南海北部陆架陆坡沙波底形

南海北部珠江口—台湾岛南端一线以南、东沙岛以东海区的水深变化较大,地形起伏亦较大,海底水流动力较强,沙源丰富,发育大片海底沙波底形。按成因可分成A、B、C 3个海底沙波区:A区在珠江口外的内陆架上,水深80和200~250m,在陆架底流(潮、浪、洋流)作用下,海底沙波波高数十厘米至2~3m,属于两坡强烈不对称、现代仍然运动的正常沙波;B区在陆坡上部,水深200~600m,在斜坡间局部平台上发育大片波高数米至数十米、波长相应较短的特大型砂质沙波,一些专家认为是不同密度水层间的偶发性内波能通量强烈集中并突然释放而塑造的底形;C区在陆坡下部水深3 200~3 400m的数条海底峡谷交汇处,峡谷西和南侧有粉砂泥质沉积物波,波高数十米,波长数十千米,是深水细粒浊流形成的非正常沙波。陆架底流变化、沙波迁移、陆坡上部偶发性内波塑造的巨型沙波和陆坡下部的细粒浊流沉积物波均对油气勘探海底管线和平台的稳定性构成威胁。     

海南岛西部岸外沙波的高分辨率形态特征

利用SIMRAD-EM3000多波束探测系统和DGPS定位系统,对海南岛东方岸外的沙波沙脊区进行了高精度探测,分析结果表明:从海岸到陆架底形具有明显的分带性,依次出现弱侵蚀底形段、沙波沙脊底形段和平坦底形段。沙波仅发育于沙波沙脊段,介于水深20~50 m之间,沙波形态有二维与三维两种,沙波波高多为0.7~2.5 m,波长20~70 m,沙波指数(L/H)为20~60,对称指数为1~3;沙波沙脊区沉积物的搬运方向有明显的规律性,在沙脊的西侧,沉积物主要向北搬运;在沙脊的东侧,沉积物主要向南搬运;沙波的形成和发育主要受潮流场控制,热带风暴对其有改造作用。     

海南乐东陆架海底沙波形态特征及活动性研究

利用旁扫声呐、浅地层剖面、测深以及钻探等资料分析了海南岛乐东陆架区海底沙波的形态特征、底质及地层结构;分常态和台风作用两种环境条件。计算了沙波的移动速率.并与海南岛东方陆架区沙波特征进行了对比分析.研究表明:乐东陆架沙波以大型沙丘和小型沙波为主。其剖面都极不对称.沙丘多为新月形,波长多为50～100m,波高多为1～3m,对称系数在6～12之间;小型沙歧脊残多置直线型,波高多在0.1～0.5m之间.研究区沙波活动性较强,常态下迁移速率与东方沙波区西区相同,每年0.06～2m;在台风影响下,沙丘表面活动砂层的移动性增强,在活动砂体迁移的部位则可能出现冲蚀凹坑或沟槽;中小型沙波移动速率骤增,最大可达7～11m/h。     

辽东湾觉华岛附近海域海底地形地貌及沉积物分布特征分析

为对辽东湾觉华岛附近海域海底工程地质环境进行系统评估,利用高分辨海底声学探测设备获取调查海区的精密水深地形数据,利用筛析法、激光粒度仪实验法确定沉积物类型及粒度参数特征,最终综合分析得到研究区海底地形地貌及沉积物分布特征。研究发现,目标海域测量水深介于4~22m之间,平均水深15m左右,海底地形平坦,整体表现为平缓的近岸缓坡,地貌以近岸粉砂淤泥质浅滩地貌为主,局部发育微型海底沙波;海底浅地层第一声学反射界面清楚连续,可全区追踪,穿透深度0.5~5m不等,沉积物厚度相对稳定;表层沉积物中值粒径普遍较小,沉积物类型东区以粉砂和砂质粉砂为主,西区以砂质粉砂为主;表层沉积物组分和粒度参数的空间变化规律较为复杂,分析认为其主要受到沉积物物源以及辽东湾内往复流、沿岸流的影响。。     

莱州湾西南部表层沉积物粒度分布特征及其现代沉积环境分区

根据莱州湾西南部207个表层沉积物样品的粒度分析结果,对莱州湾西南部沉积物粒度分布特征进行了研究,在此基础上应用系统聚类分析方法并结合物源及水动力条件探讨了其现代沉积环境分区。结果表明,研究区表层沉积物类型以粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂为主,分布范围最广的粉砂主要位于淄脉沟以北;沉积物平均粒径由近岸向莱州湾中部逐渐变细,从南向北呈现粗—细—粗的变化趋势;研究区现代沉积环境分为高能粉砂质砂粗粒沉积区、砂质粉砂过渡沉积区以及低能粉砂细粒沉积区,其水动力环境表现为波浪作用逐渐减弱,潮流作用逐渐增强,沉积物物源由近岸河流、岸滩侵蚀来沙为主变为以黄河悬浮—再悬浮物质为主。     

海南岛西南海底沙波形态和活动性的空间差异分析

利用GeoSwath Plus和Seabat8101多波束测深系统于2007年10月和2009年9月对海南岛西南沙波区进行了高精度水深测量,利用所得数据对近岸区和远岸区两个水深相差较大区域的沙波几何形态和沙波迁移速率做了对比分析,探讨了沙波几何形态和活动性的空间差异及其控制因素。远岸研究区与近岸研究区沙波几何形态和沙波迁移速率体现在沙波规模及形态、陡坡倾角和倾向、沙波迁移速率和沙波迁移方向及偏转角度。远岸区域沙波为近于对称的直线型沙波,波高0.5～2.3 m,波长13.2～69.1 m,陡坡倾角4.3°～7.4°;近岸区域沙波为新月形沙波,波高3.1～6.5 m,波长41.5～216.6 m,沙波陡坡倾向南,陡坡倾角8.7°～12.9°。远岸研究区沙波向西北方向迁移,沙波迁移速率多为15.0～20.0 m/a,最大34.9 m/a;近岸区域沙波向南迁移,沙波迁移速率0～12.65 m/a。沙波的迁移速率主要受底流流速和沙波波高控制,在两者的综合作用下,近岸研究区沙波迁移速率小于远岸研究区沙波迁移速率。在频繁的热带气旋作用下,近岸研究区沙波迁移方向发生逆时针偏转。     

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。     

厦门湾及邻近海域沉积物分布特征和沉积速率

2007年和2010年在厦门湾及邻近海域进行底质表层沉积物和柱状岩心样品采集,并进行粒度分析及粒度参数计算,获得了研究区底质表层和柱状沉积物样品的粒度分布特征.结果表明,厦门湾海域沉积物类型多样,以粉砂质砂和砂质粉砂为主.平均粒径介于?1.5Φ~7.5Φ之间.采用 Gao-Collins粒径趋势分析方法,发现九龙江口的沉积物主要呈东南方向净输运,而大金门南侧海域沉积物则有向九龙江口输运的趋势,同安湾内沉积物由海岸向湾中央输运;厦门东部海域沉积物向北输运,翔安南部海域沉积物向同安湾口以及澳头近岸输移.对柱状岩心进行放射性同位素210Pb 测年分析,计算得到九龙江口沉积速率为2.62 cm/a,进而探讨了九龙江口的沉积环境演化特征,研究成果可为区域资源开发和环境保护提供科学依据     

闽浙沿岸东部海域表层沉积物粒度特征及其沉积环境

对闽浙沿岸东部海域83个表层沉积物样品进行了粒度分析,探讨了沉积物类型和粒度参数的分布规律,并分析了物源和水动力条件对沉积物分布格局的影响。结果表明,研究区底质主要有砂、粉砂质砂、泥质砂、砂质粉砂、粉砂和泥6种类型。表层沉积物平均粒径为2.01~7.58Φ,呈现由岸向海粒度变粗、砂含量明显增加、粉砂和黏土含量明显减少的趋势;标准偏差0.48~2.86Φ,分选较差,但由中部向东西两侧分选性变好。研究区近岸细粒沉积物主要来源于长江等沿岸河流携带来的泥沙,外部粗粒沉积物主要是具有滨岸沉积特征的陆架源残留改造沉积,而闽浙沿岸流和台湾暖流对沉积物的分布起着主要的控制作用。依据粒度及其参数特征,综合考虑物源和水动力条件的影响,将闽浙沿岸东部海域划分为3个沉积区:近岸泥质沉积区、中东部混合沉积区和外陆架砂质改造沉积区。     

长江口南港航道沙波群研究

本文利用Innerspace449热敏式双频测深仪和GPS(全球定位系统)在长江口南港和南北槽主航道走航观测结果,确认南港(吴淞口以下)上段航道在洪季正常风况下存在尺度较大的沙波群,并对沙波的几何特征、形成条件、迁移速率以及台风后的变化做了初步分析.结果表明:(1)在统计的652个沙波中,平均和最大波长分别为21m和105m.平均和最大波高分别为0.8m和2.7m,波高和波长间具有明显的正相关关系;沙波中72%为单一沙波,复合沙波的波长和沙波指数较大;单一沙波最大、最小和平均沙波指数分别为36.5、11.2和21.8(复合沙波最大可达69.3);随着沙波度的增大,沙波指数呈增大趋势;绝大多数沙波(波高＜1m)是对称或近于对称的,但波高＞1m的沙波通常向海倾斜.(2)沙波沉积物为分选好的细沙,Φ50为2.70.(3)沙波现场水流费劳德数Fr小于0.2,与某些理论相符而与某些水槽实验结果相冲突.(4)大潮和寻常潮一个涨(落)潮过程沙波来回迁移的距离约为1～5m;小潮期间沙波的迁移距离接近0;落潮迁移距离总是大于涨潮.(5)台风后沙波有被掩埋的迹象.结果包括:①沙质床底是形成沙波的重要基础.南北槽虽具有沙波形成的动力条件,但因最大浑浊带发育而造成淤泥质床底,故沙波不发育.②潮汐河口双向流环境下沙波的对称性较好,频繁的水动力变化使沙波的消长和迁移过程更加复杂,但沙波的基本特征和形成条件与单向流河流环境相似.     

Detailed seafloor geomorphology of the western region of the North Yellow Sea,China: The result of Holocene erosional and depositional processes sculpting the offshore continental shelf

High-resolution multi-beam/single-beam bathymetric data and seismic profiling data from the latest surveys are used to map and interpret the detailed seafloor geomorphology of the western region of the North Yellow Sea (NYS), China. The mapping area covers 156 410 km2, and incorporates a flat shelf plain, subaqueous accumulation shoals, tidal scouring troughs, and tidal sand ridge groups. Offshore areas with water depths less than 50 m in the western region of the NYS are mainly covered by thick, loose sediments, forming wide spread accumulation geomorphological features; these include the Liaodong Peninsula subaqueous accumulation system containing shoals and rugged scouring troughs, and the large mud wedge of the Shandong Peninsula. In the central part of the NYS, there is a relatively flat residual shelf plain with coarser sediment deposits. This flat shelf plain has a water depth larger than 50 m and a thin layer of sediment, on which there is a large pockmark field caused by seafloor seepage. These geomorphological structures indicate that modern sedimentary processes are the main driving force controlling the sculpture of the current seafloor surface landform. Extensive strong tidal current systems and abundant sediment sources provide the critical external forces and essential conditions for the formation of seafloor geomorphology. The tectonic basement controls the macroscopic morphological shape of the NYS, but is reflected very little in the seafloor geomorphic elements. Our results provide a detailed seafloor geomorphological map of the western region of the NYS, an area that has not previously mapped and also provide a scientific framework for further research into offshore seafloor geomorphology, shelf sedimentary processes, and submarine engineering construction in this region.     

Evidence for erosion and deposition by the 2011 Tohoku-oki tsunami on the nearshore shelf of Sendai Bay,Japan

Ongoing geological research into processes operating on the nearshore continental shelf and beyond is vital to our understanding of modern tsunami-generated sediment transport and deposition. This paper investigates the southern part of Sendai Bay, Japan, by means of high-resolution seismic surveys, vibracoring, bathymetric data assimilation, and radioisotope analysis of a core. For the first time, it was possible to identify an erosional surface in the shallow subsurface, formed by both seafloor erosion and associated offshore-directed sediment transport caused by the 2011 Tohoku-oki tsunami. The area of erosion and deposition extends at least 1,100 m offshore from the shoreline down to water depths of 16.7 m. The tsunami-generated sedimentological signature reaches up to 1.2 m below the present seafloor, whereas bathymetric changes due to storm-related reworking over a period of 3 years following the tsunami event have been limited to the upper ~0.3 m, despite the fact that the study area is located on an open shelf facing the Pacific Ocean. Tsunami-generated erosion surfaces may thus be preserved for extended periods of time, and may even enter the rock record, because the depth of tsunami erosion can exceed the depth of storm erosion. This finding is also important for interpretation of modern submarine strata, since erosion surfaces in shallow (depths less than ~1 m) seismic records from open coast shelves have generally been interpreted as storm-generated surfaces or transgressive ravinement surfaces.     

海南岛东南外海海底沉积物特征及其声学物理性质研究

分析研究了南海北部大陆架西南缘的海南岛东南外海海底沉积物声学物理特性,在多个航次中进行了海底沉积层取样、海水CTD测量、浅地层及旁侧声呐扫测等工作.在实验室里对沉积物样品进行声学参数、沉积学基本参数、物理力学参数和14C年龄测试等分析.根据多尔特曼公式求解出弹性模量、体积弹性模量、压缩系数、切变模量、泊松比和拉梅常数等六项沉积物弹性参数.分析结果表明在该海区海底沉积物的压缩波速为1.474~1.700 m/s,在不同的海区内有高低声速两类性质的沉积物分布;沉积物的切变波速为150~600 m/s;沉积物在100 kHz的声衰减为35~260 dB/m;沉积物的密度为1.4~2.0 g/cm3;沉积物的孔隙度为42%~88%.     

海南岛东南浅海表层沉积物粒度特征及沉积环境

对海南岛东南浅海377组表层沉积物样品(平均水深112.3 m)开展粒度测定及沉积物类型划分,并运用统计规律及沉积输运趋势分析,探讨了底质沉积物分布格局与物质来源及沉积动力环境关系。结果表明,海南岛东南浅海沉积物类型复杂,共分布13种沉积物类型,粒度组成以粉砂和砂为主,平均粒径均值为5.73Φ,优势粒级为细粉砂级(6~8Φ),分选差。不同海域沉积物粒径差异明显,北部近岸以含砾沉积为主,中部呈NE-SW向的砂质沉积区(水深80~120 m),西南近岸滨海、北中部海域以及东南部海域多为粉砂、黏土沉积。结合地理位置、沉积物源及水动力条件差异,研究区划分为3个沉积区:I区主要以含砾粗颗粒沉积为主,受控于海南岛上径流及强风浪作用,物质来源以万泉河等河流输运及岸线侵蚀物质为主,强动力(高能)沉积环境;II区以砂沉积为主,受到表层流及风浪等共同影响,可能主要是残留滨海沉积混入了海南岛径流及岸线侵蚀、少量珠江流域及外海复杂来源等现代细粒物质的混合沉积,中等动力沉积环境;III区以细粒沉积为主,主要受华南近岸流、风浪作用及南海暖流影响,推测物质来源主要为海南岛河流输入、岸线侵蚀及复杂外海来源细粒物质的加入,弱动力(低能)沉积环境。     

海南岛西南海底沙波活动及底床冲淤变化

为了研究沙波迁移对底床稳定性的影响,通过对比分析2004—2006年连续3年的多波束海底地貌扫描数据,得出研究区域海底沙波的波长为5.8~91.8 m,波高0.1~4.3 m,陡峭度0.013~0.12,对称指数0.32~6.52。沙波的移动速率最大48.8 m/a,移动方向在研究区域西部为SE向,中部呈往复迁移,东部为NW向;沙波不同部位的迁移速率不同,一般的沙波尾翼迁移速率较大;同一组沙波存在反向扭转迁移的现象,反向扭转迁移的轴线位于研究区域沙脊的脊线附近,这种反向迁移不仅与底层流作用有关,还与海底地形关系密切;西部海底底床处于侵蚀状态,局部最大侵蚀量可达1.3 m,东部处于堆积状态,最大堆积量达2.8 m。     

Surficial Sediments along the Inner Continental Shelf of Maine

Through 10 years of support from the Minerals Management Service Association of American State Geologists' Continental Margins Program we have mapped along the Maine coast, seaward to the 100 m isobath. In all, 1,773 bottom sample stations were occupied, 3,358 km of side-scan sonar and 5,011 km of seismic reflection profiles were gathered. On the basis of these data, a surficial sediment map was created for the Maine inner continental shelf during the Year 8 project, and cores and seismic data were collected to evaluate sand thickness during Years 9 and 10. Sand covers only 8 % of the Maine shelf, and is concentrated seaward of beaches off southern Maine in water depths less than 60 m. Sand occurs in three depositional settings: (1) in shoreface deposits connected dynamically to contemporary beaches; (2) in submerged deltas associated with lower sea-level positions; and (3) in submerged lowstand shoreline positions between 50 and 60 m. Seismic profiles over the shoreface off Saco Bay, Wells Embayment, and off the Kennebec River mouth each imaged a wedge-shaped acoustic unit which tapered off between 20 and 30 m. Cores determined that this was sand that was underlain by a variable but thin (commonly 1 m) deposit of estuarine muddy sand and a thick deposit of glacial-marine mud. Off Saco Bay, more than 55 million m3 of sand exists in the shoreface, compared with about 22 million m3 on the adjacent beach and dunes. Seaward of the Kennebec River, a large delta deposited between 13 ka and the present time holds more than 300 million m3 of sand and gravel. The best sorted sand is on the surface nearshore, with increasing amounts of gravel offshore and mud beneath the surficial sand sheet. Bedforms indicate that the surficial sand is moved by waves to at least 55 m depth. Seaward of the Penobscot River, no significant sand or gravel was encountered. Muddy estuarine sediments overlie muddy glacial-marine sediment throughout the area offshore area of this river. No satisfactory explanation is offered for lack of a sandy delta seaward of Maine's largest river. Lowstand-shoreline deposits were cored in many places in Saco Bay and off the Kennebec River mouth. Datable materials from cores indicated that the lowstand occurred around 10.5 ka off the Kennebec. Cores did not penetrate glacial-marine sediment in the lowstand deposits, and seismic profiles were ambiguous about the vertical extent of sand in these units. For these reasons, no total thickness of sand was determined from the lowstand deposits, but given the area of the surficial sand, the volume is probably in the hundreds of millions of cubic meters.     

基于近底原位观测的小尺度海底沙波地形小波分解

浅海海床发育着不同尺度的活动性砂体,在大型活动性砂体上常叠加发育着大量小尺度沙波(纹),分析这些小尺度沙波(纹)有助于揭示活动性砂体的成因机制。但它们的尺度较小,常规分析方法往往将其作为高频噪声滤除,难以对该尺度海底沙波(纹)进行分离量化研究。为了解决这个问题,本文设计并实现了一种基于小波分析的小尺度海底沙波地形分解方法,并以台湾浅滩典型区域的高精度近底原位观测数据为例,实现了小尺度海底沙波地形的分解和定量分析,分解出背景地形、小型沙波和沙波纹(波长小于0.6 m)3种地貌类型。本文提出的小尺度海底沙波地形分解量化方法,可广泛应用于浅海高活动性地貌发育演化和海底边界层沉积动力过程研究,对评估海洋工程的稳定性也具有一定的实用价值。     

基于高频观测数据的徐闻青安湾海滩对台风“贝碧嘉”的响应研究

风暴是造成海滩剧烈变化的重要因子。由于观测环境的恶劣,目前极少有风暴过程中海滩响应的现场高频观测工作。本研究在2018年台风“贝碧嘉”期间对徐闻青安湾海滩开展了历时6天半的高频观测,获得了全时水动力要素和164组逐时海滩滩面高程变化数据。通过分析表明:(1)青安湾海域风暴增水及波浪受控于海南岛?雷州半岛特有的地形地貌和台风“贝碧嘉”的多变路径,增水稳定在0.38～0.5 m之间,而波高先由0.78 m衰减至0.43 m,再增加至0.56 m;(2)海滩剖面地形变化总体表现为滩肩侵蚀,形成水下沙坝,滩肩响应过程分为快速向下侵蚀、缓慢侵蚀至最大值、振荡回淤恢复3个阶段,台风期间滩肩振荡恢复幅度可达最大侵蚀深度的1/4;(3)海滩的风暴响应过程主要由4个模态耦合而成:第一模态体现大潮滩肩侵蚀生成水下沙坝过程;第二模态体现风暴滩肩侵蚀,补偿大潮滩肩侵蚀位置和进一步促进沙坝形成过程;第三模态揭示了波浪二次破碎位置的上冲流和离岸底流使泥沙发生双向输移过程;第四模态表明台风大浪使得碎波带内泥沙大量悬浮,在沿岸流和离岸流作用下部分悬沙进入深水区,可能造成海滩泥沙的永久亏损。     

海南岛崖州湾表层沉积物空间分布特征及其受控机制

基于崖州湾海域141个表层沉积物粒度分析数据,研究表层沉积物的粒级组分、粒度参数及其沉积动力环境特征。结果表明,研究区底质类型主要有泥质砂质砾、砾质泥质砂、砂、粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂6种,砂质粉砂分布最为广泛;粒径总体趋势表现为自北向南由细变粗再变细的NEE条带状分布特征,分选系数总体偏高,反映了该区复杂的物源和水动力条件。运用Flemming三角图式,结合粒度象、研究区物源、水动力条件及地形特征,将研究区划分为3个沉积环境:近岸主要受控于波浪掀沙和搬运作用,粒径较细,表现为波控沉积特征;中部主要受控于径流、波浪和潮流共同作用,粒径粗,分选差,表现为河口沉积特征;南部主要受控于潮流输沙作用,波浪作用减弱,粒径细,分选相对较好,表现为相对低能的沉积环境。沉积物输移趋势分析显示研究区中西部为一沉积物汇聚中心,近岸侵蚀物质、宁远河输运物质以及外海潮流输运物质均向该处运移。