湖泊沉积物粒度多组分特征及其成因机制研究

利用高分辨率激光粒度仪MS2000对安固里淖、三台河以及长江等多个地点湖泊和河流沉积物样品细粒部分的粒度多组分分布特征进行了系统、深入研究。总结了其粒度分布特征及组分间差异并讨论了其成因机制。研究认为:1)湖泊沉积物粒度一般由多个组分叠加构成,表现为多组分粒度分布特征,其受控于水动力强度和搬运方式等因素。2)粒度分布最多可有6个组分（中值粒径范围分别为①<1μm,②2～10μm,③10～70μm,④70～>150μm,⑤150～700μm,⑥>700μm）,其中前4个组分属悬浮组分（③组分是流域内风成作用强弱的判别标志）,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,整体分选性差。3)据粒度分布特征可分为湖滨、过渡和湖心三相,三相间粒度分布特征有明显差异,同时又存在此消彼长的良好过渡关系。湖滨相以④组分为优势组分,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖滨;过渡相④组分含量随距湖心距离靠近而减小,但②组分含量却在逐渐增加;湖心相以②组分占主导优势,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖心。4)湖相沉积物受湖滨拍岸浪和湖心波浪的影响而产生了明显的粒度分异规律。     

源区距离对黄土粒度多组分分布特征的影响

利用高分辨率激光粒度仪MS2000对陕西渭南、北京灵山、河南邙山等地大量黄土样品的粒度多组分分布特征进行了系统研究,总结了其多组分粒度分布及组分间差异特征并讨论了源区距离对黄土粒度多组分分布特征的影响。取得了以下认识：（1）黄土粉尘粒径以〈70μm的悬浮组分为主,其粒度由细、中、粗3个组分（中值粒径范围分别为〈1μm、1～10μm、10～70μm）构成,表现为多组分粒度特征。粗粒组分含量最高,峰形最明显。粗粒与中粒组分粒径与百分含量变化很大程度受控于源区距离变化。（2）不同地区黄土粉尘粒度差异明显,粗粒组分中值粒径随源区距离增加而减小,二者负相关;中粒组分百分含量随源区距离增加而增加,二者正相关。（3）粒度组分分离方法能够反映同一源区粒度的细微差异,显示其粒度组分分离的优越性。（4）理论推导了黄土粗粒组分的中值粒径与源区距离的关系并用实际拟合函数验证了其正确性。     

奄美三角盆地晚更新世以来碎屑沉积物粒度特征及其物源和古气候意义

对菲律宾海西北部奄美三角盆地U1438A孔约350 ka以来沉积物中碎屑组分的粒度组成进行了分析,结果表明,沉积物中碎屑组分的平均粒径为13.1μm,粒径变化范围为0.04~160μm,粒度频率分布呈四峰正偏态分布。利用Weibull分布函数将沉积物碎屑组分的粒度组成分离出4个相对独立的组分。其中超细组分众数约0.3μm,粒度分布范围为0.04~0.9μm,可能是海洋自生黏土。细粒端元众数粒径约3.5μm,粒度分布范围为0.2~32μm,比北太平洋中部风尘略粗,推测主要为来源于亚洲大陆的风尘。粗粒端元众数粒径约10μm,粒度分布范围为0.3~90μm;超粗粒端元众数粒径约40μm,粒度分布范围为3~160μm。粗粒组分和超粗粒组分均主要来自于周围海脊和岛弧的火山物质。细粒和粗粒敏感粒级组分的比值(1.3~2.2μm/28~40μm)与细粒风尘组分和粗粒火山组分的比值(0.9~3μm/10μm)类似,表现为冰期高、间冰期低,与北太平洋风尘通量、亚洲大陆黄土堆积速率,以及黄土粒径所指示的冰期干旱和东亚季风/西风环流增强的气候变化是一致的,表明冰期由于亚洲大陆的干旱和季风/西风的增强,使得奄美三角盆地中细粒亚洲风尘组分的输入相对增加。因此细粒风尘和粗粒火山物质的比值可以作为亚洲大陆干旱化和大气环流增强的示踪指标。这些研究结果表明奄美三角盆地沉积物的粒度组成可用于重建东亚大陆干旱和大气环流演化历史。     

哈尔滨黄山黄土粒度特征及其对成因的指示

哈尔滨黄山黄土是东北地区黄土沉积的典型代表,其成因研究是恢复东北地区古气候和古环境的基础.为探讨松嫩平原地区中更新世晚期黄土成因问题,对具代表性的哈尔滨黄山黄土剖面进行系统、高分辨率的粒度和磁化率特征分析,并与哈尔滨现代沙尘沉降物、黄土高原典型黄土-古土壤、现代河流沉积物及大连市滨海黄土粒度特征进行对比.结果显示:黄山黄土粉砂级(10~50 μm)颗粒和黏土颗粒(＜5 μm)的平均含量分别是43.86%(主众数粒组)和23.40%(次众数粒组);各粒度参数的平均值为:分选系数标准偏差σ=1.83、平均粒径Mz=6.25φ、中值粒径Md=5.89φ、偏度SK=0.21、峰态KG=0.86、中值粒径Kd=2.01;粒度频率曲线以双峰态分布为主,且主峰突出;岩性三角投影图、粒度象(C-M图、L-M图、A-M图)投影图及粒度参数(Mz-σ、Mz-SK、Mz-KG)散点投影图与风成沉积物基本一致,但与河流沉积物差异明显;判别函数Y＜0.基于以上粒度特征分析表明哈尔滨黄山黄土为典型的风成成因.      

湖泊沉积物中风成和水成组分定量判据的初步研究———以青海湖为例

对青海湖沉积物进行物质来源进行聚类分析, 并对周边风成黄土与现代湖泊表层沉积物进行粒度分析, 在此基础上, 以青海湖周边典型风成黄土作为风成组分端元, 以青海湖表层沉积物作为水成组分端元, 首次利用已知端元的粒度分布特征对青海湖沉积物中典型粒度分布进行拟合, 进而估算了其中风成和水成组分的比例。结果表明, 青海湖沉积物粒度分布特征可分为三大类:1.水成组分占主导; 2.风成组分占主导(风成黄土主导); 3.两者以不同比例混合。希望此方法能成为未来湖泊沉积物中不同组分的定量判据和古环境的解读提供新途径。      

滑坡滑带(面)土及堆积物的粒度多组分分布特征研究

文章利用高分辨率激光粒度仪MS2000对我国典型地区5种沉积类型滑坡的滑带(面)土和滑坡细粒堆积物的粒度多组分分布特征进行了系统、深入研究,总结了不同沉积类型滑坡滑带(面)土与滑坡堆积物的粒度多组分分布特征及差异性,其对于认识滑坡的成因机制具有重要的理论和实践意义。研究认为:(1)不同沉积类型的滑坡滑带(面)土和滑坡堆积物的粒度一般含有4个组分,其分别为风成的细、中、粗粒组分和水成的悬浮组分; (2)不同地区不同沉积类型的滑坡其滑带(面)土粒度与滑坡堆积物的粒度多组分具有不同的分布特征; (3)同一地区滑坡的滑带(面)土与滑坡堆积物的粒度多组分分布特征有较大差异,主要受控于滑坡本身的形成演化过程。     

长江武汉段天兴洲低滩沉积物粒度端元对河流—风成沙丘沉积环境的指示意义

河床沙波向风成沙丘演变的过程具有特殊的沉积动力机制。笔者等以68份长江武汉段天兴洲洲头低滩沉积物的粒度分布数据为例,利用端元分析方法从每个粒度分布中分离提取4个粒度端元组分(EM1、EM2、EM3和EM4),探讨了河流—风成沙丘不同沉积环境中粒度端元的异同。研究结果表明：EM1和EM3组分在粒度分布中占比与沉积物粒度中值分别呈较好的线性正相关和负相关;河流沉积物主要由EM1、EM2和EM3组成的跳跃方式搬运,对应滚动次总体的EM4组分占比5%～10%,少悬浮搬运;风成沙纹沉积物主要包括两段跳跃次总体,以EM2组分为主、EM1和EM3组分为辅,少EM4组分;沙丘背风面沉积物主要靠颗粒流顺坡滑塌,以EM2组分为主、EM1和EM3组分为辅,含占比约为5%的EM4组分;未被风成沙纹覆盖的沙丘波谷沉积物记录了河流和小型滞水洼地的沉积特征,代表滚动次总体的EM4组分占比7%～15%,悬浮次总体占比可达20%。本文提取的沉积物粒度端元为弱风环境中河道内局部小型河流—风成沙丘的沉积环境和演化过程研究提供了参考。     

长江武汉段天兴洲低滩沉积物粒度端元对河流—风成沙丘沉积环境的指示意义

河床沙波向风成沙丘演变的过程具有特殊的沉积动力机制。笔者等以68份长江武汉段天兴洲洲头低滩沉积物的粒度分布数据为例,利用端元分析方法从每个粒度分布中分离提取4个粒度端元组分(EM1、EM2、EM3和EM4),探讨了河流—风成沙丘不同沉积环境中粒度端元的异同。研究结果表明：EM1和EM3组分在粒度分布中占比与沉积物粒度中值分别呈较好的线性正相关和负相关;河流沉积物主要由EM1、EM2和EM3组成的跳跃方式搬运,对应滚动次总体的EM4组分占比5%~10%,少悬浮搬运;风成沙纹沉积物主要包括两段跳跃次总体,以EM2组分为主、EM1和EM3组分为辅,少EM4组分;沙丘背风面沉积物主要靠颗粒流顺坡滑塌,以EM2组分为主、EM1和EM3组分为辅,含占比约为5%的EM4组分;未被风成沙纹覆盖的沙丘波谷沉积物记录了河流和小型滞水洼地的沉积特征,代表滚动次总体的EM4组分占比7%~15%,悬浮次总体占比可达20%。本文提取的沉积物粒度端元为弱风环境中河道内局部小型河流—风成沙丘的沉积环境和演化过程研究提供了参考。     

浑善达克沙地近50年来风沙活动的湖泊记录

干旱、半干旱地区湖泊沉积物能否有效地记录大气粉尘源区的风沙活动历史对理解沙尘暴发生的气候和环境背景具有重要的意义。对于位于内蒙古浑善达克沙地南缘的夏日淖(湖)近代沉积物进行 137Cs/210Pb定年和沉积学分析显示,碎屑沉积物具有两个明显的粒度组分,其一是与当地沙丘砂粒度分布相同的中细砂组分; 另一为与大气降尘粒度相似的粉砂组分,自1957年以来反映这两个粒度组分相对变化的中值粒径和>63μm砂的含量都具有显著的变化。与浑善达克地区和中国北方气象记录对比发现,沉积物中值粒径和>63μm砂的含量分别与沙尘暴和6m/s风速(或大风)发生频次呈正相关,与温度呈负相关; 最近50年来这些沉积和气候参数具有总体一致的变化。这样的事实说明,夏日淖沉积物主要由风力搬运沉积的,其粒度与风沙活动存在内在联系,粗粒沉积物增加是风沙活动加强的结果。因此,干旱、半干旱地区湖泊中风力搬运的沉积物粒度受风沙活动强度控制,可以成为重建过去风沙活动历史的重要标志。     

中国黄土粒度的双峰分布及其古气候意义

中国黄土的粒度分布由分布峰度较高、分选较好的粗粒组分和分布峰度较低、分选较差的细粒组分叠加组成;前者代表了冬季风盛行季节近距离低空搬运的粉尘物质,其粒度指示了东亚冬季风所主导的近地面气流的强度,它在全样中的含量可能反映了冬季风粉尘的沉积通量;细粒组分可能主要为常态存在的、由高空气流搬运的远源粉尘,代表了黄土高原原始粉尘的本底,它的粒度特征与北太平洋西风带粉尘基本一致,可能指示了主要由西风带控制的高空气流的强度。黄土的粒度分布函数可用代表这两个组分分布的两个WEIBULL函数的和函数表示。用实测粒度分布数据对分布函数进行拟合可计算出该分布函数的各参数,同时可获得黄土粒度的两个组分各自的分布函数及两个组分在总样中所占的百分比。     

内蒙古阿尔山地区下寒武统苏中组混合沉积特征及形成环境研究

以内蒙古阿尔山地区下寒武统苏中组为研究对象,综合区域地层、岩石结构、剖面特征、粒度分布特征,对苏中组碳酸盐岩夹碎屑岩的沉积环境进行了深入分析.从粒度分布特征来看,苏中组砂岩粒度分布表现出双峰和多峰不对称,偏度以正偏为主,峰度数值多且比较低,分选性差,以粗粒物质为主等特征;运用萨胡图解投点、判别函数计算确定内蒙古阿尔山地...     

The relationship of sediment texture with coastal environments along the Kuala Terengganu Coast, Malaysia

The subtidal sediments of four coastal environments (beach, berm, surf zone and nearshore sea floor) of Kuala Terengganu have been studied in terms of their textural characteristics and depositional process. Sampling and statistical analyses of the grain size distributions of beach, surf zone and shallow sea-floor sediments at various locations along the coastline show that they varied in their mean grain size as well as values of sorting and skewness. The statistical parameters of grain size distributions thus allowed recognition of distinct sub-environments. The size distribution of such sediments suggests that the various processes that are responsible for their transportation and deposition are wave, current and wind action. The different energy conditions and the morphology of each coastal environment seem to be reflected in the characteristics of the sediments in each environment.     

鲕粒粒度特征及其指示意义

沉积物的粒度资料是确定沉积环境的重要依据,一直以来多应用在碎屑岩方面,较少用于碳酸盐岩的分析。以北京西山寒武系张夏组鲕粒石灰岩为研究对象,在野外实测、室内薄片粒度统计的基础上,通过分析鲕粒粒度参数、粒度频率曲线及概率累积曲线特征,明确了鲕粒粒度在分析鲕粒灰岩沉积环境上的重要作用,并建立了下苇甸鲕粒粒度特征与鲕粒滩在空间上的耦合关系。研究结果表明:鲕粒粒径大小、分选系数、峰度及概率累积曲线组分截点可以很好地反映鲕粒沉积水动力环境;一般情况下,水动力环境较稳定的间歇高能滩沉积的灰泥鲕粒石灰岩鲕粒粒径较小,分选好,峰度尖锐,频率曲线主要为单峰态,鲕粒以悬浮搬运为主;水动力较为动荡的高能滩沉积的亮晶鲕粒石灰岩鲕粒粒径较大,分选较差,峰度多为平坦、中等,频率曲线主要为多峰态,概率累积曲线多为一跳一悬两段式;鲕粒的粒径与鲕粒圈层类型密切相关,粒径较大的鲕粒多以同心鲕、同心放射鲕为主,粒径较小的鲕粒多为放射鲕。研究结果为分析颗粒石灰岩的沉积环境提供了理论和依据。     

辽南大莲泡沉积物的沉积特征及古环境变化

辽南大莲泡是形成于冰后期的一个现已干涸的小型山间湖泊。对大莲泡沉积物粒度作一般分析，并用对应因子分析法作了计算分析，结果表明：大莲泡沉积物粒度分布主要受入湖的沟谷泥石流、河流和湖泊沉积作用控制。即下层以泥石流沉积为主；中层以湖泊沉积为主；上层以河流作用为主。据此并结合孢粉分析资料（主要以湿生沼生和旱生、盐生草本孢粉带更替为依据），初步恢复了大莲泡沉积环境的演变过程。全新世高海面在辽南地区是存在的，大莲泡与海相通的特殊位置及地层特征和孢粉特点揭示在全新世气候最适宜期海水在涨潮时曾作过短暂的停留，高海面在渤海沿岸出现位置不超过现代海面之上５ｍ。     

泰国湾表层沉积物陆源碎屑的粒度特征及其展现的沉积动力环境

海洋碎屑沉积物的粒度特征是海底沉积动力环境的直接体现,是用来研究海洋动力环境变化的重要手段,尤其是陆架海底表层沉积物的粒度分布,对于研究沿岸和水柱底边界层现今海洋动力环境可起到重要作用。该项研究通过调查遍布泰国湾至湄公河口海底表层沉积物陆源碎屑的粒度分布特征,以期获得影响现今特定海域沉积作用的海洋动力环境过程。粒度分析的结果显示,泰国湾表层沉积物的陆源碎屑以细砂-细粉砂为主,分选总体较差,频率分布以正偏为主。其中,细砂-极细砂组分主要分布在曼谷湾和柬埔寨沿岸。湄公河岸外沉积物为细砂,且分选比泰国湾区域的沉积物要好。这些表层沉积物的粒度特征具有良好的环境变化指示作用。湄公河岸外分选较好、近于正态分布的中砂沉积物指示了波浪作用下的沉积环境。曼谷湾和柬埔寨沿岸分选较差的中砂-细砂粗粒沉积物反映了潮汐和波浪的共同作用;泰国湾东西沿岸区域分选中等、呈正偏态的极细砂-中粉砂沉积物体现了潮汐的控制作用;而泰国湾中部分选较差的沉积物则指示了表层洋流作用。研究表明,泰国湾和湄公河岸外表层沉积物陆源碎屑的粒度分布特征可用于区分不同海洋动力因素的控制作用,揭示出泰国湾的沉积动力环境主要受潮汐、波浪和洋流的共同影响,湄公河岸外的沉积动力环境主要受波浪的影响。     

大连金远洞更新世洞穴红色堆积物粒度特征及沉积环境分析

采用LS13320型的激光衍射粒度分析仪对金远洞洞穴堆积物进行粒度分析,所测得的数据用Grapher软件绘制堆积物粒度频率曲线,计算粒度参数,以此来研究金远洞更新世洞穴红色堆积物的粒度特征并推断沉积环境.金远洞洞穴堆积物粒度组成中,粉砂含量最高,为优势粒组,平均值为50.14%,其中细粉砂含量高于粗粉砂含量;黏粒含量次之,砂含量最少.样品粒度频率呈多峰态.通过粒度参数计算,推测洞穴红色堆积物的沉积环境以风力沉积为主,后经流水搬运,但堆积物的组成未发生明显变化,反映了搬运的水动力较弱.物质来源主要受气候的影响,环境干冷时以近源沉积为主,环境温暖湿润时以远源沉积为主.     

长江三角洲ZK01孔末次盛冰期以来沉积物粒度特征及环境演化

根据长江三角洲ZK01孔的粒度资料,从粒度参数、斜体图、概率累积曲线和频率分布曲线等对末次盛冰期以来的沉积物粒度特征进行了详细分析,并结合沉积物的岩性、沉积构造和有孔虫的分布特点,探讨了该区末次盛冰期以来的沉积环境演化。分析表明,ZK01孔末次盛冰期以来,沉积物自下而上可分为5段:河床沉积物以砂和砾质砂为主,粒度概率累积曲线为以跳跃总体为主的两段式;河漫滩相为砂质和黏土互层,概率累积曲线呈以悬浮总体为主的具过渡的两段式,频率分布曲线为双峰或多峰式;河口湾沉积物的粒度参数变化显著,在C-M图上表现为粗细分异明显的两类,对应两种两段式累积曲线,频率分布曲线亦有单峰和双峰式两类;浅海相主要为淤泥质黏土,粒度参数较稳定,概率累积曲线为一段式,几乎均为悬浮总体;三角洲沉积物以细砂和粉砂为主,概率累积曲线为以跳跃总体为主的具过渡的两段式。研究区该时期依次经历了河床、河漫滩、河口湾、浅海和三角洲等5种沉积环境。     

粒度分布的端元建模分析及检验:以“吉兰泰—河套”盆地西部DK-12钻孔晚第四纪沉积物为例*

端元建模分析能够从复杂的多峰分布特征的沉积物中提取出具有不同沉积动力过程的端元,但是,由于沉积物的粒度分布还受到沉积环境等多种因素的影响,该方法的有效性及获得的端元组分的地质意义有待其他环境代用指标的进一步检验。以位于“吉兰泰—河套”盆地西部磴口次级隆起区的DK-12钻孔晚第四纪沉积物为例,采用BEMMA算法对该钻孔沉积物的粒度资料进行了端元建模分析,并以黏土矿物组合和前人的孢粉组合数据作为检验指标,结合该地区的区域地质背景,对获得的4个端元进行了综合检验分析,认为获得的沉积物粒度端元具有明确的地质意义,其中EM 1为远源粉尘、EM 2为近源的风成沙、EM 3和EM 4为河流冲积沙。     

程海表层沉积物粒度空间分布特征及其影响因素

由于受湖泊动力条件和物质来源的影响,湖泊表层沉积物的各粒度组分表现出不同的空间分布特征。选择滇西北程海作为研究对象,通过测试程海表层沉积物的粒度,分析了其不同粒度组分的空间分布特征,对影响程海表层沉积物粒度空间分布的因素进行探讨。研究结果表明:程海表层沉积物的优势粒级为粉砂,各样品沉积类型为黏土质粉砂。粒度组分及其参数的空间分布特征变化差异明显,黏土组分含量呈现出由南向北逐渐增加的趋势,而粉砂、中值粒级则呈现出相反的变化趋势,表明程海沉积物粒径受盛行南风的控制与影响,表现为湖泊水动力由南向北逐渐减弱。程海表层沉积物的粒度空间分布特征表明,其表层沉积物易受盛行风的影响向北扩散,因此,应加强该地区沿岸,特别是南岸人类活动的管理,有效控制人为物质的输入,减少污染物的扩散。