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基于模型优化的广义自由表面多次波压制技术在印度洋深水海域的应用
印度洋深水海域海底地形整体较为平坦,存在的多次波主要是海底相关多次波,能量强,频带宽,利用常规的广义自由表面多次波预测技术很难去除干净。本文首先利用广义自由表面多次波预测技术预测出多次波模型,然后将原始数据和多次波模型分为低频数据和高频数据,低频数据利用常规的自适应减得到低频多次波模型,高频数据转成曲波域对多次波模型进行优化,最终得到优化后的多次波模型,再利用原始数据直接减多次波模型,达到压制多次波的目的。该技术在印度洋深水海域的应用效果较好,海底相关多次波得到了较好的压制,有效信号得到了凸显,剖面的信噪比明显提高,剖面质量得以提升。
王小杰, 颜中辉, 刘俊, 刘欣欣, 杨佳佳
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020101202
海洋地质与第四纪地质.
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黄淮平原区晚新生代气候变迁
通过梳理黄淮平原内的黄土、湖沼和石笋等剖面及钻孔沉积记录,探讨了该区晚新生代以来的气候变化特征,并对比分析了该区气候变化的时空差异。结果表明,新近纪期间东亚季风系统开始逐渐建立,研究区气候带由干旱区转为湿润区。晚新生代以来,黄淮平原区构造尺度气候变化符合东亚气候变化的一般趋势,即经历了较显著的阶段性冷干化演变。第四纪期间,黄淮平原区气候表现出典型的轨道尺度冷暖波动(冰期-间冰期旋回),可能是在全球宏观气候背景下对东亚季风强弱变化的响应。然而在千年尺度,受区域地形等局地因素的影响,黄淮平原区全新世气候变化在空间上表现出一定的差异性和穿时性。
李宗盟, 朱文敏, 高红山, 刘芬良, 邢伟
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020112303
海洋地质与第四纪地质.
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神狐海域SH37岩心浊流沉积及其物源分析
为了分析南海北部神狐海域的浊流沉积,对SH37岩心进行了沉积物粒度测试、AMS14C测年和地球化学元素测试等工作。根据粒度特征和C-M图等分析认为,200~300 cm层位属于浊流沉积,该层沉积物粒度较粗,分选较差,敏感粒级端元EM3与Zr/Rb元素比值在该层均含量较高,且有地层年龄倒转现象。推测浊流成因为海平面的变化或重力作用引起的陆坡滑坡。稀土元素含量与(La/Sm)UCC-(Gd/Yb)UCC、(Gd/Yb)UCC-(Gd/Lu)UCC散点图结果显示,SH37岩心沉积物来源较为一致,主要来自于珠江和台湾岛内河流。
肖倩文, 冯秀丽, 苗晓明
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2021011901
海洋地质与第四纪地质.
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基于微地貌特征的西太平洋菲律宾海海底稳定性评价
随着海洋战略地位的逐步提高,深远海海底资源开发和海洋工程建设将面临巨大挑战,主要是受限于技术手段,高精度调查资料难以获取,无法全面准确地进行海底稳定性评价。针对这一问题,本文提出了基于微地貌特征的深远海海底稳定性评价方法。基于已有的研究工作,本文选取西太平洋菲律宾海中南部某区域为研究区,利用ArcGIS平台建立研究区DEM(Digital Elevation Model),提取宏、微观地貌因子,结合全球地震数据、研究区底质类型和潜在地质灾害分布特征,运用模糊数学方法评价研究区海底稳定性,并绘制海底稳定性区划图。结果显示,对区域3220个评价单元进行稳定性分析,可将研究区海底稳定性划分为5个等级,包括基本稳定、较稳定、中等稳定、较不稳定和不稳定。其中,稳定区主要集中在较为平坦的中北部,不稳定区多发育在九州-帕劳海岭、海山、山间盆地等大规模地貌单元发育区,分析揭示,研究区海底稳定性与微地貌特征密切相关。因此,本文提出的基于微地貌特征的海底稳定性评价方法,能够很好地服务于深远海海底稳定性评价,从一定程度上丰富相关研究领域。
刘娅楠, 贾超, 胡邦琦, 刘森, 宋维宇, 杨霄
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020121801
海洋地质与第四纪地质.
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构造-沉积耦合过程的数值模拟:以南海北部阳江凹陷为例
以构造变形为核心的内动力过程和以沉积“源–汇”过程为核心的外动力过程,如何动态塑造盆地精细地貌景观,是油气精准勘探必须突破的关键技术。本研究以南海北部陆缘珠江口盆地的阳江凹陷为例,试图探索NW向阳江–一统暗沙深大断裂带对周缘新生代沉降中心分布的控制作用。为此,本文采用Badlands沉积数值模拟方法,定量分析阳江–一统暗沙断裂带的运动学特征,模拟阳江凹陷新生代地层构造-沉积耦合过程。模拟结果显示,阳江–一统暗沙断裂带在始新世末期是一条左行走滑断裂带,其走滑过程主要可分为两个阶段。其中,在早期慢走滑阶段,走滑位移量约800 m,沿断裂带走滑方向,恩平19洼的沉降中心发生迁移;在后期快走滑阶段,走滑位移量约1200 m,模拟剖面可识别出明显的花状构造,恩平19洼的沉降中心加速向北迁移,并发生逆时针旋转。
李法坤, 戴黎明, 李三忠, 董昊, 刘泽, 占华旺, 王亮亮, 盛世强, 胡泽明, 王迪, 王宇
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2021040601
海洋地质与第四纪地质.
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地球化学组成对浑善达克沙地与科尔沁沙地风化和沉积循环特征及其物源的指示
对浑善达克沙地与科尔沁沙地河流砂和风成砂的细颗粒组分(<10 μm和<63 μm)进行了地球化学元素(常量、微量和稀土元素)和Sr-Nd同位素分析,评估了浑善达克沙地与科尔沁沙地的化学风化、沉积再循环特征和物质源区,探讨了西拉沐沦河对两个沙地物质交换的贡献。浑善达克沙地与科尔沁沙地沉积物的地球化学分析(低的CIA值、PIA值和CIW值,高的WIP和ICV值,低的Zr/Sc比值以及A-CN-K和MFW图解等)表明这些沉积物处于化学风化初期阶段,成熟度低,仅经历了简单的沉积再循环过程。物源判别图解表明浑善达克沙地与科尔沁沙地的母岩以中酸性花岗岩石为主,并且具有一个混合源区,华北克拉通北部的燕山褶皱带和中亚造山带东部的大兴安岭山脉分别为它们提供了物质来源。此外,两个沙地的细颗粒物质(特别是<10 μm组分)在地球化学组成上具有很强的相似性,我们认为西拉沐沦河起到关键的桥梁作用,浑善达克沙地的细颗粒物质通过西拉沐沦河的搬运输送至科尔沁沙地。同时,地表盛行风的搬运也起到一定作用。
刘璐, 谢远云, 迟云平, 康春国, 吴鹏, 魏振宇, 张月馨, 张曼
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020123102
海洋地质与第四纪地质.
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陵水17-2深水气田开发区表层沉积物类型及工程地质特性
陵水17-2气田位于中国南海琼东南盆地,是中国海油自营勘探发现的第一个深水高产气田,探明储量规模超千亿立方米。在水深200~1600 m区域,采用工程调查船与自主式水下潜器调查结合的方式,进行地球物理资料采集、海底表层取样及钻探取样,并对多波束测深、后向散射强度、侧扫声呐、浅地层剖面、室内测试分析等数据进行综合分析,研究了海底表层沉积物类型、分布规律及工程地质特性。按照海底地形地貌特征,陵水17-2深水气田开发区可划分为陆架区、缓坡区和滑塌区;陆架区表层沉积物以黏土和粉质黏土为主,不同站位物理力学性质差异较大,局部夹砂层;缓坡区和滑塌区具有高含水率、低密度、高孔隙比、高液限、高可塑性、低强度等典型深水沉积特点。区域内海底泥面至泥面之下0.3 m,土质不排水抗剪强度为0~4 kPa,非常有利于海底电缆、海底管道、脐带缆的铺设。缓坡区浅层土质条件非常适合吸力式、防沉板及抓力锚施工,滑塌区浅层土质条件适合防沉板、抓力锚及打入桩基础。研究成果将对琼东南盆地深水油气田开发工程的设计和安装施工具有指导意义。
朱友生, 王艳秋, 冯湘子, 王大伟, 王姝
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020120601
海洋地质与第四纪地质.
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南海南部浅表层柱状沉积物孔隙水地球化学特征对甲烷渗漏活动的指示
海底沉积物孔隙水地球化学特征能快速响应甲烷渗漏活动及其生物地球化学过程,从而记录甲烷渗漏活动特征。本文对采自南海南部北康盆地的3个重力沉积柱状沉积物孔隙水样品(BH-H75、BH-H13Y和BH-H61)进行了甲烷浓度、溶解无机碳(DIC)和碳同位素(δ13CDIC)、阴离子(SO42−、Cl)以及主微量元素(Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+)等地球化学分析。(△DIC+△Ca2++△Mg2+)/△SO42−比率图解与δ13CDIC深度剖面特征揭示了有机质硫酸盐还原反应(OSR)和硫酸盐驱动-甲烷厌氧氧化反应(SD-AOM)在不同沉积柱中所占比例的不同,其中BH-H13Y沉积柱中OSR和SD-AOM共同存在;BH-H75沉积柱中OSR占主导;在BH-H61沉积柱中SD-AOM占主导,且其底部可能存在微生物产甲烷作用。硫酸盐浓度线性拟合关系指示BH-H13Y的硫酸盐-甲烷过渡带(SMTZ)的深度约为700 cmbsf。结合SO42−浓度、DIC浓度最大值和δ13CDIC最小值推测BH-H61的SMTZ深度约为480 cmbsf。BH-H61和BH-H13Y沉积柱中,较浅的SMTZ深度、上升的DIC浓度以及强烈负偏的δ13CDIC值指示研究区存在甲烷渗漏活动。此外,在BH-H61和BH-H13Y站位,硫酸盐浓度随深度降低的变化梯度在沉积柱下部较上部陡,指示向上迁移的甲烷通量在时间上逐渐增强。孔隙水中Ca2+、Mg2+、Sr2+浓度以及Mg/Ca、Sr/Ca比值变化特征指示研究区沉积物中可能有自生高镁方解石矿物生成;而BH-H61站位SMTZ界面以下,孔隙水中Ba2+浓度升高,指示了硫酸钡的溶解作用。
马晓理, 刘丽华, 徐行, 金光荣, 魏雪芹, 翟梦月
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020123101
海洋地质与第四纪地质.
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海洋沉积物中金属依赖型甲烷厌氧氧化作用研究进展及展望
海洋沉积物中大部分甲烷会通过甲烷厌氧氧化作用(Anaerobic oxidation of methane, AOM)而被消耗。早期研究表明,AOM可与硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐的还原作用相耦合,从而有效减少甲烷向大气的排放。最近,金属依赖型AOM(metal-AOM,活性金属氧化物还原反应驱动的AOM)被证实存在于自然界沉积物和富集培养的样品中。但是,目前仍未从自然海洋环境中分离获得能够介导metal-AOM的微生物。对海洋沉积物中metal-AOM的研究大多聚焦于热液或冷泉等海洋特殊生境,一系列研究表明地质流体在这些海底化能自养生态系统的维持和演化方面起到了重要作用,并深刻影响全球地球化学循环,因此,该科学问题研究吸引了越来越多的注意力。本文讨论了可能参与海洋沉积物中metal-AOM的微生物类群及其地球化学证据,并在前人工作基础上,以冲绳海槽冷泉-热液共生区为例,提出一种新的metal-AOM作用机制。认为在全球冷泉-热液系统相互作用地区的调查有助于更好地探讨metal-AOM的发生机制及微生物在深海生境中分布的连通性问题。
辛友志, 孙治雷, 王红梅, 陈烨, 徐翠玲, 耿威, 曹红, 张喜林, 张现荣, 李鑫, 闫大伟, 吴能友
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020122801
海洋地质与第四纪地质.
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北康盆地基底卷入断层特征及其对南海南部构造演化的启示
南海南部是研究东南亚地区构造演化的关键场所,本文以构造相对简单的北康盆地为基础探讨其构造演化过程。通过地震综合解释、主控断层的定性、定量分析和盆地之下的岩石圈伸展因子分析,发现北康盆地15.5 Ma界面(MMU)之下发育了多条大规模、低角度的拆离断层,该界面之下的原型盆地为裂陷盆地,局部可表现为拆离盆地特征,位于被动大陆边缘的细颈化带内,主要受控于古南海俯冲拖曳。对北康盆地构造演化过程进行分析并将其与曾母盆地进行对比,发现两个盆地的构造演化特征迥然不同,本文据此认为西巴拉姆线才是南海南部挤出-逃逸构造区和古南海俯冲–拖曳构造区之间的分界线。而结合南海南、北部的陆缘盆地基底卷入构造的发育特征则发现,南海陆缘岩石圈在发生破裂后,应变的集中主要体现在靠近洋壳的细颈化带和远端带部位,远离洋壳地区的应变受海底扩张的影响较小,这一特征可能与被动陆缘岩石圈的近端和远端在拉伸过程中的解耦相关。
徐俊杰, 刘道涵, 陈松, 刘慧, 刘磊, 刘盼, 刘广宁
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020101701
海洋地质与第四纪地质.
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南极菲尔德斯半岛西海岸海滩沉积物环境磁学特征及其控制因素
南极无冰区独特的环境系统近几十年来被广泛的关注和研究,同时环境磁学方法在环境变化研究中也被越来越多的应用。本文通过对2015年采自南极菲尔德斯半岛西海岸一根长26 cm的柱样进行环境磁学、粒度、210Pb和稳定碳同位素测试分析可知,由于海岸基岩为安山质玄武岩,所以沉积柱样整体的磁性矿物含量较高,表现出较强的磁性,其磁化率均值(χlf)高达1597×10−8 m3·kg−1,约为一般海滩磁化率值的3~4倍。其磁性矿物类型主要是假单畴的亚铁磁性矿物颗粒(磁铁矿)且含有少量的反铁磁性矿物颗粒(赤铁矿)。垂向上210Pb和粒度结果显示,柱样上段沉积物粒度较细,水动力较弱使得细粒磁性矿物颗粒被快速保存下来,而随着深度的增加粒度逐渐变粗,岸滩水动力相对增强,而且底部受到生物有机质溶解作用的影响导致柱样上段磁学参数高于下段。
唐怀能, 王永红, 黄清辉
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020092001
海洋地质与第四纪地质.
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X射线CT扫描与三维重建技术在南海北部岩心Core 01中的应用及沉积环境初探
随着技术的不断进步,X射线CT扫描与三维重建技术在地质学研究中的应用越来越广泛,但在深海岩心的分析中应用依然有限。对南海北部陆坡岩心柱Core 01进行全样岩心X射线CT扫描,将扫描图像导入三维建模软件Mimics,进行岩心内部结构的三维重建,恢复了该岩心中0~1.0 m中的孔隙结构及4.2 m处的生物化石壳体的外部形态。重建结果表明X射线CT扫描在深海岩心的研究中具有可行性。此外,结合浮游有孔虫AMS 14C测年、底栖有孔虫氧碳同位素结果以及此站位的地质背景,推断该岩心中孔隙的形成可能与该区天然气水合物的释放有关。
卢亚敏, 苏克凡, 付帆飞, 黄宝琦, 刘乐军, 王娜
doi: 10.16562/J.CNKI.0256-1492.2020110901
海洋地质与第四纪地质.
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渤海主要汇入河流碎屑磷灰石地球化学特征及成因分析
渤海的碎屑物质详细记录了源区的地质信息,对其进行物源示踪研究有助于提高我们对周围造山带及黄河的演化、中国东部陆架海碎屑物质扩散等的认识。本文利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)分别对辽东湾、渤海湾及莱州湾周围主要汇入河流的碎屑磷灰石进行原位微量元素分析,结合Kolmogorov-Smirnov统计方法的多维判别图(MDS)与反向传播(BP)神经网络等方法,分析渤海主要汇入河流碎屑磷灰石的微量元素与稀土元素(REE)。结果表明在汇入渤海的主要河流中,碎屑磷灰石的微量元素主要以Sr元素与Y元素为主,且都出现较为明显的HREE富集,但在不同河流之间的碎屑磷灰石Sr元素与REE也存在一定差异,这可能与其母岩不同相关。
刘海金, 龚志军, 林旭
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020100301
海洋地质与第四纪地质.
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中强潮海滩剖面冲淤过程研究——以北海银滩为例
揭示中、强潮砂质海滩在波浪和潮汐作用下的剖面冲淤变化过程是理解海岸演变及沿海防护工程设计与旅游资源规划的核心内容。以北部湾北海银滩为例,基于GIS-RTK获取区域2014年7月—2018年2月逐月剖面高程实测数据,由此结合水文资料分析银滩剖面在外在驱动作用下的变化特征及冲淤机制。结果表明:(1)银滩内滨区域处于净侵蚀状态,低潮带及其以浅区破波带以弱淤积为主,冲流带展现持续、恒定净淤积特征。(2)一年中有263天波浪可引起银滩−3.41 m水深以浅的泥沙频繁扰动,由此造成内滨剖面快速变化,波高0.3~0.5 m的波浪引起的泥沙扰动水深控制冲流带、破波带和低潮带的淤积过程。(3)潮位波动导致波浪作用下海床泥沙活动的范围出现差异,由此引起海滩由陆向海出现“强淤积-弱淤积-弱侵蚀”特征。(4)造成区域较大增水的台风可大幅度提高各级别波浪扰动范围,对银滩整体剖面造成侵蚀。
黄祖明, 戴志军, 黎树式, 黄鹄, 冯炳斌
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020081702
海洋地质与第四纪地质.
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浅地层剖面和单道地震测量在海砂勘查中的联合应用
海砂需求激增导致其勘查开发力度不断加大,埋藏海砂作为重要的海砂资源赋存类型,开发其的环境影响相对较小,但找砂难度相对较大。常用来勘查埋藏海砂的物探手段是单道地震测量,其优点是可以穿透砂层,而缺点是存在多解性。浅地层剖面由于难以穿透砂层,在以往的海砂勘查中未得到足够的重视。本文利用浅地层剖面“易穿透泥难穿透砂”的特性,通过其排除泥层间接探砂,再结合单道地震直接识别砂层。泥层的浅地层剖面特征为易于识别的均质透明或层状反射,砂层的单道地震特征为中强振幅连续性差的杂乱反射,将泥层的间接排除法与砂层的直接识别法相结合,形成"浅地层剖面排除泥层+单道地震识别砂层+钻孔验证"的埋藏海砂勘查方法,可有效提高找砂成功率。
倪玉根, 习龙, 夏真, 何健, 陈梅, 李勇航, 李丽青
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020072301
海洋地质与第四纪地质.
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海南东方近岸海底活动沙波的地球物理特征及其迁移机制
海南东方近岸海底发育有大量沙波,利用多波束测深、侧扫声呐、浅地层剖面、单道地震资料综合分析了活动沙波的地球物理特征,探讨了沙波的分布特征、迁移机制、活动性及形态演变特征。结果表明,研究区海底沙波分布和规模具有显著空间差异性,大中型沙波主要发育于沙脊上,小型沙波主要发育于沙脊两侧,坑槽区发育近对称沙波,研究区西南部沙波不发育。受潮流和科氏力约束,在海底沙脊西侧沙波迁移方向主要为向北(略偏东),在沙脊东侧主要为向南(略偏西);受地形制约,坑槽区近对称沙波迁移可能停止或方向发生改变。沙波活动性强的标志主要包括:(1)形态呈不对称的“脊尖槽缓”;(2)叠置小沙波与沙纹发育;(3)浅部有透明层;(4)陡坡面反射模糊;(5)内部斜交前积结构。分析认为,沙波活动性与其形态密切相关,包括弱运动、强运动、不运动3个演变阶段。
李勇航, 牟泽霖, 倪玉根, 苏明, 潘冬阳, 蔡鹏捷, 陈志坚
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020082602
海洋地质与第四纪地质.
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基于分形纹理特征的侧扫声呐图像沉船识别方法研究
为提高侧扫声呐图像中沉船等目标信息的识别精度和识别效率,根据盒维数、毯维数与多重分形谱的侧扫声呐图像纹理特征提取算法,构建了基于分形纹理特征的Adaboost级联分类器沉船目标识别流程。结合实测侧扫声呐图像数据进行水下沉船识别实验,并与灰度共生矩阵和Tamura纹理特征的识别结果进行对比。研究表明,基于分形纹理特征的识别方法综合考虑了图像全局与局部纹理特征,且不依赖人工选取阈值参数与特征向量,可有效提高目标识别精度和识别效率。
董凌宇, 单瑞, 刘慧敏, 于得水, 杜凯
doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2020070301
海洋地质与第四纪地质.
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