检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：周炜昌杭州电子科技大学

学位级别：硕士

深海热液活动是一种在全球热量平衡和化学平衡中起重要作用的特殊现象。热液活动自1979年首次发现以来,已经成为20世纪海洋科学、地球科学和地质科学领域重要的历史事件之一,并且逐渐发展为多学科研究的核心基础问题。在实际研究过程中... 详细信息

深海热液活动是一种在全球热量平衡和化学平衡中起重要作用的特殊现象。热液活动自1979年首次发现以来,已经成为20世纪海洋科学、地球科学和地质科学领域重要的历史事件之一,并且逐渐发展为多学科研究的核心基础问题。在实际研究过程中,发现并跟踪深海热液羽状流是开展研究的前提。深海热液羽状流的勘探方法有很多种,现如今,随着计算机科学和水下机器人研发能力的提高,基于水下机器人自主发现并跟踪深海热液羽状流的探测方法已成为重要的发展趋势。这是一种从水下羽状流扩散模型出发,利用信息学和概率论等相关领域理论,研究和设计用于自主机器人探测羽状流,估计源头位置并同时向羽状流源方向运动的策略和算法。本文基于水下机器人自主发现和跟踪深海热液羽状流的技术需求,运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型的仿真结果,提出一种基于高斯扩散模型的深海热液羽状流水平扩散模型。并在此基础上,结合成熟的水下机器人运动和决策策略,设计一种基于深海热液羽状流水平扩散模型的深海热液羽状流喷口溯源方法。主要研究内容如下: (1)利用西南印度洋龙旂热液区的实测数据,构建深海热液羽状流的仿真环境。首先,本文简化龙旂热液区的浊度、位温和底层横流的探测数据,确定初始温度场、速度场、计算域尺寸。其次,结合龙旂热液区的海水深度和盐度,确定并简化高温高压环境下海水的物性参数。最后,结合前人的研究结果和龙旂热液区的探测数据,检验仿真模型的准确性。 (2)开展参数敏感性分析,分析深海热液羽状流的动力学特征。首先,运用无量纲分析原理,分析热液羽状流动力学参数的主要影响因子。在此基础上,通过修改影响因子对应的环境参数,设置对比组,完成羽状流仿真。其次,分析不同环境下热液羽状流的速度场和湍流特征参数云图,推导羽状流特征高度的一般规律;分析不同环境下热液颗粒物质量浓度云图的分布特征,归纳总结热液颗粒物质量浓度和特征参数的分布规律。 (3)结合热液羽状流的仿真结果,优化热液羽状流模型的结构和参数。运用数值模拟的方法,获得较大范围的羽状流动力学特征和热液颗粒物质量浓度分布,并以此作为模型参数计算和检验的数据支持。在此基础上,分析热液羽状流物质扩散模型的有效源高、混合层高度和重力衰减函数。最后,运用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO),确定底层横流影响下热液颗粒在y轴方向上和z轴方向上的物质扩散系数。 (4)利用热液羽状流水平扩散模型,结合跟踪定位算法,构造深海热液羽状流溯源方法。分析常用水下机器人的运动策略和探测频率,结合热液羽状流的仿真结果,建立热液羽状流物质分布的数据集。其次,确定溯源过程中算法的适应度函数,将溯源问题转化为参数的极值求解问题。最后,完成深海热液羽状流溯源方法的有效性检验。

关键词：热液羽状流粒子群算法高斯扩散模型喷口溯源底层横流

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洋中脊热液羽状流的分布特征及其在多金属硫化物找矿中的指示作用

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海洋学报 2019年第8期41卷 1-12页

作者：陈升陶春辉周建平张国堙秦华伟王渊陈栋杭州电子科技大学机械工程学院海洋工程技术研究所浙江杭州310018 自然资源部第二海洋研究所国家海洋局海底科学重点实验室浙江杭州310012 河海大学海洋学院江苏南京210098

热液羽状流是海底热液活动的重要标志,海底多金属硫化物是热液活动的产物。现阶段洋中脊多金属硫化物勘探工作的第一步是开展热液羽状流的近底探测;综合各类异常信息,实现从发现热液活动喷口到发现矿床的突破。本文以热液羽状流为研究对... 详细信息

热液羽状流是海底热液活动的重要标志,海底多金属硫化物是热液活动的产物。现阶段洋中脊多金属硫化物勘探工作的第一步是开展热液羽状流的近底探测;综合各类异常信息,实现从发现热液活动喷口到发现矿床的突破。本文以热液羽状流为研究对象,从羽状流的近底探测、扩散机制和分布特征3个方面,概述了最新的研究进展和有待完善的方面,阐述了羽状流在洋中脊多金属硫化物找矿中的指示作用,最后总结性地指出时空连续性、参数多元化将是热液探测的发展趋势,有助于提升对热液羽状流分布特征的认识,将为热液区分布模式的研究提供更加精细的探测资料。

关键词：热液羽状流分布特征洋中脊多金属硫化物

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基于MATLAB分析热液羽状流探测数据的实践教学探索

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当代教育理论与实践 2020年第3期12卷 68-73页

作者：陈升包程康周东辉秦华伟杭州电子科技大学机械工程学院海洋技术与装备研究中心浙江杭州310018

热液探测是现今我国大洋资源调查的主要内容之一。在海洋工程实践教学中,针对其特点,结合MATLAB软件,对数据处理方法进行程序设计,学生通过实践探索,一方面能深刻认识热液羽状流分布扩散特点,掌握热液探测数据的处理方法。另一方面激发... 详细信息

热液探测是现今我国大洋资源调查的主要内容之一。在海洋工程实践教学中,针对其特点,结合MATLAB软件,对数据处理方法进行程序设计,学生通过实践探索,一方面能深刻认识热液羽状流分布扩散特点,掌握热液探测数据的处理方法。另一方面激发学生的学习兴趣和积极性,培养学生的算法设计和编程能力,提高学生解决实际热液调查及相关海洋工程问题的能力,从而提升实践教学效果。

关键词：热液羽状流 matlab 数据处理实践教学

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西南印度洋中脊斜向扩张洋脊的热液羽状流异常

西南印度洋中脊斜向扩张洋脊的热液羽状流异常

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2020年中国地球科学联合学术年会

作者：陈栋陶春辉河海大学自然资源部第二海洋研究所上海交通大学

热液羽状流探测作为我们了解热液活动类型及其分布规律的首要手段,而热液活动的类型和分布规律则是认识超慢速扩张洋中脊岩浆供给和构造作用对于热液活动的控制机制及海底热液硫化物成矿规律的基础。由海底摄像照相、超短基线定位系统... 详细信息

热液羽状流探测作为我们了解热液活动类型及其分布规律的首要手段,而热液活动的类型和分布规律则是认识超慢速扩张洋中脊岩浆供给和构造作用对于热液活动的控制机制及海底热液硫化物成矿规律的基础。由海底摄像照相、超短基线定位系统、温盐深传感器、浊度传感器及多参数化学传感器等组成的深海拖曳热液探测系统是探测海底热液活动的主要装备。目前,

关键词：热液羽状流热液活动区印度洋中脊

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热液羽状流模型的建立与仿真

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计算机仿真 2015年第9期32卷 404-408页

作者：纠海峰庞硕韩冰哈尔滨工程大学水下智能机器人技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001

构建符合实际海洋环境的热液羽状流模型一直是进行水下机器人追踪探测研究的首要问题。目前应用的模型都比较单一,无法准确全面的描述羽状流特性,为了解决上述问题,提出利用一方程模型和细丝模型相结合的方法建立离散热液羽状流仿真模... 详细信息

构建符合实际海洋环境的热液羽状流模型一直是进行水下机器人追踪探测研究的首要问题。目前应用的模型都比较单一,无法准确全面的描述羽状流特性,为了解决上述问题,提出利用一方程模型和细丝模型相结合的方法建立离散热液羽状流仿真模型。模型考虑了湍流对热液羽状流的影响,利用一方程模型对雷诺方程进行流场求解,并利用细丝模型对羽状物化学浓度以及细丝的变化进行计算。利用所建模型对热液羽状流进行仿真,结果显示,上述模型可以很好的模拟出热液羽状流输运过程中的复杂形态,以及羽状物化学浓度的分布规律。对仿真结果进行数值分析后表明,上述模型在时间平均浓度分布以及瞬时浓度随时间变化等方面与实验结果相一致,充分验证了热液羽状流模型的合理性,并且为水下机器人进行追踪探测研究提供支持。

关键词：热液羽状流一方程模型仿真模型水下机器人

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西南印度洋49°～56°E洋脊段的热液羽状流:来自深水中的氦同位素异常证据

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海洋学报 2014年第6期36卷 42-49页

作者：卢映钰韩喜球王叶剑邱中炎国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海底科学重点实验室浙江杭州310012

海水中的氦同位素能对海底热液活动进行有效示踪。本文对在西南印度洋49°～56°E洋脊段采集的5条CTD拖曳剖面共14件深水样品进行了氦氖同位素分析。通过分析水体中存在的氦同位素异常，探讨调查区热液异常的特征和热液羽状流... 详细信息

海水中的氦同位素能对海底热液活动进行有效示踪。本文对在西南印度洋49°～56°E洋脊段采集的5条CTD拖曳剖面共14件深水样品进行了氦氖同位素分析。通过分析水体中存在的氦同位素异常，探讨调查区热液异常的特征和热液羽状流的分布。分析表明，5条CTD剖面均存在δ^3He异常，其中CTD7-2（位置：37．927°S、49．412°E，水深2140m，离底高度100m）的δ^3He值最大，达到49．2％。根据δ^3He分布特征，认为调查区内存在至少6处热液羽状流，其中37．927°S、49．412°E以西数千米范围内可能存在海底热液喷口。

关键词：西南印度洋脊氦同位素异常热液羽状流海底热液活动

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印度洋卡尔斯伯格脊6°48′N附近热液羽状流水化学参数异常和颗粒物成分特征

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海洋学研究 2017年第4期35卷 34-43页

作者：蒋紫靖韩喜球王叶剑邱中炎国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海底科学重点实验室

2015年中国大洋33航次在西北印度洋卡尔斯伯格脊6°48′N附近进行了热液异常探测,成功发现了大糦热液区。本文对该热液区附近采集的CTD水样开展了水化学与颗粒物分析。结果表明,在3 150~3 400m水深范围内水体存在Cl、Br、Mg负异常以... 详细信息

2015年中国大洋33航次在西北印度洋卡尔斯伯格脊6°48′N附近进行了热液异常探测,成功发现了大糦热液区。本文对该热液区附近采集的CTD水样开展了水化学与颗粒物分析。结果表明,在3 150~3 400m水深范围内水体存在Cl、Br、Mg负异常以及DFe和DMn正异常。其中Cl、Br、Mg的浓度较研究区海水背景值分别亏损2.87%~5.27%、3.21%~4.53%和2.52%~3.82%,Cl和Br的亏损指示海底释放的热液流体曾经发生了相分离。根据Mg的亏损情况,可以估算热液羽状流中热液流体的贡献约3.90%。DFe和DMn的浓度峰值分别为127nmol/L和29.0nmol/L,均出现在水深3 150m层位。颗粒物的电镜观察和能谱分析结果显示,在2 900~3 400m深度范围内存在热液成因的富铁氧化物(FeO占49.1%~95.2%),与海水样品中发现的高浓度DFe和DMn相印证。根据实测底层流流速与Fe(Ⅱ)扩散半径对研究区的Fe(Ⅱ)氧化半衰期进行了估算,得到大糦热液区Fe(Ⅱ)氧化半衰期为0.56~2.22h。

关键词：卡尔斯伯格脊大糦热液区热液羽状流海水化学异常颗粒物成分

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海底羽状流探测方法分析

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地球物理学进展 2018年第5期33卷 2113-2125页

作者：韩同刚童思友陈江欣徐华宁杨力王忠成海底科学与探测技术教育部重点实验室中国海洋大学山东青岛266100 自然资源部天然气水合物重点实验室青岛海洋地质研究所山东青岛266071 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 自然资源部海底矿产资源重点实验室广州海洋地质调查局广州510760

海底热液活动区域广泛分布多金属结核等矿产资源,冷泉活动区域赋存丰富的天然气水合物和海洋油气资源,同时它们对于海洋生物多样性、全球气候变化、海底构造与流体地质研究具有重要意义.海底羽状流是活动热液和冷泉的重要指示标志,是进... 详细信息

海底热液活动区域广泛分布多金属结核等矿产资源,冷泉活动区域赋存丰富的天然气水合物和海洋油气资源,同时它们对于海洋生物多样性、全球气候变化、海底构造与流体地质研究具有重要意义.海底羽状流是活动热液和冷泉的重要指示标志,是进行海底原位研究的直接场所,通过探测海底羽状流来寻找海底热液和冷泉的活动区域显得尤为重要.系统梳理并总结了海底羽状流在不同探测方法的表现形态特征和不同探测方法的适用性以及局限性,为以后进行海底羽状流探测采取合适的探测方法指明了方向.条件允许的情况下应采用综合探测方法,优势互补进行海底羽状流的探测与解译,可进一步提高探测正确性和准确性,减少解释误判.声学方法能够为进一步海底羽状流属性特征研究提供有效方法,同时指出海底羽状流探测研究的相关方向.

关键词：天然气水合物油气勘探冷泉羽状流热液羽状流流体喷溢

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全固态离子传感器的研制及其在西南印度洋热液探测中的应用

全固态离子传感器的研制及其在西南印度洋热液探测中的应用

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作者：吴荣荣浙江大学

学位级别：硕士

随着近年来工农业的发展,水质污染越来越严重,水域中的离子检测受到科学家的广泛关注。全固态离子传感器法是实现各水域中原位长期离子检测的重要方法,特别是对于深海复杂环境中的离子检测,全固态离子传感器法更显出其独特的优势。海底... 详细信息

随着近年来工农业的发展,水质污染越来越严重,水域中的离子检测受到科学家的广泛关注。全固态离子传感器法是实现各水域中原位长期离子检测的重要方法,特别是对于深海复杂环境中的离子检测,全固态离子传感器法更显出其独特的优势。海底热液系统是海洋的巨大宝藏,蕴藏着人类生活所需的许多资源。但由于热液喷口附近化学环境恶劣,目前能用于热液离子探测的化学方法较少。因此,研发一种既能用于不同水域离子原位检测,又能用于海底恶劣环境下热液探测的全固态离子传感器,对于水域污染评估和海洋资源开发具有重要意义。一方面,本文利用电化学方法,以铅膜为中间层,PbSiO3为敏感膜,制备了全固态Ag/Pb/PbSiO3硅酸根离子传感器。该传感器响应机理来源于敏感膜表面与待测溶液之间可逆的离子交换反应和金属与膜之间的可逆电子交换反应。利用电子扫描电镜和电化学分析对传感器进行性能表征分析发现,传感器表面覆盖一层直径约为0.2-0.5 μm的颗粒薄膜,传感器对硅酸根响应的线性范围为10-1-10-5M,线性拟合斜率为-33.35～-3 1.77 mV/decade,响应时间为5 s左右,电阻抗约为65Ω,重复好,对NO3-、SO42-、CH3COO-、CO32-和PO43-等多种离子具有较好的选择性。除此之外,Ag/Pb/PbSiO3硅酸根离子传感器体积小（直径约0.4 mm,长约2-3 cm）,操作简单,易于集成,能够在野外环境下实现自容/在线式原位监测,具有广阔的应用前景。另一方面,本文介绍了全固态pH、Eh、H2S和Ag/AgCl参比传感器的组装及标定方法。中国大洋341和4911在西南印度洋热液探测过程中,将该多参数化学传感器结合商业传感器（温度、甲烷、浊度、CTD传感器）搭载在摄像拖体上,在海水深超过2000 m的水下进行连续原位探测。在已知龙热液羽状流区,pH、Eh和H2S传感器分别显示出18、49和98 mV的电位异常,表明该多参数化学传感器在热液羽状流区会出现电位异常;在西南印度洋未知区域,该传感器显示了轻微的异常,暗示该处可能存在热液羽状流。在应用过程中,所有化学传感器电位异常处都与商业传感器对应。应用结果表明,多参数化学传感器能够快速响应热液羽状流引起的海水化学环境异常,是深海热液探测的有效工具。

关键词：全固态离子传感器硅酸根离子检测多参数化学传感器热液羽状流电位异常

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热液羽状流的异常数据处理方法及其在“宝石山”热液区的应用研究

热液羽状流的异常数据处理方法及其在“宝石山”热液区的应用研究

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中国地球物理学会第二十九届年会

作者：陈升陶春辉李怀明陈永顺周建平吴涛国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海底科学重点实验室吉林大学地球探测科学与技术学院北京大学地球与空间科学学院地球物理系

自2005年以来,我国科学家已经在东太平洋海隆进行了多个航次的调查工作,发现了"宝石山"热液区、"鸟巢"热液区等[1-2],为研究快速扩张洋中脊海底热液活动的特点和规律提供了基础资料。"宝石山"热液区位于... 详细信息

自2005年以来,我国科学家已经在东太平洋海隆进行了多个航次的调查工作,发现了"宝石山"热液区、"鸟巢"热液区等[1-2],为研究快速扩张洋中脊海底热液活动的特点和规律提供了基础资料。"宝石山"热液区位于东太平洋海隆北纬1.2°加拉帕戈斯微板块的南缘,是在我国大洋21航次第三航段调查时发现的[3]。在航次作业中,获得了丰富的热液羽状流探测数据以及地质样品和海底摄像资料。热液羽状流的研究作为现代海底热液活动调查研究的一个重要方面,可通过探测并分析海水的浊度和温度等异

关键词：热液羽状流热液区异常数据处理

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