冲积沉积物搬运和底形研究进展

综述了沉积物搬运和底形研究方面的进展：①粒径在沉积物搬运和底形形成中的作用;②紊流与沉积搬运和底形的相互作用;③粒度分布;④粒度向下游变细;⑤高流态下沉积物搬运和底形形成。可以看出沉积物搬运和底形研究的方向体现了综合、交叉和定量这三个主要的趋势。面对未来,沉积物搬运和底形研究应在以下几个方面争取获得突破：①洪泛平原上沉积物的搬运路线及其底形塑造;②根据泥沙动力学和保存层理构造,结合数学模型模拟古沉     

渤海海峡潮流底应力与沉积物分布的关系

用数值模型方法计算了渤海海峡区潮流引起的最大和平均底应力,以及相应的活动层厚度的空间分布,并根据沉积物参数计算了沉积物临界起动切应力。计算结果的分析表明 :(1)最大潮流底应力和沉积物临界起动切应力的关系与底质分布之间存在着明显的对应,最大潮流底应力大于临界起动切应力的地方,分布着粗颗粒沉积物,若前者小于后者,对应的是细颗粒沉积物,若两者近于相等,则对应着较细颗粒的沉积物;(2 )在山东半岛北部近岸和渤海海峡的东北角,最大潮流底应力小于或接近于临界起动切应力的量值,而对应的沉积物是粉砂和砂,这一例外可能是由于残留沉积的出露,这一假说需要根据全新世海面上升历史、古水动力环境模拟、渤海海峡沉积环境演化等方面的研究来验证;(3)活动层厚度的分布规律与海底沉积物的分布存在着相关性 :即活动层厚度越大,对应的海底沉积物越粗;活动层厚度越小,对应的沉积物越细。     

滹沱河现代沉积物的比重研究

比重是物质的重要物性之一,是物质成分和结构的反映。不同矿物的比重可以相差若干倍,因而用以鉴定矿物的种类。在河流动力学有关基本原理和计算公式中,比重是一种重要的因素,在沉积岩石学中被视为沉积物的沉积三要素(粒度、比重和形状)之一。我们对滹沱河现代沉积物进行沉积构造、粒度、矿物成分和扫描电镜等项分析的同时,对沉积物的比重作了一些分析,探讨了沉积物的比重在河流沉积体系中的变化情况。     

滦河中游现代河流沉积构造与水动力的关系

原生沉积构造,特别是层理的研究,它有助于恢复古代沉积物沉积时的水动力状况。随着沉积学研究的深入发展,出现了以人工水渠为水槽、用热水流模拟天然冷水流等不同途径,力求使实验接近天然水流,以取得底形形成的定量数据。1979-1981年间,作者选择了季节性变化明显的滦河中游河段作为“天然水槽”,一方面观察谷底微地貌和层理结构、构造特征,另方面分析实测水底地形和水文资料,两者对应取得了较好的效果。本文是在此工作基础上,试图对滦河中游(迁安县桑园村至滦县)现代沉积构造与水动力的关系进行初步探讨。     

深海沉积物中的碲异常

碲在地球上是一种稀有分散元素,碲在地壳中的丰度很低,仅为1.0ng/g;但碲在富钴结壳、海底多金属结核、深海沉积物和陨石中的丰度异常高。为了查明深海沉积物中碲异常的原因,我们对比分析了深海沉积物中磁性部分与全岩的碲含量和氦同位素组成。结果显示磁性部分的He含量和3He/4He比值及Te含量较全岩的值明显偏高;3He含量与Te含量同步变化;在3He-Te关系图上,二者具明显的正相关关系。首次提出深海沉积物中的碲异常与氦同位素异常一样可能是由宇宙尘注入引起的;海底多金属结核和富钴结壳中的碲异常可能也与宇宙尘有关。深海沉积物中的碲异…     

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...     

旋回阶梯底形的动力地貌及其相关沉积物发育特征

旋回阶梯(Cyclic Step)是一种与斜坡相关的、向上迁移的、具有周期性水跃特征的底形,广义上还包括了冲槽与冲坑。基于迎流面沉积作用和背流面侵蚀作用的主导程度可将其划分为主沉积型和主侵蚀型两类。旋回阶梯具有长波长的特征,其波高比通常大于10。海(湖)底旋回阶梯的形成与坡度有很大的关系,其坡度范围通常为0.25°~2°,很少超过10°。与该种底形相关的沉积具有不对称透镜状或匙状纵切面形态,主要以块状或递变沉积及后积层发育为主要特征,其中以超临界浊流沉积和大规模向上迁移的沉积物波最为典型。旋回阶梯底形广泛分布于世界上绝大多数沉积环境中,其地貌动力学和相关沉积学研究对于"源—汇"系统、过程—产物具有重要意义。     

太平洋中部锰结核的稀土元素

太平洋中部CP区和CC区锰结核中含有丰富的稀土元素。CP区结核较CC区结核富含REE,海山区结核较平原丘陵区结核富含REE。结核内部REE呈带状分布。结核和沉积物的稀土分布模式相同,与海水的模式曲线为镜像关系。三价稀土元素自海水进入结核时没有产生明显分异。造成结核和沉积物中REE丰度差别的主要原因是氧化还原条件。太平洋地区洋底的氧化还原强度主要受南极底流控制。结核中含铁相是REE的主要富集场所。     

北大西洋洛克尔海槽东北部内波沉积--深水大型沉积物波成因的再解释

北大西洋洛克尔海槽东北部水深约1 000～ 1 000 m 处有两个大型沉积物波发育区。波长1 ～ 2 km,波高18 ～ 20 m,分布面积分别为350 km 2 与 20 km 2。沉积物波向上坡迁移,内部包括上攀床形单元、不对称波形单元及正弦波形单元。前人提出的大区沉积物波挪威海底层水溢流成因及小区沉积物Lee波迁移模式都存在许多问题。根据古气候及古洋流资料,研究区内沉积物波各单元形成时具备内波形成的条件,内波的发育与等深流的活动密切相关。运用内波理论可对沉积物波各构成单元作出合理的水动力学解释,研究区内两列同向内波的叠加、单列内波及内驻波先后作用海底,可分别形成大型上攀床形、不对称波形及正弦波形单元。     

内蒙古黄旗海全新世湖泊沉积物中Rb、Sr分布及其环境意义

内蒙古黄旗海H3剖面中发育黄旗海全新世高湖面时形成的湖相粉砂质沉积。对全样、77～20μm粒级、小于20,μm粒级沉积物的Rb、Sr含量,以及小于20,μm粒级样品中碳酸盐矿物种类及含量的测试结果表明,全新世早、中期形成的湖泊沉积物中,自生富锶文石是Sr在沉积物中含量较高的主要原因。各粒级沉积物中Rb、Sr含量与沉积物粒度组成的关系表明:Sr倾向富集于黏粒(4,μm)中,可能与湖泊自生碳酸盐以泥晶为主有关,而Rb倾向富集于4～28,μm颗粒粒级中,可能与其硅酸盐矿物碎化过程的特点有关;Sr与Rb存在粒度效应,且二者粒度效应明显不同。Rb/Sr与湖泊、流域的诸多过程及沉积物粒度效应有关,在不同湖泊演化阶段,其具体的环境含义不同,这是湖泊沉积与风化壳的不同之处。     

东太平洋1787站柱芯碎屑组分的分布及其古海洋学意义

对太平洋1787站柱状沉积物进行了碎屑组分分布和来源的研究,并根据碎屑组分的分布特征对火山活动和南极底流活动状况进行探讨.结果表明,沉积物中的碎屑组分主要是生物来源、海洋自生来源和火山源,并推测本柱芯沉积期曾有11次火山活动期和9次南极底流入侵.在火山活动期,沉积物中火山来源矿物含量显著增加;在南极底流活动期,沉积物中褐铁矿和微结核等形成于氧化环境的矿物含量较高,生物扰动构造发育.所推测的底流活动期在氧同位素曲线上均有明显反映,并与古地磁资料得出的沉积间断基本吻合,表明沉积物的碎屑组分分布特征能间接指示古海洋事件.     

浊流及其相关的深水底形研究进展

从19世纪发现海底浊流现象开始,这一重要的深水沉积过程就引起了地学界的广泛关注。研究发现深水浊流成因的周期阶坎等超临界流底形广泛分布于海底,且与鲍马定义的浊积岩序列有着密切联系。由于浊流事件的不可预测、破坏力强,直接观测设备和技术也比较匮乏,造成对浊流事件进行直接海底观测的工作较少。总结了国内外浊流及其相关底形的研究成果,对浊流分类、底形的形成与演化进行了讨论,列举了国内外几个典型深水区浊流及其相关超临界流底形的研究案例,包括实验、数值模拟和深水底形研究,详细介绍了周期阶坎这一主要的超临界流底形,讨论了周期阶坎的形成与演化过程及其与鲍马序列的对应关系。最后,对浊流及其相关的超临界流底形研究进行了展望。     

中太平洋第四纪沉积物地球化学特征及沉积环境

本文采用多元统计分析的方法,研究了中太平洋地区第四纪沉积物中元素含量的地球化学特征,探讨了其物质来源及沉积环境。研究表明:元素含量在垂向上有3次比较明显的变化,Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO、P2O5的含量在早期沉积物中变化不明显,中期含量明显增加,晚期则减少。CaCO3、CaO、Sr在晚期沉积物中含量较高,并与前者常微量元素含量形成明显的互为消长关系。元素的相关性分析和R型因子分析揭示SiO2与Al2O3、Fe2O3、K2O、MnO、TiO2、Cu、Ni、Zr等元素为正相关关系,说明元素组合共生关系好,在沉积物中所起的作用相近,地球化学行为比较相似,主要受陆源碎屑沉积及火山活动的影响;与CaCO3、CaO、Sr之间为负相关关系,说明后者与前者元素氧化物之间内在关系较为疏远,相关性差,沉积物源不同,主要与生物作用有关。中太平洋第四纪的沉积物主要为钙质硅质粘土和钙质软泥,早期沉积物受火山活动的影响较大,晚期与生物作用密切相关,表明该时期沉积物主要形成于陆源、生物源、火山源物资供应比较充足的沉积环境。     

内蒙古黄旗海全新世湖泊沉积物中Rb 、Sr分布及其环境意义

内蒙古黄旗海 H3剖面中发育黄旗海全新世高湖面时形成的湖相粉砂质沉积。对全样、77~20μ m 粒级、小于20 μm粒级沉积物的 Rb、Sr含量,以及小于20 μ m 粒级样品中碳酸盐矿物种类及含量的测试结果 表明,全新世早、中期形成的湖泊沉积物中,自生富锶文石是Sr在沉积物中含量较高的主要原因。各粒级沉积 物中Rb 、Sr含量与沉积物粒度组成的关系表明：Sr 倾向富集于黏粒 （ ＜4 μ m）中,可能与湖泊自生碳酸盐以泥 晶为主有关,而 Rb倾向富集于 4～28 μ m 颗粒粒级中,可能与其硅酸盐矿物碎化过程的特点有关;Sr 与 Rb存 在粒度效应,且二者粒度效应明显不同。Rb／Sr 与湖泊、流域的诸多过程及沉积物粒度效应有关,在不同湖泊演 化阶段,其具体的环境含义不同,这是湖泊沉积与风化壳的不同之处。     

深海沉积物中碲异常的成因

碲在地球上是一种稀有分散元素，碲在地壳中的丰度很低，仅为1.0ng/g；但碲在富钴结壳、海底多金属结核、党海沉积物和陨石中的丰度异常高。为了查明深海沉积物中碲异常的原因，笔者对比分析了深海沉积物中磁性部分与全岩的碲含量和氦同位素组成。结果显示磁性部分的He含量和3He/4He比值及Te含量较全岩的值明显偏高；3He含量与Te含量同步变化；在3He－Te关系图上，二者具明显的正相关关系。本文首次提出深海沉积物中的碲异常与氦同位素异常一样可能是由宇宙尘注入引起的；海底多金属结核和富钴结壳中的碲异常可能也与宇尘有关。     

陆源碎屑岩建造单元的谱系结构:河流沉积物分析的格架

陆源碎屑沉积物沉积速率的变化有11种级别,沉积单元物理尺度的变化有14种级别。这些变化显示了沉积单元的谱系结构,从而提供了对地层和沉积的分析格架。构造单元的分组主要是基于沉积事件再现的间隔,第一组沉积物是持续10秒至几分钟的事件的产物,例如流体边界层的破裂—冲刷作用(在冲积层中单个的纹层)。第二种沉积物形成于几分钟至几小时内,包括波浪和砂丘沉积增量。第三组沉积物形成于几小时到1～2天,例如昼夜变化形成的潮汐簇和大型河流底形。第四组沉积形成于几天至几个月,包括小潮旋回和空间范围内许多风暴事件,例如在春季融化季节期间小的河流泛滥事     

生物活动对海床沉积物工程地质特征改造研究

底栖穴居动物是河口潮滩生态系统的重要组成部分,它对沉积物的二次改造作用非常重要。本文以黄河三角洲钓 口区潮滩为研究对象,研究了不同生物密度对沉积物工程地质特征的改造,包括滩面形态、沉积物强度、以及沉积物颗粒大小 的改变。在此基础上探讨了生物活动与滩面凹坑,沉积物强度非均匀性以及研究区浮泥之间的关系。     

波浪作用下考虑海床变形影响的溶质运移数值模拟

波浪会促进海水中溶质向海底沉积物运移,但已有研究大多未考虑海床（海底沉积物）变形效应的影响。为揭示波浪作用下海床土变形对溶质运移过程的影响机制,构建了考虑海床土变形影响的溶质运移计算模型,对波浪作用下溶质向砂质海底沉积物中的运移过程进行模拟。结果表明:海床土变形会增大孔隙水流速,进而增大溶质纵向水动力弥散系数,增强溶质运移的机械弥散作用,促进溶质向沉积物中运移;考虑海床变形时的溶质最大纵向水动力弥散系数可达不考虑海床变形时的8.5倍,约为分子扩散系数的545倍;海床土剪切模量越小,土体变形效应越明显,对溶质运移过程的影响越大;海床土饱和度的降低,会进一步加速波浪作用下溶质向海底沉积物的运移过程。     

砂性土渗流的分形特征研究

针对砂性土颗粒结构的复杂性和不规则性,从颗粒级配和达西定律出发,基于分形几何理论,通过颗粒分析和渗透试验,建立了砂性土颗粒级配分形维数与不均匀系数的关系,从而揭示了级配分形维数的物理意义;通过线性回归,进一步探讨了级配分形维数与渗透系数之间的相关关系。研究发现:级配越好,不均匀系数越大,分维越小,渗透系数也越小。结果表明,级配分形维数是刻画砂性土的颗粒组成及其级配特征的有效参数,直观定量地描述了土的渗透性能,从而为多孔介质以及断层破碎带等裂隙介质的渗透性研究提供了一种较好的研究思路。      

南海北部陆架海底沙波基本特征及属性

南海北部陆架海底沙波是否为残留沙波长期存在争议。为配合陆丰油田的开发,在LF13-2和LF13-1站位之间进行了详细的地形、地貌和海底底流测量。观测数据显示,本研究区发育两组海底沙波。两组沙波的分布和当今的海底地形密切相关,沙波的波宽、波高,沙脊的长度及延伸的方向也都和现今的水深密切相关。此外,沙波区的底质、沉积物颜色等也随现今水深的变化而变化。跨年度的测量结果显示,从2003年夏季到2005年冬季,海底沙波发生了明显的变化,除有明显的沙波迁移,并有新的沙波生成外,沙波区的水深也整体变深,研究区东南端平均加深了0.29m。由于东沙海底高原的存在,东沙区底流有了复杂的变化。实际的观测结果显示,在9MKII站位,向南的退潮流明显大于向北的涨潮流,但在AEM-HR站位,WNW向的涨潮流则稍稍大于ESE向的退潮流。9MKII站位测得的最大底流速为48cm/s,有22%的底流速大于20cm/s,这是启动海底沉积物并能形成海底沙波的最小底流速。本文指出,东沙隆起后,由于强烈的底流侵蚀,在东沙区的中陆架和外陆架区几乎没有现代沉积。构成海底沙波的沉积物主要来自海底地层的剥蚀。测深结果显示的海底加深可能和海底剥蚀有关。很明显,海底沙波和现今的海底底流体系有很好的吻合关系,从而是在现今底流体系条件下形成的,而非晚更新世末次冰期的残留沙波。