新情势下长江河口南槽河床冲淤演变特征

随着长江流域来沙的锐减、河口涉水工程的建设、生态环境保护力度的加大和通航环境的高效利用,长江口河势将面临着新一轮的调整。以长江口南槽河床冲淤演变为研究对象,采用河床演变分析的方法对南槽近十年来多次水下地形和航道水深数据进行了分析,并对南槽航道治理一期工程效果进行了讨论。结果表明:2010-2018年,南槽主槽整体呈冲刷态势,江亚南沙头部窜沟冲刷发展,沙尾冲刷下延;2018年至今,江亚南沙头部窜沟由冲刷环境转化为淤积环境,其他区域冲淤形势基本未变;南槽断面主槽形态总体稳定,在主槽总体冲刷背景下,“拦门沙”逐渐被削平,加上南槽航道治理一期工程的作用,南槽6 m以深河槽容积明显扩大,且保持较好的稳定性。近期南槽河势变化是流域来水来沙和河口自然、人类活动影响的综合结果,南槽航道治理一期工程对近期江亚南沙的地形变化起到了重要影响,工程有效地控制了江亚南沙河势,遏制了局部冲刷发展的趋势,有利于稳定南槽航道的北侧边界。

白云南洼珠海组陆架坡折带演化特征与深水沉积耦合关系

白云南洼珠海组沉积时期,盆地处于断陷向拗陷转化阶段,陆架坡折形态以及位置发生巨大变化,导致深水沉积的类型和特征具有明显差异。针对这种坡折演化对深水沉积类型的影响开展研究,通过对白云南洼珠海组三维地震剖面进行解译,识别珠海组各层段陆架坡折带,定量分析坡折特征及其演化规律,探讨坡折演化过程与深水沉积的耦合关系。研究结果表明,通过对珠海组沉积时期陆架坡折带定量分析,将其迁移演化类型划分为下降型、平直型、低角度上升型、高角度上升型4类;在井震结合的基础上,根据地震相组合以及沉积体系分布特点,识别出斜坡扇、块状搬运沉积、深水水道体、盆底扇4种主要的深水沉积类型;并发现陆架坡折演化类型与深水沉积类型存在明显的耦合关系:平直型、高角度上升型、低角度上升型和下降型陆架边缘迁移轨迹分别对应斜坡扇、块状搬运沉积、深水水道体和盆底扇的优势发育。此外,珠海组四段至珠海组三段陆架坡折带整体由下降型向低角度上升型转变,深水沉积体系以斜坡扇及深水水道体发育为主;珠海组三段至珠海组一段早期整体由低角度上升型向下降型转变,深水沉积体系以深水水道-盆底扇沉积体系为主;珠海组一段晚期整体由下降型向高角度上升型演化,深水沉积体系几乎不发育。本研究揭示了陆架坡折迁移对深水沉积体系类型和分布的控制作用,对深入理解深水沉积过程和油气勘探具有重要意义。

2 ka以来山东半岛北部海域泥楔的稀土元素特征及物源识别

山东半岛泥楔是连接渤海和黄海的关键沉积体,在中国海域的沉积体系中占有重要地位,也是中国陆架边缘重要的“源-汇”体系中不可或缺的一环。通过分析位于山东半岛北部海域泥楔ZZ04柱状样的AMS^(14)C测年、沉积物粒度以及稀土元素含量等,探讨研究区稀土元素的控制因素以及泥楔沉积物的来源。结果表明,ZZ04柱状样的沉积物类型以粉砂为主,物质组分相对单一,在剖面上,粒度自下而上呈现由细至粗的变化过程。稀土元素经球粒陨石标准化后,显示出轻稀土富集而重稀土相对稳定的右倾“V”字型特征,为明显的陆源型特征。进一步将ZZ04与周围河流的稀土元素进行上陆壳标准化后对比分析可知,ZZ04与黄河的配分曲线较为相似,而与韩国河流以及山东半岛河流的配分曲线差异较大。此外,通过对稀土元素与粒度进行相关性分析,结合两者曲线的对比分析发现,2 ka以来,山东半岛泥楔的稀土元素分布受“粒度效应”的影响,泥楔的物源主要来自黄河。在现代海洋环流体系建立后,黄河携带的细粒沉积物沿着山东半岛北部沿岸流向东穿过渤海海峡进入黄海。在此过程中受到由南向北的黄海暖流的顶托作用,流速降低,导致大量细颗粒物质在山东半岛北部海域沉积,并形成“Ω”型的独特水下三角洲。

兴城市典型海水入侵区水文地球化学特征

为了揭示兴城滨海平原区海水入侵过程中地下水化学成分演化规律和复杂的水文地球化学作用,在兴城河曹庄镇段至烟台河沙后所镇段内采集了44个地下水样本和1个海水样本,测定其水化学成分及氢氧同位素,通过分析其变化特征探讨兴城典型海水入侵区的水文地球化学特征及其形成作用。结果表明:①区内地下水化学场呈明显的水平分带性,水质由内陆到滨海依次为淡水、微咸水-咸水,地下淡水的水化学类型主要为HCO_(3)-Ca、HCO_(3)·Cl-Ca以及SO_(4)-Ca型等,微咸水及咸水的水化学类型主要为Cl-Na型或Cl-Ca型;②区内地下水主要由大气降水补给,地下淡水主要受控于溶滤作用,而微咸水因受到蒸发作用及混合作用影响,造成氧漂移;③微咸水以Cl^(−)组分为代表的海水与淡水混合比例为0.45%~3.46%,咸水的混合比例约为15.85%,微咸水、咸水的形成为混合作用、蒸发浓缩作用以及阳离子交替吸附作用等共同影响所致。

海上地热能开发现状及其对中国的启示

在世界能源短缺以及实现碳减排目标的背景下,随着海洋和地热能开发技术的进步,海上地热能的潜力越来越受到人们的关注。本文分析了目前全球海上地热资源开发热点区域分布,以及海上地热资源利用的优势和劣势,梳理了国内外海洋地热资源利用现状和关键开发技术,包括海上地热利用方式、地热勘查技术、地热资源评价技术、地热利用技术和地热能开发影响评价技术等,指出了当前中国海上地热能发展利用过程中面临着基础资料薄弱、关键技术创新力不足、核心装备自主性差、激励政策不够完善等诸多挑战,并给出了相应的发展建议。

浅海海底浅层微小目标体高精度探测技术研究

浅海海底浅层微小目标体一般体积小、埋深较浅,且由于其材料制作上的特殊性,目前应用水声探测方法达不到较好的探测效果。本文从地声数值模拟角度出发,研究如何通过多道地震这一地声探测手段来实现对海底浅层微小目标体的高精度探测。首先,基于波动理论的高阶交错网格有限差分法实现对于微小目标体的正演模拟,探索不同激发主频、不同海底形态、不同掩埋深度情况下浅海微小目标体的地声传播响应特征,总结微小目标体在不同条件下的地声传播规律;其次,通过成像精度更高的逆时偏移技术,实现对于微小目标体的位置、形态的高精度成像。不同浅海微小目标体模型的试算结果表明,采用多道地震的地声探测手段,能够实现对于浅海微小目标体的高精度探测,探测的微小目标体成像位置准确、形态表征良好。

利用重磁资料研究北极地区格陵兰-冰岛-法罗脊构造特征

为了深入研究北极地区格陵兰-冰岛-法罗脊及邻区的重磁场及构造特征,系统分析与整理了全球重力数据库V29数据、船测重力异常数据、全球地磁异常网格第3版数据以及航空磁测数据。利用变纬度化磁极方法得到磁力化极异常,进而利用位场边缘识别方法进行位场边缘识别,基于滑动平均法计算自由空间重力和磁力化极局部异常。结合已有的研究成果,深入分析格陵兰-冰岛-法罗脊及邻区的区域断裂构造格架,识别了7组主要断裂。这7组断裂在控制隆坳格架、基底结构与性质方面发挥了重要作用。基于这些主要断裂,划分了格陵兰板块、Kolbeinsey脊、扬马延微陆块、东扬马延深海盆地、格陵兰-冰岛-法罗复杂构造带、Rekjanes脊、Aegir脊和法罗-梅恩兰构造带共8个构造单元,为北极地区的地质勘探提供地质及地球物理资料。

海南岛北部海湾表层沉积物粒度特征及输运趋势

对海南岛北部海湾(海口湾、铺前湾、木兰湾和东寨港)192站位的表层沉积物样品进行粒度分析,基于粒级组分划分沉积物类型,利用Flemming三角图式法进行沉积动力分区,采用二维粒径趋势分析模型(GSTA)分析沉积物输运趋势。结果表明:研究区表层沉积物类型包括砾、砂质砾、砂、粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂,其中,砂分布面积最广,其次为粉砂质砂,沉积物粒度由南往北依次呈“细—粗”旋回式变化,近岸和口门外砂体分选性较好,东寨港内湾和琼州海峡中部沉积物分选性差。研究区整体以偏高能环境为主,物质输运方式包括河流输沙、海岸侵蚀、沿岸输沙和底床剥蚀,其中,北部海峡潮余流作用强劲,表层沉积物存在EW向输运趋势;海湾中部受波浪和潮流的共同影响,于白沙浅滩处(如意人工岛)形成一个沉积汇聚中心;河口区受波浪、径流和潮流季节交替性作用控制,洪季时口门形成的堆积沙体,在NE向浪和W向沿岸流的侵蚀搬运作用下,向西输运至海口湾;近岸区主要受波浪改造作用影响,其中,铺前湾和木兰湾海域沉积物由海向岸搬运,趋势与波浪和涨潮流作用方向一致;东寨港水动力条件较弱,沉积物无明显输运趋势。研究结果揭示了本区海湾现代沉积特征及陆海交互作用,可为海岸侵蚀防护、航道安全保障和海洋环境治理提供科学依据。

山东北部泥质海岸带白浪河地区地下水水化学演化过程

莱州湾沿岸是中国海(咸)水入侵典型区域之一,受多次海侵海退事件影响,形成了复杂的地下含水系统。为探究其地下水系统水化学特征及演化规律,对比分析白浪河地区内地下水的水化学特征及主要离子的变化规律,研究了不同分区的水化学演化过程。结果表明,内陆的咸水主要由淡水/卤水混合形成,滨海的咸水主要由淡水/海水混合形成。现存卤水在形成过程中发生了淡水的混入,水岩相互作用和阳离子交换在一定程度上改变了卤水的水化学组成。矿物饱和指数结果表明,不同分区的地下水体中,方解石和白云石基本处于饱和状态,岩盐均未达到饱和状态,石膏仅在卤水中达到饱和状态。从陆到海,地下水系统中发生的阳离子交换过程不同,淡水区和微咸水区浅层的地下水主要是水中的Ca^(2+)与含水介质吸附的Na^(+)交换,而其他分区的阳离子交换过程与之相反。

海南文昌清澜湾红树林潮沟地下水溶解碳通量的潮汐动态

海底地下水排泄(SGD)是陆地溶解碳向海洋输送的一个重要途径。以清澜湾潮沟为研究对象,以盐度为保守参数计算淡水SGD的占比为2.5%~22.7%,平均为13.0%;SGD净流量为0.86×10^(5) m^(3)/d。基于地下水溶解碳浓度,计算出该潮沟输出的溶解无机碳(DIC)和溶解有机碳(DOC)通量分别为5.78×10^(5)和0.10×10^(5) mol/d。其中,DIC是潮沟溶解碳输送的主要形式,占总溶解碳的98.3%。低潮时,DOC的49%来源于红树林植物碎屑,51%来源于SGD;DIC的78%来源于SGD,22%来源于红树林沉积物有机质。高潮时,DOC的44%来源于被污染的海水,56%来源于红树林植物碎屑;DIC的65%来源于海水,35%来源于孔隙水交换。红树林潮沟SGD向清澜湾输送了大量的溶解碳,其对近海水体碳酸盐平衡体系的影响需要进一步研究。

围填海工程对三门湾纳潮量和水交换的影响

以浙江省三门湾为研究区域,基于MIKE21水动力模型模拟了三门湾及附近海域2000、2009和2019年的水动力特征,分析探讨围填海工程对三门湾纳潮量及水交换能力的影响,计算结果表明:2000、2009和2019年的最大纳潮量分别为5.06×10^(9)、4.95×10^(9)和4.85×10^(9)m^(3),最小纳潮量分别为1.92×10^(9)、1.90×10^(9)和1.80×10^(9)m^(3),平均纳潮量分别为3.55×10^(9)、3.39×10^(9)和3.21×10^(9)m^(3)。围填海工程致使2000—2009、2009—2019年平均纳潮量分别减小了4.51%和5.31%;通过保守物质浓度扩散来定量分析三门湾的水交换能力,得到2000年半交换周期介于21~27 d,2009年半交换周期介于23~29 d,2019年半交换周期介于23~30 d。湾内保守物质浓度减少90%的时间周期分别为2000年58 d,2009年延长了7 d达到65 d,2019年继续延长至69 d。三门湾的围填海工程削弱了湾内的水动力条件和水交换能力,可进一步影响泥沙输运和水质环境。

深海ARV在海洋资源调查中的应用及展望

深海自主/遥控式水下机器人(ARV)作为新兴的复合型水下机器人,融合了自主式水下机器人的灵活性和遥控式水下机器人的人机交互性等优势,开启了自主与遥控混合作业的新模式。深海ARV可切换为AUV自主航行模式,独立采集周边区域近海底地形地貌、地质结构以及环境参数等数据,也能下潜至目标区域后切换为ROV遥控模式进行局部观察和采样操作,其探测作业一体化技术代表了具备复杂使命执行力的第三代深海水下机器人的发展方向。通过分析国内外深海混合型水下机器人的发展现状,结合ARV在中国深海矿产资源调查中的主要应用案例和取得的成果,以6 000米级“问海一号”ARV系统的研发为例,给出其关键技术集成以及面对的技术挑战,并对未来深海ARV的应用场景、功能集成和发展方向提出了一些设想和建议。

莱州湾南岸浅层和深层地下水地球化学特征

莱州湾南岸地下水类型丰富,20世纪70年代以来在地下淡水和卤水开采的背景下形成了较为复杂的地下水环境。通过收集公开发表的地下水数据,结合已有的野外监测数据,对研究区浅层地下水与深层地下水水化学特征进行分析。结果表明:浅层地下水与外界联系密切,受持续性、阶段性降水和地下水开采的综合影响,整体表现为气象-开采型。深层地下水的卤水区表现为开采型,其余区域表现为气象-开采型。在淡水和卤水的开采条件下,形成2个规模较大的地下水降落漏斗,地下水最低水位分别为-8.78 m和-44.60 m。依据研究区地下水水质分布和水位特征,对地下水进行分区讨论。自南向北,浅层地下水划分为地下水径流区(S-1区)、地下水强烈混合区(S-2区)和地下水-海水相互作用区(S-3区)。S-1区受降雨入渗、山前侧向补给和地表径流的作用,伴随着长石风化和碳酸盐矿物的溶解作用;S-2区受控于地下水降落漏斗的作用,引起淡水和咸水的强烈混合,同时伴有淡水的补给过程;S-3区受卤水地下水漏斗影响明显,易造成海水倒灌地下水,引起地下水与海水的相互作用。深层地下水划分为地下水径流区(D-1区)、地下水混合区(D-2区)和卤水封存区(D-3区)。D-1区地下水受山前侧向补给和浅层地下水的垂向补给,流动过程中主要受水岩相互作用控制,弱于S-1区;D-2区存在淡水和咸水的混合,主要是受弥散作用影响,混合作用较S-2区弱;D-3区地下水平均矿化度(TDS)值高达119624.94 mg/L,在相对隔水层的作用下,处于封存状态,始终保持高浓度状态,受地下卤水开采影响,水位持续降低。

1987-2020年三门湾海岸带LUCC与近岸生态环境变化

分析LUCC(土地利用/覆被变化)对提高土地开发利用效率和推动生态环境保护工作具有重要意义。选取三门湾海岸带为研究区,以1987—2020年6期Landsat影像为数据源,采用GIS和RS技术,利用定量分析法、土地转移矩阵模型对三门湾海岸带土地利用时空格局进行分析。结果表明:①建设用地、耕地和水产养殖用地是三门湾海岸带主导土地利用类型,人类活动和城镇化导致建设用地和水产养殖面积增加,土地利用转移主要表现为耕地向建设用地、滩涂向水产养殖用地转移的趋势。②在土地利用结构性质转变影响下,近30年来三门湾近岸水体营养盐含量呈现先增高后降低的趋势;近20年来近岸综合潜在生态指数由16.47升至21.18;人类活动对三门湾海岸带近岸生态环境造成威胁。

杭州湾及其邻近海域夏季营养盐污染与富营养化评价

基于2022年夏季对杭州湾及其邻近海域的生态环境调查数据,采用单因子污染指数法、营养盐结构和限制性分析与富营养化状态指数法分别对该区表层营养盐和有机污染特征进行系统研究,对其富营养化状况进行系统评价,并通过Pearson相关性统计分析初步探讨了营养盐污染对浮游植物生长的影响以及水域富营养化的控制因素。结果表明,该区氮(N)、磷(P)污染较为严重,溶解无机氮(DIN)和溶解无机磷(DIP)含量超过国家第Ⅲ类海水水质标准的站位数量占比分别为55%和80%;海水表层N/P和Si/P比值失衡,分别有20%和5%的站位水体浮游植物生长存在P和Si潜在限制。调查区叶绿素a(Chla)含量主要受水体透明度的影响,呈现东部高于西部、湾外高于湾内的空间分布特征;其中,湾外东部水域Chla含量较高,表明藻类细胞密度较大,存在暴发赤潮的风险。化学耗氧量(COD)的调查结果表明,该区总体有机污染并不显著,95%的站位符合国家第Ⅲ类水质标准。富营养化评价结果表明,该区90%的站位处于富营养化状态,其中40%的站位为重度富营养化;富营养化因子对E值的贡献排序为COD>DIN>DIP。初步研究表明,杭州湾及其邻近海域存在N、P营养盐污染,水体的富营养化问题值得关注并有待开展后续研究。

长江口北支上段岸滩侵蚀及保护实施效果分析

受上下游工程、来水来沙影响,长江口北支上段近期岸滩侵蚀后退严重。为揭示北支上段近期演变机理,控制河势变化和保护生态基底,收集2001年以来长江口北支全河道水下地形资料,并开展了2017-2020年工程区段水下地形精细实测,基于水动力数学模型研究了岸滩保护措施合理性,以分形理论评价了保护措施实施后效果。结果表明:(1)长江口北支进口江心洲发育,导致上段“S”形主轴弯曲度加大,加剧了暗沙、江心洲和岸滩动荡;(2)在冲刷最严重的岸滩采用丁坝群加护坎可有效阻止岸滩侵蚀后退;(3)多年水下地形实测和分形理论计算评价,岸滩趋于稳定,生态基底得以恢复。鉴于新江心沙洲发育和岸滩、深槽变化加剧了北支上段演变的复杂性,建议尽快成立综合协调部门,统筹提出满足水利、防洪、供水、航运、生态等多目标需求的综合整治方案。

渤海海域地质环境稳定性定量评价

渤海地理位置优越,海洋经济发展迫切需要地质环境资料的支撑,现有研究通常分海区开展,缺乏实测资料支持的系统性研究。基于2008—2016年海洋区域地质调查环境地质因素的相关资料,通过网格化处理,量化渤海海域主要环境地质因素的特征参数,建立了以海底地形或底质环境变化类、地层不均衡类、活动构造类为主要评价指标的地质环境稳定性评价指标体系,采用专家-层次分析定权法和模糊数学评价方法对研究区地质环境稳定性进行定量评价研究。结果显示,渤海海域依据地质环境稳定性可划分为差等、较差、中等、较好、优等5级,大部分海域地质环境稳定性总体较好,地质环境稳定性较差的海域占比10.00%,尤其是黄河三角洲周边海域,不稳定环境地质因素活动断层、地震震中、浅层气及与潮流相关的环境地质因素较为集中,危险性较大。研究结果对渤海海域自然资源的开发利用、生态环境保护等具有重要的应用价值,相关定量评价方法可为中国海洋环境地质研究提供借鉴。

浙东沿海典型沉积盆地CO_(2)地质封存潜力与试点意义分析——以长河盆地为例

碳捕集利用和封存(CCUS)技术是实现全球碳中和不可或缺的技术,开展CO_(2)地质封存(CCS)工作有助于实现碳中和的目标。中国东部沿海发达城市分布众多发电厂、炼化厂等CO_(2)大排放源,对CO_(2)封存需求较高。为缓解地区CO_(2)排放压力,挖掘东部沿海地区周围具有封存潜力的中小型沉积盆地,在搜集区域地质资料的基础上,选取浙江省杭州湾南岸的长河盆地作为研究对象,计算盆地封存潜力,并分析中小盆地封存试点意义。根据沉积盆地CO_(2)地质储存潜力评价方法,计算盆地咸水层CO_(2)地质封存潜力,评价结果表明,长河盆地具有较好的咸水层CO_(2)地质封存潜力。盆地最具封存潜力的是古近系长河组二段(Ech^(2))中的第一砂岩层和长河组一段(Ech^(1))中的砂砾岩层,预期理论封存量为4.84亿t,有效封存量可以达到1 162.61万t。研究结果表明,开展中小沉积盆地CO_(2)地质封存工程试点,可在一定程度上缓解沿海地区和企业碳排放压力,为海域碳封存积累技术和经验。

砣矶岛稀土异常富集层位新发现及其地质特征

0引言稀土被称为工业界的“维生素”,因其战略性矿产资源的重要地位,近年来倍受关注。“新一轮找矿突破战略行动”实施以来,山东省强调加大矿产的深勘精查力度。2019—2024年,中国地质调查局青岛海洋地质研究所在实施渤海海峡区1:5万海洋区域地质调查工作中,于砣矶岛(图1)蓬莱群中首次发现一套稀土异常富集的绢云斑点板岩。该发现可为下一步区域稀土成矿潜力评价提供关键线索和重要支撑。

三沙湾潮滩涨落潮和大小潮冲淤特征及其动力机制

潮滩不同尺度的变化规律一直是地表过程研究的核心之一。利用声学多普勒流速仪(ADV)、温盐深(CTD)、光学后向散射浊度计(OBS)对三沙湾潮滩涨落潮和大小潮冲淤及动力变化进行了高精度的观测。结果发现,潮周期内,潮滩冲淤呈现涨潮初期冲刷-落潮末期淤积-中间时段稳定的特征,涨潮初期水深<1 m的30 min内平均冲刷4.05 mm,落潮末期水深<1 m的30 min内平均淤积3.72 mm,中间时段动态稳定;大小潮周期内,呈现中潮到小潮平均淤积3.4 mm,小潮到大潮平均冲刷8.2 mm的特征。通过流速、紊动能、水深、悬沙浓度等因子与冲淤的相关性分析发现,潮周期内,流速和紊动能的增减决定涨潮初期冲刷和落潮末期淤积的变化;大小潮周期内,涨潮冲刷大于落潮淤积的特性决定了大潮到小潮阶段的冲刷,涨潮冲刷小于落潮淤积决定了小潮到大潮阶段的淤积。涨落潮周期和大小潮潮周期的冲淤机制为潮滩动力地貌和动力沉积学研究提供了一定的参考。