长江水下三角洲邻近海域~(210)Pb分布特征及沉积动力学指示意义

为了研究长江水下三角洲及邻近海域沉积动力环境对长江入海输沙量减少的响应,进行了野外采样以及论文数据收集工作,利用~(210)Pb放射性同位素的测量和分析,分别比较表层和柱状沉积物的~(210)Pb活度在2003年前后的变化。结果显示,在2003年后,表层沉积物~(210)Pb活度分布特征由原来的明显梯度变化变为均一分布,同时活度值普遍降低;而柱状沉积物的~(210)Pb垂向分布曲线也由原来的稳定沉积曲线变为混合强烈的均匀分布。这说明了,在长江入海输沙量减小的背景下,研究区内的沉积动力环境随之发生改变,河口过程主导的沉积作用在不断减弱,而陆架过程主导的混合作用却在不断加强。     

长江水下三角洲现代沉积速率厘定的新途径:季节性Bio-Si记录

长江水下三角洲沉积层中高分辨生物硅(Bio-Si)曲线具有明显的波动规律,记录了该区硅藻生物量的季节性差异,据此对近14年来的沉积速率进行了估算。在1992～2005年里,该处沉积速率变化于1.2～3.4 cm/a之间,平均沉积速率2.1 cm/a,沉积速率与长江入海沙量具有较好的对应关系。研究结果表明长江水下三角洲Bio-Si沉积记录类似于季节性湖泊中的"年纹",可作为沉积速率估算的新指标。     

长江口邻近陆架沉积物粒径变化趋势及动力成因

基于长江口外邻近陆架近20年实测数据,分析了邻近陆架区域表层沉积物中值粒径、砂-泥分界线和泥质区变化规律,并探讨了自然机制和人类活动等对其影响。结果表明:1近期(2006-2010年)长江口邻近陆架区域沉积物中值粒径和砂、粉砂和粘土等值线分布格局较2006年以前未发生明显变化;2伴随流域入海泥沙量和海滨区悬沙浓度的减小,陆架区域表层沉积物中值颗粒表现为粗化趋势发展;3陆架区域砂-泥分界线2004-2007年在北侧(31°30′以北)无明显趋势,南侧(31°30′以南)为向口内移动,2008-2010年无论南侧还是北侧均为向口内移动,主要受长江径流枯水期,引起潮流水动力相对增强、悬沙浓度减小及苏北沿岸流等影响;4泥质区域为长江口沉积速率最大区域,由于入海泥沙和海滨区域悬沙浓度降低,三角洲侵蚀等环境下表现为减小趋势,因北槽深水航道整治工程的实施改变了南北槽分流比,南槽下泄径流水动力增加,使得泥质区位置存在南偏趋势。     

用BHC法研究东海大陆架的现代沉积速率和沉积作用

长江口外的东海大陆架,是世界上最宽广的大陆架之一,它承受着中国最大河流——长江的巨大径流,同时,大量泥沙随径流进入陆架区,其中很大一部分泥沙沉积于图1中的Ⅰ_ο区,致使该区水下三角洲迅速演变发育,历史上曾从苏北而现在从渤海入海的黄河,也对本海区的沉积作用有很大的影响,这些沉积物对本海区沉积状况的演变起着很大的作用.沉积物现代沉积速率的测定,是河口陆架区沉积动力学研究的基本问题之一,为了更好地了解发生在河口陆架区现代沉积物表层的地质和化学过程,对海水-沉积物界面间的物质交换作出定量估价,有必要对不同沉积环境中现代沉积速率进行定量研究[1].     

长江口及邻近海域细颗粒沉积物中重金属的空间分布及沉积通量

长江每年输送大量的泥沙进入东海,其中细颗粒沉积物具有搬运距离远、扩散范围大的特点,成为示踪河口及近海沉积物源汇过程的良好载体。本文基于采自长江口及邻近海域的44个表层沉积物样品,分析了细颗粒组分中重金属的空间分布和沉积通量,探讨了重金属来源和搬运沉积过程。研究表明:长江口及邻近海域细颗粒沉积物中Cu、Cr、Ni、V和Zn含量、沉积通量的空间分布具有高度的相似性,总体表现为长江口及浙闽沿岸高,向外急剧降低;该区细颗粒沉积物中的重金属主要来自长江,入海后向两个方向扩散,其一为向西南方向扩散,沉积于内陆架泥质区;其二是向东的跨陆架输送,沉积于长江冲淡水影响的海域。从长江口向西南方向的输送和沉积是长江入海重金属最重要的汇。     

海南岛近海海域7个沉积岩芯的现代沉积速率及其分布特征

利用多道α能谱仪,对2005年8～9月在海南岛近海采集的7个沉积岩芯进行了210Pb的沉积速率测定,探讨了海南岛近海陆架上现代沉积速率的区域性分布特征,结果表明:位于港湾内的B1168站位由于沉积物供应充足,有最高的沉积速率,达2.9 cm/a;位于河口海湾附近且受沿岸流影响的B289站位,有很高的沉积速率,可达1.6 cm/a,沉积环境较稳定;位于西南海底沙脊区北缘且靠近昌化江河口的B97、B135、B10站位也有较高沉积速率,分别达到1.0、0.89和0.47 cm/a,在表层都出现了210Pb放射性活度倒置的现象,表明所处区域有较强混合作用;处于西南外陆架的C4站位受北部湾环流影响,沉积速率为0.6 cm/a;位于东部外陆架的B377站位处于上升流区,沉积速率较低,为0.21 cm/a.可见,海南岛近海陆架上的现代沉积速率存在着明显的区域分布:在物质来源丰富的沿岸流作用区和河口区附近,现代沉积速率很高;在陆架环流沉积作用区,现代沉积速率也较高;在水深较大的外陆架上,由于沉积物供应相对匮乏,沉积速率一般较低;在近岸潮流沙脊区,由于水动力很强,无法形成现代细粒沉积.同时,在陆架上,沉积速率有随着水深的增加而降低的趋势.由此可见,海南岛近海海域的沉积速率与该区的物质供应、水动力条件和海底地形等因素有密切关系.     

长江口水下三角洲现代沉积速率

长江口水下三角洲采集的两个柱状样放射性核素137Cs分析表明,长江口水下三角洲137Cs剖面中均存在清晰的最大蓄积峰,与1963年的137Cs散落沉降相对应,剖面中同时存在可对应于1959年的较清晰的次级蓄积峰,由此计算得到1959—1964年长江口水下三角洲的平均沉积速率为2.4~4.8 cm/a,1964—2006年减小到1.4~1.8 cm/a。反映出长江口水下三角洲整体淤积速率有很大程度的减小,很可能是三峡蓄水导致流域来沙量大幅度减小所致。虽长江口水下三角洲各处淤积速率减小程度不同,但降低的速度很快,表明长江三角洲发育已出现重大变化,水下三角洲局部地区已观察到侵蚀现象。     

渤海南部表层沉积的相特征

通过海上调查及实验室分析,查明渤海南部表层沉积物在结构类型、矿物组合、生物组分及沉积构造等相特征方面具有明显的分区性。渤海南部存在五种沉积相:黄河水下三角洲相、陆架盆地相、海湾相、潮流浅滩相及古滨岸相。黄河水下三角洲相从河口延至水深15—20米处,沉积速率很高,沉积物富含碎屑云母及CaCo_3。陆架盆地相的沉积为粉砂质粘土,具有生物扰动构造。     

渤海湾西岸潮间带现代沉积速率研究

利用渤海湾西岸潮间带柱状沉积物的210Pb_ex和137Cs活度测定结果,计算了潮间带现代沉积物的平均沉积速率,结果表明,渤海湾西岸潮间带砂质区(道沟子至独流减河)1955～1963年的沉积速率为3.43～4.06cm/a,1963年以来的平均沉积速率为0.65～1.59cm/a;泥质区(歧口附近)的平均沉积速率约为1.81cm/a.上述结果说明潮间带砂质区在20世纪50～60年代发生快速沉积作用,60年代之后沉积作用变缓.这可能是由于华北地区在该时段具有丰沛的降水和入海水沙,为潮间带沉积物提供了丰富的物源.60年代以后沉积作用变缓可能是自然和人类活动引起的入海水量减少和由此导致的物源减少的结果.     

黄河水下三角洲沉积厚度、沉积速率及砂体形态

本文通过多年水下实测剖面对比,对黄河水下三角洲现今活动叶瓣沉积厚度、沉积速率和砂体形态进行了研究。厚度分布等值线呈椭圆形,长轴与海岸平行。口门处沉积速率最大,平均最高值可达240cm/a之多,前三角洲沉积速率小于30cm/a,平均约15cm/a,三角洲侧缘小于50cm/a,平均约30cm/a。三角洲叶瓣砂体成分受物源控制,主要由粗粉砂组成。通过与世界六种典型三角洲砂体模式对比,认为黄河三角洲叶瓣砂体有其特殊性,代表具高密度流的三角洲砂体特征。     

长江供沙量减少对水下三角洲发育影响的初步研究——近期证据分析和未来趋势估计

根据1951～2000年大通站实测水文资料和长江口地形图,分析了长江入海泥沙量的变化趋势及其对水下三角洲冲淤演变的影响.从20世纪60年代末开始,长江入海泥沙量出现减少趋势,90年代输沙量相对于60年代下降了1/3.流域大量修建水库是导致河流入海泥沙减少的根本原因.在此背景下,长江口门外的水下三角洲淤积速率从1958～1978年时段的55mm/a下降为1978～1998年时段的11mm/a.考虑三峡工程等多种人类活动的可能影响,估计本世纪上半叶和下半叶的河流入海泥沙量将分别减少约60%和40%.尝试建立了三角洲冲淤对河流供沙量响应的概念公式,并据此对本世纪长江三角洲的演变趋势做了初步预测:三角洲的总体淤涨速率将急剧下降,口门外水下三角洲将出现严重侵蚀.     

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。     

闽江口及周边海域沉积物输运及资源效应

河流入海泥沙的大部分主要分布在河口、三角洲及近岸陆架地区,发育一系列的粗颗粒沉积体系,是海砂资源重要分布区。本文以福建闽江口为研究对象,初步探讨了沉积物输运过程及海砂资源的形成机制。观测结果表明,闽江河口水体盐度由河口内部向口外海域逐渐增大,水体浊度总体减小;闽江河口附近海域近底部(距离海底25cm)流向表现出一定的旋转流特征,潮周期内余流表现为向海输运,而推移质输运主要发生在涨潮期间,并且潮周期内净向陆输运。表层沉积物粒度分析结果表明,闽江河口水下三角洲前缘表层沉积物主要由粗颗粒物质组成,沉积物类型以砂和砂质粉砂为主,中值粒径小于4Φ;前三角洲地区表层沉积物主要由细颗粒物质组成,中值粒径介于4Φ—6Φ之间。沉积物粒径趋势分析结果表明,闽江入海泥沙经梅花水道和长门水道入海后,在盐淡水混合、径流、潮流的作用下,在闽江河口形成了四个粗颗粒沉积物汇聚区,成为闽江口地区海砂资源的重要分布区;而细颗粒物质在河口羽流和潮流的作用下向偏东方向输运,形成了以黏土质粉砂为主的前三角洲。     

长江水下三角洲沉积环境与演变:进展与展望

长江是我国第1大河流,在其巨量的泥沙供给下形成了大型的三角洲沉积体系。前人已经对现代长江水下三角洲的沉积过程、沉积物运移规律进行了研究,并利用矿物学和地球化学等方法探讨了沉积物物质来源,并对晚第四纪以来的各种时空尺度的沉积作用与沉积过程进行了论述,对长江水下三角洲的沉积演化过程有了比较深入的认识。但对于一些涉及三角洲沉积与演化的重要问题还有待深入研究。目前,关于末次盛冰期的古长江三角洲是否存在仍有一定分歧;长江三角洲作为重要的"源—汇"转换地带,对其进行"源—汇"研究应放眼于长江流域—长江三角洲—东海陆架为整体的更大尺度上进行;人类对于河口三角洲的作用和影响已经愈发强烈,必须重视和加强河口三角洲沉积对人类活动响应过程的研究。随着海洋科技调查和研究实力的增强,要回答和解决这些问题必须逐渐统一调查手段与处理方法,使调查结果具有同一性、可比性,对河口三角洲进行更加精细的解剖。     

现代黄河三角洲表层沉积物的空间分布特征

基于近期在黄河三角洲附近海域采集的97个表层沉积物样品的粒度测试结果,研究了黄河三角洲海域表层沉积物的类型和空间分布特征,探讨了沉积物粒度分布特征与物源和沉积动力环境之间的关系。研究结果表明,研究区表层沉积物类型以砂质粉砂和粉砂为主,在绝大部分海域,表层沉积物的偏态表现为正偏和极正偏,分选程度较差,峰态表现为宽和很宽。现行河口三角洲叶瓣周围的表层沉积物以砂质粉砂为主,粒度较粗;而在远离河口的区域表层沉积物以粉砂为主,粒度较细。与20世纪80年代的观测结果相比,受物源供应和沉积环境的共同影响,近期黄河三角洲沿岸的表层沉积物有粗化的趋势,且河口口门区域表层沉积物粗化趋势最为明显。表层沉积物粒度粗化的主要原因是黄河入海泥沙供应不足,导致三角洲沿岸侵蚀加剧;黄河调水调沙以来入海泥沙的粒度变粗,粗颗粒组分在河口口门附近快速堆积。黄河水下三角洲现代沉积速率的分布特征表明,黄河入海沉积物主要在现行河口及三角洲的近岸区域沉积,在15m以深的区域沉积速率较低。同时,还可看出入海泥沙有向北和东北向的运移趋势,与渤海中部泥质沉积以及通过莱州湾向渤海海峡的泥沙输运相对应。粗颗粒沉积物在现行河口三角洲叶瓣的堆积范围与潮流切变锋的位置基本一致,反映了物源供应和沉积动力环境对研究区表层沉积物分布特征的控制性影响。     

黄河入海口变迁的沉积记录:来自粒度和~(210)Pb的证据

自1855年黄河入海位置由黄海改为渤海以来,尾闾经历了十余次大的改道,最近的两次大的人工改道分别发生于1976年和1996年。研究了取自黄河水下三角洲的两个沉积物岩心,系统开展了沉积物粒度、210 Pb放射性同位素分析。研究表明:两个沉积物岩心垂向上粒度组成出现突变,它们记录了1976、1996年两次黄河入海口的变迁。其中A19站下段(14.0~24.0cm)属于三角洲沉积,上段(0~14.0cm)属于海岸沉积,记录了1996年黄河从清水沟改道清8汊入海的河口变迁;A25站下段(15.5~24.0cm)属于正常海岸环境沉积,上段(0~15.5cm)属于三角洲沉积,记录了1976年黄河从刁口改道清水沟入海的变动。黄河入海口的变动导致该处沉积物岩心中210Pb曲线复杂化,出现了阶段式、倒置式等形态,该曲线形态与黄河入海口的波动相一致。     

长江口与东海陆架泥质沉积动力过程与环境效应：长期数据采集需求

长江入海物质在东海内陆架水域形成了大规模泥质沉积区。内陆架泥区具有细颗粒沉积物和有机质的源/汇双重特征。长江口及邻近海域的泥质沉积过程 产物关系、泥质沉积在生态系统动力学中的作用、泥质沉积碳库增量潜力,是区域性沉积动力学的3个前沿问题,主要研究内容包括长江河口泥区未来演化趋势、泥区沉积物重力流形成条件和过程、泥区沉积物有机质含量与初级生产及低氧水层的关系、泥区消浪作用及其机制、颗粒态有机质衰减曲线(或曲线族)、颗粒态有机质碳库增量潜力等。其研究需要海洋观测站网在底部边界层、水层、新型数据上的支撑,以满足数据分辨率、连续性的要求。底部边界层连续观测将有助于重力流、泥区消浪作用、湍动影响下的沉积物起动曲线族等问题的解决。水层观测将有助于有机质衰减系数的研究,进而获得有机质埋藏率、浅层天然气、有机碳库增量等问题的答案。一些新型数据含有物源、沉积体特征和演化的大量信息,此类数据的获取将依赖于观测技术的突破。     

海水盐度对沉降泥沙固结过程影响研究

黄河每年输送上亿吨泥沙入海,其中80%以上沉积在河口附近水下三角洲。受黄河入海径流量、气候及海洋动力条件影响,黄河口海域海水盐度变化显著。目前,不同盐度海水环境下入海泥沙沉降形成的海床土,固结过程有何差异尚不清楚。本文在黄河水下三角洲潮坪配制不同盐度的流态沉积物,模拟不同沉积环境下新沉积土的固结过程,利用轻型贯入测试、十字板剪切测试等现场原位试验,实时观测沉积环境盐度对沉降泥沙固结过程的影响。研究发现:随着海水盐度增加,沉积物固结强度增大,沉积环境盐度每增高1‰,沉积物固结后强度可增加0.15倍;海水盐度对沉积物固结速率的影响,在初始阶段表现不明显,在沉积物固结后期,盐度每增高1‰,固结速率可增长1.23倍;海水盐度的增高,还加剧了沉积物固结强度的空间非均匀性。本研究的发现,促进了对河口区海底工程环境的认识。     

东海全新世沉积强度分区

主要按年代地层学 1 0 .3ka B.P.～ 1 2 ka B.P.,参考岩性和生物地层学方法 ,统一和确认了东海全新统底界。综合分析东海 52个钻孔和柱状岩芯资料 ,进行了全新世沉积强度分区 ,按沉积速率高低分为现代长江水下三角洲沉积区、浙闽近岸浅海沉积区、陆架东北冷涡沉积区、陆坡与冲绳海槽沉积区以及陆架残留沉积区。并对各区的沉积机理作了分析解释。     

东海西北部陆架表层沉积物重矿物组合及其沉积环境指示

研究了东海陆架360个表层沉积物的碎屑矿物和粒度组成,利用R型聚类方法提取稳定重矿物和重矿物分异指数作为矿物分布规律的指示因子;根据快速聚类结果将重矿物组成分为3个区:东海陆架海侵体系域晚期残留砂体区、高位体系域晚期长江水下前三角洲和浙闽沿岸流泥质沉积区、高位体系域扬子浅滩沉积区。结合粒度参数和特征矿物分布、沉积物14C年龄对各区沉积环境进行讨论,确定陆架残留沉积和改造沉积的成因、长江水下三角洲和浙闽沿岸流泥质区的范围,以及对应不同海侵层序的矿物分异特征和物质"源-汇"关系。聚类分析虽能够指示同一物源碎屑矿物分布与沉积动力关系,但物源不同,聚类结果可能误导沉积环境分析。扬子浅滩表层砂体是在距今6~4和3~2 ka 的两个潮流沉积发育期形成的多期改造沙波沉积。