末次冰期以来中国东部陆架沉积体系演变特征

末次盛冰期以来中国东部陆架沉积体系演变特征
江飞 21140433001 地质工程
摘要:本文总结了多年来国内外中国东部陆架晚更新世地层结构研究的主要认识，系统阐述了层序地层与沉积环境演化。

中国东部陆架沉积物输运量高、沉积作用受海平面变化影响强烈，是分析晚更新世沉积演化史的理想场所。

末次盛冰期(22 ka BP)之前，海面的持续下降形成以浅海、三角洲及海陆交互沉积为主的强制海退体系域。

进入盛冰期后，一个新的旋回开始，在海退体系域之上，相继形成了包括低位体系域、海侵体系域及高位体系域在内新的4级层序:22～15 ka BP盛冰期时期，海面降至最低，形成低位体系域，包括陆架深切河湖沉积及风成沉积，以及陆架边缘三角洲和潮流砂体等;盛冰期结束的15～7ka BP时期，全球海平面快速上升，形成含河道充填、湖泊、盐沼、潮坪、潮流砂体及浅海沉积的退积型海侵体系域；约7 ka BP以后，海面与现今海面位置基本相当，形成高位体系域，主要为三角洲和潮流砂等近岸陆架的沉积。

关键词：末次盛冰期中国东部陆架海平面变化
更新世末次冰期全球海平面下降，到达盛冰期（LGM）后开始一个新的旋回。

该旋回控制和影响了世界大多数大陆架沉积过程和地层格架，自末次冰期以来在全球范围内形成了一个4级层序，研究此过程的层序地层学广泛应用于陆架地区地层沉积序列及沉积模式的建立。

随着研究的逐渐深入，西太平洋大陆架因具有高输送量且相对海平面变化影响强烈而成为了分析晚更新世沉积演化史的较为理想的场所。

1 海平面变化与沉积环境响应
图1是对中国东部陆架海底沉积物类型和沉积物成因环境图的概括，系统展示了海底沉积环境随海平面变化的空问演化关系。

1.1低海面时期古滨岸带
在末次盛冰期到15.4 kaBP的末次冰期后期低海面时期，古海岸在陆架边缘小范围内活动(图1,2)，从水深110 m到陆架坡折之间的外陆架平缓坡面上有大面积的砂质沉积物分布，它北起济州岛东侧，沿陆架边缘内侧，南至台湾东北彭佳屿、花瓶屿一带，平均宽达100 km。

北东-南西向绵延1300km，分布着富含贝壳及贝壳碎片的中砂、细砂。

所含生物大多数栖息于滨岸带及潮间带的砂质或
岩石底床上，少数栖息于泥质底床上，如各种牡蜘( Os-trea spp.)、蚶类(Arca spp.)、竹蛏(Solen spp.)等，还有其他双壳类及螺类；甚至发现淡水至半咸水的日本蚬( Corbicula japonica)、黑龙江蓝蛤(Pota-mocorbula amurensis)等。

表明沉积物主体是滨岸及潮间带砂质沉积物。

曾成开等将这一滨岸带沉积定名为“东海陆架外带贝壳沙滩”。

在平坦的古海岸带平原上还发现了一系列与陆架边缘平行的沙坝分布。

在30～32°N之间，127°～128°E范围内发现3条平行的贝壳砂砾堤，分别位于水深120、140和150 m,14C测年分别是(14 780 700) aBP、（20 550士160) aBP 和(23 700士900)aBP。

作者在钓角岛附沂海域调查中也发现了一条贝壳砂堤，采样位置在26°33′、124°12′E，水深139m，位于砂堤边缘，近1 m厚的贝壳层中贝壳含量超过85%。

它们都是海岸贝壳堤或海岸阶地遗迹。

这已被多数海洋地质学家所认同，已编绘于各种海底地貌图或底质沉积物图上。

此时，由于水浅，陆架边缘及斜坡受海洋动力作用更为强烈，浊流沉积应该比较发育。

图1 中国东部陆架海底沉积环境格架
M1－M6为中国东部陆架典型涡漩泥质沉积区，M1一浙闽岸外泥质区；M2－东海北部泥质区；M ３－南黄海中部泥质区；M 4－韩国西南岸外泥质区； M ５－北黄海中部泥质区；M ６－渤海泥质区。

e a l l 为SR Ｐ1时期形成的5个典型潮流沙脊体系；2a －2e 为S ＲＰ2时期形成的5个典型潮流沙脊体系；3a －3e 为S R Ｐ3时期形成的5个典型潮流沙脊体系，高水位期以来继续活动。

图2 中国东部陆架末次盛冰期以来古海岸阶段性移动过程和沙脊体系演替
图中古海岸移动阶段分区将现代水深减去全新世沉积厚度后，根据海面上升的阶段性划分获得。

全新世沉积厚度参照前人大量资料。

符号∙1表示第一期沙脊和沙脊体系放射点位置；符号Ο2表示第二期沙脊和沙脊体系放射点位置；符号¤3表示第三期沙脊和沙脊体系放射点位置；e a l l -、2a －2e 、3a －3e 含义与图2相同，箭头表示不同时期潮流沙脊系统之间的演替序列。

分界线以北为黄海通道型潮流沙脊系统演化，以南为东海放射状潮流沙脊系统演化。

1.2快速上升期海侵边界层
中国东部陆架海底存在大面积的覆盖在末次冰期陆相层或侵蚀面上的混杂沉积层，目前大部分出露于海底，部分被后期高水位沉积(如涡漩泥质沉积区)所覆盖。

沉积物中的砂、粉砂、黏土含量相当，都超过20% ,常见的沉积物有砂-粉砂-黏土(STY)，也有部分是黏土质砂(YS)或粉砂质砂(TS)，含近岸浅水软体动物壳体、碎片以及下部陆相层中的钙质结核，它是陆架海侵体系域最底部的沉积层，我们称其为海侵边界层。

海岸带是一个强海洋动力环境，对沉积物具有冲刷、改造作用，长期稳定的海岸地区，沉积物分选和分带性较好，冰消期的两个海平面快速上升期RRP2和RRP3，在平缓的东海北部和黄海陆架地形上，海岸快速移动(图2)，造成海岸带动力系统没有足够的时间对沉积物进行分选，造成搅拌和混杂堆积，从而形成了这种大面积分布的混杂沉积层。

1.3慢速上升期潮流沙脊体系
潮流沙脊系统(包括沙脊和沙席)占据陆架海底32%面积，很多学者对这些沙脊群开展调查研究。

结合海面变化与海岸移动过程分析，我们认识到大面积潮流沙脊体系是在缓慢上升阶段形成。

主要有3个特点(图1,2)，第1是多期性，对应SRP1,2,3形成了3期潮流沙脊体系;第2是多成因，三期15个主要潮流沙脊体系的分布位置、形态和动力特征表明有3种成因，①是辐射状潮流沙脊体系，具有一个共同的放射点(la,b；2a,b; 3a,b) , 是通道型沙脊体系，是海面上升过程中海槽的强流形成(lc,d; 2c,d; 3e)；③是发散状沙脊体系，主要在朝鲜半岛西海岸发育(3c,d)，与大潮差有关。

第3是继承性，不同位置、不同阶段发育的沙脊体系之问存在着明显的演替关系，辐射状和通道型在时空上都有各自的延续关系(图2)，并一直延续到高水位阶段。

海面上升中的潮流沙脊沉积地层特征显示物源不足，表现为槽间冲刷、脊部堆积。

1.4高水位期沉积
SRP3结束，中国东部海域基本到达目前状态，在东亚冬季风沿岸流和黑潮作用下，陆架海环流体系形成，来自黄河、长江悬浮泥沙被沿岸流携带进入环流系统，形成几个较大面积的沿岸流和涡漩泥质沉积区(图1），这些现代沉积区经
常覆盖在海侵体系(海侵边界层、潮流沙脊)之上。

2末次冰期以来东部陆架沉积体系
中国东部陆架末次冰期以来形成的4级层序，以末次盛冰期（LGM）时的区域性侵蚀不整合面作为该层序的底界（SB），界面之下为前一层序的强制性海退体系域（FRST）。

该层序被初次海侵面（TS）和最大海侵面（MFS）划分为3个体系域，分别为低位体系域（LST）、海侵体系域（TST）和高位体系域（HST）。

2.1 强制海退体系域
该体系域是海平面下降期间在缓坡边缘沉积的一组前积楔。

该体系域位于层序界面（SB）之下，为前一层序的顶部体系域，形成于末次冰期氧同位素5~3期，约75~22ka BP，即全球性海面下降时期。

后因暴露于地表遭受广泛剥蚀，使该界面不整合。

该体系域主要为浅海、三角洲及海陆交互沉积。

2.2 低位体系域
末次盛冰期，海平面巨幅下降，东部陆架大部分出露成为陆地，侵蚀进准面下降，陆架遭受剥蚀，发育有河道和三角洲沉积体系。

东部陆架区的低位体系域主要为古三角洲沉积和古河道沉积。

末次盛冰期，在东部陆坡上的低位体系域主要有海洋悬浮扩散沉积，低位三角洲进积楔状体、深切峡谷浊流通道、海底扇沉积体系等组成。

在东海陆架的浅地层剖面中，可在不同层位观察到许多规模较大的负地形，称之为古河道。

这些古河道从大陆的海岸带和河口附近向东、东南方向延伸，一直到外陆架，内有充填物，充填物的内部结构类似于河流相，具有交错层理和杂乱结构的沉积物充填。

古河道往往成为后期海侵的大型潮流通道，其沉积物常常受到后期海侵作用的改造。

2.3 海侵体系域
中国近海在大约15ka BP以前的全新世初期开始发生快速的海侵，在大约
7ka BP 前到达顶峰，形成了不整合覆盖在不同类型的冰期沉积物之上的陆架冰后期海侵沉积体系。

东部陆架的海侵体系域主要分为：
（1）海侵边界层东部陆架存在着大面积的覆盖在末次冰期陆相层或侵蚀面上得薄层粗碎屑沉积物，其岩性为砂—粉砂—粘土，也有部分地区为黏土质砂或粉砂质砂，含浅水生物壳体或碎片，它是海侵体系域的最底部层位，包括滞留
沉积、海侵最初期的海侵砂以及侵蚀面以下部分遭受改造的沉积物混合体。

海侵边界层总与陆架海侵层序边界伴生，并由外陆架向内陆架延伸。

（2）古滨岸沉积从末次冰期最低海平面回升，海水越过东部陆架坡折到达﹣110m水深，历时约2ka，在东部陆架边缘钓鱼岛隆起带上发育有古滨岸沉积区，从水深﹣110m到陆架坡折处之间的外陆架的平缓坡面上有大面积的砂质沉积物分布。

在平坦的古海岸带平原上还发现了一系列与陆架边缘平行的沙坝。

在30°N~32°N、127°E~128°E范围内发现了3条平行的贝壳砂砾堤。

在钓鱼岛附近海域中也存在有一条贝壳砂堤，在其近1m后的贝壳层中贝壳含量超过85%。

这些沉积层均为海平面在上升过程中暂时性停滞时形成的。

（3）潮流沙脊群东部陆架上广泛分布的古潮流沙脊群形成于冰消期的海侵过程中，形成时水深小于30~50m。

由于海平面的升降或者沙脊群的侧向迁移，东海潮流沙脊受到过多次侵蚀和堆积。

2.4 高位体系域
冰后期的快速海侵大约持续了2000余年的时间，海平面上升到现代海面以下10m处，7ka BP全球到达最高海平面，以后大致保持稳定并有小幅度下降。

我国东部陆架的高位沉积体系主要为：
（1）现代涡旋泥质沉积大约距今7ka之前，冰后期海侵到达了最大范围，黄、东海海流体系基本形成。

海流对陆架沉积物的改造、输运和沉积起着重要作用，在强大的流系两侧形成水体的涡旋运动，漩涡创造了适合于泥质沉积的低能环境，由于涡旋作用形成的泥质沉积成为涡旋泥。

（2）进积三角洲即现代长江三角洲沉积。

在冰后期的地质过程中，由于海平面变化引起的沉积物可容纳空间和沉积物供应速率的变化，长江三角洲自下而上由退积型三角洲沉积体发育为以加积为主的加积型——进积型三角洲沉积体，最后演化为典型的进积型三角洲沉积体。

在这一过程中，海平面的变化是控制长江三角洲发育的主导因素。

（3）沿岸流沉积体系东海的沿岸流沉积体系的分布范围大致自长江三角洲至闽浙沿海60m等深线，与沿岸平行并延伸到台湾海峡。

在30m等深线以内以黏土质粉砂为主，30m~60m水深以粉砂质黏土为主。

3 结论
末次盛冰期以来中国东部陆架的层序地层受控于晚更新世以后的海平面变化，发育在前一层序强制海退体系域之上，形成了低位体系域、海侵体系域和高位体系域。

1) 22 ka BP前，全球性海面下降形成以浅海、三角洲及海陆交互沉积为主的强制海退体系域；2) 22～15 ka BP末次盛期时，海面降至最低，形成低位体系域，包括陆架深切河湖沉积及风成沉积，以及陆架边缘三角洲和潮流砂体等；3)随着15～7 ka BP全球海平面快速上升，形成含河道充填、湖泊、盐沼、潮坪、潮流砂体及浅海沉积的退积型海侵体系域；4)约7ka BP以后的冰后期高位期，海面与现今海面位置基本相当，形成高位体系域，主要为近岸陆架区三角洲和潮流砂体等，外陆架地区沉积物厚度较薄或缺失。

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