黄河三角洲滨海区沉积物的分异特征与规律

根据2000年79月黄河三角洲滨海区表层沉积物的分析结果,运用F lem ing的三角图式对沉积环境进行划分,并在此基础上结合沉积物结构、地形和水动力条件,探讨了沉积物的分布规律及其作用机制。结果表明:研究区域可划分为废弃三角洲滨海区、现行河口区和莱州湾滨海区三个沉积环境。对于废弃三角洲沉积区,在早期废弃的湾湾沟海区风浪作用为主,沉积物普遍较粗,抗冲能力较强;废弃不久的飞雁滩海区在波流联合作用下,沉积物粒径由岸向海变细,大致在-5-6m水深处存在一明显的界限,该水深以浅砂含量较高;而该水深以深以粉砂和粘土为主,砂含量较低。现行河口区,由于沙嘴前方强潮流带的作用,沉积物粒径由岸向海表现为粗—细—粗的演变趋势。在莱州湾海区,由于潮流场的影响,以广利河河口为界,以北粒径较细,而以南则较粗。      

现代黄河三角洲南部潮间带及附近海域沉积特征认识与分析

基于潮间带和浅海12个柱状样粒度、地球化学元素、210Pb同位素实测数据,结合河流年代特征、岸线历史变化等资料,参照前人关于沉积相和沉积速率研究成果,对现代黄河三角洲南部潮间带及莱州湾西部海域沉积特征进行了分析。根据剩余210Pb比活度信息,综合运用历史地理学方法、沉积环境判别公式和粒度曲线变化特征,初步认识了现代黄河三角洲南部潮间带地区具体沉积年代。对柱状样的数据进行分析后,运用相关特征值定量区分了沉积物的物源。结果表明:在潮间带这样不稳定的沉积环境下,210Pb_ex比活度阶段性倒置的分布模式虽然无法对年代进行连续标定,但可以在很大程度上指示沉积环境变化。现代黄河三角洲南部潮间带沉积物形成时间要远早于莱州湾西部,210Pb结合沉积环境判别函数、历史地理资料以及粒度特征可以将深度102 cm、80 cm、32 cm分别标定为1929年、1934年和1947年。广利河水系在深度20 cm范围内影响沉积环境。地球化学元素相关特征值分析显示:现代黄河三角洲南部潮间带沉积物风化程度介于黄河和莱州湾南岸之间,个别微量元素富集程度与莱州湾沉积物差异明显,就沉积环境而言,与现代黄河沉积物已有所不同。     

Sediment distribution characteristics and environment evolution within 100 years in western Laizhou Bay,Bohai Sea,China

This study is about the reconstruction of fluvial origins based on the grain size distribution of sediment deposits in the western Laizhou Bay, Bohai Sea, China. Thirteen sediment cores were selected to research sediment characteristics using the Sahu discriminant formula, C-M diagram, and Folk method. The results showed: (1) Bounded by the Guangli River estuary, the north sediment was affected by the water and sand flowing from the Yellow River during different periods. The south sediment came from multi-source rivers under the influence of the Xiaoqing River, Mihe River, and other coastal rivers; (2) the deposited sediments were dated by a clear historical record of the branched channel oscillation combined with the characteristics of the diversion channel, erosion, and regression. The subaqueous delta overlapped during several Yellow River channel runs (1897–1904, 1929–1934, 1938–1947, 1947–1953, 1976–1996) and the deposited sediment facies changed (the north tidal flat-abandoned subaqueous delta-lateral delta-delta front); (3) the deposited sediment characteristics can be revealed by studying the branched diversions of the Yellow River and coastal multi-rivers of the past one hundred years.     

Dedication: Dr. Scott W. Nixon (1943–2012)

The availability of suspended sediments will be a dominant factor influencing the stability of tidal wetlands as sea levels rise. Watershed-derived sediments are a critical source of material supporting accretion in many tidal wetlands, and recent declines in wetland extent in several large river delta systems have been attributed in part to declines in sediment delivery. Little attention has been given, however, to changes in sediment supply outside of large river deltas. In this study, significant declines in suspended sediment concentrations (SSCs) over time were observed for 25 of 61 rivers examined that drain to the East and Gulf Coasts of the USA. Declines in fluvial SSC were significantly correlated with increasing water retention behind dams, indicating that human activities play a role in declining sediment delivery. There was a regional pattern to changes in fluvial sediment, and declines in SSCs were also significantly related to rates of relative sea level rise (RSLR) along the coast, such that wetlands experiencing greater RSLR also tend to be receiving less fluvial sediment. Tidal wetlands in the Mid-Atlantic, Mississippi River Delta, and Texas Gulf especially may become increasingly vulnerable due to rapid RSLR and reductions in sediment. These results also indicate that past rates of marsh accretion may not be indicative of potential future accretion due to changes in sediment availability. Declining watershed sediment delivery to the coastal zone will limit the ability of tidal marshes to keep pace with rising sea levels in some coastal systems.     

渤海湾晚更新世晚期以来古河道分布和三角洲发育及其古环境的演变

渤海湾及其沿岸是中国海洋地质与第四纪地质研究程度最高的地区之一。虽然研究成果众多,但仍有一些基础的地质问题亟待解决。比如,晚更新世晚期黄河是否流经渤海湾?全新世黄河在渤海湾及其沿岸形成的多期次三角洲叶瓣在海域如何展布?以上问题一直是中国海洋地质研究中备受关注的热点话题。借助2016-2017年在渤海湾获取的约2000 km的浅地层剖面数据、2个30 m左右的取芯钻孔（BXZK2017-1和BXZK2017-2孔）及相应的AMS ¹⁴C和OSL测年数据,同时结合前人的一些浅剖数据和钻孔的研究成果,将渤海湾中部晚更新世以来的地层自上而下划分出4个地震单元（SU1~SU4）和6个沉积单元（DU1-DU6）,分别对应前三角洲相、潮坪与浅海、泛滥平原、河道相、海陆交互相、湖沼相。在此基础上综合探讨渤海湾晚更新世晚期以来总体的地层框架和沉积演化特征。研究表明：黄河可能在21.8~9 cal ka BP,由近东西向流经渤海湾北部进入渤海中部盆地;全新世以来,渤海湾从西北侧至南侧,依次分布4期次的三角洲叶瓣,对应的发育时间可能分别是1400 AD~现在、11~1128 AD、700 BC~11 AD和1855~现在;渤海湾西侧最北两期次的水下三角洲可能主要与海河有关,而南侧其余2期次三角洲叶瓣则可能分别对应岐口超级叶瓣以及现代黄河三角洲超级叶瓣。加深了解渤海湾晚更新世晚期以来的地层序列演化、古河道发育以及全新世三角洲在渤海湾的展布情况,将有助于渤海湾海岸带开发、海底工程建设以及地质灾害防范等。     

全球变化中的浅海沉积作用与物理环境演化——以渤、黄、东海区域为例

以渤、黄、东海陆架区为例 ,综合评述入海沉积物通量、浅海沉积作用和人类活动影响下的物理环境变化。黄河、长江沉积物入海后主要堆积于河口附近 ,沉积速率为 10～ 10 0mm/a ,部分物质输运至陆架区 ,形成泥质沉积体 ,其沉积速率为 1mm/a量级。但目前河流入海沉积物通量呈减小趋势 ,今后河口附近的堆积将会减缓 ,并在总体上转化为侵蚀状态。在过去的 7ka里 ,来自黄河、长江等河流的沉积物形成了河口三角洲、滨海平原、潮流脊和潮汐汊道沉积体系 ,其演化方式是双重的 ,既有常态边界条件和外力作用下的演化 ,又有边界条件和外力作用发生变异时的演化。边界条件和外力作用变异的原因包括入海通量变化、全球气候变化、海面上升和人类活动等。建议从中国海岸带城市化发展的现状和需求出发 ,对此进行深入研究。     

Coastal erosion in Shandong of China: status and protection challenges

Shandong has more than 70% of natural coasts are under erosion. Coastal erosion started from the 1970’s and became a very serious problem at 1990’s. The dramatic decrease of sediment supplies from rivers caused rapid erosion at the delta and estuary areas, especially in the abandoned Yellow River Delta. Most sandy coasts along the Peninsula were eroded due to lack of sand supply and interruption of alongshore sediment drift, sand dredging from the beach or the offshore area caused serious erosion during short time. Sea-level rise causes slow but constant shoreline retreats and became a more serious threat. Different types of hard solutions for coastal protection against erosion were used in Shandong. Seawalls are most widely used, especially at the Yellow River Delta and city center waterfront. Groynes, jetties and breakwater are used on the north and east sandy coast of the Peninsula. Hard approaches are effective to protect the coast erosion but not change the erosion causes and led secondary impact on the coast. Soft engineering solution or the combined solutions are taken into acts. Beach nourishment is mostly considered as the better soft solution, especially to those tourists attracting sandy beaches along the Shandong coast. Long term monitoring and continuous lessons learning from the coastal erosion management will be adaptive for better coast solution in the future.     

黄河三角洲的沉积动力分区

以2000年及2007年黄河三角洲滨海区采集的123和155个表层沉积物样品为数据基础,经实验室分析取得各样品的粒度参数,结合地貌条件、动力条件和水深资料,探讨黄河三角洲滨海区沉积物的分布类型、粒度特征以及其动力分区等方面的规律。黄河三角洲滨海区表层沉积物类型主要为砂质粉砂;中值粒径由岸向海逐渐变细;分选系数整体偏高反映了的复杂性;偏态值均为正,其极高值大都分布于水深10m左右的区域;峰态的极大值分布于现行河口的南侧,极小值分布于湾湾沟口和飞雁滩以东的近岸。Flemming三角图反映出冲蚀区的动力条件整体较强;淤积区内清水沟老河口附近的动力条件比现行河口强;浅海平原区水动力较弱且单一。     

近期长江口-杭州湾邻近海域沉积物粒径的时空变化及其影响因素

为了研究长江口-杭州湾外近海沉积物粒径的现状和近期变化,于2008年4月在该区域用箱式取样器取得了33个表层样,用震动活塞采样器取得7个柱状样;在室内用激光粒度仪对沉积物样品进行了粒度分析并与历史时期的研究成果进行对比。结果表明,1）表层沉积物总体上呈东粗（砂）西细（泥）的特点,粒径总体上的空间格局与历史时期相似;但砂-泥区界线在研究区北部（长江口和杭州湾外）有向西迁移（蚀退）迹象（西移10~30 km）,而在南部（舟山群岛以南）则出现明显向东迁移（淤进）现象（最大超过50 km）。2）当前的表层沉积物形成一条南北连续的泥质带（粒径向南逐渐变细）,反映过去存在于舟山群岛以东的最细组分（“黏土”）带不连续现象在表层现已趋于消失。3）表层沉积物粒径趋势分析揭示长江入海泥沙的运移方向主要是向南-东南。4）泥质区柱状沉积物具有粉砂和黏土为主但在垂向上（反映在时间上）有粗细多变的特点（侵蚀区表层沉积物有粗化迹象）。研究认为,长江口-杭州湾邻近海域现代沉积物对流域和沿海重大人类活动有较敏感的响应。     

渤海南部莱州湾晚更新世以来沉积演化特征

晚更新世以来渤海南部莱州湾发生了3次重要海侵-海退事件及沉积演化过程,渤海南部多源河流三角洲对莱州湾沉积环境改变作用明显。本文选择莱州湾剖面进行沉积地层对比,结合调查资料和测试数据,初步建立莱州湾沉积地层格架,分析晚更新世以来莱州湾沉积演化过程。研究发现,渤海南部中小河流与黄河泥沙为莱州湾沉积物的共同物质来源,二者在不同阶段分别对莱州湾沉积演化起主导作用。提出本区沉积地层具有分期性、分段性和相关性规律。在124.6~72.0 ka B.P.,60.0~24.4 ka B.P.和10.2~4.0 ka B.P.出现过3次暖湿期,分别对应沧州海侵、献县海侵和黄骅海侵,主要发育滨浅海相沉积,向南退积为三角洲/潮坪—河流沉积;由陆向海,短源河流沉积贡献降低,黄河沉积贡献增加。在72.0~60.0 ka B.P.和24.4~10.2 ka B.P.出现2次冷干期,分别对应玉木早冰期和玉木晚冰期,河流相发育,三角洲进积。受海陆交互作用影响,晚更新世以来渤海南部莱州湾大致经历了浅海相—三角洲—潮坪—浅海相—三角洲—陆相的沉积演化。     

基于磁学和粒度参数的黄河三角洲刁口叶瓣地区全新世以来的地层演化

黄河三角洲刁口叶瓣经历了完整的亚三角洲自然发育过程,因此研究其现代发育过程以及全新世以来的地层演化,对于认识整个现代黄河三角洲的形成过程具有重要的理论意义。通过对刁口叶瓣北部的ZK10-3和ZK30孔沉积物粒度、环境磁学参数的测量分析,以及AMS 14C测定,结合收集的刁口叶瓣南部的ZK227、ZK1和ZK228钻孔数据结果,探讨了黄河三角洲刁口叶瓣地区全新世以来的地层演化以及刁口叶瓣的现代形成过程。结果表明该地区全新世以来大致经历了浅海-河湖-盐沼-浅海-三角洲等沉积环境演变过程。1855年来,该地区接受黄河三角洲沉积,依次经历了前三角洲沉积-三角洲侧缘沉积-三角洲平原沉积。1964年刁口叶瓣开始形成,其演化大致经历了漫流淤积-单一河道沉积-出汊改道沉积-废弃蚀退四个阶段。和密西西比河三角洲的叶瓣发育模式相比,由于河流泥沙含量高,因此漫流沉积较为发育。     

黄河三角洲内陆到潮滩土壤中碳、氮元素的梯度分布规律

黄河三角洲是我国典型的通过黄河冲积泥沙填海造陆形成的近代沉积区。区域受到黄河冲积、沉积等自然过程和农业耕种熟化等人类活动的双重影响。本研究通过在黄河三角洲地区内陆到河口海湾不同距离采集典型土壤类型剖面发生层样品,探讨土壤有机碳、总氮等生源要素的空间分布规律,为阐明我国典型海岸带地区陆源碳、氮的输送及循环特征提供基础依据。研究结果表明,黄河三角洲内陆与河口地区呈现出完全不同的土壤碳、氮分布规律。表层土壤碳、氮含量在黄河沿岸及三角洲南部均表现出由陆向海逐级递减的空间分布特征,而在黄河刁口流路和清水沟流路沿行水方向有梯度升高的趋势。内陆地区土壤碳、氮与盐分呈一定的负相关关系,表明土壤碳、氮主要受到耕作熟化过程的影响;而在河口地区两者呈显著的正相关关系（p〈0.01）,表明靠近海湾地区土壤碳、氮积累可能受到细颗粒泥沙沉积和滩涂湿地厌氧等环境影响。表层土壤碳、氮比变幅在3.6~8.6之间,说明该地区土壤有机质分解较快,不利于有机碳的积累。土壤剖面中,一些特殊发生层如红色夹黏层、黑色泥炭层对土壤碳、氮的富集具有明显的作用,其中红色夹黏层的土壤碳、氮含量接近耕层土壤。总之,黄河三角洲土壤在耕作垦殖、泥沙沉积等综合作用下形成的空间分布格局以及剖面特征发生层是影响碳、氮封存、释放和增汇等循环过程的关键驱动因素。     

长江三角洲的形成和演变

文章从地质构造背景、泥沙来源、动力条件和海底坡度四个方面阐述了长江三角洲的形成条件：长江三角洲主体位于构造下沉区；塑造长江三角洲的泥沙主要来自长江，少量来自废黄河三角洲和钱塘江；长江口门地区的波浪、潮流及沿岸流的作用比较适中、海底坡度平缓，有利于三角洲的保存。文章进而对不同历史时期三角洲岸线的变迁做了描述。最后，文章对本世纪三峡工程等流域人类活动将导致的河流来沙锐减对三角洲演变的影响做了初步的展望。     

南黄海辐射沙脊群表层沉积物中底栖有孔虫埋葬群分布特征及其环境意义

对南黄海辐射沙脊群海域123个表层沉积物样品中的有孔虫埋葬群进行了分析,发现其中浮游有孔虫含量低,平均不到7%,其分布与外海潮流有关,底栖有孔虫以浅水广盐性属种为主。通过对研究区至少在3个样品中含量大于2%的59个底栖有孔虫属种的Q型因子分析,提取了3个底栖有孔虫组合,结合沉积物粒度特征、现代海洋环境要素,将研究区划分成3个环境分区:(1)辐射沙脊群主干沙脊及大型潮流通道区,对应Ammonia beccarii vars.-Nonion akitaense-Cribrononion frigidum组合。该区可再分为两个亚区:辐射沙脊群主干沙脊及大型潮流通道北部亚区,代表受低温沿岸流和潮流影响的强水动力近岸砂质沉积环境;辐射沙脊群南部长江口偏北部亚区,反映强潮流的河口、低盐缺氧环境,兼受外海悬浮泥沙的影响。(2)海州湾及废黄河口区,对应Ammonia compressiuscula-Spiroloculina laevigata-Elphidium advenum组合,代表粉砂、黏土质底质,和水深50 m以浅的浅海环境。(3)辐射沙脊南部近岸浅水区,对应Nonion anomalinoidea-Ammonia maruhasii-Ammonia pauciloculata组合,反映了粉砂及砂质底质的近岸浅水、低盐潮间带和潮下带环境。总之,辐射沙脊群海域底栖有孔虫种群的分布,不仅受海水温盐、水深影响显著,还与此区独特的水动力条件,即外海潮波与内陆河流的共同作用有关。     

航空激光高程测量在黄河三角洲北部潮滩监测中的应用

调查潮滩的演化对海岸保护和开发非常重要。随着人为活动的增强,即使过去认为稳定的潮滩也在发生着显著变化。利用航空激光测高(LIDAR)数据和实测剖面数据对黄河三角洲北部潮滩的地形特征和变化进行了分析。这段海岸的西段海岸平直,潮滩坡降小于1/1000,不发育潮沟,潮间有人工开挖的沟道。海岸的东段为老黄河刁口流路岸段。老黄河口岸段突出海岸,同时在两侧形成2个小海湾。LIDAR数据揭示了本段潮滩的三维地形和剖面特征。老黄河口突出岸段西北侧潮滩剖面为平直斜坡,坡度1/1000。而其东侧小海湾湾底的剖面呈上凸的形态,该特征与平面的地形分布、潮间茂密的盐地碱蓬一起,指示淤积。再向东在大堤围成的岬湾内,潮滩受波浪作用形成潮间坝。因此,黄河三角洲北部潮滩受局部地形影响大,局部岸段呈侵蚀状态或淤积状态。LIDAR数据还揭示了潮沟的特征。顺着潮沟的走向,沟底的坡度比潮间带的坡度小,近乎水平,说明涨潮时为何潮沟水位会迅速上升。     

Change detection of the coastal zone east of the Nile Delta using remote sensing

The coastal zone of the Nile Delta is a promising area for energy resources and industrial activities. It also contains important wetland ecosystems. This coastal area witnessed several changes during the last century. A set of four satellite images from the multi-spectral scanner (MSS), thematic mapper (TM) and Systeme Pour l’Observation de la Terre (SPOT) sensors were utilized in order to estimate the spatio-temporal changes that occurred in the coastal zone between Damietta Nile branch and Port-Said between 1973 and 2007. Image processing applied in this study included geometric rectification; atmospheric correction; on-screen shoreline digitizing of the 1973 (MSS) and 2007 (SPOT) images for tracking the shoreline position between Damietta promontory and Port-Said; and water index approach for quantifying Manzala lagoon surface area change using 1973 (MSS), 1984 (TM) and 2003 (TM) images. Results showed that coastal erosion was severe near Damietta promontory and decreased eastward, however, accretion was observed near Port-Said. About 50% of the coastal strip was under erosion and 13% was under accretion. In addition, a remarkable decline (34.5%) of the Manzala lagoon surface area was estimated. These changes were attributed mainly to the control of the River Nile flooding and the land use change by anthropogenic activities.     

黄河入海泥沙沉积固结过程抗侵蚀性变化研究

河口入海泥沙沉积固结过程中抗侵蚀性的变化直接决定着沉积物的再悬浮和二次迁移,对河口岸滩的稳定具有重要决定作用。在现代黄河三角洲潮滩模拟入海泥沙快速沉积,现场测试不同固结时间沉积物的抗侵蚀性和物理力学指标的变化。研究发现,黄河入海泥沙沉积物的抗侵蚀性随固结时间增长迅速提高,当沉积固结时间达8h时,其临界侵蚀切应力就超过了原状潮滩表层沉积物;新沉积泥沙的临界侵蚀切应力与其重度、贯入阻力、剪切强度呈良好的正相关关系,与含水率呈良好的负相关关系。黄河入海泥沙临界侵蚀流速的试验值随固结时间的增长速率要高于各泥沙起动公式计算值的增长速率,前者是后者的1.5～4.1倍。     

长江口及邻近海域现代沉积速率及其对长江入海泥沙去向的指示意义

对长江口及附近海域的16根重力柱样进行了210Pb沉积速率测试, 结合以往成果, 揭示了该区现代沉积速率分布格局, 对其控制因素以及其对认识长江入海泥沙去向的指示意义进行了探讨.沉积速率最高值分布在南支口外、杭州湾口群岛北部的前三角洲地区, 最高可达6.3m/a, 总体上在3cm/a以上; 次高值分布在杭州湾北部, 约1.7~3.0cm/a, 南部略低, 约0.4~1.0cm/a; 长江口水下负地形北部海域存在小片沉积速率较高的区域, 最高值达2.58cm/a; 低值主要分布在苏北辐射沙洲、过渡沉积区以及浅海陆架的大片区域, 基本保持在1cm/a以下.研究表明, 长江泥沙出口门后主要在水下三角洲地区进行了堆积, 其次有相当部分在涨潮流顶托下进入杭州湾, 进入杭州湾南部的泥沙又在落潮流作用下经杭州湾南侧向舟山海域方向输运; 长江入海物质向外海的扩散基本被控制在123°E以西, 苏北辐射沙洲、过渡沉积区以及浅海陆架的大片区域缺乏现代长江物质供应; 长江悬浮泥沙对研究区东北部陆架区影响较小, 废黄河口被侵蚀物质和黄海悬浮物质为其较高沉积速率的主要贡献者.      

渤海东部和黄海北部表层沉积物稀土元素的分布特征与物源判别

为了探讨渤海东部和黄海北部稀土元素分布特征及其影响因素,对渤海东部和黄海北部138个表层沉积物样品进行电感耦合等离子体质谱法分析.结果表明:渤海东部和黄海北部沉积物的配分模式与中国黄土的接近,与周边的鸭绿江、黄河等河流输入物质也有相似性,表明研究区沉积物主要来自于周边大陆.沉积物物源判别结果显示:山东半岛近岸及其西南部沉积物主要来源于黄河,该区域沉积物分布受山东半岛沿岸流及近岸潮流影响;研究区东部沉积物稀土元素组成特征与鸭绿江沉积物组成相近,表明研究区东部沉积物可能由鸭绿江供应;研究区西北部沉积物主要来源于黄河及辽宁沿岸物质输入,局部有滦河、六股河物质存在;研究区东南部物质主要来源于黄河.对沉积物稀土元素百分含量及参数特征值进行了Q型聚类分析,将研究海域沉积物划分为4个不同的区域,分别为北黄海东部区域(Ⅰ)、山东半岛近岸周边区域(Ⅱ)、渤海东部中部区域(Ⅲ)及研究区的西北部与东南部分布区(Ⅳ).      

MIS 3晚期以来江苏中部海岸的层序地层

通过对苏北岸外西洋潮流通道内钻孔和地震剖面的地层沉积学、年代地层学、地震地层学和层序地层学等多学科再研究,以及区域钻孔再对比,本文确定该海域约从35kaBP(14C惯用年龄)开始经历了滨岸砂坝、淡水湖沼、河流泛滥平原、滨岸沼泽、潮流沙脊和潮流通道一系列的环境演变,主要受控于MIS3晚期以来的海平面旋回以及古河流入海沉积物供给,而构造沉降是相对次要的,由此形成了五级层序地层中的末次冰期晚间冰阶准层序和冰后期准层序,以及前者的高水位体系域和强制海退楔体系域、后者的海侵体系域和高水位体系域。海域中潮流沙脊可能开始发育于冰后期海侵淹没本区(约9calkaBP)之后,但一直只是水下暗沙且处在不断调整之中,直到1128～1855AD间黄河夺淮从苏北入黄海,大量泥沙充填潮道,部分水下暗沙出露海面成为明沙。西洋潮流通道并非是晚全新世期间通过沙脊的蚀低而形成,而在全新世高海面前后就已具雏形并持续至1128AD,1128～1855AD和1855AD至今分别经历了充填淤浅与冲刷成型的过程,且今后具有进一步展宽刷深的趋势。