[发明专利]液压驱动型高分辨率深海沉积物孔隙水原位保真取样器

说明书

本发明涉及深海取样技术，旨在提供一种液压驱动型高分辨率深海沉积物孔隙水原位保真取样器。包括：取样插板单元、存样及连接单元、采样抽拉单元；取样插板单元包括：取样插板、防污染挡板和孔隙水取样器；所述取样插板呈竖向布置，在其表面均匀间隔地设有若干个水平凹槽，每个凹槽中布置一个孔隙水取样器；紧贴取样插板表面设有能够与之相对移动的防污染挡板，在防污染挡板上设置与水平凹槽相配合的若干个开孔；各孔隙水取样器通过存样及连接单元接至采样抽拉单元。本发明可同时获得若干个厘米级间隔的高分辨率孔隙水样本，最小程度降低对深海沉积物的扰动，增加孔隙水样品精度，并减小装置的体积；能避免取样前插入过程中孔隙水取样器被污染。

技术领域

本发明涉及深海取样技术，特别涉及液压驱动型高分辨率深海沉积物孔隙水原位保真取样装置。该取样器能在维持原始环境的状态下，对深海沉积物孔隙水进行厘米级的高分辨率保真采样，从而获原位不同层位的保真孔隙水样品。

背景技术

深海沉积物孔隙水通常能够反映出天然气水合物的存在形式，通常通过检测孔隙水和表层海水中的甲烷(烃类气体)和硫化氢(其他气体)的异常标志来识别天然气水合物，这能够为天然气水合物高效、快捷的检测提供参考依据。同时，在天然气水合物成藏区，由于地下环境中普遍存在压力、温度、浓度和组分上的差异，烃类物质将从深部动态运移至表层，使得浅表层沉积物、孔隙水和底层水等介质中的地球化学特征发生变化，形成地球化学异常。因此，深海沉积物孔隙水采样研究对于海洋油气资源勘查与开发具有重要的意义，尤其在海底天然气水合物勘查方面能够提供有效的地球化学特征信息。

在深海取样技术中，高分辨率取样通常是指在沉积物深度剖面上取样点位密度丰富。对于海底天然气水合物勘查而言，高分辨率取样可以更准确的提供海底沉积物孔隙水深度方面的地球化学信息。由于深海海底是一个高压、低温以及强腐蚀环境，并且海底地形较为复杂且周围海水又时刻处于动态变化的过程，故这些情况使得海底沉积物孔隙水的采集难度增加。

现有的深海孔隙水采样设备通常是基于重力或结合电机取样等传统的采样方式，采样设备结构复杂且采样深度及点位受限，不能同时兼顾取样密度丰富及样品量的问题。在应用于深海环境中时，由于深海环境复杂极容易出现难以保温保压等问题，难以实现深海沉积物孔隙水在高分辨率下的原位保真取样。

因此，研究一种高分辨率深海沉积物孔隙水原位保真取样器能够使其获得无扰动、无污染的高分辨率孔隙水样品是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种液压驱动型高分辨率深海沉积物孔隙水原位保真取样器。以此解决采样深度、样品量和高分辨率难以同时兼顾的问题，实现无污染、高分辨率的深海沉积物原位孔隙水保真取样。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种液压驱动型高分辨率深海沉积物孔隙水原位保真取样器，包括取样插板单元、存样及连接单元、采样抽拉单元；其中，取样插板单元包括：取样插板、防污染挡板和孔隙水取样器；所述取样插板呈竖向布置，在其表面均匀间隔地设有若干个水平凹槽，每个凹槽中布置一个孔隙水取样器；紧贴取样插板表面设有能够与之相对移动的防污染挡板，在防污染挡板上设置与水平凹槽相配合的若干个开孔；各孔隙水取样器通过存样及连接单元接至采样抽拉单元。

作为优选方案，取样插板与防污染挡板之间为具有一定紧固力的活动连接，当取样插板向下位移时能够带动防污染挡板向下位移；防污染挡板的顶端通过钢丝绳连接至固定锚点(可以是单独的固定支架，或者是水下机器人上的支架)，且钢丝绳张紧时的最大拉伸长度与取样插板的最大行程之间具有差值；当取样插板带动防污染挡板向下位移至钢丝绳最大拉伸长度后，取样插板还能继续位移一段距离，使各孔隙水取样器与防污染挡板上对应的开孔位置相互重合，从而露出于开孔中(即，利用特定的行程差值使得两者发生相对移动，直至各孔隙水取样器由被遮蔽的防污染状态变成露出的可采样状态)。