长江水下三角洲的动力沉积

2005年5月 海洋地质与第四纪地质 Vol.25,No.2第25卷第2期 MARIN E GEOLO GY&QUA TERNAR Y GEOLO GY　May,2005长江水下三角洲的动力沉积

庄克琳1,2,毕世普2,刘振夏3,苏大鹏2

(1中国海洋大学海洋地球科学学院,青岛266003;　2青岛海洋地质研究所,青岛266071;

3国家海洋局第一海洋研究所,青岛266061)

摘要:2002年9—10月在长江水下三角洲获取了163个表层样,综合粒度、有孔虫、介形类、有机碳以及CaCO3含量的资料表明,研究区明显分为两部分,即长江河口现代三角洲和晚更新世末期三角洲。根据表层沉积物的粒度特征,现代水下三角洲可以分为以黏土质砂和细砂为主的前缘斜坡区(A区)、以黏土质粉砂为主的前三角洲区(B区)和以砂-粉砂-黏土为主的三角洲向陆架过渡区(C区),呈现较为明显的粒径细化趋势,有机碳与黏土含量呈现明显的正相关,CaCO3含量的变化不大,从Pejrup图可以看出现代三角洲从A区到C区的动力递减变化。晚更新世末期三角洲(D区)粒径较粗,有孔虫和介形类的氧化壳含量较高,有孔虫和介形类的丰度和含量也较高, CaCO3的含量较高,与现代三角洲形成明显的对照。对比20世纪70年代和80年代的资料,近岸物质趋向粗化,北支水下沙脊发育,现代三角洲不断向外扩展,残留砂面积减少。50多年来河口来沙的减少已经引起整个现代三角洲物质粗化,现代沉积区沉降中心面积大幅度减少。

关键词:沉积物分布;动力沉积分区;物质粗化;长江水下三角洲

中图分类号:P736.21 文献标识码:A 文章编号:025621492(2005)022*******

长江是中国第一大河,世界第四大河,每年入海流量9240亿m3,输沙量4186亿t。现代长江河口自安徽大通起算,约700km,三级分汊,四口入海,在巨大的河口流量和科氏力作用下,河口不断南偏。北槽是现在的主要入海通道,北支下泄量仅占1%～2%,河道粗化,水下沙脊发育,河道壅塞。长江季节性明显,5—10月份为洪水期,约占流量的72%,泥沙量的76%。长江河口处于复杂的动力环境下,受苏北沿岸流、黄海沿岸流、浙闽沿岸流、黄海暖流、台湾暖流及长江冲淡水的共同作用,河流、潮流相互作用使咸淡水混合活跃,絮凝作用明显,发育最大浑浊带和河口锋带[1—5](图1)。正在上游兴建的三峡工程将对长江河口的演化产生深远的影响。本文主要讨论近30年来长江水下三角洲的动力沉积分区与演化趋势。

1　样品采集与分析

2002年9月10日至10月2日,作者在长江口水下三角洲用蚌式取样器取得163个表层样品(图2),取样范围30°50′～31°50′N、122°～123°E,采样网格间距10km,局部进行加密取样。样品在实验

基金项目:国土资源大调查项目(200311000002)

作者简介:庄克琳(1968—),男,副研究员,主要从事海洋沉积与环境地质学研究.

收稿日期:2004211213;改回日期:2005201228.　张光威编辑室内按照筛析法与沉析法进行了粒度分析,采用尤登-温德华氏(Udden2Wentwort h)等比制Φ值粒级标准,间隔为1Φ。对调查区内72个表层沉积样品进行了有孔虫和介形类分析,样品以50g干样为定量统计单位,用250目(01063mm)孔径的标准铜筛冲洗并烘干,然后用CCl4浮选,以富集样品中的有孔虫。在浮选样和余样中挑出有孔虫、介形类并进行鉴定统计;对有孔虫、介形类含量多的样品,缩分为1/2、1/4、1/8等再鉴定统计;对不足50g的样品,核算为全样的含量统计。有机碳的测定,样品经H2SO4-K2CrO7分解,用FeSO4标准溶液滴定;Ca2 CO3采用美国热电公司AAS原子吸收分光光度计分析。

2　结果

2.1　粒度分析

图1给出了调查区的沉积物类型,表1为表层沉积物的粒度统计特征,中值粒径(Md)、平均粒径(Mz)、分选性(σ1)、偏度(S K)、峰度(Kg)等参数通过图形法计算[6]。按照Shepard三角图命名[7],共有10种沉积物类型,大致可以分为A、B、C、D区。

A区以黏土质砂和细砂为主,夹有砂—粉砂—黏土、极细砂、砂质黏土、黏土质粉砂,砂的平均含量为46%,粉砂的平均含量为38%,黏土的平均含量

海洋地质与第四纪地质2005年　

表1　长江水下三角洲表层沉积物粒度统计特征

Table1　Statistical features of grain sizes in surface sediments from the subaqueous Yangtze delta

分区砂粉砂黏土Md Mzσ1SK Kg

A46.0096.28

0153

38.38

81.14

3172

15.62

46.52

0100

4.67

7.74

2151

4.94

7.89

2151

1.68

2.73

0146

0.28

0.55

-0116

1.42

4.23

0164

B10.5362.82

0.29

51.74

82.91

18.06

37.63

60.11

15.92

6.74

8.59

2.92

7.24

8.55

2.92

2.50

3.80

1.76

0.22

0.80

-0.18

0.79

1.94

0.62

C49.0668.97

28.07

26.60

46.95

13.61

24.53

38.19

17.42

4.35

6.76

2.81

5.50

6.62

2.81

3.13

3.75

2.55

0.49

0.76

-0.06

0.79

1.24

0.53

D80.0399.61

51.19

9.90

27.97

0.39

10.06

28.89

0.00

2.74

3.95

1.88

3.44

5.53

1.88

1.87

3.36

0.46

0.45

0.80

-0.26

1.79

5.18

0.57

注:每一栏左为平均值,右上为最大值,右下为最小值。

为16%,平均粒径为4194Φ(01033mm),中值粒径为4167Φ(01039mm),分选系数平均值为1168,分选较差,偏度平均值为0128,大部分样品为正偏,峰度平均值为1142。

B区主要成分为黏土质粉砂,夹有粉砂质黏土、砂质黏土、细砂和黏土质砂,砂的平均含量为10%,粉砂的平均含量为52%,黏土的平均含量为38%,平均粒径为7124Φ(01007mm),中值粒径为6174Φ(01009mm),分选系数平均值为2150,分选更差,偏度平均值为0122,大部分样品为正偏,峰度平均值为0179。

C区主要成分为砂、粉砂、黏土,砂的平均含量为49%,粉砂的平均含量为27%,黏土的平均含量为24%,平均粒径为5150Φ(01022mm),中值粒径为4135Φ(01049mm),分选系数平均值为3113,分选最差,偏度平均值为0149,大部分样品为正偏,峰度平均值为0179。

D区贝壳的含量较高,最多可占样品总量的16%,主要成分为细砂,夹有中砂和黏土质砂,砂的平均含量为80%,粉砂的平均含量为10%,黏土的平均含量为10%,平均粒径为3144Φ(01092mm),中值粒径为2174Φ(01150mm),分选系数平均值为1187,分选性与A区相当,偏度平均值为0145,大部分样品为正偏(表1)。

2.2　动力分区

Pejrup于1988年提出了一种新的三角图式[8—9],从沉积物的结构组成及其反映的水动力强度来区分现代河口环境及其不同的亚环境。该方法是基于这样一个原理,即在河口特定的环境下以细颗粒泥沙(>4Φ)沉积为主,其中最细的颗粒一般以絮状体形式存在。通常,这种絮状体在紊流状态下易于解体,而在平静的水动力条件下保存较好。絮状体含量越多,表明水动力条件越平静。因此,以>8Φ的黏土含量近似地代表河口环境中絮凝部分的含量,以>8Φ的黏土含量与>4Φ的细粒沉积物含量之比作为沉积时水动力条件的简单标志。沉积物中砂的含量主要取决于物源的远近,其指相意义不大,仅适用于沉积物的结构分类。在这新三角图式中,按黏土在泥质组分(粉砂+黏土)中的含量分成4个不同的水动力区,从Ⅰ至Ⅳ表示水动力条件逐渐增强,分别指示不同的环境。再以沉积物中砂的百分含量分成4个组别,从A至D表示砂含量逐渐减少,并以10%、50%和90%作为结构分类标志线。图3给出了研究区的Pejrup图和沉积动力分区。

研究区大致可以分为9个动力亚区,前述A区包括(B,III)、(D,III)、(B,IV)、(C,IV),动力较强; B区主要由(C,III)和(D,III)组成,动力仍然较强,值得注意的是在该区及邻近的A区存在两块(D, II);C区和D区的沉积物类型比较单一,但是动力环境却比较复杂,包括(C,III)、(B,III)、(C,II)、(B, II)、(A,IV)。

2.3　有机碳和碳酸盐的分布

有机碳的含量变化范围为0104%～0181%,平均值为0138%,标准差为01187,最大值出现在黏土质粉砂和粉砂质黏土中,表明有机碳的含量随粒度的减小而增加,现代三角洲沉积中心的有机碳含量最高,残留区的有机碳含量很低,二者具有良好的相关性,线性回归方程为:有机碳=01138+01010×黏土。CaCO3的含量变化范围为1125%～27199%,平均值为7119%,标准差为4123,A、B、C三区含量比较均一,约为6%～8%,高值区出现在D区,这与该区的沉积物含贝壳等生物碎屑有关。

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