末次冰盛期后黄河三角洲潮滩沉积及其环境指示

15万年左右黄河切穿三门峡后,建造了广阔的华北平原,并在其上频繁摆动入海,其中1 000年以来年均入海沙量高达11~12亿t。入海泥沙的大量沉降,形成了众多古黄河三角洲,现代黄河三角洲形成于1855年。根据黄河三角洲YDZ1孔沉积粒度的垂向变化,结合AMS14 C测年数据和历史资料,分析了末次冰盛期后黄河三角洲潮滩的沉积信息及其沉积环境演变。结果表明,黄河三角洲潮滩沉积物类型主要有砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和黏土质粉砂;从上而下各沉积层段之间的平均粒径Ф值和分选系数表现为减小—增加—减小的变化趋势,偏态和峰态表现为增加—减小—增加的变化趋势;沉积相序经历了泛滥平原相—河流相—三角洲前缘相—浅海相—潮坪相—河流相,这表明沉积动力环境表现为强(陆相)—弱(海相)—强(陆相)的变化过程。     

中国渤黄海的沉积物源及输运路径研究

基于中国渤黄海120个表层沉积物粒度分析,研究了其表层沉积物分布特征与物源和水动力的关系。结果表明,研究区底质类型主要有黏土质粉砂、粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂、砂和砂-粉砂-黏土6种类型,以砂质粉砂和黏土质粉砂为主,整体粒度较细、分选较差,在老铁山水道、莱州湾、北黄海北部等水动力较强区域分选相对较好且沉积物粒径相对偏粗。根据沉积物粒度参数、物源、输运路径将研究区划为5个沉积区,分别为渤海湾、滦河口粉砂沉积区,黄河口、莱州湾砂质沉积区,渤海中部粉砂质沉积区,北黄海西部黏土质粉砂沉积区,北黄海北部砂质沉积区。物源和水动力条件控制了研究区沉积物粒度分布。     

东海陆架中北部沉积物粒度特征及其沉积环境

通过对东海陆架表层沉积物粒级组成、粒度参数、14C年龄和微体古生物组合的综合分析,绘制了东海陆架的沉积物类型分布图;运用Folk等(1970)沉积物分类方法将东海表层沉积物分成砂、粉砂、粉砂质砂、砂质粉砂、砂质泥5种类型,其中粉砂质砂分布最广,砂质泥分布最少;沉积物由陆向海粒度变粗,反映沉积过程中的物源和沉积动力控制作用。根据沉积环境及成因分析,可将东海陆架沉积分为3类:分别是长江口外席状砂沉积区、现代泥质沉积区和陆架中部砂质沉积区。长江口外砂质沉积是全新世冰消期晚期潮流作用及风暴潮流共同作用的产物,是高海平面以来太平洋潮波系统作用下的潮流沙沉积,沙波地貌仍在发生变化。现代泥质沉积区包括长江前三角洲沉积、浙闽沿岸流沉积和济州岛西南泥质沉积三个区域,不同沉积区的成因机制不同。陆架中部砂质沉积是末次冰盛期之后海侵作用下发育的砂质沉积物,在海侵的不同阶段中沉积物被冲刷改造,具有不等时性特征,沉积环境与现代陆架海洋环流的动力特征不一致,现代沉积作用较弱,仅接受悬浮体细粒沉积。     

闽浙沿岸东部海域表层沉积物粒度特征及其沉积环境

对闽浙沿岸东部海域83个表层沉积物样品进行了粒度分析,探讨了沉积物类型和粒度参数的分布规律,并分析了物源和水动力条件对沉积物分布格局的影响。结果表明,研究区底质主要有砂、粉砂质砂、泥质砂、砂质粉砂、粉砂和泥6种类型。表层沉积物平均粒径为2.01~7.58Φ,呈现由岸向海粒度变粗、砂含量明显增加、粉砂和黏土含量明显减少的趋势;标准偏差0.48~2.86Φ,分选较差,但由中部向东西两侧分选性变好。研究区近岸细粒沉积物主要来源于长江等沿岸河流携带来的泥沙,外部粗粒沉积物主要是具有滨岸沉积特征的陆架源残留改造沉积,而闽浙沿岸流和台湾暖流对沉积物的分布起着主要的控制作用。依据粒度及其参数特征,综合考虑物源和水动力条件的影响,将闽浙沿岸东部海域划分为3个沉积区:近岸泥质沉积区、中东部混合沉积区和外陆架砂质改造沉积区。     

末次盛冰期以来南海西北陆坡沉积物来源及其常微量元素对古气候变化的响应

基于有孔虫AMS~(14)C测年的年代框架,通过对南海西北陆坡ZK2岩芯沉积物粒度、常微量和稀土元素的分析,探讨了南海西北陆坡末次盛冰期以来的沉积物来源及其对古气候的响应。研究结果显示,ZK2孔沉积物可划分为2个沉积单元:Ⅰ层(0～11.6 ka BP)为全新世沉积,Ⅱ层(11.6～28 ka BP)为末次冰期沉积。通过对其物源进行判别,可得南海西北陆坡的沉积物元素主要为陆源元素组合,且以长英质物源为主,主要来自于海南岛和珠江,红河和湄公河对其贡献相对较少。根据其典型常微量元素比值同其它古气候参数的对比,发现从末次盛冰期到末次冰消期气候逐渐变得温暖,源区的化学风化作用不断增强,到全新世时气候呈现由冷干变为暖湿,其在7.3ka BP达到顶峰,然后又变为冷干的状态。东亚夏季风的强度变化同30°N夏季日照辐射量相一致,说明其主要受北半球夏季太阳辐射的驱动。     

南海南部表层沉积物粒度分布特征及其影响因素

对取自南海南部的153个表层沉积物样品,进行了粒度、粒度参数计算和Q型聚类分析,探讨了表层沉积物的粒度分布特征、沉积类型及影响因素。结果表明,研究区沉积物主要粒级组分为黏土和粉砂,底质类型主要为泥,还有粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂,平行于等深线基本呈带状分布;结合Q型聚类分析结果,研究区沉积物可分为外陆架及陆架坡折区粗粒沉积物(砂和粉砂)和陆坡区细粒沉积物(泥)两类,500m等深线是两类沉积物的分界线;对比粒度分析结果,判定两类沉积物属于不同成因类型,外陆架及陆架坡折区是现代沉积和残留沉积的混合沉积,陆坡区是现代沉积;影响南海南部表层沉积物粒度分布的主要因素是物源、水动力条件、水深与地形及洋流。     

杭州湾地区末次冰盛期第一硬质黏土层粒度特征及其环境意义

对于沉积物粒度分布特征的研究是衡量沉积介质能量,判别沉积地理环境和水动力条件的最基本方法之一。对杭州湾地区河姆渡钻孔的末次冰盛期第一硬质黏土层样品进行系统的粒度分析,并与典型黄土、古土壤、下蜀土及河流相、湖相样品进行对比后发现,该层位样品所显示的粒度分布特征与湖相沉积物极为相似,而与下蜀土及河流相沉积物有所差别。从粒度分布的角度推断,该区第一硬质黏土层的沉积环境为河湖相。     

黄河三角洲GJ1孔晚第四纪地层层序及全新世沉积单元划分

黄河三角洲作为自然河流体系形成的大型河控三角洲,研究其地层结构可更好地理解河控三角洲的层序框架、河流改道与海平面升降等。本文主要基于黄河三角洲上GJ1钻孔沉积物的粒度以及测年数据,结合前人成果,利用岩性地层学、年代地层学等方法,划分了GJ1钻孔的沉积相,重点是全新统。GJ1钻孔78m长的岩心,形成年代为60ka B.P.至今,沉积相自下而上依次为(1)三角洲-河流-三角洲沉积(49.2~78.0m);(2)河流沉积(45.9~49.2m);(3)滨海近岸-河流沉积(24.6~45.9m);(4)河流沉积(19.4~24.6m);(5)全新世河流-滨海-三角洲前缘-河流-分流间湾与河流沉积(19.4m以浅),其中4.5m以浅为1917—1926年期间黄河行水的河床及废弃河道沉积。此外本文尝试将粒度数据与全新世古气候变化记录进行对比,发现全新世相对冷期GJ1孔平均粒径较粗,在相对暖期平均粒径较细的整体特征。且可以识别出6 500~6 000cal yr B.P.,4 200~3 800cal yr B.P.,3 500~2 500cal yr B.P.三次明显的北半球冰盖扩张,两极变冷,赤道变干的气候事件。     

福建平海-浮叶海域表层沉积物粒度分布特征及其影响因素

对福建平海-浮叶海域878个站位的表层沉积物样品进行粒度测试与统计分析,结果表明研究区表层沉积物粒度介于黏土和砾石之间,按照福克粒度命名法可分为14种类型。其中,粉砂分布最广,砂质粉砂次之,二者共占70%以上。近岸湾内水域和远岸开阔海域水动力条件相对较弱,沉积物粒度相对偏细,多分布粉砂和砂质粉砂;南日水道和兴化水道两侧海域水动力条件较强,沉积物的粒度较粗,由砂和含砾沉积物组成。这种分布格局受研究区物源、水动力条件、海底地形等因素的共同控制,推测物源主要为木兰溪带来的陆源碎屑物,水动力环境受闽浙沿岸流、潮流和波浪的共同影响。值得注意的是南日水道和兴化水道为潮流通道,但底质沉积物较细,广泛分布着粉砂和砂质粉砂,推测是由于本区的水道接近均衡状态,水动力条件减弱,致使细粒的物质沉积下来。     

现代黄河三角洲表层沉积物的空间分布特征

基于近期在黄河三角洲附近海域采集的97个表层沉积物样品的粒度测试结果,研究了黄河三角洲海域表层沉积物的类型和空间分布特征,探讨了沉积物粒度分布特征与物源和沉积动力环境之间的关系。研究结果表明,研究区表层沉积物类型以砂质粉砂和粉砂为主,在绝大部分海域,表层沉积物的偏态表现为正偏和极正偏,分选程度较差,峰态表现为宽和很宽。现行河口三角洲叶瓣周围的表层沉积物以砂质粉砂为主,粒度较粗;而在远离河口的区域表层沉积物以粉砂为主,粒度较细。与20世纪80年代的观测结果相比,受物源供应和沉积环境的共同影响,近期黄河三角洲沿岸的表层沉积物有粗化的趋势,且河口口门区域表层沉积物粗化趋势最为明显。表层沉积物粒度粗化的主要原因是黄河入海泥沙供应不足,导致三角洲沿岸侵蚀加剧;黄河调水调沙以来入海泥沙的粒度变粗,粗颗粒组分在河口口门附近快速堆积。黄河水下三角洲现代沉积速率的分布特征表明,黄河入海沉积物主要在现行河口及三角洲的近岸区域沉积,在15m以深的区域沉积速率较低。同时,还可看出入海泥沙有向北和东北向的运移趋势,与渤海中部泥质沉积以及通过莱州湾向渤海海峡的泥沙输运相对应。粗颗粒沉积物在现行河口三角洲叶瓣的堆积范围与潮流切变锋的位置基本一致,反映了物源供应和沉积动力环境对研究区表层沉积物分布特征的控制性影响。     

埕北海域底质沉积物粒度分布特征及其动力环境意义

通过分析181个埕北海域底质沉积物样品的粒度资料,并应用Flemming三角图示法对研究区进行沉积动力环境分区,结果表明:研究区底质沉积物主要为粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂和黏土质粉砂4种类型,整体上由岸向海粒度呈现细-粗-细的分布特征,且呈条带状与岸线平行;粒度相对较粗,粒径频率曲线多以单峰为主,分选中等偏差,多为正偏;沉积动力环境分区表明该海域沉积物多以悬浮和跃移为主;粒度特征和沉积动力强度以6 m和12 m等深线为轴对称分布,12 m水深等值线两侧沉积物的分布类型和运移趋势主要受季节的风浪变化控制,6 m水深等值线两侧沉积物分布和运移趋势主要受波浪破碎的紊流作用控制。     

长江南京段末次盛冰期以来的古河谷沉积

末次冰期盛冰期海平面大幅度下降,长江发育古深槽。根据沉积物的颗粒状况,南京段古河谷的充填可以分为3期明显的由粗到细的沉积韵律:末次盛冰期深切古河谷,河床窄陡,沉积物颗粒粗,为卵砾石到中砂、粗砂;冰后期河床较宽,沉积物为砾石、粗砂到中砂、细砂;全新世,河流进一步展宽,沉积物为粗砂、中砂到细砂、粉砂,细砂沉积厚度很大。全新世中期河床有数次左右摆动,两侧形成了细砂—砂质黏土互层的沉积。根据不同时期沉积物的颗粒级配情况,推算出各时期河流的起动流速和平均流速,验证不同时期的沉积环境,认为剖面的深切河槽是局部深切的结果。各期河床形态和沉积物的特征,反映了末次盛冰期、冰后期、全新世的气候变化和环境演变。     

海南岛东南浅海表层沉积物粒度特征及沉积环境

对海南岛东南浅海377组表层沉积物样品(平均水深112.3 m)开展粒度测定及沉积物类型划分,并运用统计规律及沉积输运趋势分析,探讨了底质沉积物分布格局与物质来源及沉积动力环境关系。结果表明,海南岛东南浅海沉积物类型复杂,共分布13种沉积物类型,粒度组成以粉砂和砂为主,平均粒径均值为5.73Φ,优势粒级为细粉砂级(6~8Φ),分选差。不同海域沉积物粒径差异明显,北部近岸以含砾沉积为主,中部呈NE-SW向的砂质沉积区(水深80~120 m),西南近岸滨海、北中部海域以及东南部海域多为粉砂、黏土沉积。结合地理位置、沉积物源及水动力条件差异,研究区划分为3个沉积区:I区主要以含砾粗颗粒沉积为主,受控于海南岛上径流及强风浪作用,物质来源以万泉河等河流输运及岸线侵蚀物质为主,强动力(高能)沉积环境;II区以砂沉积为主,受到表层流及风浪等共同影响,可能主要是残留滨海沉积混入了海南岛径流及岸线侵蚀、少量珠江流域及外海复杂来源等现代细粒物质的混合沉积,中等动力沉积环境;III区以细粒沉积为主,主要受华南近岸流、风浪作用及南海暖流影响,推测物质来源主要为海南岛河流输入、岸线侵蚀及复杂外海来源细粒物质的加入,弱动力(低能)沉积环境。     

珠江口伶仃洋海底沉积

在前人工作的基础上,利用2003—2005年广州海洋地质调查局1∶10万《珠江三角洲近岸海洋地质环境与地质灾害调查》项目的实测资料,综合分析了伶仃洋海底的沉积特征,认为伶仃洋表层沉积物类型有:砂、黏土质砂、砂-粉砂-黏土、砂质黏土、黏土质粉砂、粉砂质黏土等6种类型。伶仃洋晚更新世以来的海底地层主要有两套:层A为全新世冰后期海侵以来逐渐堆积而成的沉积物,钻孔揭示的沉积物类型主要为黏土质砂和砂—粉砂—粉砂质黏土;层B为一套晚更新世的黏土质粉砂、细砂—粗砂(含砾)、粉砂质黏土—黏土,以陆相沉积和剥蚀为主,局部为海陆交互相沉积,其下地层则为基岩风化物和基岩。     

山东半岛东北部滨浅海区表层沉积物粒度及矿物成分

对山东半岛东北部滨浅海区海底表层沉积物的粒度和矿物组分进行了分析,探讨了其物源及其粒度分布特征与沉积动力条件的关系。结果表明,本区表层沉积物主要来源于现代黄河物质,底质类型主要有黏土质粉砂、砂质粉砂和粉砂质砂3种类型,其中黏土质粉砂约占该区沉积物分布面积的60%以上,呈“Y”形由西北向东南展布。研究区沉积作用的主控因素是黄海沿岸流,各粒级组分的分布和粒度参数特征与海流的方向和强弱有明显的相关性。     

靖边黄土剖面记录的末次冰期以来的气候变化

靖边黄土剖面位于黄土-沙漠的过渡区,能更加敏感地记录第四纪东亚季风气候变化。对位于靖边县南15km的三道沟黄土剖面(0～7.2m)进行年代学、磁化率、粒度、元素地球化学分析,粒度数据显示靖边黄土剖面沉积物以粉砂为主,占比高达80%以上;年龄曲线显示靖边黄土剖面存在千年尺度的沉积间断;元素地球化学数据表明,古土壤向黄土层中的元素迁移顺序为CaNaMgSiAlKFe,剖面黄土处于初级风化阶段;多指标综合分析表明,靖边黄土剖面末次冰期以来的气候变化经历了MIS3气候相对温暖湿润且震荡激烈、末次冰盛期气候极度冷干、冰消期气候好转和全新世气候温暖湿润4个阶段。     

莱州湾西南部表层沉积物粒度分布特征及其现代沉积环境分区

根据莱州湾西南部207个表层沉积物样品的粒度分析结果,对莱州湾西南部沉积物粒度分布特征进行了研究,在此基础上应用系统聚类分析方法并结合物源及水动力条件探讨了其现代沉积环境分区。结果表明,研究区表层沉积物类型以粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂为主,分布范围最广的粉砂主要位于淄脉沟以北;沉积物平均粒径由近岸向莱州湾中部逐渐变细,从南向北呈现粗—细—粗的变化趋势;研究区现代沉积环境分为高能粉砂质砂粗粒沉积区、砂质粉砂过渡沉积区以及低能粉砂细粒沉积区,其水动力环境表现为波浪作用逐渐减弱,潮流作用逐渐增强,沉积物物源由近岸河流、岸滩侵蚀来沙为主变为以黄河悬浮—再悬浮物质为主。     

东海内陆架泥质沉积体研究进展

陆架海现代泥质沉积研究具有重要的地质学、环境科学和气候学意义,数十年来一直受到海洋科学家的关注,尤其是近年来在我国兴起了一股研究陆架泥质沉积体的热潮,取得一大批重要成果。本文对我国最大的东海内陆架泥质沉积体的研究进展进行回顾,作为典型区域呈献给读者。东海内陆架泥质沉积区从长江口水下三角洲向南,沿闽浙近岸浅海一直延伸到台湾海峡中部,全长800km,宽约100km,面积约80000km2,相当于两个台湾岛的大小,实属我国乃至亚洲浅海规模最大(体积排第二)的楔式泥质沉积体和现代沉积区。该区中晚全新世沉积地层厚度较大,局部厚达40—80m,总体上呈近岸厚、向海方向逐渐变薄,一般在50—60m等深线、局部可达75m甚至90m等深线附近尖灭。该区泥质沉积物粒度较细,主要由黏土和粉砂组成(大于90%),砂含量很低(小于10%),黏土和粉砂含量在泥质沉积区外缘急剧降低,而砂含量突然增加。沉积物类型为粉砂质黏土和黏土质粉砂,外侧与黏土-粉砂-砂(混合沉积)或泥质砂为界。粒度分布南北有一定差异,北段(长江口外至瓯江口外)近岸较粗外侧较细,近岸为黏土质粉砂,外侧为粉砂质黏土;而南段(自瓯江口至台湾海峡北部)则相反;深入台湾海峡中部的远端泥质沉积也较粗,为黏土质粉砂。现代沉积速率从长江口水下三角洲至闽浙沿岸近海以及从近岸向外陆架方向逐渐降低,与地层厚度分布相一致。悬浮体浓度空间分布,尤其是冬季悬浮体的分布与沉积速率的分布基本一致,表明沉积物是从长江口沿闽浙近海向南和从近岸向海输运的。矿物、化学和环境磁学指标等均显示沉积物主要来自长江,老黄河对该区北部,台湾物质对南部有一定影响,闽浙沿岸河流在局部也有少量贡献。该泥质沉积体的形成与全新世中期约7.3ka BP以来持续高海面及相应的总体沉积动力过程密切相关,主要包括闽浙沿岸流将长江物质源源不断地向南输送和沉积过程、台湾暖流、上升流在其外侧的阻挡作用,以及下降流和穿刺锋的横向输运等动力控制因素。沉积物输运主要发生在冬季,冬季风导致海洋动力加强的作用功不可没,热带气旋-台风风暴对泥质体起到了一定助长与破坏的双重作用。由于该泥质沉积体的形成与季风和沿岸流的密切关系,在形成过程中打上了气候环境的烙印,是冬季风和夏季风演化记录的良好载体,近年来的研究成果很好地揭示了中晚全新世以来千年、百年、十年尺度甚至更高分辨率的气候演化历史及气候突变事件。该泥质沉积区对人类活动的响应也较敏感,自3.0ka BP以来对长江流域燃火变化以及历史上中国人口的几次大迁徙均显现在沉积记录中,特别是对近几十年,尤其是三峡水库蓄水以来,长江来沙的变化也有明显的响应。未来的研究需要进一步澄清泥质体形成发育过程不同阶段中长江、黄河、台湾、闽浙河流物质以及残留区物质的定量贡献及时空差异;深入了解人类活动的响应及环境记录研究;加强现代沉积动力过程的观测和精细的数值模拟研究,揭示泥质积区动力背景的空间差异性,这不仅是深化泥质沉积形成机制的需要,也可为古环境恢复提供科学支撑。     

黄河下游大野泽沉积物粒度特征及其对环境演化的指示

利用黄河下游湖泊大野泽550cm柱状岩芯沉积物粒度分析,结合高精度的AMS ~(14)C年代测定,初步揭示了研究区近1400a来湖泊沉积及环境演化历史。应用沉积物粒度频率分布曲线和概率累积曲线分析,结合沉积物岩性特征,结果发现DYZ-1钻孔地层明显分为两个沉积阶段:550～385cm,以深黑色和青灰色黏土质粉砂和粉砂质黏土为主,属湖沼相沉积物环境;385～30cm,以棕黄色和浅黄色黏土质粉砂为主,为河流相沉积环境。综合粒度组成和粒度参数分析结果,大野泽近1400a环境演变可以大致划分为5个阶段:625—940 AD期间,为湖泊水位较低沼泽相沉积环境,气候较干冷;940—1250 AD期间,在中世纪暖湿气候背景下,湖盆频受黄河洪水入注,湖盆扩张,水位抬高;1194 AD开始,黄河河道南迁至黄海入海,大野泽逐渐演变为河流相沉积;1250—1540 AD期间,河流水动力较强,气候较湿润;1540—1860 AD期间,河流水动力表现出减弱趋势,气候转干冷,对应小冰期;1860 AD之后,黄河再次改道北迁至渤海入海,大野泽再次接受黄河洪泛注入,但由于前期湖区抬高成陆,该区域仅作为黄河泥沙承载区。     

现代黄河三角洲沉积层压实下沉的计算分析

1855年以来形成的厚度为15 m的现代黄河三角洲分流叶瓣在遭废弃后的最近30 a内的沉积压实幅度为2.28~3.87 m,年平均压实量达0.1 m,其中黏土质粉砂被压实了25.8%,粉砂沉积地层被压实了15.2%,黏土质粉砂的沉积压实量是粉砂沉积压实量的1.7倍,在此期间基本上完成了三角洲压实下沉过程。下伏沉积地层的压缩量有限,不同沉积年代的沉积压实下沉量相差小,如厚度为20~30 m的沉积压实量仅有0.2~0.28 m,其中黏土质粉砂被压实了0.91%,粉砂被压实了1.19%,沉积地层平均被压实了1%。无论是黏土质粉砂还是粉砂,孔隙度与沉积地层深度呈负指数函数关系,黏粒含量愈高,孔隙水则愈难以排出,覆盖在下伏沉积地层上面的表层沉积物对压实下沉贡献愈大。