深海虫虫记

环境恶劣的深海并非一个不毛之地,而是一个生机勃勃的地方。随着深海探测技术的进步,庞贝蠕虫、玉钩虫、萨马乌贼蠕虫……越来越多的深海原著民正在进入人类的视野。直到20世纪60年代,科学家仍普遍认为深海生物非常稀少。造成这种错觉的原因是,当时主要通过水下摄影来调查数千米深处的海底生物,发现的结果完全取决于照片的质量。     

神秘的海底热液

海底热液喷口主要分布在海底的洋中脊与火山地震带上。和火山一样,海底热液喷口也与地壳活动紧密相连,但它的活动可要比海底火山喷发温和得多了。海底热液周围区域也形成了神秘的生物环境和地质环境。科学家们发现,在这些环境温度高达三四百摄氏度并且遍布剧毒的金属硫化物的区域中,居然并不是一片死寂。在"烟囱"的周围,居然有     

海底地震都会引发大海啸？

2012年4月l1日下午，印尼苏门答腊岛西北部海域发生了里氏8．6级的强烈地震。此震一出，人们恐慌莫名。这不由使人想起了2004年末那场震惊世界的大地震，以及由它引发的巨型海啸。     

海底扇沉积相模式、沉积过程及其沉积记录的指示意义

海底扇是由沉积物重力流形成的海底沉积体。其分类学和相模式研究表明,海底扇主要由海底水道、溢岸及朵叶体等沉积单元构成。然而古代和现代海底扇沉积均无法由单一的通用相模式进行解释。以粒度差异所建立的相模式类型涵盖了多方面信息,相对简单实用。海底扇的触发机制主要包括海底沉积物失稳、洪水型异重流、海洋动力过程及复合成因机制等类型。海底扇的主导流体类型（碎屑流与浊流）、海底地貌形态（限制性与非限制性）及海洋动力条件（底流作用）深刻影响了海底扇的沉积作用、平面形态及空间组合特征,整体上分为三类。其中,浊流沉积主导的海底扇在非限制性海底环境中主要表现为扇状或指状形态,在限制性海底环境中则直接受控于盆地的地貌形态;碎屑流沉积主导的海底扇以块体搬运为特征,平面上表现为舌状和叶状展布形态;底流与重力流共同作用形成的混合型海底扇朵叶体沿底流流向侧向偏转,部分受底流改造沉积形成孤立漂积丘状形态。海底扇沉积物记录了环境信号从“源”到“汇”传输效率和保存程度,对构造变形和古气候变化具有重要的指示作用。人类世以来的现代海底扇沉积物同时也是深海微塑料、陆源有机碳的重要储库,定量评估其丰度特征对于环境评价、污染治理与管控及全球碳循环均具有深远的现实意义。     

Stokes二阶波作用下斜坡海床中盾构隧道周围砂土渗流压力响应分析

目前针对波浪作用下海底盾构隧道周围渗流场的既有理论研究一般将衬砌考虑为不透水介质,较少考虑隧道衬砌的渗透性,尤其是较少考虑海底斜坡地形下波浪非线性带来的影响。首先基于斜坡海床表面的动力边界条件,得到Stokes非线性波作用下自由海床的Biot固结孔压响应;其次,采用镜像法建立了由于隧道存在引起的砂土体摄动压力控制方程,并利用砂土与衬砌间渗流连续条件获得了该方程的Fourier级数展开解析解;接着,采用叠加原理得到了Stokes波作用下斜坡海床中隧道周围砂土的渗流压力响应解答;最后,将理论解析解与数值结果及已有的试验结果进行对比,获得了较好的一致性。此外,针对波浪敏感参数(波长、周期、形态)、海床敏感参数(海床渗透性、剪切模量、饱和度、坡度)及隧道敏感参数(衬砌厚度、渗透性、埋深)进行了影响因素分析。结果表明：随着波浪周期及波长增加,衬砌外超静孔压明显增加;随着水深沿斜坡方向减小,Airy波和Stokes波理论在适用范围内(d/L>0.125,d为海水深度,L为波长),获得的波浪压力差异明显增加,前者会低估隧道周围的超静孔隙水压力;当海床渗透系数较大时(k_s&...     

复杂深海工程地质原位长期监测系统研发与应用

海底滑坡、浊流等深海底地质灾害严重威胁海洋工程安全,是国家深海开发亟待解决的风险问题。为避免深海海底地质灾害对海底工程造成危害,解决深海海底地质灾害监测预警的难题,我们研发了一套复杂深海工程地质原位长期监测系统。该系统通过声学、电阻率、超孔隙水压力等方法监测深海海底沉积物的物理力学性质变化,实现了对深海海底地质灾害的监测和预警。该系统主要包括海床基搭载平台、监测系统、通信控制系统、供电系统等。其中监测系统主要通过原位长期监测海底沉积物的电阻率、声学、超孔隙水压力等的变化来获取海底沉积物的物理力学性质变化;通信控制系统可以实现海底到海面,再到陆地的双向通信和数据传输。其中供电系统通过独特设计的海水电池工艺,可以满足该系统在海底长期工作一年的电量需求。复杂深海工程地质原位长期监测系统已完成了近海测试,并搭载“海洋地质六号”“东方红三号” “张謇号”等科考船在南海进行了多次远海海试,获取了丰富的实测数据。电阻率监测系统采用温纳法滚动测量,测得的水土界面位置平均电阻率为0.207 Ω·m。超孔隙水压力监测系统采用开放式结构的压差式光纤光栅孔压测量方法,监测到孔压观测的4个标志性阶段:(1)贯入过程引起的超孔隙水压力累计,峰值为34.942 kPa,历时0.182 h;(2)贯入完成后累积的超孔隙水压力衰减,衰减到9.973 kPa,历时为0.810 h;(3)环境应力引起的超孔隙水压力实时响应,超孔隙水压力的变化范围为8.327~14.384 kPa;(4)残余孔隙水压力平均值为11.150 kPa。声学监测系统采用两个一发三收模式,测量的海水平均声速为1 533 m/s,测量的海底沉积物自上而下的平均声速依次为1 586、1 587、1 784、1 735、1 831 m/s。复杂深海工程地质原位长期监测系统的成功研制将显著提升目前海洋工程地质原位长期观测的技术能力,解决复杂深海工程地质评价及地质灾害监测预警的技术难题。     

深水等深流与重力流交互作用沉积（2000—2022年）研究进展

等深流与重力流在深水环境中较为常见,两者在地质历史时期中可存在相互作用进而形成交互作用沉积。结合近20年研究成果,对深水等深流与重力流交互作用的沉积类型、鉴别标志、形成机理及地质意义进行了总结。1）等深流与重力流交互作用沉积可分为等深流与重力流沉积互层、等深流改造重力流及等深流与重力流同时作用沉积。2）等深流沉积和重力流沉积的有效鉴别是等深流与重力流沉积互层沉积研究的前提。3）等深流改造重力流沉积发育重力流和牵引流沉积构造,双向交错层理最为典型;常具顺斜坡向下及大致平行斜坡的两个水流方向;概率累积曲线呈1~3段式等特征。4）等深流与重力流同时作用沉积主要发育单向迁移水道、不对称的水道—堤岸体系及偏转型朵叶。5）交互作用形成过程主要受等深流与重力流相对能量大小的影响。当重力流活跃时,发育重力流沉积,在重力流末期及间歇期,等深流沉积发育,进而形成重力流与等深流沉积互层。等深流能量较强时,可改造重力流沉积,形成等深流改造重力流沉积。高能等深流在重力流能量较弱时,可对重力流沉积物进行横向搬运,形成迁移水道、不对称水道—堤岸体系及偏转型朵叶。6）主要问题及下一步的主攻方向主要包括四个方面:①重视综合研究,增加实例分析;②完善鉴别标志,推广研究成果;③多方法、多尺度、多条件、多维度综合探讨交互作用沉积过程及主控因素;④加强油气勘探潜力、古环境演化及地质灾害预防等方面的研究。     

西非科特迪瓦盆地深水底形样式及成因分析

通过三维地震资料海底平面成像和浅层地震剖面解释、分析,识别和描述了西非科特迪瓦盆地深水底形类型。研究区发育下切水道、侵蚀冲坑、周期阶坎、小型沉积物波、大型沉积物波多种深水底形。下切水道表现为直线型,地形坡度从上斜坡5°过渡到下斜坡1.9°,水道历经多次合并,合并后水道内部起伏地貌指示侵蚀—沉积交互作用;识别出孤立状、串珠状和猫爪状三种类型侵蚀冲坑;在斜坡限制性水道内部地形坡度1.9°～3.1°之间识别出8个不同波长和波高的“周期阶坎”底形,周期阶坎具有剖面上向上游方向迁移、平面上呈新月形态的特征,从上游到下游波长有逐渐变短的趋势。小型沉积物波发育于水道内和水道外两种环境,其中限定性环境小型沉积物波发育在周期阶坎上游方向,非限定环境小型沉积物波发育地形坡度为1°左右,具有加积或轻微向下迁移的内部反射结构。大型沉积物波发育在非限定环境中,显示为长波长、低幅度浅层构造特征,分析认为早期滑塌地貌对晚期大型沉积物波的形成具有重要的控制作用。在现象描述基础上,对不同底形的成因、形成过程、控制因素和其发育的深水动力学背景与环境展开探讨,加深了对西非赤道段科特迪瓦盆地深水底形成因的认识,可对未来深水区...