中小河流对长江水下三角洲远端泥沉积的贡献:以椒江和瓯江为例

海洋沉积物的来源、输运过程及其归宿一直是海洋沉积学的重要研究课题。浙闽沿岸泥区的沉积物主要来自长江及浙闽沿岸的中小河流,对后者的贡献量进行定量化分析是相关研究比较薄弱的环节,这个问题的难点可能是缺乏同时指示"物源"和"供应量"两个指标的示踪物。本文以椒江和瓯江这两条河流对浙闽沿岸泥区的贡献为切入点,运用了粒度端元和黏土矿物两种示踪指标进行研究,目的有两个:一是综合评价两种示踪指标的效率,二是定量化地了解中小河流对浙闽沿岸泥区的贡献。借助端元粒度分析模型对浙闽沿岸泥区的表层样粒度数据进行分解,划分出4个不同的端元,结果显示,EM1端元表现出长江来源的属性,EM2端元表现出椒江和瓯江等沿岸中小河流来源的属性,EM3端元可能来源于研究区南部并有向北输送的趋势,EM4端元可能来源于陆架中部的残留砂沉积区。基于特征粒级的进一步分析表明,研究区6个站位的柱样沉积物中都出现了第一特征粒级,在3.91~9.29 μm之间,推测与长江口外悬浮颗粒物有关,并认为柱样所在的区域都会受到长江入海泥沙的影响。黏土矿物由于具有粒度依赖性,在定量探讨椒江与瓯江的泥沙贡献量时,只能指示小于2 μm的细颗粒物的贡献量,而粒度端元作为一种"全粒度"的指标,在相对封闭的系统内,可以同时解答"从哪里来"和"有多少"这两个示踪问题,是受限比较小的示踪物指标,未来在定量研究物源方面可能会有较大的作用。     

杭州湾北部潮流深槽区细颗粒物质输运与再悬浮过程

于2005年5月大潮期间在杭州湾北部潮流深槽区的4个站位进行潮周期观测,获得了流速、悬沙等数据,并对其进行了分析,计算了水沙通量和再悬浮通量。分析结果表明,该深槽区涨潮流速大于落潮流速,涨潮历时小于落潮历时,潮差自湾口向湾内方向增大;悬沙的组分以粉砂为主,分选较差,偏态以负偏为主,这些特征与底质一致;深槽中部和东部的悬沙沿岸线向湾内方向输运;深槽西部和东部外侧的悬沙输运方向与余流方向一致,分别向湾内和南部输运;除转流和流速加速初期外,垂线流速分布符合Kûrmûn-Prandtl模型,摩阻流速与垂线平均流速变化趋势一致。计算得到的表观粗糙长度在涨落潮时段的水流加速或减速阶段都呈增大趋势,且数值较大,这难以把它简单地归结为床面形态的作用,表观粗糙长度的变化趋势可能是高悬沙浓度和浓度成层性共同作用的结果,但对这一假说的验证还有待于进一步的现场观测和机制分析。计算所得的再悬浮发生的周期性与实测悬沙浓度的周期性相符,而且最大悬沙浓度的出现滞后于最大再悬浮通量,说明再悬浮作用对水层中悬沙浓度的变化具有重要影响。     

江苏南部海岸牡蛎礁演化的几何模型

牡蛎礁是具有重要生态功能的海岸带生境,并且记录了丰富的环境演化信息。根据碳酸盐沉积层序模拟的方法,提出了一个牡蛎礁演化模型,由海平面波动过程、碎屑沉积物顶面高程、牡蛎礁垂直生长率、牡蛎礁顶部高程等四个模块所构成。垂向生长率函数的输入参数通过牡蛎礁沉积环境分析和古今地貌对比方法而确定。应用该模型探讨了江苏海岸小庙洪牡蛎礁的定殖、生长和最终被埋藏的演化历程。模拟结果显示,牡蛎礁顶部水深和河口湾环境参数是牡蛎礁演化的两大限制因素,小庙洪牡蛎礁的最大垂向生长率约为12mm/a,礁体发育初期以垂向增生为主,大约910年前礁体出露于平均低潮面后,转向以侧向扩张为主。该礁体的出露规模在330年前达到最大,目前牡蛎礁的生长几乎停滞,并将在250年后被埋藏,其时牡蛎礁的最大可能厚度达12m。牡蛎礁演化模型显示牡蛎礁建造过程具有复杂性,是海平面变化、地面沉降速率、碎屑沉积速率、盐度、悬沙浓度等诸多因素共同作用的结果。牡蛎礁顶板应看成是低于当时海平面的标志,并不代表海平面高度。     

海岸分类的回顾与展望

海岸带是陆地与海洋相交的区域，受到多种自然和人为因素的影响，进行合理的海岸分类对于科学认识、合理开发、有效管理和保护海岸带资源至关重要。本文回顾海岸带分类的研究历程，探讨不同分类方案的划分依据，并强调海岸带的多维性和复杂性。从早期的地理地貌特征划分到现代的综合性海岸分类体系，海岸带分类方案不断演变，并受到各个时代的资料积累、知识体系、观测技术及制图展示效果等方面的深刻影响。不同国家和地区的学者在分类方案上存在一定的差异，体现了各地的地理地质背景、研究重点、开发利用方式等方面的特点，也隐含着研究人员的观察视角。主要源于陆地的物质属性和主要源于海洋的能量条件，越来越成为海岸分类的重要指标。人类活动对海岸带的影响不容忽视，人工海岸的比例已经迅速上升，但在海岸带分类体系中的研究仍有所欠缺，原因包括世界观、方法论和价值观等多个层面。建议从海岸动力作用环境和沉积物供应条件两方面考虑人类活动如何影响海岸带系统状态，而海岸带类别体系里可以增加人工建造和人工改造两个新的大类。通过深化分类方法和细化分类层次，同时向综合与细化两个方向推动海岸分类体系研究，可以更好地实现海岸带资源的保护与可持续利用，促进人与...     

南京地区早三叠世碳酸盐沉积动力过程初探

【目的】早三叠世碳酸盐沉积揭示了二叠纪末生物大灭绝之后的沉积环境剧变，如何用沉积动力学方法获取沉积环境信息，其主要困难是现场观测不可实施、初始和边界条件未知、沉积物来源和去向未知。新的思路之一是根据复杂系统理论重构控制方程，以达到正确计算或模拟的目的。【方法】针对南京地区早三叠世和龙山组24个周期的泥质—碳酸盐沉积，构建沉积环境参数计算方法，提取沉积记录信息。【结果】各周期性沉积的垂向尺度为100～102 cm，碳酸盐层与泥质层交替出现，沉积构造以纹层为特征，在24个周期中碳酸盐沉积厚度占74%，沉积构造以纹层为特征；根据泥质层的沉积速率推算每个周期的时间尺度为5～40 ka，虽然泥质层厚度只占总厚度的26%，但却占总时长的73%；泥质和碳酸盐物质沉积速率、沉降通量、水层悬沙浓度、碳酸盐物质产出、生物生产等各项环境参数与现今深海碳酸盐沉积环境相当。【结论】该沉积记录反映研究区域古海洋环境和气候变化特征，但计算方法的进一步改进有赖于碳酸盐沉积的杂质含量、纹层厚度和保存潜力、沉积物和有机质来源等约束条件的确定。     

河流三角洲沉积体系再析

本文试从沉积动力学视角重新剖析河流三角洲沉积体系特征。根据“河流三角洲是同一河流入海物质所形成的集中堆积体”的定义，传统上根据径流、潮汐和波浪而构建的三端元分类图似乎不能概括三角洲的所有类型，河口湾形态、陆架环流和海面变化也有同等的重要性，可形成海湾充填三角洲、远端泥、陆架边缘三角洲这样的端元形态。沉积物重力流也是不可忽视的因素。融合以上各个因素所形成的河流三角洲形态谱系，有助于过程-产物关系的建立。需进一步开展的相关研究包括：(1)地层层序中三角洲沉积类型的识别标志，以区分水下三角洲、远端泥，确定陆架边缘三角洲的归属；(2)三角洲体系的时空分布及其与沉积记录完整性之间的关系；(3)三角洲演化的终极形态、规模与沉积物收支过程的关系。     

江苏海岸中部近岸沉积物重力流输运过程

【目的】重力流是沉积物跨海岸/陆架输运的重要机理，对地貌演化具有重要影响。然而，重力流的发生具有偶然性，持续时间也很短暂。重力流的这两个固有特性，直接决定了其野外观测的困难性。近30年来，在全球海岸和陆架区域观测到重力流的研究整体上仍然较为有限。重力流野外观测的缺乏，导致对其输运过程的认识尚不完善。【方法】2018年秋季，在江苏海岸中部近岸海域放置海底三脚架，实施连续8个潮周期的野外观测。【结果】野外观测捕捉到8次高浓度浮泥层事件，发现5次重力流输运过程。【结论】重力流由上覆水体沉积物沉降或波浪再悬浮底床沉积物形成，由潮致底部切应力或波浪与潮流共同导致的底部切应力维持。近底高浓度浮泥层内的沉积物在潮流的作用下，会向上扩散，重力流从而消亡。观测结果支持经典重力流浮力—阻力模型的使用。     

海滩也缺乏砂-砾过渡粒级的沉积物

沉积物的粒度是最重要的沉积物参数之一，在河床中，表层沉积物缺乏砂–砾过渡粒级（即1～10 mm）的沉积物，被称为Grain size gap，得到广泛关注。海滩沉积物是否也是如此，是一个基本而又未知的问题。本文分析了中外228处海滩共456个表层沉积物平均粒径数据，发现海滩大概率或是平均粒径几十毫米的砾石滩，或是平均粒径几百微米的砂滩，也缺乏砂–砾过渡粒级沉积物，其粒度范围是-3.5～-1?（2～11 mm），这一结果和河床的情况基本相同。造成砂–砾过渡粒级缺乏的原因应从物源、颗粒磨损和分选以及广义的物质收支分析中去寻找。