论文部分内容阅读
本论文以国家自然科学基金项目“黄河口水下斜坡硬壳的形成与破坏”(项目号:141720888)为依托,旨在探讨黄河口潮坪沉积物在水动力作用下的发展演化过程。在过去的研究中,人们主要从沉积学角度探讨水动力对沉积物成分的决定作用,对沉积体形成后水动力的改造引起的沉积物变化重视不足,本论文从波浪对沉积物后期改造角度探讨了海床沉积物成分、微结构等变化对水动力作用强度、时间的响应进行研究。论文主要包括五个部分,首先在综述该领域的国内外研究现状的基础上,提出本论文研究思路;接下来讨论了对于黄河口典型潮坪沉积物的特征的认识;论文的第三部分探讨了同期形成的沉积体在差异水动力作用下的时空变化规律;第四部分利用室内物理模型模拟波浪作用讨论了沉积物的演化趋势;最后是本论文的结论与认识。 本文沿黄河三角洲周边选择不同时期形成的沉积叶瓣,分别在大王、广利港、刁口和新滩四个位置采集原状样并布置向海延伸的测线采集扰动样和原状样,并在表层淤泥发育较为显著的刁口研究区沿着测线采集扰动样品,相应测试了其厚度及下伏沉积物的强度,得到了表层淤泥、铁板砂基本性质以及层化土体在深度和空间上的变化特征。为深入探讨水动力对沉积物的改造作用,选择同期形成但水动力差异的刁口研究区于1999年和2002年在水动力强区与弱区分别布置典型区和向海延伸的测线,采集扰动样品,并分别在水动力强区和弱区典型位置采集原状样品,分析其成分差异和微观结构特征,获得了水动力强弱两区沉积物在水平剖面上成分的变化和在竖向剖面上的成分、结构特征。在此基础上,进行了室内物理模拟,得到了不同振动次数下沉积物的粒度成分、微观结构和物理及强度指标。 通过对研究成果的分析,得到了如下一系列认识: (1)表层淤泥、微细层理土体和铁板砂间很可能有一定的成生联系,是沉积黄河口潮坪沉积物对水动力作用的响应研究物对水动力响应的体现。 (2)较强的水动力作用下,水平剖面上沉积物粒度分维随着向海距离的减小而降低,碎屑矿物含量降低,粘土矿物含量升高;弱水动力作用变化趋势相反。竖向剖面上,强水动力区粒度分维无显著规律,弱区逐渐升高;沉积物颗粒表面细碎物质的量及附存形式在水动力强区呈规律性变化,弱区不显著;矿物组成在强弱两区的差异不显著。 (3)水动力作用持续时间的累积未改变沉积物总体变化趋势,只是引起沉积物粒度组分的同化。 (4)物理模拟结果表明在外界波浪等水动力作用下,沉积物颗粒会发生迁移及旋转,颗粒定向性优化。波浪等水动力作用可加速沉积物的固结排水过程,使沉积物趋于密实,强度提高;水动力作用越强,作用时间越长,沉积物强度越高。 通过本次研究,论文得出了两点创新性的认识,认为黄河口潮坪上广泛发育的表层淤泥、层化土和铁板砂三者间很有可能存在一定的成生联系;水动力的持续作用对沉积物整体变化规律改造不显著,只引起了沉积物粒度组分的同化,彼此一致性优化。