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为了准确理解冷泉水体中甲烷气体的分布规律,综合运用单波束测深数据和冷泉水体流场数据,建立了冷泉气泡上升、溶解速率的定量反演方法,利用现场海试资料对反演方法进行了验证,并对海试区域的冷泉气体溢出、溶解通量以及冷泉水体的甲烷浓度进行了估算。计算结果表明,考察船航向与冷泉水体流向的差异会对声学探测结果产生影响,当航向与流向的夹角大于±60°时,声学成像中冷泉倾角的误差将超过50%。同时,冷泉气泡上升速率的衰减与溢出口水深显著相关,相关系数可达0.9,并且冷泉上升流对上升速率的提升效果明显。水合物稳定带的分布对冷泉气泡的收缩速率影响显著,稳定带内、外收缩速率的差异可达3～4倍。冷泉气体通量的计算结果表明,调查区域内冷泉的溢出强度整体较大,同时溶解通量与水深之间呈现明显的分段效应。根据冷泉气体溶解通量估算的冷泉水体甲烷浓度与色谱分析结果具有较好的一致性。相关研究有助于实现对冷泉水体中甲烷气体分布的定量评估,为潜在海底冷泉区的圈划和海域天然气水合物的调查提供技术支撑。 相似文献
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基于光学技术的水下气泡探测实验研究 总被引：1，自引：1，他引：0
热液/冷泉溢出含有硫化氢、甲烷、二氧化碳等化学成分的气泡。实验室模拟海底热液/冷泉资源溢出气泡环境搭建了实验平台,以甲烷气体为实验气体,在黑暗环境下用高速光电探测器对气泡后向散射光进行接收,用拉曼光谱仪实现甲烷气体气泡后向散射光的拉曼检测,并与计算拉曼光谱比较。由结果可知激光拉曼光谱可以探测到气泡后向散射光,并识别气泡中含有的气体成分。通过探测气泡成分,从而判定这些气泡是否来自海底热液/冷泉等甲烷资源溢出。这样的探测方式,探测准确率高,缓解探测深度,同时避免探测设备直接与海底资源直接接触而造成的寿命缩减,为将来的海洋探测与实际应用打下了良好的基础。 相似文献
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超声多普勒测量海底渗漏气泡流速的实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
海底渗漏气泡流速是测量海底冷泉渗漏气体流量的主要参数。为了测量海底渗漏气泡流速,利用超声多普勒测量的原理和气泡的二次多普勒效应,提出海底渗漏气泡速度的超声多普勒测量方法。超声多普勒测量根据超声多普勒原理设计了气泡流量测量装置,通过多普勒频移算出海底渗漏气泡流速,同时用视频法测出海底渗漏气泡流速。从多普勒法和视频法的气泡速度数据t分布95%的置信水平误差可知,视频法的气泡速度数据的波动大于多普勒法的气泡速度数据的波动,表明了超声多普勒测量海底渗漏气泡流速的有效性和准确性,优于视频法测量海底渗漏气泡流速。 相似文献
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气泡帷幕在水下噪声抑制方面有非常广泛的应用。为了更好地利用气泡帷幕的衰减特性,在实验室水槽设备中采用气泵法产生气泡帷幕,通过对不同深度、气流量接收信号的时频分析,利用共振谱法对气泡分布进行反演。研究表明:(1)气泡的分布可以利用高斯分布近似描述。(2)随着深度增加,气泡含量也有略微增加。(3)气泵法产生的气泡帷幕的气流量大小对衰减的峰值所在的频段基本没有影响,但气流量的改变会影响声波衰减的强弱,气流量大的情况下,气泡帷幕对声波衰减效果更强。通过掌握气泵法生成气泡帷幕中气泡的分布规律,可以有效指导气泡帷幕的设计。 相似文献
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海底冷泉泄漏是全球碳循环过程中重要的一环,该系统分布的广泛性、机制的复杂性、与水合物资源的关联性及相关科学问题的重要性,使之成为海洋科学调查和研究的前沿领域.本研究评述了冷泉泄漏活动涉及到的几个碳循环问题,包括作为甲烷厌氧氧化反应(AOM)产物的碳酸盐在碳循环中的地位、大陆坡深源碳在冷泉泄漏中的贡献以及冷泉泄漏与金属矿产资源的关系等,藉此加深人们对该系统的理解.同时,本研究还介绍了在当前关于碳循环研究过程中,对海底冷泉探测常用的几种重要方法,包括以多波束探测气泡羽流,以坐底式探测器对冷泉泄漏活动进行原位、实时、持续地观测以及一系列近期开展的海底观测网计划.最后讨论了该领域未来发展的趋势及相关的重点问题,以期给相关研究提供一些有益的参考. 相似文献
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为分析评价一种新型海洋多电极电阻率法对海底沉积物中冷泉气体渗漏过程的探测能力,根据前人理论研究,结合具体实例构建沉积物中快速及慢速冷泉气体汇聚、渗漏、喷发阶段地电模型,模拟采用海洋多电极电阻率法进行探测,利用数值计算方法得到理论剖面图像,并和室内实验实测剖面图像进行对比分析。研究结果表明,在快速冷泉探测剖面图像中,含气层和渗漏通道会因冷泉气体扩散状态不同表现为不同的电阻率异常特征,但易于识别。在慢速冷泉探测剖面图像中,浅层沉积物中气体富集区呈明显的高阻异常区,随着气体渗漏异常区逐步消失。两种喷发过程形成的微地貌特征也可在探测图像中得到反映。海洋多电极电阻率法是一种可以图化描述沉积物中含气层、渗漏通道及气液界面空间分布位置的有效方法。 相似文献
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在系统收集和分析南海海底冷泉资料基础上,应用浅剖和多波束水体影像技术识别海底冷泉,结合地质条件综合研究南海冷泉分布特征,进而分析探讨其油气地质意义。研究结果表明,南海冷泉分布广泛,神狐、东沙西南部、东沙东北部、琼东南、西沙海槽、南沙南部和越南沿岸等海域均发现冷泉,冷泉分布水深为200~3 000m。海底冷泉与深部油气乃至浅层天然气水合物资源有着密切的成因联系。冷泉及其伴生物(冷泉碳酸盐岩)的探测与识别对海洋油气勘探,尤其是天然气水合物勘查的指示作用明显。浅剖和多波束水体影像技术不仅可以探测和识别冷泉,而且两者结合可实现低成本、高效率的海底地质异常体(冷泉碳酸盐岩、泥底辟及气烟囱等)的声学异常探测,极大地提高了海洋油气勘探及天然气水合物勘查的成功率。 相似文献
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海底沉积物-水界面作为冷泉跨圈层活动最关键的界面，近年来已成为冷泉区碳循环研究调查的重点目标。为准确获取海洋沉积物-水界面的流体通量，客观重建界面环境过程，评估环境效应，必须发展一整套精确、高效、科学的水下原位甲烷通量测量技术。综述了当前海洋冷泉区沉积物-水界面甲烷通量研究的意义与价值，详细介绍了多种较为成熟的海洋沉积物-水界面甲烷原位通量测试技术工作原理、使用方法和优缺点等，如测试游离气泡态甲烷通量的渗漏帐篷、声学反射、时序影像等技术方法，原位溶解态甲烷膜脱气技术的甲烷传感器、激光拉曼光谱测量方法等，同时对全球该领域已经调查的地区、研究现状和进展进行了详细的介绍。最后从技术层面对这一研究领域未来的发展方向和趋势进行展望，以期为未来国内海洋冷泉区沉积物-水界面甲烷通量原位观测研究提供思路与方向借鉴。 相似文献
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水声技术可用于调查流量充足的、周期性的、无干扰的冷泉气泡释放。通过单波束换能器(40和300kHz)水平方向检测人工产生的气泡试验，证明声波随着气体流通率的增加其反向散射强度也增强。像观测到的天然喷泉一样，水声系统既能通过这种方法来计算气泡在扩散中的流通量，也能与回声穿透值建立联系。本方法除已知波束宽度外没有任何特定参数可参考。 相似文献
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一、引言出现在海洋表面的一个重要现象是波浪的破碎。在波浪破碎过程中,大量的尺度不同的气泡被卷入海洋。已经知道有许多重要的海洋与大气过程都跟海洋表面附近大量微气泡的出现有关。此外,它还与水——气之间的气体交换,声波在海面附近的传播与散射等化学、物理过程有关。这就是,为什么人们会对海洋表面附近气泡的分析与测量,进行大量研究工作的所在。 相似文献
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海底甲烷冷泉特征与冷泉生态系统的群落结构 总被引：6，自引：0，他引：6
海底冷泉及冷泉生态系统是现代海洋地质学和生物学研究的前沿领域,它提升了人类对深海资源的认识和利用,拓展了深海极端环境下生命的潜在界线。综述了海底甲烷冷泉的成因、冷泉喷发的类型及其特征,海底冷泉分布、形成的主要阶段(150—100Ma BP,42—28Ma BP和12Ma BP以来)以及指示海底冷泉系统的简要特征;综述了冷泉化能自养生态系统及其食物链构成和特征,专性种、潜在专性种和非专性种的生物组成及其特征,冷泉环境中有孔虫和轻小型底栖动物的主要变化;最后划分了我国近海的冷泉区(点)并简要介绍它们的分布和特征,为开展我国近海冷泉及其冷泉生物群落的调查和研究提供了基础资料。 相似文献
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为评估气幕帘拦浑效果,开展气泡羽流、浑水异重流以及与气幕拦污室内试验。试验水深一定时,测量并分析气幕羽流产生的流场;研究气幕对浑水输运方式的影响;分析不同供气量对浑水拦截效率的影响。通过控制变量法研究,结果表明:气泡羽流速度与供气量有关,供气量小于60 L/min时,气幕所形成环流水平范围约为6倍水深;气幕会使泥沙细颗粒在向上羽流作用下来到表层,并在下游侧环流的作用下,沿水深均匀分布。气幕的拦浑效果不仅与供气量有关,也与泥沙颗粒有关,当气泡羽流速度与泥沙颗粒沉速之比足够大,气幕便具备良好拦截效果;若供气量增加至一定量,更多泥沙颗粒会通过紊动扩散的方式穿过气幕。本文对气幕拦污进行的实验研究与分析弥补了该项研究在实验方面的不足,可为气幕拦污工程应用提供支持与指导。 相似文献
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《热带海洋学报》2017,(6)
冷泉是继洋中脊热液之后,在海底发现的又一种流体渗漏类型,是20世纪80年代以来海洋地质领域最引人注目的发现之一。北印度洋欧亚大陆边缘构造活跃,印度东西两侧发育巨厚沉积层,极易孕育冷泉活动。目前,已在莫克兰和孟加拉湾地区海底观测到多处活动冷泉,对它们的研究为深入了解海底冷泉流体活动的资源环境效应打开了新的窗口。文章以北印度洋典型冷泉区——莫克兰和孟加拉湾地区为例,综述了该区海底冷泉流体来源、相关沉积环境和触发机制,着重阐述了:1)莫克兰地区最小含氧带内外冷泉活动的沉积记录和地震触发冷泉的机制及环境响应;2)孟加拉湾地区海底天然气水合物分解在碳酸盐岩中的记录。进一步指出了北印度洋海底冷泉活动研究中遇到的挑战和未来工作中需给予重视的科学问题。 相似文献
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本文利用海洋地震探测方法对速度、密度连续性发生变化的地层成像精度高的优点,提高海洋大地电磁(MT)反演空间分辨能力,提出速度约束的海洋MT聚焦反演方法,可以将OBS深部地震探测获得的速度结构模型作为先验信息引入到海洋MT反演目标函数的模型约束泛函中,对反演迭代过程中的电阻率模型施加速度结构约束。根据南黄海千里岩隆起区构建的速度-电阻率模型的反演测试表明,基于MGS聚焦稳定泛函的大地电磁反演方法可以得到高阻层以下的低阻层结构,速度约束下的海洋MT反演可以进一步提高对电阻率估计的精度：在速度约束信息准确的情况下,可以大幅提高海洋MT反演对电性结构的垂向分辨能力;当高速屏蔽层下不同地层波阻抗差异很小而影响速度模型精度时,该方法仍可利用速度梯度信息进行层位约束,提高相应层位识别能力。 相似文献