沉积物干容重分析及其沉积学意义:以东海内陆架海区为例
发布时间：2021-06-05 09:24
干容重是沉积学研究中用于计算物质通量的一个重要参量,对于正确认识沉积物的收支平衡、源汇通量以及地貌演化等问题具有重要意义。然而,干容重的分析流程和计算方法仍然缺乏统一的规范,导致干容重的取值不尽合理,影响了沉积学研究的定量化和精准度,这个问题需要引起足够的重视。本文选取了东海内陆架的表层沉积物和柱状沉积物,运用实验测试和间接公式计算两种方法获得了沉积物的干容重,对比分析了两种方法的精准度。研究发现,东海内陆架的细颗粒沉积物的干容重的数值范围是1.1—1.5g/cm3;影响沉积物干容重的主要因素是沉积物的成分与粒度,前者通过颗粒态物质的密度起作用,后者通过孔隙度来影响。建议:干容重的分析测试工作应在采样后尽快完成;运用干容重进行沉积通量计算时,应根据沉积物的平均粒度和孔隙度的空间变化选择合适的数值,以获得更加合理的结果。
【文章来源】：海洋与湖沼. 2020,51(05)北大核心CSCD
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
柱状样CJ-1(a)和CJ-2(b)沉积物实测干容重与计算干容重相关性Fig.4Relationshipbetweenmeasureddrybulkdensityandcalculateddrybulkdensityofcoresediments
5期薛成凤等:沉积物干容重分析及其沉积学意义:以东海内陆架海区为例1099图6表层沉积物的的含水率、湿容重、干容重的分布Fig.6Distributionofwatercontent,wetbulkdensity,anddrybulkdensityofsurfacesediments图7表层沉积物实测干容重与计算干容重相关性Fig.7Correlationbetweenmeasureddrybulkdensityandcalculateddrybulkdensityofsurfacesediments含水率较低的区域沉积物干容重与湿容重值都较高。此外,含水率、湿容重、干容重三者与水深之间并无明显关系,三者与沉积物的粒度特性似乎存在一定的关系。3讨论3.1实验测定结果的精度分析柱状样沉积物中,粗、细沉积物的含水率相差较大,粗粒沉积物的含水率在30%左右,细粒沉积物的含水率在60%左右,后者的含水率是前者的两倍。虽然细粒沉积物的蓄水能力较强(Wangetal,2016),含水率原本就高于粗粒沉积物,但是,实验结果相差如此之大,与实验过程中柱状样剖开时粗颗粒物流失部分水分有关——估计粗颗粒部分的含水率减少了10%左右,直接影响了粗颗粒沉积物的湿容重。以含水率减少10%为假设条件,将流失的水分补回,通过计算,湿容重的值可由原先的2.00g/cm3提升为2.16g/cm3。由于水分流失直接影响的是湿样沉积物的体积,其中的干物质变化极小,所以对干容重的影响
5期薛成凤等:沉积物干容重分析及其沉积学意义:以东海内陆架海区为例1103沉积物的孔隙度要低于下层的孔隙度,与我们常识认知完全相反。但是如果根据沉积物的粒度大小进行分段观察的话,会发现,上层粗颗粒沉积物和下层细颗粒沉积物的含水率从上到下有逐渐减少的现象,说明孔隙度确实随深度逐渐较少,沉积物在垂向上的确有压实的现象。这也提醒我们,在校正沉积物的压实作用时,要先考虑沉积物的颗粒度大小或者沉积物特性是否一致,是否具有可比性。唯有在沉积物特性基本一致的情况下,才可以比较孔隙度、含水率、湿容重和干容重。范德江等(2000)发现,东海陆架区沉积物的孔隙度与深度之间存在如下指数关系:xHae,(11)H为孔隙度,a为表层沉积物的孔隙度,α为常数,在东海陆架区一般取0.005,x为剖面深度(cm),此处可以看作目标层位距离选定表层的距离。将柱状样按颗粒物大小分为两层讨论研究,0—69cm段和69—204cm。分别选定0cm处、69cm处为研究层位的表层,实验测得的含水率经过公式(10)换算为孔隙度,0cm与69cm处的孔隙度分别为0.51和0.59,略低于邹汉阳等(1982,1984)测得的表层样孔隙度(0.7左右)。给参数α赋予不同的值,根据公式(11)计算不同深度的孔隙度,将计算所得的孔隙度值与实际的孔隙度值进行对比(图10),发现细颗粒沉积物的孔隙度高于粗颗粒沉积物,与郑继民(1992)在研究黄河三角洲的工程地质特性时得到的结论一致,黏土质沉积物的孔隙度比砂质沉积物的孔隙度大。但是在沉积物压实作用影响下,细颗粒沉积物的孔隙度减小幅度不如粗颗粒沉积物明显,换言之,
【参考文献】：
期刊论文
[1]莱州湾海区沉积物的工程地质特征分析[J]. 徐元芹,李萍,刘乐军,杜军,高伟,刘杰,高珊. 海洋科学进展. 2018(04)
[2]On the sediment age estimated by 210Pb dating: probably misleading “prolonging” and multiple-factor-caused “loss”[J]. JIA Jianjun,YANG Yang,CAI Tinglu,GAO Jianhua,XIA Xiaoming,LI Yan,GAO Shu. Acta Oceanologica Sinica. 2018(06)
[3]河北南堡-曹妃甸海域工程地质条件及海底稳定性评价[J]. 徐元芹,李萍,刘乐军,傅命佐,高珊. 海洋学报. 2017(05)
[4]黄河口滨海区泥沙容重试验分析研究[J]. 何传光,李小娟,左学玲. 水资源开发与管理. 2017(04)
[5]长江口及其邻近海域表层沉积物的有机质物源变化分析[J]. 晁海娟,高建华,贾建军,张晨晨,郭俊丽,薛成凤. 海洋环境科学. 2017(02)
[6]闽浙沿岸沉积物的工程地质特性及其成因简析[J]. 徐元芹,李萍,李培英,刘乐军,曹成效,冯秀丽. 海洋学报(中文版). 2010(01)
[7]江苏王港潮间带柱状样的压缩和校正[J]. 王爱军,高抒,贾建军. 沉积学报. 2006(04)
[8]长江河口浮泥形成机理及变化过程[J]. 李九发,何青,徐海根. 海洋与湖沼. 2001(03)
[9]鲁南沙质海岸的侵蚀量及其影响因素[J]. 庄振业,印萍,吴建政,庄丽华. 海洋地质与第四纪地质. 2000(03)
[10]中国陆架210Pb测年应用现状与思考[J]. 范德江,杨作升,郭志刚. 地球科学进展. 2000(03)
本文编号：3211896
【文章来源】：海洋与湖沼. 2020,51(05)北大核心CSCD
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
柱状样CJ-1(a)和CJ-2(b)沉积物实测干容重与计算干容重相关性Fig.4Relationshipbetweenmeasureddrybulkdensityandcalculateddrybulkdensityofcoresediments
5期薛成凤等:沉积物干容重分析及其沉积学意义:以东海内陆架海区为例1099图6表层沉积物的的含水率、湿容重、干容重的分布Fig.6Distributionofwatercontent,wetbulkdensity,anddrybulkdensityofsurfacesediments图7表层沉积物实测干容重与计算干容重相关性Fig.7Correlationbetweenmeasureddrybulkdensityandcalculateddrybulkdensityofsurfacesediments含水率较低的区域沉积物干容重与湿容重值都较高。此外,含水率、湿容重、干容重三者与水深之间并无明显关系,三者与沉积物的粒度特性似乎存在一定的关系。3讨论3.1实验测定结果的精度分析柱状样沉积物中,粗、细沉积物的含水率相差较大,粗粒沉积物的含水率在30%左右,细粒沉积物的含水率在60%左右,后者的含水率是前者的两倍。虽然细粒沉积物的蓄水能力较强(Wangetal,2016),含水率原本就高于粗粒沉积物,但是,实验结果相差如此之大,与实验过程中柱状样剖开时粗颗粒物流失部分水分有关——估计粗颗粒部分的含水率减少了10%左右,直接影响了粗颗粒沉积物的湿容重。以含水率减少10%为假设条件,将流失的水分补回,通过计算,湿容重的值可由原先的2.00g/cm3提升为2.16g/cm3。由于水分流失直接影响的是湿样沉积物的体积,其中的干物质变化极小,所以对干容重的影响
5期薛成凤等:沉积物干容重分析及其沉积学意义:以东海内陆架海区为例1103沉积物的孔隙度要低于下层的孔隙度,与我们常识认知完全相反。但是如果根据沉积物的粒度大小进行分段观察的话,会发现,上层粗颗粒沉积物和下层细颗粒沉积物的含水率从上到下有逐渐减少的现象,说明孔隙度确实随深度逐渐较少,沉积物在垂向上的确有压实的现象。这也提醒我们,在校正沉积物的压实作用时,要先考虑沉积物的颗粒度大小或者沉积物特性是否一致,是否具有可比性。唯有在沉积物特性基本一致的情况下,才可以比较孔隙度、含水率、湿容重和干容重。范德江等(2000)发现,东海陆架区沉积物的孔隙度与深度之间存在如下指数关系:xHae,(11)H为孔隙度,a为表层沉积物的孔隙度,α为常数,在东海陆架区一般取0.005,x为剖面深度(cm),此处可以看作目标层位距离选定表层的距离。将柱状样按颗粒物大小分为两层讨论研究,0—69cm段和69—204cm。分别选定0cm处、69cm处为研究层位的表层,实验测得的含水率经过公式(10)换算为孔隙度,0cm与69cm处的孔隙度分别为0.51和0.59,略低于邹汉阳等(1982,1984)测得的表层样孔隙度(0.7左右)。给参数α赋予不同的值,根据公式(11)计算不同深度的孔隙度,将计算所得的孔隙度值与实际的孔隙度值进行对比(图10),发现细颗粒沉积物的孔隙度高于粗颗粒沉积物,与郑继民(1992)在研究黄河三角洲的工程地质特性时得到的结论一致,黏土质沉积物的孔隙度比砂质沉积物的孔隙度大。但是在沉积物压实作用影响下,细颗粒沉积物的孔隙度减小幅度不如粗颗粒沉积物明显,换言之,
【参考文献】：
期刊论文
[1]莱州湾海区沉积物的工程地质特征分析[J]. 徐元芹,李萍,刘乐军,杜军,高伟,刘杰,高珊. 海洋科学进展. 2018(04)
[2]On the sediment age estimated by 210Pb dating: probably misleading “prolonging” and multiple-factor-caused “loss”[J]. JIA Jianjun,YANG Yang,CAI Tinglu,GAO Jianhua,XIA Xiaoming,LI Yan,GAO Shu. Acta Oceanologica Sinica. 2018(06)
[3]河北南堡-曹妃甸海域工程地质条件及海底稳定性评价[J]. 徐元芹,李萍,刘乐军,傅命佐,高珊. 海洋学报. 2017(05)
[4]黄河口滨海区泥沙容重试验分析研究[J]. 何传光,李小娟,左学玲. 水资源开发与管理. 2017(04)
[5]长江口及其邻近海域表层沉积物的有机质物源变化分析[J]. 晁海娟,高建华,贾建军,张晨晨,郭俊丽,薛成凤. 海洋环境科学. 2017(02)
[6]闽浙沿岸沉积物的工程地质特性及其成因简析[J]. 徐元芹,李萍,李培英,刘乐军,曹成效,冯秀丽. 海洋学报(中文版). 2010(01)
[7]江苏王港潮间带柱状样的压缩和校正[J]. 王爱军,高抒,贾建军. 沉积学报. 2006(04)
[8]长江河口浮泥形成机理及变化过程[J]. 李九发,何青,徐海根. 海洋与湖沼. 2001(03)
[9]鲁南沙质海岸的侵蚀量及其影响因素[J]. 庄振业,印萍,吴建政,庄丽华. 海洋地质与第四纪地质. 2000(03)
[10]中国陆架210Pb测年应用现状与思考[J]. 范德江,杨作升,郭志刚. 地球科学进展. 2000(03)
本文编号：3211896
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