长江口泥沙运动形式分类及对深水航道淤积影响

潮汐河口泥沙运动复杂多变, 科学划分泥沙运动形式并评估其对航道淤积的影响, 是厘清航道淤积泥沙来源、制定有效减淤措施的关键。基于长江口深水航道所处南港—北槽河段2015年和2018年洪季、枯季表层沉积物和近底悬沙的现场采样数据, 分析提出潮汐条件下推移质、悬移质和时推时悬泥沙3类泥沙运动形式的粒径划分方法, 量化3类泥沙对深水航道淤积的贡献比例。结果表明: 近底悬沙级配曲线上拐点粒径对泥沙由推移质向悬移质转化具有较好的指示意义; 长江口南港—北槽悬沙、底沙交换显著, 深水航道淤积物中除仅做推移质或悬移质运动的泥沙外, 还包括大量的时推时悬泥沙, 其在航道淤积泥沙中的占比最高, 约达50%~60%;南港段航道洪季、枯季推移质淤积占比分别为36%和26%, 高于悬移质的6%和13%;北槽段航道悬移质落淤泥沙占比为44%~48%, 明显较推移质3%~6%的占比高。3类泥沙运动形式粒径划分方法为深化潮汐河口泥沙运动规律认识、判别航道淤积泥沙来源提供了新途径。     

波流共同作用下潮滩剖面沉积物和地貌分异规律——以长江口崇明东滩为例

通过对崇明东滩两个海滩剖面、表层沉积物和悬沙粒度以及同步水沙资料的分析,探讨波流共同作用下表层沉积物和地貌的分异规律。受波流共同作用的影响,表层沉积物中值粒径由破波带向两侧逐渐变细,分选由破波带向两侧逐渐变差,偏度由极正偏变为正偏,峭度由很窄尖变为宽平和中等峭度。由破波带向岸方向,流速逐渐减小,含沙量逐渐增加。悬沙和表层沉积物粒度特征的对比分析表明,潮间带上部的悬沙主要来源于破波带泥沙的再悬浮。破波带内泥沙以“波浪掀沙”引起的分选运移为主,而破波带两侧的泥沙以潮流对破波带水体的“平流输移”为主。以潮汐水位和高精度海滩剖面数据对崇明东滩微地貌类型按高程进行了新的划分。     

长江口泥沙输移扩散与沉降过程高分辨率声学现场观测

河口悬沙属性的现场观测对于泥沙输移和沉积过程研究具有重要的意义,现场超声探测较其他观测技术和方法具有较大的优势.本文应用ASSM-Ⅱ型声学悬浮泥沙观测系统对长江口悬沙输移扩散进行高分辨率观测,洪季涨潮期现场观测发现:①在潮流和颗粒重力共同作用下,抛泥泥沙同时存在输移扩散和沉降过程;②抛泥泥沙输移扩散存在2种基本的模式,即表层低密度羽状流和底层高密度羽状流.在正常天气涨潮流作用下,泥沙沉降可形成二级泥跃层,平流输送和沿程密度差产生的压力梯度形成底层高密度羽状流,它是泥沙输移扩散的主要方式.     

长江口悬沙扩散与污染元素分布的关系

本文根据多时相卫星遥感图象,分析了长江口悬浮泥沙的扩散方向和距离,指出长江输出的细颗粒泥沙在河口中沉降的主要区域位于东径122°05′至122°30′之间。讨论了细颗粒悬浮泥沙对污染元素的吸附作用,以及悬沙扩散沉降对长江江口污染元素在水体中的垂直分布和河口底质中的平面分布之间的制约作用。对上海市城市污水排放提出了看法和意见。     

长江口水下三角洲北部近百年沉积物粒度组成及其对水动力环境的响应

随着长江入海泥沙减少,长江三角洲响应问题越来越受到关注。本文选取对水动力变化较为敏感的水下三角洲与陆架过渡区域,通过对钻孔沉积物进行210Pb 和137Cs同位素定年和粒度参数分析,并提取敏感粒级含量及平均粒径垂向变化,尝试探讨其对近百年来长江河口河势变化以及入海泥沙减少的响应。研究发现1954年之前,该区沉积物颗粒较细,粒度参数特征接近现代河口泥质区沉积物,敏感粒径特征反映出河流作用影响较强,说明当时处于泥质区沉积范围;之后沉积物明显粗化,参数特征向陆架残留砂过渡,海洋动力的影响明显增强,并带入陆架粗颗粒物质,说明当时泥质区南移,该区处于河口和陆架沉积过渡区。推测这一变化主要和1954年后长江口北支河道萎缩有关,该区从长江水沙覆盖范围内变为水沙向海输运的边界上,海洋动力对沉积物改造加剧,导致沉积物粗化。同时,并未发现该区沉积物对1980年代后长江入海泥沙显著下降有所响应。近期发现的长江口外泥-砂分界线的西移很可能也包含着河口河势变化而导致的沉积物粗化的贡献。     

浙闽淤泥质港湾表层沉积物的地球化学特征

采用原子吸收光谱法,对乐清湾及三都澳表层沉积物的15只样品,进行了分析,其结果显示,沉积环境,沉积物类型和泥沙来源,控制着乐清湾和三都澳金属元素及有机质迁移富集规律,并显示具有极为相似的分布特征。本区重金属元素的含量与其它区域相比,以及Fe/Mn比值,充分显示了它们的继承性和亲陆性,同时进一步说明本区表层沉积物,主要由潮流作用从口外海域搬运而来,受到长江口泥沙扩散的影响,其次是周围岛屿和山溪性河流的补给。     

长江口水下三角洲沉积物粒度组成及其在减沙背景下的响应

近年来长江口水下三角洲对入海泥沙减少的响应问题越来越受到关注。通过分析长江水下三角洲百年沉积速率的分布特征及位于水下三角洲泥质沉积区不同位置4个浅孔的粒度、~(210)Pb和~(137)Cs数据,探讨其对流域入海水沙变化及水动力变化的响应。研究结果显示,1954年后长江口北支萎缩是导致CDZS10孔所在区域沉积物粒度较其他3孔明显粗的主要原因。而CDZS10孔沉积物上粗下细则是由20世纪80年代三峡蓄水后长江入海泥沙显著下降、海洋动力明显增强引起的。另外,北支萎缩及三峡水库调蓄作用导致泥质区南移,并向杭州湾和嵊泗列岛延伸发展。     

长江口滨岸潮滩重金属源汇通量估算

根据2002～2003年长江口滨岸潮滩16个站位1年的沉积物重金属含量、粒度和密度等季节性测试数据,结合其他文献的沉积物累积速率资料,初步估算了长江口滨岸潮滩重金属的源汇通量。结果表明,2002年徐六泾以下的河口地区,沉积物中Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Cr的年滞留量分别为3425t/a、2751t/a、3451599t/a、69505t/a、14045t/a和3176t/a,石洞口排污口和黄浦江仍然是这几种重金属的主要污染输入来源之一。潮滩能有效滞留河口水体中的重金属,在长江口0m线以上的潮滩沉积物中,Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Cr的年沉降量分别占到整个河口区重金属沉降量的24.3%、27.6%、32.3%、32.4%、20.5%和23.2%。从潮滩重金属的沉降通量来看,南汇边滩的沉降通量最大,长江口南岸潮滩明显高于长江口北支潮滩,说明位于排污口下游的滩地能有效削减入海重金属污染负荷。     

长江中下游干流河底沉积物环境磁性特征

通过多参数磁性测量,分析探讨了长江中下游干流3种不同粒级(<2mm,<0.28mm和<0.125mm)河底沉积物中磁性矿物的类型、含量、颗粒变化及空间分布特征。3种粒级中,磁性矿物主要富集在<0.125mm的细质沉积物中。对细质沉积物的分析表明,长江中下游干流河底沉积物的磁性矿物含量较长江口高近10倍,类型以亚铁磁性矿物磁铁矿为主,颗粒以假单畴-多畴为主,超顺磁性颗粒含量较低。从中游到下游,磁性矿物含量呈下降趋势,颗粒呈变细趋势。干流磁性矿物含量远高于支流,颗粒远粗于支流,支流泥沙的汇入不断影响干流沉积物的磁性特征。     

黄河的输沙量：过去、现在和将来——距今15万年以来的黄河泥沙收支表

黄河于150 ka BP切穿三门峡，东流入海。黄河泥沙90%来自黄土高原。黄土高原土地利用和植被的变化对黄河输沙有决定性的影响。15万年以来，黄河进入华北平原的泥沙约70 000×108 t，其中10 ka BP以前占80%。10 ka BP以后的输沙量中，最后1040年黄土高原滥垦时期占60%。黄河泥沙的归宿，建造华北大平原占73%，流入海洋占26%。现在，黄河每年流入北黄海的泥沙不足0.2×108  t，其输运主要受海洋环流系统的影响。现在黄海每年向东海输运悬浮沉积物0.2×108~0.3×108 t，主要为废黄河三角洲及水下三角洲受侵蚀再悬浮的黄河泥沙。1996—2000年黄河下游连年断流，利津站的年径流量和输沙量只有1950—1979年30年平均的19%左右。今后20~30年内，由于气候变暖、工业、城市等引黄水量增加，黄河的入海泥沙量仍将偏少。     

东海内陆架陆源物质矿物组成对粒度和地球化学成分的制约

通过对东海内陆架EC2005孔柱状沉积物陆源矿物、粒度及地球化学成分分析, 尝试探讨三者之间的制约关系.该孔柱状沉积物主要矿物成分为粘土矿物、石英以及长石.石英和长石含量控制着平均粒径的大小.矿物含量与化学成分含量表现出较好的相关性, 体现了矿物对地球化学成分的控制.沉积物中各种矿物颗粒的大小差别造成了沉积物粒度的差异, 矿物间化学组分的不同是影响沉积物化学成分含量的主要因素, 其往往通过粒度组成间接地表现出来, 这就造成了“元素的粒度控制”表面现象, 实质上是矿物的种类和含量对粒度和地球化学成分起控制作用.      

Geochemistry and distribution of sediments in the East Indian shelf,SW Bay of Bengal: implications on weathering,transport and depositional environment

Forty-two substrate sediment samples and three cores procured from the shelf region between Chennai and Cuddalore were analyzed to understand the spatial and vertical sediment distribution. Samples subjected to grain size, bulk and clay mineralogical analyses, REE and trace element geochemistry yielded interesting results about the sediment characteristics with respect to the modern day environment. The present study revealed that the study area is characterized by high energy environment marked by predominant composition of medium sand. Results confirmed the evidence of more illite than kaolinite, smectite, and chlorite in the clay mineral assemblage indicating a terrigenous source. Geochemical data also revealed that the enrichment of light rare earth elements (LREE) in the sediments is due to continental source of Precambrian times. High feldspar content in the sediments which is emphasized by bulk mineralogical data displayed positive Eu anomaly. By using the paleoredox index, the area of interest is considered to have undergone no major changes in its depositional settings.     

Estuarine clay mineral distribution: Modern analogue for ancient sandstone reservoir quality prediction

The spatial distribution of clay minerals in sandstones, which may both enhance or degrade reservoir quality, is poorly understood. To address this, clay mineral distribution patterns and host‐sediment properties (grain size, sorting, clay fraction abundance and bioturbation intensity) have, for the first time, been determined and mapped at an unprecedentedly high‐resolution in a modern estuarine setting (Ravenglass Estuary, UK). Results show that the estuary sediment is dominated by illite with subordinate chlorite and kaolinite, although the rivers supply sediment with less illite and significantly more chlorite than found in the estuary. Fluvial‐supplied sediment has been locally diluted by sediment derived from glaciogenic drift deposits on the margins of the estuary. Detailed clay mineral maps and statistical analyses reveal that the estuary has a heterogeneous distribution of illite, chlorite and kaolinite. Chlorite is relatively most abundant on the northern foreshore and backshore and is concentrated in coarse‐grained inner estuary dunes and tidal bars. Illite is relatively most abundant (as well as being most crystalline and most Fe–Mg‐rich) in fine‐grained inner estuary and central basin mud and mixed flats. Kaolinite has the highest abundance in fluvial sediment and is relatively homogenous in tidally‐influenced environments. Clay mineral distribution patterns in the Ravenglass Estuary have been strongly influenced by sediment supply (residence time) and subsequently modified by hydrodynamic processes. There is no relationship between macro‐faunal bioturbation intensity and the abundance of chlorite, illite or kaolinite. Based on this modern‐analogue study, outer estuarine sediments are likely to be heavily quartz cemented in deeply‐buried (burial temperatures exceeding 80 to 100°C) sandstone reservoirs due to a paucity of clay grade material (<0·5%) to form complete grain coats. In contrast, chlorite‐enriched tidal bars and dunes in the inner estuary, with their well‐developed detrital clay coats, are likely to have quartz cement inhibiting authigenic clay coats in deeply‐buried sandstones.     

中全新世以来琼东南陆架粘土矿物特征及物质来源

以往针对南海北部陆架沉积物物质来源的诸多研究, 在一定程度上忽略了海南岛物质的影响.基于柱状沉积物样品的岩性、粒度、粘土矿物和AMS14C年代分析, 探讨了琼东南陆架沉积区X2站沉积物的物质来源.结果表明, X2站沉积物可划分为上、下两段, 下段(Ⅰ, 240~120 cm)主要为粘土质粉砂, 上段(Ⅱ, 120~0 cm)主要为粉砂质砂.粘土矿物主要由伊利石和高岭石组成, 含有少量绿泥石和蒙脱石.对比分析显示, 伊利石和绿泥石可能主要来自于珠江和台湾岛; 高岭石可能主要来源于海南岛和珠江, 蒙脱石主要来自于近源的雷琼地区, 即海南岛物源对南海北部陆架西段具有一定的影响.近4 ka以来, X2站沉积物的明显变粗和高岭石含量逐渐增高, 说明海南物质的输入增强, 这可能是由于近4 ka以来的气候变化或者人类活动增强所致.      

Clay mineralogy, grain size distribution and their correlations with trace metals in the salt marsh sediments of the Skallingen barrier spit, Danish Wadden Sea

To understand the behavior of trace metals in the salt marsh at Skallingen, Danish Wadden Sea, we investigated a profile from surface to 25?cm depth of the salt marsh sediment, focusing primarily on clay mineralogy and grain size distribution of the sediments and their relationship with trace metals. The clay assembly of the sediment consists of illite, kaolinite and much less chlorite and smectite. The major clay minerals of illite, kaolinite as well as chlorite correlate very poorly with all the trace metals investigated, due probably to the weak competing strength of these clays compared with the other adsorbents and to low availability of the mobile trace metals in the system. Correlation between trace metals and clay minerals may therefore be used as an indicator in environmental assessment. Fine grain fractions of the sediment increased markedly after salt marsh invasion in about 1931 but decreased after 1964. This increase was contributed mainly by the grains finer than 20???m while the fraction of 40?C63???m actually decreased soon after the invasion. The relation between most of the trace metals and grain size distributions is close in general but far from linear. The drastic turning point is observed at about 30???m, around where the correlation coefficient r drops from 0.8 to 0.1. Adsorption is the controlling mechanism for the behavior of trace metals in the salt marsh. Fe/Mn (hydr)oxides and organic matter play the key role.     

钱塘江下切河谷SE2孔全新世沉积物黏土矿物特征及其意义*

通过X射线衍射系统分析了杭州湾地区SE2孔全新世沉积物的黏土矿物组成,结果显示研究层段黏土矿物主要由伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石组成;伊利石结晶度较好,化学风化指数普遍大于0.5,表明以化学风化为主,且风化趋势自下而上呈递减趋势。通过对比中国东南部主要河流沉积物的黏土矿物组成,认为钱塘江下切河谷全新世沉积物的黏土矿物组成具有较好的物源指示意义: 全新世 Ⅰ 段(即古河口湾和河漫滩)沉积物主要来自钱塘江上游,特征黏土矿物为高岭石,河口外物质贡献不大;Ⅱ 段(即现代河口湾和近岸浅海)沉积物包含较多蒙脱石,表明不仅包括钱塘江上游物质,河口外长江物质也开始进入钱塘江河口。黏土矿物中,高岭石对气候有较好的指示作用:中全新世高岭石含量达到最高值,反映气候最为湿热,化学风化程度最高;晚全新世含量逐渐降低,反映气候逐渐回冷,化学风化强度降低。     

钱塘江下切河谷SE2孔全新世沉积物黏土矿物特征及其意义*

通过X射线衍射系统分析了杭州湾地区SE2孔全新世沉积物的黏土矿物组成,结果显示研究层段黏土矿物主要由伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石组成;伊利石结晶度较好,化学风化指数普遍大于0.5,表明以化学风化为主,且风化趋势自下而上呈递减趋势。通过对比中国东南部主要河流沉积物的黏土矿物组成,认为钱塘江下切河谷全新世沉积物的黏土矿物组成具有较好的物源指示意义: 全新世 Ⅰ 段(即古河口湾和河漫滩)沉积物主要来自钱塘江上游,特征黏土矿物为高岭石,河口外物质贡献不大;Ⅱ 段(即现代河口湾和近岸浅海)沉积物包含较多蒙脱石,表明不仅包括钱塘江上游物质,河口外长江物质也开始进入钱塘江河口。黏土矿物中,高岭石对气候有较好的指示作用:中全新世高岭石含量达到最高值,反映气候最为湿热,化学风化程度最高;晚全新世含量逐渐降低,反映气候逐渐回冷,化学风化强度降低。     

西昆仑山前陆盆地粘土矿物特征及其地质意义

为重建西昆仑山地区晚新生代的地质构造及环境演变过程,本文利用X射线衍射（XRD）及扫描电子显微分析（SEM）方法,对西昆仑山前陆盆地（叶城盆地）该时期沉积的一套磨拉石建造中的粘土矿物进行了研究。结果表明,在整个晚中新世到早更新世的沉积物地层中,粘土矿物的种类始终以伊利石和蒙脱石为主,含少量的绿泥石和高岭石。但伊利石、蒙脱石、高岭石的相对含量,以及伊利石结晶度值等均显示出明显的变化。在8~3.5 Ma B.P.期间,伊利石相对含量值和结晶度值均比较高,而蒙脱石相对含量低,并有少量的高岭石产出;在3.5~3.3 Ma B.P.期间,伊利石相对含量值和伊利石结晶度值均急剧降低,而相反,蒙脱石相对含量值急剧升高,高岭石基本消失;3.3~2.8 Ma B.P.期间沉积物的粘土矿物参数与8~3.5 Ma B.P.时期的粘土矿物参数非常接近;而2.8~1.8 Ma B.P.期间沉积物的粘土矿物参数则与3.5~3.3 Ma B.P.期间的粘土矿物参数相类似。根据沉积物中的粘土矿物特征变化规律可以推断,物源区母岩成分的变化是粘土矿物特征变化的主要原因,古气候古环境变化则是次要影响因素。粘土矿物特征的变化规律显示西昆仑山体在晚新生代具有不均匀的阶段性隆升的特点,在3.5 Ma B.P.、3.3 Ma B.P.、2.8 Ma B.P.左右分别发生了三次明显的构造隆升事件,而且总伴随着风化母岩成分的变化。物源区在早更新世中期（12.5 Ma B.P.)很可能处于干旱的古气候古环境中。     

粘土沉积物XRD定量分析方法

从理论上推导了无序混合层粘土矿物混层比f与XRD视面网间距d之间的近似函数关系,制定出I/S混层矿物的d-f换算表;通过对济阳拗陷泥质岩石的研究,从一种新的途径求出了粘土矿物的强度因子,提出混层矿物XRD强度因子与混层比的线性关系式。根据不同的制样方法,利用微机运算,可以对粘土沉积物中的6种或10种矿物进行大量快速的定量分析。