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晚第四纪中高纬区两处大陆边缘沉积地貌发育过程研究

黎刚  
【摘要】:层序地层的可旋回性是建立层序地层学的理论基础,而周期性气候变化导致了地层的旋回性或可复制性。第四纪全球气候变化具有显著的周期性,更新世中期以后气候变化进入到“十万年周期”。本文选择两处中纬度的长江三角洲和高纬度的沃芬海盆沉积为例,剖析最后一个气候周期内两种外动力(冰流和河流)主导下的沉积地貌对环境变化的响应过程。目前长江三角洲地层层序研究主要还集中冰后期地层层序,MIS3期(57-29ka Cal BP)高海面长江三角洲地层发育状况还不清楚。沃芬海盆大陆坡地层层序过去研究主要以二维地震资料为主,局地冰盖过程与大陆坡沉积过程相互关系的探讨还未有系统的总结。因此根据作者己获取的材料,分析MIS3期(57ka Cal BP)以来的两处大陆边缘的地貌沉积过程,试图将大陆边缘中的海岸带-大陆架沉积地貌演化与深海大陆坡沉积过程联系起来。研究材料包括长江三角洲北翼的70m钻孔(07SR11),沃芬海盆的二维地震剖面(压缩气枪震源剖面、浅地震剖面)、三维工业地震数据、数个活塞钻孔。分析方法包括了岩芯沉积结构判读(岩芯照片、X-ray照片)、古生物分析(有孔虫、双壳/腹足类化石)、14C年代测定、三维地震资料处理和地震地貌解译和二维地震资料解译。研究结构表明:沃芬海盆大陆坡沉积过程显示了与劳仑泰冰盖活动密切的相关性:长江三角洲沉积历史体现了气候驱动的海平面变化、海洋动力与河流动力相互作用的河口沉积过程,同时长江三角洲沉积环境演化与东海陆坡沉积过程存在时间上的响应。 MIS3阶段沃芬海盆沉积的陆源碎屑主要来自于加拿大地盾北部的两个小型冰盖,3次(或者4次)冰盖裂解事件影响到该区,沉积了响应的冰筏碎屑层。该阶段北部冰盖融水产生的包含细颗粒碎屑的羽状流直接影响到沃芬海盆的较少。受冰川碎屑沉积物供应形式的影响,沃芬海盆大陆坡主要为沙质浊流沉积,而且浊流活动主要发生在Heinrich事件期(H5:45ka Cal BP;H4:38ka Cal BP;H3:31ka Cal BP).在中国黄渤海海区,MIS4期为一个相对低海面期(在现代海平面以下80m),在目前海岸带及大陆架区形成了众多的下切河谷。MIS3期黄东海为一个相对高海面期,海平面在-30--50m内波动。MIS3期早期,在目前-40m等深线以内,在黄渤海海区发育三角洲及其他滨岸加积沉积体系,长江在古河谷(MIS4期或者6期)内发育了大致从现代海岸带延伸至目前-40m等深线附近的一期三角洲。自MIS3期中期开始,长江三角洲主河道向南摆动,早期形成三角洲南部不断下蚀形成古河谷。 MIS2期,劳仑泰冰盖达到最大范围,冰盖边缘延伸到了大陆架。在29~20ka Cal BP之间,在纽芬兰东陆架上的特里尼蒂冰流前伸至大陆架边缘,冰碛物直接供给大陆坡形成了冰流碎屑流沉积。特里尼蒂冰流活动伴随着冰山裂解和融水的产生,其携带的物质直接影响到整个沃芬海盆。深海扇上的沙质浊流趋于形成小型的的下切峡谷,南部陆坡浊流则趋于建立海底谷地-天然堤沉积体系。造成陆坡垂直加积的泥质浊流主要发生在Heinrich2事件至1事件(24~16.8ka Cal BP),陆坡浊流活动在时序上与特里尼蒂冰流融水事件契合。MIS2期,目前海岸带区长江河道下蚀至-70--85m深度,长江三角洲迁移到大陆架边缘。与此同时由于陆源碎屑直接供给量增加导致MIS2阶段冲绳海槽沉积速率较MIS3阶段大幅提高,东海陆坡沙质浊流活动频率提高。 从20ka Cal BP到15ka Cal BP,特里尼蒂冰流从大陆架边缘回退到现代海岸线附近,陆坡失去底碛物的直接供给,碎屑流活动基本停止。陆坡沉积物主要依靠冰川融水和裂解冰川消融提供。 Heinrich1事件(16.8ka Cal BP)以后,全球海平面即进入到一个快速上升期,南极大陆冰盖和劳仑泰冰盖爆发性裂解消融事件造成了两次海平面的跳跃上升。位于沃芬海山及沃芬海盆的钻孔主要记录到了对应新仙女木期(H0期:11.3ka Cal BP)的冰川消融事件。新仙女木事件之后海水入侵到末次冰期长江古河谷内。在16.8~11.3ka Cal BP期间,长江古河谷内堆叠了30m厚的河流相沙体。11ka Cal BP以后长江古河谷内首先发育潮滩沉积,至10ka Cal BP潮滩沉积在河谷北岸海岸带形成。进入全新世后,冲绳海槽沉积速率明显降低,东海陆坡浊流活动进入低发期。 劳仑泰冰盖在5ka Cal BP左右完全消失,之前一系列小的冰川裂解事件为沃芬海盆提供少量冰筏碎屑。至7ka Cal BP中国东部海水入侵至最大范围,形成了以镇江为顶点的巨型河口湾,而后进入到现代潮控三角洲的演化阶段:河口沙坝不断形成,向北并岸,河口湾不断束窄下移。对石港湾周围钻孔的分析表明,现代长江三角洲演化过程中,部分沙坝形成与发育也受到基底地形的影响。石港湾南侧通-吕沙脊形成在唐宋时期,由一系列的沙洲构成,部分沙洲下伏在古垄岗上;沙洲封闭形成的石港湾北侧为末次冰期长江古河道一支支谷位置所在。


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