潮沟曲流摆动对潮滩沉积物碳输出的影响——以江苏中部潮滩为例

潮滩是全球固碳能力最高的生态系统之一,是缓解全球变暖的有效蓝色碳汇。针对潮滩碳汇功能,现有研究多关注生物作用下的碳输入过程,关于地貌演变,特别是潮沟曲流摆动引起的沉积物碳输出过程研究较少,因此无法准确评估潮滩碳汇功能的动态变化。研究结合野外观测、遥感反演与室内实验,探究了潮沟曲流摆动对潮滩沉积物碳输出过程的影响,从曲流摆动速率与有机碳空间分布特征两方面开展分析。研究结果表明:潮沟曲流摆动速率的空间差异可达数个量级,由粉砂滩的10^(-3) m/s锐减至互花米草盐沼滩的10^(-6) m/s;粉砂淤泥滩潮沟摆动速率存在显著的季节性差异,冬季摆动速率约为夏季的两倍;潮滩土壤有机碳含量呈海向递减趋势:互花米草盐沼滩(4.62 g/kg)>粉砂淤泥滩(2.61 g/kg)>粉砂滩(1.51 g/kg);综合考虑曲流摆动速率与土壤有机碳含量,发现粉砂滩沉积物碳输出速率显著高于互花米草盐沼滩,可达49.4 g C m^(-2) a^(-1),与该区域的碳埋藏速率相当。研究证实了潮沟曲流摆动对潮滩沉积物碳输出过程的重要性,为提升潮滩碳汇功能预测水平提供了重要的理论依据与数据支撑。

辽东湾北部JXC-1孔孢粉组合特征及其古环境意义

【目的】研究辽东湾北部JXC-1孔孢粉学特征,以更好地认识早更新世晚期以来辽东湾古环境演化。【方法】对JXC-1孔沉积地层选取159个样品进行孢粉鉴定,结合测年数据,对比有孔虫丰度和粒度变化等指标,开展孢粉组合及含量变化分析。【结果】划分出9个孢粉带,孢粉组合可以反映渤海陆缘区植被面貌,其中草本花粉在整个剖面占绝对优势,含量在60%以上,具有超代表性,而木本花粉代表性低。【结论】对比冰期、间冰期气候变化过程,研究区早更新世晚期以来孢粉组合变化特征指示气候呈冷干-温湿交替。中更新世末期以来辽东湾经历了3次高海平面过程,与孢粉组合指示的气候变化趋势一致,MIS7和MIS5时期,阔叶树种和蒿属比例较高,有孔虫丰度较高,气候偏暖,属沉积动力相对稳定的浅海或滨海环境;而MIS6和MIS4时期,孢粉浓度极低,气候偏冷,属沉积动力相对复杂的滨岸湖泊或沼泽等陆相环境。MIS3时期至全新世(MIS1)时期,气候由凉湿向温湿转变。全新世孢粉组合指示气温先升后降的变化趋势,与海平面变化响应明显。

基于空间插值的不规则海洋地质样品测试分析数据聚类算法研究

海洋地质调查中获取大量海洋沉积物柱状样样品测试分析数据,样品测试分析目的不同导致柱状样数据采样深度不同,由此造成地质取样数据在三维空间上呈现不规则散点状分布。传统聚类算法无法在三维空间上对此类不规则散点数据进行聚类分析。对此,文章设计了一种基于空间插值的不规则地质样品测试分析数据聚类算法,有效地将三维样品测试分析散点数据降为二维数据后进行聚类分析,本算法较好地解决了地质体中试验测试数据的不均衡性问题,为海洋地质大数据分析提供了基础技术方法。

基于Biot理论的饱和砂质沉积物声传播模型及耗散机制分析

为研究海底浅表砂质沉积物的频散特性,利用由多孔介质理论发展而来的Biot模型、Biot-Stoll模型和附加接触喷流与剪切拖曳的Biot-Stoll模型(BICSQS模型),对比三种声传播模型描述下的典型砂质沉积物中纵波和横波频散特性,分析了模型中不同耗散机制对其声频散关系的影响;结合实测数据探讨了各模型对砂质沉积物的适用性。结果表明,沉积物的声频散特性是不同耗散机制共同作用的结果,不同频段内的主要耗散机制不同,相同频段内耗散机制对纵波和横波的传播影响亦不同;随着频率的增加,相比Biot和Biot-Stoll模型的预测结果,砂质沉积物的实测声速和衰减系数表现出更高的频散趋势,而BICSQS模型可更合理地预测和解释试验现象,适用性更好。

中新世以来上印度扇水道-堤岸体系几何学特征及演化

以中新世以来上印度扇水道-堤岸体系为研究对象,利用高精度二维地震资料开展地震精细解释与几何学分析,刻画水道-堤岸体系几何学特征及时空演化过程,探讨中新世以来上印度扇发育演化主要期次及特征。结果表明,中新世以来上印度扇水道-堤岸体系可划分为中新世、上新世及更新世至今三大期次,整体表现出“单期水道-侧向迁移-扁长型”到“多期水道-垂向叠置-厚窄型”的演化特征。深入探讨中新世以来上印度扇水道-堤岸体系的几何学特征及演化可为重力流水道的沉积构型样式研究提供新的例证,并为深海油气勘探开发提供参考。

伶仃洋钻孔岩心的沉积特征及环境演化

伶仃洋钻孔岩心的沉积特征及环境演化温孝胜赵焕庭张乔民宋朝景（中国科学院南海海洋研究所，广州）关键词珠江口沉积特征海侵环境演化前言伶仃洋位于珠江口东部，为一喇叭状的河口湾．除对伶仃洋的地形、水文和现代沉积等有过研究［１～４］外，对其垂向的地层层序和地质...

水库调控下黄河口沉积有机碳的分布、来源与输运特征

黄河是全球输沙量最大的河流之一,陆源颗粒有机碳通量高。然而,近年来流域水库调控对黄河下游水文格局和颗粒有机碳输送产生了重要影响,小浪底水库调水调沙时期成为黄河水沙和有机碳入海的关键时段。为揭示水库调控对河口水动力和有机碳分布的影响机制,基于2020年7月调水期和调沙期黄河口的水动力观测结果,结合沉积物有机碳测试结果,研究了水库调控不同阶段下河口沉积物粒度参数和表层沉积物有机碳的时空分布。研究结果表明,水库不同阶段下悬浮颗粒物的物源和主要扩散、沉积区域的变化,使得黄河口表层沉积物的粒度组成特征发生明显变化;在高径流量的调水期期间,粗颗粒泥沙携带颗粒有机碳在河口距离口门12 km范围内大量埋藏,河口区域表层沉积物的有机碳含量相较于调沙期明显偏低。调水期黄河口陆源有机碳主要来自下游河床冲刷,颗粒较粗,调沙期则转变为水库释放的细颗粒有机碳和流域C3维管植物碎屑。水库调控的不同阶段使得黄河下游河流水动力格局和泥沙运输机制改变,从而引起黄河口沉积有机碳来源和分布的显著变化。因此,人类活动对调节有机碳向海洋的输送及其在近岸海域的分布具有主导性作用。

九州-帕劳海脊南段及邻近海域典型海山形态特征及地质意义

对海山形态特征的定量分析与讨论,有助于理解海山的形成与演化,从而进一步了解与海山地貌形态有关的动力作用。基于九州-帕劳海脊南段及邻近海域的高分辨率海底地形和浅地层剖面资料,利用统计学、频谱分析及层序地层学等方法,查明了研究区40座海山的形态特征,并对海山的演化过程进行了分析推测,同时指出了海山对底流沉积动力的影响。结果表明,研究区海山平均高度为1374 m,平均体积为100 km3,宽高比为0.21±0.09,平坦度为0.16±0.18;在中央海盆裂谷北侧和九州-帕劳海脊南段海山高度与底面半径具有较好的线性关系,而在中央海盆裂谷南侧相关性较差;中央海盆裂谷南侧海山的宽高比明显大于北侧,可能是由复杂的应力背景和构造机制等因素所导致。总结火山演化的4种生长模型,分析认为研究区海山的形态演化与山顶高度和基底直径成比例增加的火山生长模型基本类似,可能是由于火山间断喷发导致海山顶部与侧翼同时成比例发育。

海底原位分层声学测量模拟装置的设计与实验

【目的】为研究原位测量装置的测量特性和不同环境下海底沉积物声学特性的变化机制,设计一种海底原位分层声学测量模拟装置。【方法】装置主要由分层运动控制单元、声学测量单元和计算机控制单元三部分组成,通过电动缸对声学测量探杆进行定位运动与连续运动控制,实现对声学测量探杆运动精度分析。通过在水中进行测量标定,获得装置声学测量探杆的校正距离差和扩散衰减系数。通过模拟原位分层声学测量实验,实现不同类型海底沉积物的声学特性测量。【结果与结论】声学测量探杆的校正距离差为77.14 mm,此装置发射声波的平均扩散衰减系数为(34.30±0.46)dB/m。声学测量探杆运动控制精度高,能准确运动到不同层中进行声学特性分层测量,定位测量和连续测量两种测量方式都能获得稳定的实验数据。

岬湾海滩沉积物粒度粒形分布及其输运趋势的指示

【目的与方法】粒度和粒形作为沉积物的基本属性,蕴含着输运历史、运动方式和沉积环境等丰富的信息。通过利用动态图像法对海南岛保定湾岬湾海滩52个剖面253组表层沉积物样品的粒度粒形测试,分析探讨了粒度粒形沿岸和横向的空间分布特征,结合粒度趋势分析结果建立了粒形趋势分析模型。【结果】研究表明,保定湾开敞段、过渡段和遮蔽段相同岸段内的球形度在沿岸方向差异不大,横向方向有从陆向海逐渐减小的趋势。不同岸段间沉积物在粒度小于2.5Φ时的球形度,在沿岸方向从开敞段至遮蔽段有逐渐减小的趋势。球形度的增大方向可指示沉积物输运趋势,建立的粒形趋势分析模型具有较高的准确性和优势,可计算任意粒度区间的输运趋势,可与粒度分析方法相结合以达到不同的研究目的。【结论】研究成果可为岬湾海滩的演变机制和稳定性研究提供理论支持。

南海北部内孤立波影响海域悬浮颗粒物特征变化研究

悬浮颗粒物在“源-汇”沉积体系中扮演着关键角色,而南海常见的动力现象—内孤立波,则被证实是影响悬浮颗粒物分布和沉积过程的重要因素。该项研究于2022年9月在吕宋海峡至东沙群岛海域开展,采用LISST-deep与CTD设备进行同步观测,以研究悬浮颗粒物的粒径及体积浓度分布。通过调查期内的卫星遥感数据,划定了内孤立波的影响范围,并结合海床基观测内孤立波影响悬浮颗粒物分布过程,从动力学的角度揭示了内孤立波对悬浮颗粒物在输运过程中特征变化的影响。研究发现:(1)在内孤立波的振幅深度区间(6~79 m)内,以较小粒径的悬浮颗粒物(15~25μm)分布为主,且越接近内孤立波的波谷深度,出现较小粒径悬浮颗粒物的频率越高。(2)悬浮颗粒物分布由内孤立波波峰线中心区域扩散到两侧,在中心为体积浓度低值区(≤91μL/L),而波峰线两侧区域与内孤立波传播路径远端区域为体积浓度高值区(≥500μL/L)。此外,研究进一步揭示了内孤立波通过改造作用使聚集状态的悬浮颗粒物被分解为粒径较小、组成单一的颗粒,通过控制作用改变悬浮颗粒物在波峰线不同位置、传播路径和振幅深度上的体积浓度分布,为理解南海源-汇沉积体系提供了重要的理论依据。

黄、渤海沉积物耗氧速率的时空分布特征和环境影响因素

沉积物耗氧(SOC)是海洋沉积物重要参数,是海底沉积物有机质矿化速率的重要表征参数,开展沉积物耗氧的研究有助于了解整个海洋的碳循环过程。陆架边缘海作为有机质矿化和埋藏最重要和最活跃的场所之一,在全世界已经受到广泛关注与研究,但是对于具有海洋环境典型季节变化的中国边缘海区域,尤其是黄、渤海仍然缺乏相应的关注。本文使用整柱培养法,分别于2022年4月、7月和10月对黄、渤海沉积物耗氧进行研究,结果表明黄、渤海沉积物耗氧速率为7.11~17.33 mmol/(m^(2)·d)。黄海春季沉积物耗氧速率与渤海无显著差异(ANOVA,p> 0.05),夏季(ANOVA,p <0.01)和秋季(ANOVA,p <0.01)黄海沉积物耗氧速率低于渤海;黄海春季沉积物耗氧速率最高,秋季次之,夏季最小,渤海夏季和秋季接近,显著高于春季(ANOVA,p <0.05),温度和沉积物Chl a浓度是主要影响因素。同时,用沉积物耗氧速率来评估海底有机质矿化速率,并与初级生产力相比较,结果表明渤海海底有机质矿化与初级生产力的占比范围为42.8%~74.5%,是渤海碳循环的关键环节之一,黄海海底沉积物有机质矿化在黄海碳循环中作用不如渤海显著。本文系统研究了黄、渤海沉积物耗氧速率及其时空分布特征,探究了黄、渤海地区有机质矿化对初级生产力的贡献,为理解黄、渤海区域有机质矿化和埋藏提供理论支持。

利用计算机断层扫描技术反演沉积物粒级组成--以黄河水下三角洲现代沉积为例

计算机断层扫描技术(computed tomography,CT)可对沉积物岩芯进行高分辨率、无损分析,探索CT数据(即CT值)与沉积物粒度的关系可以实现岩芯沉积物属性的快速、连续获取,有助于对岩芯沉积特征和沉积过程的全面了解。基于采自黄河水下三角洲的多根岩芯,利用CT技术对岩芯进行扫描获取CT值,同时对岩芯进行高分辨沉积物粒度分析,探讨CT值与沉积物粒级组成的联系。研究表明,黄河水下三角洲沉积物以粉砂为主,CT值主要分布于700~1000 HU之间;沉积物粒度与CT值间存在显著的非线性正相关,即当沉积物粒度变大时CT值随之升高,并据此构建了沉积物粒度与CT值之间的关系式;沉积物粒级中的砂、粉砂、黏土粒级与CT值区间1200~1500 HU、800~1200 HU、600~800 HU亦存在良好的对应关系,并可以通过CT值区间估算粒级含量。经过实际应用验证,通过CT扫描反演沉积物岩芯的粒级组成是有效的,该方法也可以用于其他海域沉积物粒级组成的反演。

济州岛西北部的反气旋型涡旋沉积

利用１９９２年以来采自南黄海的沉积物样品和１９９６年的南黄海水文调查资料，采用地层对比、沉积动力及环境分析等方法，研究了济州岛西北海域反气旋型涡旋流型的环流性质、其下方泥质沉积物的特征以及它们之间的因果关系，并与南黄海中部的气旋型涡旋沉积进行了深入的对比。结果表明，反气旋和气旋型沉积物都是细粒的泥质沉积，是在沉积动力较弱的低能环境下生成的，但它们之间还存在明显的差异，特别是反气旋型涡旋的沉积厚度大、粒度较粗，进一步反映了两者沉积动力的差别，显示了气旋型涡旋和反气旋型涡旋是具有独立属性的两种低能环境。

长江口南槽悬沙纵向和横向输运过程与机制研究

河口悬沙输运对于最大浑浊带形成发育、地貌演变、港口航道安全、水质以及生态系统健康至关重要。本文基于2017年洪季长江口南槽拦门沙海域4站位同步观测的沉积动力数据,采用Scully和Sommerfield改进的通量机制分解法来获取垂向各层平流通量和潮泵通量及累积动态变化,以确定平流和潮汐泵送对悬沙净通量的相对贡献,探讨纵向和横向的水沙输运时空格局和动力机制,弥补了传统通量机制分解法仅限计算时空平均值的缺陷。研究发现:(1)洪季长江口南槽拦门沙海域大潮期间存在横向余环流,小潮期间出现表层向海、底层向陆的纵向余环流;(2)平流和潮泵作用是影响净输运的关键因素,南槽拦门沙海域由平流作用主导、悬沙向海净输运,横向上向西南边滩输运,为南汇边滩围垦区向海淤长提供物源,且靠近主槽区域横向悬沙通量对沉积过程的贡献与纵向通量相当;(3)潮泵输运在河口滞流点和拦门沙海域均较显著,泵送的大小和方向与径潮流相互作用和底床物源有关,纵向上由大潮期间向陆泵送占优转为小潮期间的向海净输运占优。综上,南槽拦门沙海域近底层悬沙呈现由浅滩向主槽辐聚的格局,浅滩区域的近底层悬沙净输运受潮泵作用控制,且对整个水柱悬沙输运贡献显著,可能是拦门沙形成和最大浑浊带发育的重要机制。

现代黄河三角洲沉积物粒度特征及其来源

现代黄河三角洲位于海陆交互地带,为我国重要的生态保护区,同时也是石油开采地。受河流、潮流、人类活动影响,现代黄河三角洲沉积物粒度组成复杂,物质来源多样。本文共采集了黄河三角洲表层沉积物样品219个,首先采用粒度分析方法分析了现代黄河三角洲沉积物的粒度特征以及沉积物来源,然后采用参数端元模型分析方法对沉积物的物质来源进行了划分,最后采用聚类分析方法分析了表层沉积物类型。结果表明:现代黄河三角洲沉积物粒度组成以粉砂(体积分数71.10%)和砂(27.62%)为主,大部分沉积物粒度分选中等,粒度分布曲线呈近对称分布。沉积物划分为EM1、EM2、EM3三个沉积端元,分别代表三种不同物质来源,其中EM1代表旧河流沉积作用,EM2代表海洋潮流沉积作用,EM3代表现黄河河流沉积作用。将表层沉积物分成三种沉积物类型,结合聚类分析结果将黄河三角洲分为三类沉积环境,其中:第一类主要分布在黄河三角洲等西部河流的中上游,包括马新河、沾利河、草桥沟、挑河,主要为旧河流沉积,水动力较弱;第二类主要分布在刁口河、神仙沟、现黄河(清水沟)等东部河流,现黄河河流沉积作用较强;第三类主要分布在黄河三角洲北部沿岸及潮滩,受海洋潮流作用较强,海岸受到侵蚀。此外,人类活动对黄河三角洲岸线变化也产生了一定影响。

广西钦江河口枯季水动力特征及其对冷空气的响应

河口作为陆海相互作用的关键带,是河流入海泥沙及污染物的主要归宿地。钦江作为广西第二大河流,在茅尾海资源开发利用和生态环境保护与修复中发挥着重要作用。为进一步认识钦江河口地区的沉积动力过程,2021年10月27日至12月8日在此展开水动力和水体环境要素的连续观测。现场观测与分析结果表明,观测期间钦江河口潮汐类型为正规全日潮,浅水分潮显著,平均潮差为3.07m,具有落潮优势;潮流以全日分潮流为主导,平均流速为0.12m/s,运动形式主要为往复流;余流流向主要为西南方向。钦江河口潮汐和潮流性质较外湾和茅尾海中部海域全日潮特征更显著。枯季期间河口表层沉积物随潮汐运动表现为侵蚀-沉降交替的变化规律,垂向上侵蚀通量大于沉降通量,水平方向上悬沙净向海输运。冷空气过境带来的降雨使得钦江河口水体盐度降低、浊度增大,悬沙浓度及输沙量增加,同时冷空气南下时北风增强引起钦江河口减水效应并使潮差略有增加,水动力强度增大,增加表层沉积物的活动性,从而引起底部沉积物再悬浮强度和频率增加。

渤海湾曹妃甸海域沉积物粒度分布特征及运移趋势分析

对渤海湾曹妃甸海域161个表层沉积物样品进行了粒度组分和参数分析,利用Pejrup三角投图进行沉积动力环境分区,并运用GAO-COLLINS模型模拟沉积物输运趋势。结果显示,研究区表层沉积物类型包括砂、粉砂质砂、泥质砂、砂质粉砂、粉砂和黏土。粉砂分布范围最广,其次为粉砂质砂。粒度从东北向西南由粗变细,分选性逐渐变好。研究区东、西方向各有一个沉积中心,且二者沉积物输运趋势差异明显。东部海域沉积中心表现为北侧离岸输运,南侧向近岸输运,西侧向东输运;西部海域沉积中心表现为向西南、向西和向北输运。物源、地形地貌和水动力条件是物质输运的主要控制因素。结合周边工程环境因素、海底地形地貌、海流和地质背景等信息,在Pejrup三角图上,研究区沉积动力环境可划分成3个区,各区沉积动力强度与沉积物类型分布具有较好的对应关系。研究区物质运输主要受潮流、波浪和渤海湾环流控制。本研究揭示了曹妃甸南部海域现代沉积特征和水动力特征,可为曹妃甸围海造陆后海域沉积环境变化研究提供基础资料。

湛江湾-雷州湾海域表层沉积物中底栖有孔虫分布特征及其环境意义

于2020年6月对湛江湾-雷州湾海域89个站位表层沉积物进行底栖有孔虫采样分析,共识别出52属103种,其中,玻璃质壳37属64种,胶结壳10属13种,瓷质壳5属26种。底栖有孔虫分布表现为湾内低、湾外高,由湾内向湾外增加的特点。对底栖有孔虫进行Q型因子分析,划分4个有孔虫组合,组合Ⅰ为Florilus scaphus-Pseudorotalia gaimardi,以暖水种为主,指示受南海暖流影响明显的内陆架浅水环境;组合Ⅱ为Nonion belridgenseHemirotalia foraminulosa-Elphidium macellum,以咸水种为主,可能反映盐度值明显升高的浅水环境,具有海陆过渡带性质;组合Ⅲ为Hanzawaia convexa-Rosalina bradyi,以浅水种为主,指示受沿岸流与南海暖流共同影响的内陆架浅水环境;组合Ⅳ为Neoconorbina terquemiAmmonia beccarii,以广盐种为主,反映了受沿岸流影响明显的滨海环境。综合分析影响底栖有孔虫组合分布的各种因素,认为温度、水深为控制研究海域底栖有孔虫分布的主要因素,同时,海流和底质类型也会对底栖有孔虫分布产生一定影响。

东太平洋1787柱碎屑组分组合与沉积环境

对太平洋 １７８７ 柱沉积物样品进行了碎屑组分、分布、来源及组合的研究。结果表明，沉积物中的碎屑组分主要是生物来源、海洋自生来源和岩源。重组分以铁锰微结核、生物磷灰石、褐铁矿、磁铁矿、辉石类为主， 轻组分主要是生物蛋白石 （放射虫、海绵骨针等硅质生物壳体或骨骼）、粘土团集物和火山玻璃。根据各碎屑组分在整个柱芯的分布特点及其组合类型的不同， 把 １７８７ 柱分为 ６ 层， 并大致反映沉积环境的氧化还原条件、火山活动特点及底层流活动状况。研究结果能与磁性地层资料、地球化学资料和沉积物构造相互印证， 表明碎屑组分及其组合研究能为恢复沉积环境提供矿物学证据。