一种新的浅海远程混响声场建模方法

由于海面、海底界面的随机起伏特性,声波照射到该界面上将发生散射而形成界面混响.在浅海环境中,海底混响通常起到支配性的作用.浅海低频远程海底混响也一直是浅海声学研究中的一个经典命题.哈尔滨工程大学水声工程学院的科研小组以声传播的视角建立了     

赴海淘金

海洋蕴藏着丰富的矿产资源,如石油、天然气、滨海铁矿、煤矿、海沙、未来的清洁能源“可燃冰”以及海底热液矿、海底锰结核和富钴结壳等.然而,其成矿位置各不相同,滨海铁矿、煤矿、海沙沿海岸分布;石油、天然气及其水合物可燃冰分布在大陆架、大陆坡;海底热液矿床分布在大洋板块边界、海底中央裂谷的火山活动区域;海底锰结核生长在深海洋底;富钴结壳生长在海山及海底火山岩的硬质基岩上.     

机器人向海底火山进军

发现海底火山 地球上80%的火山活动都发生在大海中,但是由于人类难以到达深海,而对海底火山了解很少.研究人员为了证实深海火山爆发现象,已经花费了25年时间.以前,曾经有潜水者和科学仪器观测到海底火山爆发后的遗迹,而美国发射的"杰森号"水下机器人则是首次拍摄到海底火山正在爆发时的场景.     

海底光缆的结构与发展

1988年,在美国与英国、法国之间敷设了越洋的海底光缆(TAT-8)系统,全长6 700 km.这条光缆含有3对光纤,每对的传输速率为280 Mb/s,中继站距离为67 km.这是第一条跨越大西洋的通信海底光缆,标志着海底光缆时代的到来.1989年,跨越太平洋的海底光缆(全长13 200 km)也建设成功,从此海底光缆就在跨越海洋的洲际海缆领域取代了同轴电缆,远洋洲际间不再敷设海底电缆.     

西南印度洋脊的海底热液活动和硫化物勘探

多金属硫化物是海底热液活动的主要产物,以其富含铜、锌、铅、金和银等贵金属元素成为一种潜在的海底矿产资源,备受关注.2007年以来,中国大洋调查航次在西南印度洋脊开展了4个航次共8个航段的海底热液活动调查,发现了8处热液区.在此基础上,中国大洋矿产资源研究开发协会与国际海底管理局签署了西南印度洋脊1×104 km2的多金属硫化物勘探合同.系统介绍了中国在西南印度洋脊海底热液活动调查中(2007~2010年)发现的热液区(点)分布,并初步分析了典型热液区的地质特征.基于此,提出将来西南印度洋脊硫化物勘探中应注重开展西南印度洋脊多金属硫化物控矿因素、非活动/埋藏型硫化物找矿方法、海底多金属硫化物资源评价方法等方面的研究,亟需加快建立热液区尺度的近底硫化物勘探技术体系.     

浮标基海洋观测系统研究进展

面向海表和海底立体观测与探测的需求,构建了一种新概念的浮标基海洋观测系统,获取时间、空间同步的水文/气象/水质观测数据、海表/海底摄录数据,并实时回传到岸基数据中心.将浮标、海底接驳盒采用光电复合缆连接起来,通过浮标、光电缆为海底观测系统供电;同时,将海底观测信息通过光电缆传输到海表浮标,然后通过卫星通信/无线通信将水面、海底的观测数据传输到岸基,实现了海底、海表观测数据的实时传输.系统在通信、系留、能源等方面进行了全新的设计,并构建了"海底观测(接驳盒)-以太网-光交换机-光电复合缆-光交换机-以太网-卫星(浮标)"的通信链路.为实现浮标系留,采用纤维材料设计了中性的光电复合缆,降低了对浮标储备浮力的要求,并适用于大深度的布放.针对光电缆能源传输方式及海底供电要求,采用风能/太阳光能互补方式供电,采用直流升压/降压等方式解决系留缆直流输电问题.为实现系统在深海的布放,设计了专用绞车.通过绞车依次布放海底节点、缆,避免使用遥控水下机器人安装操作和海底湿插拔技术,降低了系统的成本和试验的风险.通过近海试验,验证了整套通信链路的可靠性,以及系统长期、稳定供电的能力,掌握了系统的布放回收技术.该系统满足了海表、海底实时观测与数据传输的需求,实现了海表、海底的同步观测;并实现了海表/海底摄录数据的实时回传,在深远海声学、地质、地震等方面观测具有重要意义.     

太平洋中部多金属结核与海底热液活动的关系

海底多金属结核贮量巨大,是重要的潜在矿产资源.对多金属结核与海底火山热液活动之间的关系早有报道,如火山碎屑常常做为结核的核心物质存在,海底热液活动正在排放大量的锰等成矿物质,并沉淀形成铁锰氧化物.然而由于缺乏有效的研究手段和方法,对海底火山热液活动在结核成矿作用中的地位迄今还不清楚.而这一问题的解决不仅对结核的成因具有重要的理论意义,而且对于研究掌握结核的分布规律,进一步寻找圈定富矿结核具有重大的现实意义.深部海水中~3He是一种稳定的来自地幔的物质,它可以在海洋中保存上千年,随海流漂移数千公里,而且不受物理化学条件的影响,因此海洋中~3He/~4He比值是探测海底热液活动最灵敏的指示剂. 本文根据太平洋中部多金属结核的氦同位素组成和分布规律探讨了多金属结核与海底热液活动的关系.     

发生在海底的猛烈地震

您以为只有陆地才经常发生地震吗?不,在深深的海底,也经常发生地震.据统计,全球80%的地震都集中在幽深的海底,特别是在太平洋周围海洋平均深度4000米以上、终年暗无天日的海沟里以及它附近与群岛区的深渊中尤为多见.     

神秘的地中海洞穴壁画

不寻常的海底洞穴 初秋的一个早晨,法国职业潜水员昂利·库斯奎来到地中海的摩休奥湾,潜入了40米深的海底.突然,他发现崖壁上有一个黑乎乎的洞,就小心翼翼地潜入洞里.洞口四周布满了珊瑚,他认定这是一个天然的海底洞穴.后来洞变得越来越小,穿着潜水服、背着氧气筒的他,艰难地在这1米宽的水下隧道中摸索着前进.     

"海底风暴"是怎么回事

在人们印象中,深海底是一个美丽幽静的世界.最近,美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋学研究所的科学家们说:"海底并不平静,类似陆地上飓风的各种激流,一年四季都在横扫一切."     

墨西哥湾沉积物中PMI系列生物标记物及其碳同位素组成

在墨西哥湾海底沉积物中检测到一组含有1～5个不饱和双键、不规则2,6,10,15,19-五甲基二十烯烃(PMI)系列化合物, 其在色谱图上分布在nC22 ～ nC24之间. 这些化合物具有极负的碳同位素组成,13C比值在86.7‰～ 115.5‰之间, 而与其伴生的正构烷烃化合物碳同位素比值在28.4‰～ 34.6‰之间. 这些化合物是海底甲烷古细菌厌氧氧化活动所产生的特征生物标志物, 指示着海底存在天然气渗漏或有天然气水合物的产出.     

墨西哥湾沉积物中PMI△系列生物标记物及其碳同位素组成

在墨西哥湾海底沉积物中检测到一组含有1~5个不饱和双键、不规则2,6,10,15,19-五甲基二十烯烃(PMI?)系列化合物,其在色谱图上分布在nC22~nC24之间.这些化合物具有极负的碳同位素组成,δ13C比值在?86.7‰~?115.5‰之间,而与其伴生的正构烷烃化合物碳同位素比值在?28.4‰~?34.6‰之间.这些化合物是海底甲烷古细菌厌氧氧化活动所产生的特征生物标志物,指示着海底存在天然气渗漏或有天然气水合物的产出.     

海底热水流体对海相碳酸盐岩有机质丰度影响初探：以华北北部中、上元古界为例

通过对华北北部中、上元古界海相碳酸盐岩有机质丰度与海底热水流体富集元素P, Cu, Zn, Ni和Ba等元素含量及其组合的相关性的探讨, 结果表明, 热水流体富集元素明显在相关层段不仅与TOC呈正相关关系, 而且还和海底热水流体输入的SiO₂含量呈明显的正相关关系; 相应层段海底热水流体输入的SiO₂含量也与TOC呈明显的正相关关系. 部分高于庄组、雾迷山组、铁岭组以及绝大部分下马岭组有薄层状硅质岩出现, 随之TOC和与热水流体活动有关的微量元素也逐渐增大, 暗示部分层位碳酸盐岩中有机质的富集与海底热水流体活动有关. 另外, Al/(Al+Fe+Mn)值常常随着海底热水流体活动对沉积物形成的贡献的增大, 比值随之减小, 而Fe/Ti比值的变化正好相反.     

冲绳海槽宫古段西部槽底海底气泉的发现

中国科学院海洋研究所“科学一号”调查船于2000年在冲绳海槽宫古段进行了地球物理调查. 在对调查资料进行了处理以后, 在西部槽底近陆坡底部的位置上发现了海底气泉的存在. 给出了海底气泉存在的证据, 并讨论了海底气泉的成因及水合物存在的可能. 指出, 模拟测深记录上以及单道地震剖面上出现的气柱现象可能是由地层中的气体从海底逸出引起的; 海底气泉控制了直径约2.2 km左右的范围, 为一个巨型的低温气泉. H14地震剖面上发育典型的帘式反射, 标志着异常反射区地层中游离气的存在. H12地震剖面在相近的位置上出现的浊反射进一步印证了地层中游离气的存在. 根据地震剖面上异常反射的形式, 推测地层中游离气含量比较高, 至少超过地层体积的1%. 在构造位置上, 海底气泉处在海槽西部近陆坡底部一个次一级的盆地当中. 该盆地的西侧为东海陆架断隆, 而东侧以及南北两侧都被基底隆起所控制. 其中南部的基底隆起至今还在明显抬升中. 盆地中发育了很厚的沉积地层, 地层厚度超过3.5 km. 由于地层自身的重力负荷, 以及周边基底隆起引起的构造挤压, 盆地中层D以下发育泥底辟构造. 泥底辟构造成为地层中超高压气体及低密度流体向上迁移的有效通道, 也是海底气泉发育的直接原因. 根据温度和压力条件估算以及地震反射特征, 认为气泉处帘式反射顶部以上地层可能含有水合物.     

海底火山

海底火山环 如果你在浅海海域看到莫名升腾的气流或岩石碎屑,那多半就是海底火山在爆发.一般说来,更多的海底火山爆发发生在深海海域,那里分布着众多的海底火山.大陆板块漂移学说认为,地球表层是由若干块处于不断运动中的板块覆盖形成的,板块之下是部分熔化的岩浆.     

海底考古新发现

海底埋葬着无数古代的文明,在漫长的历史长河中,不知有多少古老的城市、村落、港口、巨轮乃至帝王陵墓深沉于海底。1692年6月7日清晨,拉丁美洲加勒比海中牙买加岛上的皇家港,这座17世纪著名的海盗城在接连三次强烈地震的袭击下,沉没海底。因此,各国的考古学家都开始把触角伸向这片炙手可热的海域。他们认定:现代考古学家将从海底考古学者中诞生出来。     

牛顿流体小尺度地幔对流对海底地形与热流的影响

海底地形与热流观测值和岩石圈年龄的关系在小年龄段可用半无限空间冷却模型精确描述, 但在大年龄段存在显著差异. Parsons和McKenzie在20世纪70年代的研究中首次将该差异归因于岩石圈下小尺度地幔对流. 随后科学家们对小尺度地幔对流问题进行了大量研究, 但结果并不一致. 本文根据建立的垂直于大洋中脊的二维热对流有限元数值模型对小尺度地幔对流对海底地形与热流的影响进行了详细研究. 该模型的主要特点是采用开放边界条件, 从而可以避免原有封闭模型因回流问题而产生的复杂效应. 数据结果显示: 对黏性与温度相关的牛顿流体, 小尺度地幔对流可造成海底表面热流的增加, 但对海底地形影响很小. 这主要是由于小尺度对流会造成两种效应: 将地幔内部热量传到岩石圈底部并加热岩石圈从而使表面热流增加; 这一效应的必然结果就是第二效应——加速地幔冷却. 由于两种效应对海底地形的影响相反, 且效果相当, 所以小尺度地幔对流对地形几乎不产生影响.     

深海"风暴"

在人们的印象中,深海底是一个美丽幽静的世界。最近,美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的科学家们说:海底并不平静,类似陆地上飓风的各种激流,一年四季都在横扫海底世界的一切。海洋科学家把这些激流称为“海底风暴”。它犹如强大的龙卷风,旋转着横扫海底。“海底风暴”的破坏力极强,它会冲掉安装在海底的科学仪器,毁坏海底通信电缆,甚至可能危及海上石油钻井平台。在20世纪80年代,还很少有人相信海底“风暴”的存在。一些科学家甚至认为:从物理学的角度分析,海底“风暴”是不可能存在的。因为海底受到上层水的重大压力,表层海流影响不到海…     

深海之恋(上)

第一位从宇宙中看地球的宇航员加加林曾动情地说过:地球是蓝色的. 多少个世纪以来,‘我国民间一直流传着有金碧辉煌的海底龙宫的神话.欧洲也有传说,公元前350年,阿列克山特大王在海底居住了80天.动人的神话如梦如幻,吸引着人们去征服深海.     

大洋里的“山脉”

正海洋里也有山脉吗?是的,海底山脉指的就是海底的大洋中脊和海岭。大洋中脊是贯穿世界大洋的海底山系;而海岭又叫海脊,是海底山脉的一部分。海底的山脉与峻岭——大洋中脊与海岭海山通常是指大洋深海中位于海面以下、高度大于1000米的隆起地形,而广义上的海山也包括海底中相对高度小于1000米的海底丘陵。大多数海山是由板块运动及其引发的火山活动形成的,而板块运动常使海山以