南海北部陆架陆坡区海流观测研究

针对2006-2009年期间,南海北部陆架陆坡区3个站ADCP海流连续观测资料,采用功率谱分析、潮流调和分析方法,重点分析了陆架陆坡区100m,200m和1 200m水深海域海流的垂向结构,探讨了环流的季节变化和空间分布特征,特别讨论了南海暖流和北陆坡流的时空变化特征。结果表明,陆架陆坡区潮流类型属于不规则日潮,深水站点中层表现为正规全日潮类型,垂向为"三层结构",甚至更加复杂。O1,K1,M2,S2等分潮总体上为顺时针旋转,在深水站点,基本表现为西北-东南走向的往复流形态。从能量角度看,表层和底层海流中,潮流所占份额较大,分别占30%～40%和40%～50%,中层较小,约为20%。对东沙群岛西南陆架陆坡区环流,观测计算结果证实了西向强流的存在,且垂向结构具有显著的季节变化,在200m水深处没有明显的南海暖流,只是10～30m以上层次存在逆风海流。海南岛以东海域连续15个月表层环流的结果表明,冬季明显受到南海暖流的影响,存在东北向的逆风海流,夏秋季的环流表现为西南向,流速较强,夏季也存在逆风情况,造成上述情形的原因可能是该地南海暖流的流轴具有季节性变化——冬季偏南,夏季偏北。

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。

南海北部陆架区表层沉积物粒度特征与沉积环境

对南海北部陆架沉积区244个表层沉积物样品进行了粒度组分、多元统计及输运趋势分析,结果表明：南海北部陆架区共分布9种沉积物类型,粒度组成以砂和粉砂为主,砂含量占绝对优势,沉积物主要粒级为0~8Φ,优势粒级为0~4Φ。研究区东北部粒径较粗,以中砂为主,分选中等-好,负偏,峰态中等-平坦,西南部粒径较细,以粉砂为主,分选较差,正偏,峰态平坦,中间过渡及陆架外缘粒径中等,以细砂为主,分选中等,正偏,峰态尖锐。基于粒度多元统计及输运趋势分析,南海北部陆架划分为3个沉积区：珠江口及粤东近岸沉积区（I区）：主要受控于沿岸流,水动力条件较弱,物质来源以珠江、韩江等河流输运物质及近岸基岩风化、岛屿剥蚀作用产物为主,少量东沙群岛海底冲刷剥蚀产物;混合过渡沉积区（II区）：受黑潮南海分支、南海暖流及沿岸流共同作用,水动力条件中等,物源复杂多样,为珠江携带陆源物质、台湾浅滩物质以及东沙群岛附近海底剥蚀产物的混合沉积区域;台湾浅滩及珠江古三角洲残留沉积区（III区）：受黑潮南海分支、南海暖流、北部九龙江、沿岸流等影响,海洋水动力条件较强,以晚更新世的残留沉积为主,同时可能接受了少量现代沉积物质。

南海北部陆架柱状沉积物记录的残留沉积

对南海北部外陆架珠江口西南的E602孔进行了粒度分析和AMS14C年龄测定,通过沉积学分析,认为该孔沉积物形成于近滨环境,时间为全新世初期。根据岩性的变化将该孔分为上下2段,下段岩性较均匀,粒度参数变化较小,主要是风暴成因的递变悬浮沉积序列,形成于近滨上部环境;上段为均匀悬浮,为近滨下部环境。该孔下段的沉积作用主要是对晚更新世低海平面时沉积物的改造和再沉积,基本没有新的陆源物质加入,属于残留沉积或准残留沉积,只是在晚期的上段沉积中才有少量以细粒物质为主的新物源加入。

南海北部陆架区甲壳类的种类组成和资源密度分布

根据2006年-2007年南海北部陆架区4季的调查资料，分析该海区甲壳类的种类组成和资源密度的分布。结果表明，甲壳类有99种，分隶于2目22科46属，其中虾类32种，蟹类51种，虾蛄类16种；以热带和亚热带暖水性种类为主，属于印度-西太平洋区系。优势种为口虾蛄、黑斑口虾蛄、红星梭子蟹、锈斑蝇、银光棱子蟹、逍遥馒头蟹、猛虾蛄、宽突赤虾、武士蝠、香港蛹、长叉口虾蛄；渔获率B断面最高（7．94kg／h），C断面最低（4．94kg／h）；渔获率有明显的季节变动，秋季最高（10．31kg／h），冬季最低（4．05kg／h）；平均渔获率为6．54kg／h，其中：虾类渔获率0．88kg／h，占13．46％，蟹类渔获率3．68kg／h，占56．27％，虾蛄类渔获率1．98kg／h，占30．27％；甲壳类60m以浅水域分布较多，并密集分布于10～20m水深处；平均资源密度为87．20kg／km^2，资源密度秋季最高（137．47kg／km^2），冬季最低（54．00kg／km^2）。

南海北部陆架南北卫浅滩的成因及油气地质意义

世界范围内的陆架调查已经清楚,陆架浅滩是普遍发育于陆架区的一种海底地貌类型。在中国陆架上发育多个知名浅滩,这些浅滩和现今动力条件处于动态平衡状态,为现今潮流沉积体系。然而,南海北部陆架的南北卫浅滩在地貌上被称为陆架浅滩,但其成因却和其他陆架浅滩有着根本不同。根据地震剖面解释结果,本文指出,南海北部珠江口东南陆架上发育的南卫滩、北卫滩和惠州滩都属于构造地形,其下部各对应一个底辟构造。这3个底辟构造并不是孤立的,而是在深部属于同一个较大的背冲构造。这个背冲构造位于南北卫滩的下方,其上几个突出的底辟,则和本文讨论的南卫滩、北卫滩和惠州滩相对应。南卫滩、北卫滩和惠州滩在成因上具有统一的深部背景,从而在平面上构成一个统一的底辟系统,本文称为南北卫滩底辟系统。该底辟系统以北卫滩为中心,包括南卫滩、惠州滩和陆丰滩,形成一个大致呈圆形,直径约50km的区域。在构造上,该底辟系统位于珠一坳陷和东沙隆起之间。南北卫滩底辟系统的发育起因于东沙隆起后在南海东北部形成的挤压应力环境。底辟系统的发育活化了惠陆-东沙含油气系统的输导层,并重新调整了油气运移的势差和势梯度,在环绕南北卫滩底辟系统一定距离的圆周上形成一个有利于油气聚集的环带。已知的油气田基本分布于这个环带上。下一步的油气勘探方向应该考虑围绕这个环带重点展开。同时,应该考虑在南北卫滩底辟系统的中心带内开展气藏的勘探工作。

南海北部陆架斜坡海域夏季浮游动物群落的空间分布

根据2015年7-8月南海北部陆架斜坡海域的浮游动物垂直分层采集资料,对该海域浮游动物的种类组成、优势种、丰度和生物量及群落结构的空间分布等进行了研究。样品利用Multinet浮游生物连续采样网采自0~200 m,200~350 m,350~450 m,450~600 m,600~750 m等5层。该次调查共发现浮游动物468种(类),其中以0~200 m水层种类最丰富,600~750 m水层最贫乏,种类数总体随水深的增加而减少,但在350~600 m水层部分站位出现了回升。浮游动物种类组成垂直变化较明显,各水层均有出现89种共有种,占总种类数的19.02%;而单一水层出现的特有种(121种)占总种类数的25.85%。优势种有10种,角突隆剑水蚤(Oncaea conifera)为各水层的共有优势种,在不同水层还出现了特有优势种。浮游动物丰度和生物量平均为62.79个·m^(-3)和34.81 mg·m^(-3),总体呈现由表层向深层逐渐递减的分布趋势,但在350~600 m水层大部分站位也略有回升。聚类分析结果表明,该调查海域浮游动物大体分为3个群落,分别为0~200 m的上层水域群落、200~450 m的中上层水域群落和450~750 m的中下层水域群落。

南海北部大陆架海洋生态系统Ecopath模型的应用与分析

过度捕捞和环境恶化导致渔业资源和海洋生态系统逆向发展。采用EwE5.1软件,对南海北部大陆架建立Ecopath(生态通道模型)模型。通过各级流量、生物量、生产量、捕捞量、系统总流量以及生态位和混和营养效应等方面的分析,得出营养流通主要有2种途径,肉食鱼类间饵料竞争非常激烈,低值鱼类间具相似的捕食压力,顶级捕食者对大部分鱼类负效应不明显。系统受过度捕捞渔业影响很大,并存在营养级I利用效率低和渔业资源小型化、低值化等不稳定的幼态特征。

南海北部陆架海域表层沉积物地球化学特征及地质意义

依据南海北部陆架海域225个站位表层沉积物粒度和常量元素的地球化学分析,探讨了常量元素的空间分布规律及地质意义。该区域沉积物主要为粉砂、细砂等细粒沉积,平均粒径5.38。沉积物常量元素组合以SiO_2、Al2O_3、Fe2O_3、MgO、CaO、Na_2O、K_2O为主,约占沉积物总量的87.96%,其空间分布特征与沉积物类型密切相关。Al2O_3、Fe2O_3、MgO、K_2O、Org.C等分布趋势相似,具有较好的相关性,倾向于富集在细粒沉积物中;SiO_2、CaO、CaCO_3与大多数元素呈负相关,倾向于富集在粗颗粒沉积物中,反映了"元素的粒度控制律"。元素总体分布规律显示沉积物的常量元素含量受细粒黏土矿物吸附作用、石英矿物和碳酸钙稀释作用的共同影响。元素统计结果表明,表层沉积物的常量元素大体可分为2类:第1类包括Al_2O_3、Fe_2O_3、MgO、TiO_2、P2O_5、MnO等,代表陆源较细粒碎屑沉积,是控制研究区沉积物化学成分的最主要因素;第2类主要包括CaO、CaCO_3,代表海洋生物沉积。同时可将研究区分为3个沉积区域:I沉积区为粤西近岸及北部湾北部区域,具有明显陆源碎屑沉积特征;Ⅱ沉积区位于粤西陆架水深>60m海域,受海源生物作用明显;Ⅲ沉积区位于珠江口西南部水深40~60m海域,为斑块状砾质粗粒沉积。

南海北部陆架区虾蛄类的种类组成和数量分布

根据2006～2007年南海北部陆架区4个季节的调查资料,分析该海区虾蛄类的种类组成和数量分布。结果表明,虾蛄类有15种,隶属于4科7属。虾蛄类可以分为3种生态类群:热带生态类群、热带亚热带生态类群和广温性生态类群,并以热带亚热带类群为主。依据Pinkas等(1971)提出的相对重要性指数IRI判定,优势种为口虾蛄Oratosquilla oratoria、黑斑口虾蛄Oratosquilla kempi、猛虾姑Harpiosquilla harpax、长叉口虾蛄Oratosquilla nepa、棘突猛虾姑Harpiosquilla raphidea,它们属于虾蛄科和猛虾蛄科,其渔获率(1.86kg/h)占虾蛄类渔获率(1.90kg/h)的98.17%。经济虾蛄类为口虾蛄、黑斑口虾蛄、猛虾姑、长叉口虾蛄和装饰口虾蛄Oratosquilla ornata,它们属于虾蛄科和猛虾蛄科,其渔获率(1.84kg/h)占虾蛄类渔获率(1.90kg/h)的96.85%。虾蛄类平均生物量为42.18kg/km2,经济虾蛄类平均生物量为40.85kg/km2。虾蛄类的区域生物量分布:B断面最高(76.27kg/km2),A断面最低(25.13kg/km2);虾蛄类生物量的季节变化:秋季最高(49.24kg/km2),冬季最低(32.29kg/km2)。虾蛄类的生物量分布与水深成负相关,密集分布于10～40m深的水域,尤以10m水深附近最多,达173.40kg/km2,10m水深附近分布种类全属于经济种类。

南海北部大陆架海底沉积物物理性质研究

用物理(声学的、工程地质的、扫描电子显微镜)等技术方法,综合分析了沉积物结构特征和工程力学性质,研究了颗粒接触、堆垒、孔隙等现象与物理性质之间的关系,得出了沉积物声学物理参数和应力-应变性质之间的关系。结果表明,南海北部大陆架海底沉积物有6种结构类型,其中混合接触结构类型的沉积物具有较高的抗压强度和声速,浅层海底存在着高、低声速分层的中尺度结构。

南海北部陆架海域表层沉积物黏土矿物分布特征及物源分析

应用X射线衍射(XRD)对南海北部陆架海域225个站位表层沉积物黏土组分进行分析,结果表明,研究区黏土矿物总体以伊利石和绿泥石为主,高岭石和蒙脱石质量分数少,绿泥石、高岭石与蒙脱石质量分数呈明显的负相关关系。根据南海北部陆架海域表层沉积物中黏土矿物空间分布特征,结合邻近河流的黏土矿物组分以及洋流搬运作用,雷州半岛东部海域伊利石主要来源于广东沿海河流和珠江,绿泥石来自台湾岛,蒙脱石主要由吕宋河流提供,高岭石则由广东沿海河流和海南岛入海河流提供;雷州半岛西部海域伊利石来源于珠江,绿泥石和高岭石由红河提供,蒙脱石可能受广西入海河流携带的沉积物影响。

南海北部大陆架海洋生态系统演变的Ecopath模型比较分析

过度捕捞和环境恶化导致渔业资源和海洋生态系统逆向发展。采用EwE5．1（Ecopath with Ecosim）软件，对南海北部大陆架分别建立20世纪80年代末期（1989～1992年）、20世纪90年代末期（1997～2000年）和21世纪初期三个代表时间段的Ecopath（生态通道模型）模型。通过三阶段的流量、生物量、生产量、捕捞量、系统总流量、总循环流量以及Finn’s循环指数和Finn’s平均路径长度等方面的比较分析，得出近20a的过度捕捞导致系统与渔业资源逐渐“退化”。20世纪90年代末期休渔政策对此有一些缓和作用，但总趋势不变。

南海北部大陆架海洋生态系统Ecosim模型的动态模拟

为了确定最佳的渔业政策,采用EwE 5.1软件,对南海北部大陆架海洋生态系统构建了1987-1998年Ecosim(时间动态)模型。Ecosim模型包含了32个功能组,初始参数来源于20世纪80年代末期静态平衡的Ecopath模型。通过营养关系,分析了渔业捕捞对主要经济鱼类的动态影响。结果显示1998年系统总输出、总生物量都有不同程度的增加,而总捕捞量则有所降低;强化的捕捞压力导致了低值小型鱼类被捕食压力的间接缓解,大中型高价值鱼类的生物量发生明显下降;说明了生态系统呈现出逆向发育的主要原因在于过度捕捞所产生的从上而下(top-down)的控制作用。

近3000a来东亚冬季风变化在南海北部陆架泥质区的记录

通过对位于南海北部陆架泥质区ZJ2孔进行AMS14C测试和粒度分析,从中提取出了对沉积环境敏感的粒度组分进行了研究,结果表明:该敏感组分的粒级含量和平均粒径变化主要受东亚冬季风的强弱变化制约。根据该粒度指标,发现近3 000a以来东亚冬季风存在8次增强的记录,与格陵兰冰芯的记录有着较好的一致性,且在其他不同区域亦能找到相对应的气候变化证据,揭示了全球气候变化的区域性响应。

南海北部陆架区头足类的种类组成和资源密度分布

根据2006～2007年南海北部陆架区4季的调查资料,分析该海区头足类的种类组成和资源密度分布。结果表明,头足类有28种,分隶于3目5科8属;优势种为剑尖枪乌贼Loligoedulis、杜氏枪乌贼L. duvaucelii、中国枪乌贼L. chinensis;头足类渔获率区域分布自东向西递增,A断面最高(11.95kg·h-1),E断面最低(7.20kg·h-1);渔获率有明显的季节变动,夏、秋季较高,冬、春季较低,平均渔获率为9.53kg·h-1;头足类60～180m水域分布较多,并密集分布于100m左右水深处;其平均资源密度为127.10kg·km-2。

南海北部陆架区蟹类的种类组成和数量分布

根据2006--2007年南海北部陆架区4个季节的调查资料，分析了该海区蟹类的种类组成和数量分布状况。结果表明：南海北部陆架区共有蟹类51种，隶属于10科24属，以热带暖水性种类为主，属于印度洋一西太平洋区系中的南中国一东南亚海区；这些蟹类可分为3个生态类群——高温广盐生态类群、广温广盐生态类群和高温高盐生态类群；依据Pinkas判定，优势种为银光梭子蟹、红星梭子蟹、锈斑蝎、香港婚、逍遥馒头蟹、武士蜉、直额蟳、威迪梭子蟹；优势种类渔获率（2．99kg／h）占蟹类总渔获率（3．66kg／h）的81．69％；经济蟹类为红星梭子蟹、锈斑蜉、武士蝎、三疣梭子蟹、日本蝇、拥剑梭子蟹、远海梭子蟹，均属梭子蟹科种类，经济种类渔获率（2．37kg／h）占蟹类总渔获率（3．66kg／h）的64．75％；蟹类资源密度为97．47kg／km^2，经济蟹类资源密度为63．20kg／km^2。蟹类资源密度区域分布以D断面最高（125．60kg／km^2），C断面最低（70．93kg／km^2）；蟹类资源密度季节分布以秋季最高（181．60kg／km2），冬季最低（50．13kg／km^2）。蟹类密集区为10-60m深水域，尤以10m深附近水域分布最多，达222．13kg／km。，其数量分布趋势大致与水深呈负相关。

南海北部大陆架鱼类群落的区域性变化

根据1982年至1984年南海北部大陆架(海南岛以东至台湾浅滩西侧,水深40-260米范围内)底拖网鱼类资源调查取得的资料,运用聚类分析和多维尺度转换等方法,把该范围内的鱼类群落按生物组成的特点,划分成5个区域性类型。它们所处的区域分别在:粤东海区的台湾浅滩西侧;40-米等深线附近;40米与100米等深线之间;100米与200米等深线之间;和大陆架外线海域。分别阐述各区域性类型的生物组成、种类多样度和优势种等群落参数以及所处生态环境的主要特点。群落的区域性变化主要是由温度、盐度和深度的梯度及底质类型的差异而引起的,但水深可作为群落变化的主要指标。群落具有沿水深而成带分布的趋势,这一水深成带格局是群落对各环境因素变化的综合效应。大陆架外缘海域水深急剧增加,底层水温明显下降,鱼类群落相应地发生显著变化,因而初步认为,200米等深线可作为大陆架底栖鱼类群落的边界。本文还探讨了鱼类的区域性分布特点在合理调整各类群渔业资源利用率方面的前景。

南海北部大陆架琼东南盆地西南部新近纪沟鞭藻类

首次报道的低纬度晚第三纪(新近纪)丰富多样的海相沟鞭藻类,产自南海北部大陆架琼东南盆地西南部的两钻孔(主要是Ya2112井,少量为Ya2111井),经鉴定达40余种。文中仅对其中的31种4亚种进行了照相和对15种2亚种和1新种(Impletosphaeridiumcapillaresp.nov.)在我国进行了首次描述;在新近系建立2个沟鞭藻组合:即Hystrichosphaeropsisobscura组合(下部)和ReticulatosphaeraactinocoronataPolysphaeridiumzoharyi组合(上部),并讨论了它们的组合特征及其地质时代,认为其下部的组合时代为中新世,上部的组合时代为上新世。

南海北部近海陆架表层沉积物类型及其稀土元素特征

对采自南海北部近海陆架区273个表层沉积物样品进行了系统的粒度及常微量和稀土元素分析。依据粒度分析结果,采用福克沉积物分类法,判断本区沉积物类型主要为砂质粉砂和粉砂,两者约占总样品数的60%,其次为泥、砂质泥、泥质砂和粉砂质砂,约占总样品数的27%。稀土元素的分析结果表明,研究区沉积物的稀土总量变化范围为21.34~244.15μg/g,平均值为155.26μg/g,与中国黄土的稀土总量(平均值171μg/g)相近,而与深海粘土沉积物的稀土总量(平均值411μg/g)差异较大,具有明显的亲陆性。稀土元素富集和分布主要受沉积物类型及水动力条件的影响,本区不同类型沉积物的稀土元素含量差异较大,稀土元素主要富集在粉砂、砂质粉砂、泥和砂质泥等几种类型的沉积物中;ΣREE等值线呈近似平行海岸的条带状分布,总体上,随着离岸距离的增加稀土元素含量逐渐降低,其中最高含量位于珠江口西侧、上下川岛、海陵湾等附近海域,这一特征可能与南海北部珠江口自东向西发育的沿岸流有关。但本区不同类型沉积物的稀土元素配分模式很相似,且与周边几条主要河流及上地壳稀土配分模式基本一致,表现为轻稀土强烈富集,具有明显的Eu负异常,而Ce无异常,表明其为典型的陆源沉积且源区具有一致性。进一步的分析表明,本区的沉积环境相对比较稳定,沉积物主要来源于华南大陆的花岗质母岩,并且大部分物质是通过珠江而带入。