和国家一级标准物质研制规范,给出了该系列标准物质总氮、总碳、总有机碳含量的标准值和不确定度。这批标准物质分为不同海区,不同海区的标准物质又分为不同的沉积物类型,研制的不同海区不同沉积物类型的标准物质对现有的海洋沉积物标准物质进行了有效的补充。     

用X射线荧光光谱法测定Cl、S等31个元素

采用硼酸镶边垫底的粉末样品压片制样,用ARL ADVANT′XP＋型X射线荧光光谱仪对土壤和水系沉积物样品中Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl等31个组分进行测定。重点研究了Cl和S等元素的测定条件、痕量元素的背景选择和谱线重叠校正问题。使用经验系数法和康普敦散射作内标校正基体效应。经标准物质校验,结果与标准值吻合。方法的检出限、精密度和准确度能满足多目标地球化学调查样品的分析要求。     

喀斯特山区溪流上覆水—孔隙水—沉积物中不同形态氮的赋存特征及其迁移——以麦西河为例

选取贵州百花湖入湖支流麦西河为对象,研究了上覆水—孔隙水—沉积物体系氮的形态差异,结果表明:麦西河上覆水中,以硝态氮(NO-3-N)为主,氨态氮(NH+4-N)次之,亚硝态氮(NO-2-N)最低;孔隙水中,溶解无机氮中以NH+4-N为主, NO-3-N次之, NO-2-N最低;沉积物中,总氮(TN)的含量为1110.67～4413.16mg/kg;固定态铵含量为34.56～170.05mg/kg,占TN的1.47%～6.25%;可交换态氮以NH+4-N为主, NO-3-N次之, NO-2-N最低。孔隙水NH+4-N是上覆水NH+4-N的2.65～19.51倍,上覆水NO-3-N是孔隙水NO-3-N的7.14～20.43倍。沉积物TN与孔隙溶解水无机氮(DIN)、孔隙水NH+4-N、沉积物可交换态氮和沉积物可交换性NH+4-N呈显著正相关;在沉积物中,可交换性NO-3-N与可交换性NH+4-N及可交换态氮呈显著正相关,可交换性NH+4-N与可交换态氮呈极显著正相关;孔隙水溶解无机氮与孔隙水NH+4-N呈极显著正相关。麦西河不同介质中氮的迁移关系则表现为:由于浓度梯度,上覆水中的NO-3-N扩散到孔隙水中,进而累积到沉积物中;沉积物的可交换性NH+4-N,进入孔隙水,最终扩散到上覆水中。      

具有地形坡折带的坳陷湖盆层序地层模拟

层序地层学研究已在陆相湖盆中取得良好的应用效果，在陆相湖盆的地层对比、沉积体系空间分布预测中发挥重要作用。坳陷湖盆在基底受压变形过程中，常在盆缘形成地形坡折带，以坡折为界，基底的沉降速率和原始地形坡度等控制层序发育的重要因素在其两侧均存在显著的差异，这在很大程度上控制了层序的发育模式和沉积体系的空间配置关系。通过对基底沉降速率、湖平面变化速率、沉积物充填速率、沉积物充填准则、岩相确定原则等数学模 型的建立，模拟了具有地形坡折带的坳陷湖盆的层序发育和相演化过程。实际资料与模拟结果的对比分析表明，模拟具有很好的效果。