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1、庙岛南部岛群沉积物有机碳埋藏通量1、相关定义1.1、吸附的定义 水体中的有机污染物在液相水和固相沉积物间的转移,主要通过固相对水中 有机物的吸附以及固相有机质对有机物的溶解(或称之为吸收作用)与分配过程, 亦即靠其对有机物的吸着作用来完成。 化学物质的吸着作用在自然界广泛存在,吸着作用是指固液两相中某化学物 质在固相中含量增加,在液相中含量降低的作用过程。能够使液相中的化学物质 转移到固相中的物理吸附、化学吸附、分配、沉淀、络合等化学反应过程都为吸 着作用。但有机污染物主要靠分配和吸附这两种吸着作用来完成在固液两相间的 转移35,36。 吸附既包括物理吸附,又包括化学吸附,一般指有机物在固相上
2、的吸着作用。 分配是指沉积物中的有机质对水体中含有的有机物的溶解过程。而对于不溶解有 机物吸附的主要作用机理是分配作用。 8 1.2、湿地的概念与功能 1.1.1.1 湿地的概念 由于湿地类型多样和人们认识上的差异,目前对湿地的定义尚未统一。据 相关资料统计,目前关于湿地的定义已有近 60 种。最早的湿地定义是由美国鱼 类和野生动物保护协会在 1956 年提出的,将湿地定义为”浅水或暂时性积水所 覆盖的低地”,以挺水植物为其特征,包括各种类型的沼泽、湿草地、浅水湖泊, 但是不包括河流、水库和深水湖。 目前在我国被广泛接受的湿地定义主要来自于湿地公约中的定义。湿 地公约认为湿地是:不管是天然、人
3、工、长久或暂时性的沼泽地,泥炭地或水 域地带,静止或流动的淡水、半咸水、咸水水体,包括低潮时水深不超过 6 米的 水域;同时还包括邻接湿地的河湖沿岸、沿海区域以及位于湿地范围内的岛屿或 低潮时水深不超过 6m 的海水水体。按照该定义,湿地包括湖泊、河流、沼泽、 盐湖、盐沼以及海岸带区域的珊瑚礁、海草区、红树林和河口等类型。此定义是 一种广泛的定义,具有高度的科学性,为国际湿地科学界所广泛接受,在湿地管 理和保护方面体现出明显的优点4。 1.1.1.2 湿地的功能 湿地具有巨大的资源潜力和环境功能,除向人类提供大量的食物、原料和 水之外,在维持区域生态平衡、保持生物多样性和珍稀物种资源,尤其是在
4、调节 气候、均化洪水、水质净化、保护物种基因多样性等方面有其不可替代的作用, 因而受到人们的广泛关注5。具体表现在以下几个方面: (1)调蓄水量和调节气候 湿地一般位于本地区的低凹处,含有大量持水性良好的泥炭土和植物及质 2 地粘重的不透水层使其具有巨大的蓄水能力。它能在短时间内蓄积洪水,然后用 较长的时间将水排出。湿地的存在,对于附近河流的水源补给、工农业生产及当 地的生态环境起到了巨大的调节作用,通过区域内水分的蒸发、降水、径流、下 渗等环节促进了区域水量的配置均衡,某种程度上具备调节区域小气候的环境功 能。 (2)独特的物质循环和能量流动类型 在湿地生态系统中,物质和能量通过绿色植物的光
5、合作用进入植物体内, 然后沿食物链从绿色植物转移到昆虫、小型鱼虾等食草动物,再经水禽、两栖、 哺乳等食肉动物,最后,部分有机物被微生物分解进入再循环,部分积累起来; 而能量由于各营养级的呼吸作用及最后的分解作用,大部分转化为热面散失。由 于湿地生态系统特殊的水、光、热等条件,其初级生产力高,能量积累快。湿地 是地球上最富有生产力的生态系统之一。 (3)丰富的遗传基因库 湿地生态环境复杂,它适于各类生物的生存繁衍,湿地生态系统为各种各 样的生命提供了生存场所,而且,在湿地动物和植物之间存在着复杂的联系,为 科研提供了重要的条件,成为巨大的种质、基因库。在湿地生态系统中,生存着 许多特有的、珍稀的
6、、甚至濒危的生物物种,湿地所保存的遗传基因对保障生物 种群的延续,特别是珍稀濒危物种的可持续发展具有重要的研究价值。 (4)旅游观光等社会功能 湿地以其独特的自然风光以及丰富的珍稀物种构成了独特的湿地景观,具 有较高的观赏价值,此外,湿地中有各种矿砂和盐类资源,湿地的地下油汽资源 开发利用,在国民经济中的意义重大,除可创造直接的经济效益外,湿地还具有 重要的文化价值。尤其是城市中的水体,在美化环境、调节气候、为居民提供休 憩空间方面有着重要的社会效益等。 1.3、热力学基本概念 3.2.1 理论研究进展3.2.1 理论研究进展 由热力学中的能量守恒定律可知,能量不会凭空消散,只会相互转化。单位
7、时 间内,构件所获得的热量是由构件增加的内能以及对外界所做的功的综合效果79, 即 Q E A (3-1) 由于脉冲放电时固体材料几乎不变形,因此将所做功 A视为零,则电流产生的 热量全部用于增加构件的内能, Q E (3-2) 在热传导中可表示为 Q1 Q2 Q3 (3-3) 式中 Q1 表示单位时间内物体获得热量 J ; 19 Q2 表示单位时间内热源产生热量 J ; Q3 表示单位时间内物体温升所需热量 J 。 任意取一物体V ,假设其表面为S ,在物体内取一小块区域v1 ,区域表面为s1 (图 3-1),则 Q (3-5) 1 s qn s 1 d 1 s kgra dT n ds1
8、1 z nds1dv1 w1 Vv1s y x 图 3-1 子域表面坐标 利用格林(Green)公式,将上式右端化为体积分,则有 Q1 v div kgradT dv1(3-5) 1 此外,假定物体内部存在一个体热源,产生热源强度W 。则对此子域有 Q2 v W dv1 1 (3-6) 同时有 Q3 v T c tdv1 1 (3-7) 式中 c比热熔 J / g K ; 密度(kg / m 3); 由式(3-3)得 div kgradT W c T v t dv 1 0(3-3) 1 由于上式对任意子域均应成立,故被积函数必处处为零,即 div kgrad T W =c T t (3-9)
9、20 对均匀各项同性体,k 为常数,则有 div kgradT =kdiv gradT k 2T (3-10) 式中 2为拉普拉斯算子,在直角坐标中 2 2 2 2 x 2 y 2 z2 (311) 式(3-9)可简化为 T 2 t a T W c (3-12) a 为”导温系数”或”热扩散系数”,由下式定义 a k c (3-13) 电磁热止裂时,产生的温度场是非定常温度场,在不同坐标系中,热传导微分 方程的表达也不同80。 在直角坐标系中 T 2T 2 2 t a T T W Tx 2 y 2 z 2 c (3-14) 在柱坐标系中 T 2 2 2 t aT 1 T 1T T W T r
10、2 r r r 2 2 z 2 c (3-15) 在球坐标系中 T 2T 2 T 1 2T 1 21 t a 2 T T W t R r R 2 sin2 2 R 2 2 R 2tg c (3-16) 式中 T 温度 C ; aT 导温系数(m 2/ s ); W 单位时间内每单位体积的热源的发热量(J / m 3); 经度角; 纬度余角。 21 1.4、沉降史恢复的相关概念和方法原理 2.1.1 沉降史恢复的相关概念2.1.1 沉降史恢复的相关概念 1 沉降与隆升 沉降是指地壳在垂直方向上活动的过程中,沿重力竖直向下使高程降低的运动,反 之则是隆升。沉降和隆升都必须有一个参照面和相对的时间。
11、如果在一定的时期内某个 地质界面低于参照面则说明发生沉降;若在一定的时期内某个地质界面高于参照面则是 隆升。沉降和隆升即可以是地壳垂直运动的表现也可以是水平运动的一种派生。比如由 于水平挤压产生的地壳褶皱变形,其在重力作用下发生一定范围内的沉降或者隆升。沉 降后凹陷下沉区接受沉积物的沉积便成为了盆地,而隆升高位区遭受改造形成隆起。 2 沉降作用与沉积作用 沉降作用是指地壳的一种垂直运动过程,含有时间意义。而沉积作用是指地壳的物 质在外地质营力的驱使下,通过改造而达到的一种新的建造过程,即充填、堆积的地质 过程。虽然两者概念不同,但其内在联系非常紧密。沉降作用形成沉降区,为沉积作用 提供场所(空
12、间);而充填在沉降区中的沉积物的负荷作用也可能进一步引起沉降作用。 3 构造沉降与负荷沉降 能够引起盆地发生沉降的因素很多,归纳总结可分为构造原因和非构造原因。由构 造原因引起的盆地沉降称为构造沉降,也就是岩石圈板块的变形、相互作用、内部的热 作用和相互转换等地壳动力学演化过程中产生的沉降。由非构造原因引起的盆地沉降称 为负荷沉降。盆地填充物的负荷以及盆地水体等引起盆地下沉均属于负荷沉降。无论是 哪种因素导致的盆地沉降,最后都要由重力作用来达到均衡,从而使岩石圈重新达到稳 定状态。总的沉降由构造沉降和负荷沉降两部分组成。 4 沉降量与沉降速率 沉降量可以直观且简便的反映含油气盆地在沉降的过程中
13、某地质时期内的沉降幅 度。沉降速率则是盆地沉降过程中某一构造面在单位时期内下降的幅度。二者都可以用 来反映盆地的沉降特点,并且可用图示法将二者表示出来。通过绘制能够反应某一构造 面沉降过程的沉降曲线,既可以读取出不同地质时期内的沉降量,同时可计算出该时期 的沉降速率(沉降曲线的斜率)。绘制沉降曲线离不开对地层埋深的分析,按照地层的 10 东北石油大学硕士研究生学位论文 岩性百分比含量采用回剥压实法计算出地层古埋深,进而绘制出地层的埋藏史曲线。盆 地基底的埋藏史曲线同时也是反应盆地沉降过程的总沉降曲线,除去由非构造因素导致 的负荷沉降,剩余部分就是构造沉降。盆地沉降史主要包括地层埋藏史曲线、盆地
14、基底 沉降曲线以及盆地构造沉降曲线等内容。 沉积速率与沉降速率之间比较也可以反映盆地一定的沉降特征,二者之间的大小关 系可以随着盆地的演化而发生变化。当沉降速率大于沉积速率时为”欠补偿盆地”,此 时盆地的水体深度加大形成上超的沉积层序。当沉降速率与沉积速率处于均衡状态时为 “补偿盆地”,盆地水体的深度长期基本达到平衡状态,在同一相带可形成较厚层的沉 积岩层。而当沉降速率小于沉积速率时,盆地的水体逐渐变浅,沉积物大量填充,成为 “过补偿盆地”。 5”地层骨架厚度不变”压实模型 假设压实过程中仅仅影响了地层的孔隙度缩小但并没有让地层柱的横截面积变大, 我们将这种压实模型称之为”地层骨架厚度不变”压
15、实模型(图 2.1)。骨架厚度通常被 定义为当地层遭受压实后孔隙度几乎为零时的地层厚度。通常,地层骨架厚度不变压实 模型普遍适用于不易流动的岩层。压实作用是众多成岩作用中非常重要的一种,是制约 沉积物在埋藏及成岩过程中特征变化的重要因素。使用地层骨架厚度不变压实模型复原 地层的埋藏史,实质上是恢复地层中的孔隙度的演化过程。 图 2.1 地层骨架厚度不变压实模型示意图(据陆克政) 6 岩层孔隙度变化 孔隙度其实是单位体积岩层中的孔隙所占的体积大小,孔隙的形成原因也是多种多 11 1.5、埋藏物概念的界定 一、埋藏物概念的讨论 (一)各国和地区的立法 关于埋藏物的概念,罗马法早有提及,只要是隐藏在
16、他物之中,因年代久 远,而无法确定其所有人的就是埋藏物,事实上是指埋在土地中的动产。近代 以来,对埋藏物的定义明文规定的较少。法国民法典、意大利民法典和瑞 士民法典是这其中有规定的国家。法国民法典中规定,一切被埋藏或隐匿 的物品,其发现纯属偶然,无人能证明其所有权之物乃是埋藏物。意大利民法 典第932条第1款规定:”埋藏物是某一隐藏或者埋藏在地下的、任何人均无法 证明自己是其所有人的、有价值的动产。”此外,瑞士民法典规定,埋藏物 是经年久月埋藏于地下,已无法明确其所有人的有价物。通过德国民法第984条 的规定,我们可以判明德国民法将埋藏物界定为常年被隐藏以致再也无法查明 所有人的物。日本民法典和我国台湾地区民法虽然没有关于埋藏物含义的明确 界定,但根据学界通说,一般认为是埋藏于土地或他物中,不易从外部目睹, 而其权属无法判别之物。 由此可见,德国民法典其强调的是埋藏物的长期性,瑞士民法强调的是埋 藏物的长期性和价值性。德国、瑞士
