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《华东师范大学》 2020年
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宁波慈溪地区全新世沉积环境演化

陈杰  
【摘要】:现代钱塘江河口(杭州湾)为典型的强潮性河口,以其壮观的钱塘江大潮著名于世。现代过程表明,长江泥沙入海后,除了在自身的河口堆积外,另有部分泥沙继续随沿岸流南下,在强潮流的作用下回填杭州湾,钱塘江河口也是长江沉积物一个主要归宿地,长江泥沙对钱塘江河口地貌的发育至关重要。早-中全新世海平面快速上升时期,和长江口一样,钱塘江河口也经历了下切古河谷快速充填的过程,其巨厚的地层是否也和现今一样来源于长江是非常值得探讨的科学问题。反演河口地区的历史物源变化,不仅可以了解河流入海泥沙的历史变化特征、全新世早-中期河口地貌建造及演化过程;而且对于评估未来海平面上升背景下的河口的演化趋势都具有重要的现实意义。本文以钱塘江古下切河谷内的慈溪地区CX1钻孔为研究对象,在AMS~(14)C及OSL测年龄的基础上,通过分析沉积物岩性、粒度、不同相态及粒级中地球化学元素特征,厘定CX1钻孔年代与地层框架,重建全新世海平面控制背景下钻孔所在地的沉积相序,与现有的钱塘江下切河谷充填过程做对比。同时,基于现代河流沉积物残留相中的地球化学元素物源指标判别体系,并充分考虑全新世长江入海沉积物相应指标的变化,探究古下切河谷全新世充填过程中的物源演化。本研究取得了以下几点初步认识:1)CX1孔的AMS~(14)C及OSL年龄结果显示该孔涵盖50 cal.kyr BP.以来的沉积记录。该孔全新统底界位于孔深50.4 m处,2.6 cal.kyr BP.以来沉积速率最高,可达6.4~13.9 mm/yr,7.7 cal.kyr BP.以前沉积速率最低,平均为2.2 mm/yr。CX1孔岩性、沉积物酸溶相组分中的Sr/Ba和Fe/Mn以及粒度参数显示,在全新世海平面上升过程中,该区经历了河流-潮坪-古河口湾-浅海-现代河口湾的沉积演化过程。具体如下:(1)11 cal.kyr BP.以前沉积物以灰黄色中-细砂为主,粒度概率累积曲线为三段式,粗切点靠右。Sr/Ba值1,Mn/Fe值为全孔最低,具有典型的陆相成因特征,判断为滞留河床相;(2)11~8 cal.kyr BP.,沉积物颗粒极细且均一,以深绿色粘土质粉砂为主,有机质含量较高,平均粒径为20.4μm,Sr/Ba值锐增至3.8~9.8,Mn/Fe值较前一段增加,反映出海水开始影响该区,推测为潮坪相;(3)8~6 cal.kyr BP.期间,沙泥互层显著增加,粒度频率分布曲线呈双峰,Sr/Ba值和Mn/Fe值持续增大,推测为古河口湾相;(4)6~2 cal.kyr BP.,沉积物平均粒径、分选系数以及偏度值较前期变小,粒度频率分布曲线呈单峰。Sr/Ba、Mn/Fe值达到极大值,其中Sr/Ba比值最高至40.6,为全孔最高,沉积物的海相性特征十分显著,判断为浅海相;(5)2 cal.kyr BP.以来,沉积物颗粒粗、分选性差、粒度频率分布曲线呈多峰分布,表明此时已形成颇具规模的潮流动力体系,与现代钱塘江河口湾沉积相十分相似。2)中国东部主要入海河流沉积物残留相的地球化学元素分析显示,元素粒级效应较为明显,物源识别时需谨慎。相对来说,Cr/Th和Sc/Th元素比值的粒度效应较弱,且现代长江入海沉积物远高于钱塘江,其具有较强的物源辨识效果,但冰后期以来长江入海沉积物的Cr/Th和Sc/Th比值并非一成不变。长江河口区钻孔沉积物的相应指标显示出,中全新世以前入海沉积物中Cr、Sc元素含量及Cr/Th和Sc/Th比值比晚全新世以及现代长江沉积物要高得多。因此,在分析地质历史时期物源时,需要充分考虑这一点。3)基于粒级和敏感粒径分析选择CX1孔沉积物45μm组分沉积物讨论该钻孔全新世物源演化,粘土粒级组分(4μm)用于辅助说明。基于2)建立的物源示踪体系,沉积物残留相地球化学元素结果表明,该孔全新世沉积物主要为同期长江入海泥沙所提供,其次早中全新世海平面快速上升时期陆架海域泥沙也有一定的贡献。6 cal.kyr BP.以前,CX1孔沉积物Cr/Th和Sc/Th值最高,但是其变幅较大,显示出东海海平面快速上升背景下,长江泥沙入海后被强劲的海洋动力携带至钱塘江古下切河谷内,同时早先堆积于陆架上的长江沉积物也向陆输运,使得钱塘江古下切河谷快速填充。中全新世6~2 cal.kyr BP.高海平面期间,CX1孔45μm组分沉积物Cr/Th和Sc/Th值明显降低,4μm沉积物却未同步变化,推测当时长江入海泥沙主要用于其河口地区三角洲地貌建造,向外输沙相应减少,部分细颗粒沉积物来源于外海域大陆架,钱塘江古下切河谷填充速率减缓。2cal.kyr BP.以来,长江三角洲迅速向外海推进,大量长江入海泥沙被沿岸流、潮流携带,稳定的供应钱塘江河口。
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