黄、东海毗邻海域悬浮体与水团的对应关系及影响因素

对黄、东海毗邻海域由陆架到深海的悬浮体进行了大量加密取样,获得了较准确的结果。给出了悬浮体含量及其三维分布,确定它们与水团及其边界有良好的对应关系。并从物源、动力和成因等解释了这种对应,提出了水团对悬浮体研究的重要意义。研究表明黑潮次—中层混合爬升水及其混合水形成悬浮体含量最低值区,横亘在陆架与深海之间,形成阻隔含有大部分悬浮体的陆架中、下层水体向深海输送的洁净“水障”,台湾暖流北上的顶托也起类似作用,并分析了影响悬浮体含量的各种因素及有关机制。     

东方1-1海管悬跨分布特征及治理效果分析

海底管道对海上油气田安全生产有着非常重要的作用,对东方1-1海管进行了连续6年的无人有缆遥控水下机器人(remote operatedvehicle,ROV)调查,根据调查数据,分析了海管悬跨的分布特征以及变化情况,按海管悬跨严重程度进行了风险等级分区。结果表明在受水动力影响最大的深水平坦区海管悬跨分布密集,并有逐年加剧趋势,安全风险较大。并对悬跨形成机理和极限悬跨长度进行了分析和阐述。介绍了沙袋支撑和局部抛石填埋悬跨治理方法的原理和优缺点,对比分析了治理效果情况,认为局部抛石治理方法效果优于沙袋治理。     

南海北部台湾峡谷“蛟龙号”第140潜次沉积物特征及其沉积过程指示意义

海底峡谷沉积物来源、输运机制和沉积过程的研究一直是深水沉积体系研究的关键,也是近年来深海浊流沉积研究中的热点问题。对"蛟龙号"第140潜次在南海北部台湾峡谷中段3个站位获取的沉积物短柱的粒度、有孔虫和黏土矿物进行综合分析,结果表明3个短柱上部均以粒度较细、变化较小并含半深海—深海环境的底栖有孔虫为特征的半深海沉积,下部以粒度明显变粗、含有较多浅水种底栖有孔虫的浊流沉积为主。AMS~(14)C测年结果显示该浊流沉积形成于约150aBP,表明台湾峡谷中段有典型的近现代浊流活动。此外,黏土矿物组成表明研究区正常半深海沉积与浊流沉积物源主要来自台湾,其次为珠江和吕宋岛的碎屑沉积物。     

海底碎屑流冲击海底管道的模型与某一特定原型的相似性分析

小尺度的水槽实验和数值模型被广泛应用于真实尺度条件下海底碎屑流对海底管道冲击力的研究,但模型与某一特定原型之间的相似性一直未能得到保证,从而严重影响模型结果的适用性。为此,本文采用幂律本构关系(Power-law)描述海底碎屑流的流变特性,并基于雷诺相似准则,推导出海底碎屑流冲击海底管道时模型与原型之间各物理参数的比尺关系。根据该比尺关系,本文对现有水槽实验中模型与某一特定原型之间的相似性进行了分析,发现该水槽实验与预期的原型工况并不相似,继而推算出与该水槽实验相似的原型工况,并设计出与预期的原型工况相似的模型工况。此外,本文还对基于幂律本构关系和雷诺相似准则推导得到的比尺关系的适用性进行了讨论,认为该比尺关系适用于常重力环境下(1g)海底碎屑流冲击海底管道的小尺度水槽实验和数值模型,但不适用于超重力环境下(Ng)的土工离心机实验,也不适用于海底碎屑流的低剪切应变率工况。本文的研究结果将为保证常重力环境下(1g)海底碎屑流冲击海底管道时模型与某一特定原型之间的相似性提供理论依据。     

16 ka以来冲绳海槽中南部沉积物物源演化及其对古气候的响应

基于有孔虫AMS14C年龄年代框架,通过冲绳海槽中南部的OKT12孔沉积物黏土矿物的分析,探讨了16 ka以来冲绳海槽细颗粒沉积物的物源变化及其对源区气候的响应。研究结果显示,10 ka时黏土矿物组成发生明显变化,伊利石、绿泥石含量增加,高岭石、蒙皂石含量减少,指示物源由之前的长江和东海陆架源转变为台湾源。受到海平面上升影响,长江河口和冲绳海槽距离增加,夏季风增强,黑潮增强,既搬运台湾来源物质,又阻碍长江物质跨陆架输运,在这些因素综合作用下,长江物质减少、台湾物质增加。高岭石/（伊利石+绿泥石）和绿泥石/（伊利石+蒙皂石）比值在4 ka以来增加指示全新世晚期台湾源区侵蚀强度发生变化。4 ka前后物源判别显示,OKT12孔沉积物来源由台湾东北部河流变为台湾东南部河流,反映了该时期季风降雨导致源区台湾不同区域的侵蚀差异,可能与ITCZ南移、ENSO活动增强有关。     

马尼拉海沟1.4 ka B.P.以来浊流事件沉积及其成因机制*

浊流是远距离沉积物运输的一种重要方式,海底浊流广泛存在于海底峡谷或海沟。马尼拉海沟位于南海东北部,是一条正在活动的板块汇聚边界。独特的地理位置(亚热带—热带)和气候条件(台风频发),使得马尼拉海沟浊流频发,然而,现今对马尼拉海沟的浊流研究甚少。本研究通过对马尼拉海沟北部水深3747 m处重力柱岩心(GEO6)进行高精度的粒度及沉积学特征分析,探讨马尼拉海沟浊流沉积规律。GEO6岩心底部细颗粒沉积物中浮游有孔虫的¹⁴C的AMS年龄为1405 a B.P.。高精度的粒度分析(0.25 cm)和沉积学特征显示: GEO6岩心记录有至少11次浊流沉积(T1-T11),且这些浊流都有明显的底部粒度最粗(砂质粉砂或砂)、向上粒度逐渐变细的正粒序特征,只有T8沉积体为反粒序特征,可能为异重流沉积。结合区域地质资料,本研究认为1.4 ka B.P.以来,研究区频繁的台风带来了大量陆源松散沉积物堆积在马尼拉海沟上游(高屏峡谷),不稳定的构造环境及地震频发导致这些松散沉积物垮塌并向下游马尼拉海沟输送,在海沟内形成频繁发育的浊流沉积体。     

底基三脚架在深海观测中的应用

底基三脚架是海底观测的平台之一,它能装备多种观测仪器,长期、稳定地立于海底,进行几乎无干扰的原位观测.底基三脚架已成功应用于深海化学、物理、生物和地质过程的现场观测,取得了大量的重要成果,但在我国的深海研究中还未开展.简述了底基三脚架的概念和发展历史、工作原理、应用及前景等,希望引起我国海洋工作者的兴趣和关注,推动底基三脚架在我国深海观测中的应用和发展.     

黄东海陆架悬浮体向其东部深海区输送的宏观格局

本文分析了初夏黄、东海毗邻陆架到深海海域所观测到的悬浮体含量分布和水动力要素,结果表明在陆架与深海区之间存在一个与悬浮体一般分布规律不相符的悬浮体含量最低值区.它犹如一道洁净的“水体障壁”横亘在陆架水与深海之间,阻挡着悬浮体含量最高的陆架中、下层水体向深海的输送.不同的海洋要素分析表明,这一道“水障”系由入侵陆架的黑潮爬升水形成,它是影响悬浮体输送的重大动力因素,其强度的季节性变化导致了陆架大部分悬浮体向深海的运移具有“夏贮冬输”的季节性格局.冬季风暴破坏了研究区水体的温盐跃层并影响黑潮爬升水的进退,是影响研究区悬浮体传输的另一重大动力因素.     

渤海海峡沉积物输运的参数化计算

本文以2018年冬季渤海海峡两个站位的定点连续观测数据为基础，使用一维参数化方案，计算了观测站位底边界层内的水平悬浮物输运通量以及推移质输运量。在参数化方案中，简化的一维对流扩散方程被用于计算底边界层内的垂向悬浮物浓度。为了验证参数化方案的可靠性，本文基于观测数据对比了两种底剪切应力计算模型、四种临界起动剪切应力计算方法和两种一维对流扩散方程解法。对比结果表明:(1)不同模型计算的底剪切应力结果相近；(2)临界起动剪切应力受到颗粒间黏性作用的影响；(3)一维对流扩散方程的求解过程需要考虑沉积物浓度的分层效应和不同粒级颗粒临界起动剪切应力的差异。基于上述对比结果确定的最优参数化方案，进一步计算了观测站位的沉积物输运量:(1)在有再悬浮的时段，距底5 m内的水平悬浮物通量占全水深悬浮物通量的比例(T01站约为21%，T02站约为17%)显著高于相同层位水通量的占比；(2)依据参数化方案估算的冬季平均的悬浮物通量比忽略底边界层悬浮物浓度垂向变化的传统方法结果高约16%；(3)推移质输运量比悬移质输运量约低两个数量级。     

潮流和风浪对海底边界层剪切应力和悬浮物浓度影响的观测研究

潮流和风浪是浅海底边界层沉积物再悬浮和垂向输运的主要动力,对底剪切应力和悬浮物浓度有显著影响。本文基于2018年2月23日～3月2日在山东半岛东侧进行的一次原位座底连续观测,利用高频点式流速仪(ADV)和浊度计(RBR-TU)的观测结果定量研究了潮流和风浪对底剪切应力和悬浮物浓度的影响。结果表明:在弱风浪情况下,底剪切应力跟潮流流速的平方显著相关。但是在强风浪海况下(有效波高大于1 m),底剪切应力受控于风浪的影响。潮流通过平流输运作用和局地再悬浮作用影响悬浮物浓度分布,而波浪主要通过局地再悬浮影响悬浮物浓度。定量研究潮流和风浪对底边界层剪切应力和悬浮物浓度的影响有助于认识沉积动力过程,进而优化目前沉积物输运模型中的参数化方案,达到定量预测沉积物输运过程的目的。