...江汉平原第四纪沉积环境分析中的应用

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[摘 要]随着当今时代的飞速发展，人们对于能源的需求也在不断增加。相对于陆地上资源的有限性，海洋资源的广泛性逐步引起了人们的关注。在这种背景下，人类的活动逐步向着海洋扩展。海岸、近海地带以及河口都成为了人们对于海洋利用开发的场所，并且在这些场所的底床多数是有第四季松散沉积物——土体沉积形成的，是一种土质海床。但是，由于这些区域的水深程度相对较低，所以容易受到外力的作用，尤其是在波浪的作用下，海床会出现瞬态和累积两种孔隙水压力的变化。本文针对在沉积环境的判别中，借助于海洋波浪理论进行相应的研究，旨在促进海洋波浪理论在沉积环境判别中的应用。

[关键词]海洋波浪理论；沉积环境；判别

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0114-02

引言

隨着时代的发展，特别是随着陆地上人口的不断增加，资源及环境的压力不断增大，人类活动的领域不断扩展，借助于技术的发展，人们对于海洋资源的利用效率也在不断地提升，在这样的情况下，就需要对于海洋资源进行相应的判定，才能尽可能满足人们对于海洋资源的需求。就目前的情况来看，人们对于浅海、海岸以及河口开发利用的范围相对集中，利用水平相对较高。最为主要的原因在于这些区域的水深较浅，更容易进行相应的人类活动。不仅如此，这些区域的海床中也蕴含较多的资源，对于人类的进一步发展具有重要意义。

一、海洋波浪理论概述

1.海洋波浪理论的内涵

所谓海洋波浪理论，是指在海水受到外力的作用表现出来的一种波浪运动的状态。在自然界中常常是可以观察到海洋水面或者是其他水面中的各种波动，这就是所谓的波浪运动。波浪运动是在海洋中最为常见的现象之一，对于海岸工程、海港建设以及岸滩的演变具有重要的意义。外力对于海洋运动的影响因素较多，像是常见的大气压、风、海洋中不同水层密度的不同，甚至是天体的运动都是会对海洋的波浪运动产生一定的影响。海洋波浪运动在日常的情况下表现出一种较为稳定的状态，但是由于外界变化具有不确定性，所以在波浪运动的过程中也是会随着环境的变化而有所变化。

2.海洋波浪理论的作用

随着人类海洋工程的不断深入，海洋波浪理论的实践意义不断提升。尤其是对于一些海上大型钻井平台周围海洋环境的好坏，以及由于风暴等因素的影响，对于这些海洋工程建筑的影响水平也是在不断提升。在这样的背景下，借助于海洋波浪理论，人们能够应用相应的数学方法推测出相应波高以及对于建筑物的影响程度。

对于一些海工建筑来说，多数是采用风暴潮等极限波高模型进行波浪力的计算，这些波浪力与实测的结果之间有着较大的差距，在实际过程中仅仅是能够达到其中三分之一的波高，或者是能够达到十分之一的有效波高，但是这并不是极限波高的存在意义无用，而是通过这种极限波高的计算保证海工建筑的稳定性，对于在海上建筑的应用和操作的安全性具有重要意义。在计算波高与结构物之间作用时，通常是采用规则波假定的范式，这种方法的前提假设是入射波浪能够在水面上或者是海面上沿着同一方向均匀的传播，并且这些波浪在传播的过程中方向不会发生变化，由于这些假设与实际之间存在加大的区别，所以在实际的海洋波浪中代表性相对较低。另外，可以借助于海洋波浪理论确定出海洋沉积环境的现状，对于后期的开采和利用的意义都是较为重大。值得注意的一点是，在自然界中海洋波浪呈现出一种随机的非线性过程，所以与海洋波浪理论之间还是存在一定的差别。现在使用的波浪理论是一种来源于真实的波浪，并进行过抽象处理的理论。对于其中的随机性多数是采用波浪振幅谱进行表示。

二、应用海洋波浪理论判别沉积环境概述

1.沉积环境的内涵

所谓沉积环境，是指在沉积物（岩）在形成的过程中，由于受到外界环境的影响形成的具有特定的化学、物理以及生物条件的区域。当前对于沉积环境的判别主要是从这三个角度出发进行判别和鉴定。尤其是岩石在沉积的过程中，或者是在成岩的过程中，由于外界的地理条件、生物条件以及气候和沉积介质的条件影响，形成的最终结果有着巨大的差别。目前，人们多数会将沉积相遇沉积环境结合使用，或者是认为沉积相就是沉积环境，相对来说，这两个词语之间还是存在一定的区别，沉积环境是对沉积相和沉积质的一种综合，沉积相是人们研究油气藏开采勘探中具有重要意义的概念，人们是采用分析沉积相中的取芯资料、古生物标志以及相应的岩性标志来进行沉积环境的分析。

2.判别沉积环境的原理

在地质数学中应用较多的一种多变量分析方法就是判别分析的方法，所谓的判别分析实际上是一种对于样品的分类与预测的过程，并且将取样未知的部分经过判别，将其划分到已知的部分或者是所谓的母体中去。相较于传统的地质分类方法，应用判别分析的方法能够实现从定量的角度进行问题的研究，不仅是涉及到的变量较多，还能够保证分类的准确程度的提升。在传统的沉积环境判别的过程中，仅仅是采用一个或者是较少的变量类型进行研究，虽然得出的结论在一定程度上具有较高的准确性，但是就整个的判别结果对照来看，其准确性程度相对较低，难以满足沉积环境判别的社会要求。因此，借助于科学技术的进步，以及计算机分析技术的有效发展，在对于沉积环境判别的过程中，能够将较多的变量类型纳入其中，并可以在分析的过程中以定量的形式获得相应的结果。在实际中，具体需要解决的问题主要是两个方面，首先是要对于已知的分类情况有所了解，也就是对于现有的沉积环境的类型进行分类，保证每一种类型的沉积环境具有自身的特色，又区别于其他类型，在对于这些沉积环境类型了解清楚地基础上，对于选择的样品的特征进行函数设定。另一方面，是在第一步操作的基础上，对于位置归属的样品的进行归属化操作。值得注意的是，判别工作应该尽可能在满足多种判定指标的基础上进行操作，这样才能保证整个判别过程的准确性程度的提升。

3.海洋波浪理论在沉积环境判别中的应用

在对沉积环境进行判别的过程中，需要根据海洋波浪理论建立起相应的判别函数。具体来说，首先应该建立起相应的判别函数。在借助于海洋波浪理论对于沉积环境判别之前，应该对于现有的沉积环境的类别进行相应的规定，并建立起相应的判别函数，在对沉积环境进行判别的过程中，多数是采用贝叶斯准则先进行概率计算。如果是计算波浪力的话，需要采用半经验公式莫里森方程进行相应的计算，主要的原因是采用这种方法较为简单，在计算的过程中，不会出现较多的影响因子，但是同样地，在阻力系数以及惯性力系数的选取中时候受到的影响因素较多，所以选取过程的困难程度会在一定程度上有所提升。

其次，是对经过概率计算的总体进行判别函数效果的确定。尤其是在实际操作中，沉积环境的类别是能够确定的，所以在进行判定的过程中，对于获得结果还需要借助于公式进行回判，如果在这个过程中不能满足75%以上的判对率，那么最终获得结果是不存在借鉴意义，需要重新开始判定过程，并检查在判定过程中出现问题的环节，针对具体环节的具体问题，采取相应的解决措施，实现判对率的有效提升。具体的判别公式为，在计算的过程中要保证计算的准确性。另外，除了采用这种判别函数确定判对率之外，对于判别函数的效果进行检验还可以采用相关的统计方法，确保判别函数的准确率。

最后，是对通过判别函数，并且在总体判别函数检验中具有较高显著性的样本进行归类。根据现有的标准确定的类别，符合其中的条件就可以将沉积环境的样本归入其中。在具体的操作过程中，需要将样品的数据代入到相应的判别方程中，会获得相关的特征值，将所获得特征值与已经划分过的类型进行对比，接近于某一个重心的，也就是属于该种判别环境。值得注意的是，在得出沉积环境的类型之后，需要将判别方程对于该研究区块的研究结果进行分类，并且以平面的形式标出相应的个结果，只有这样才能做出相应的沉积岩相图。

4.应用研究

在實际沉积环境判别的过程中，应该根据相似性特征对沉积环境进行划分，具体来说，可以将八个微相划分成四大类。分别是Ⅰ类，这种主要包括水下分流河道或者是一些河口沙坝微相；其次是Ⅱ类，在这种类别中，沉积环境主要是包括前缘席状砂以及一些浅湖滩砂；再次是Ⅲ类，这类沉积环境主要是一些水下分流沉积；最后是Ⅳ类是湖湾微相。在采样的过程中需要对于根据选取区域的砂层厚度以及渗透率等因素进行确定，借助于相应的计算公式计算出采样样品的特征变量数。根据相应的判别公式确定出沉积环境的类别。值得注意的是，在实际的判别过程中，将沉积取样的过程中，需要将具体的渗透率以及砂层厚度给与明确，之后在根据已经确定的类别进行归类。最后不仅是要在平面图中给出相应的结果，还要结合具体的结果做出相应的沉积岩相图。不仅如此，也可以根据本地区的实际情况，借助于海洋波浪理论将沉积环境划分成更多的类型，以确保对于沉积环境更为细致的划分。

四、结论

海洋波浪运动的过程中存在较多的能量，与自然界中存在较多的波动类似，这些波浪运动具有一定的规律和特性。在对沉积环境判别的过程中，借助于海洋波浪理论，应该对于现有的沉积环境类型给与相应的规定，在准确的了解各种沉积环境类型的基础上，使用贝叶斯准则建立起相应的计算公式，之后在将获得的沉积环境样品的实际情况进行分析，运用多种指标进行沉积环境的判定。不仅是有利于提高沉积环境的准确率，还能够提升人们对于沉积环境的认识程度，对于后续的利用开发具有重要的意义。借助于沉积环境的判别，人们对于自然环境的演化认识程度也是在不断地提升，对于后续的科研活动、生产活动的开展具有重要的意义。

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