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黄河三角洲沉积特征与环境演变研究

任韧希子  
【摘要】:黄河最显著的特征是水少沙多,而由大量流域来沙所形成的黄河三角洲处于河流与海洋相互作用的过渡地带,多方面的动力条件相互作用十分强烈,因而泥沙在大量沉积的同时也不断向海扩散输运,三角洲既是流域入海物质的“汇”,又是入海物质向渤海扩散的“源”。近年来随着黄河流域来水来沙减少,三角洲地区的沉积动力和地形发生了明显的变化,海岸演变由以河流作用为主转变为以海洋作用为主,局部地区出现了不同程度的侵蚀后退。本文收集了黄河水下三角洲大范围的表层沉积物数据以及实测柱状样数据,以短时间尺度与长时间尺度相结合的视角,从动力地貌以及沉积学的角度出发,运用地统计学方法、粒径趋势计算以及GS+、Surfer、和ArcGIS等技术手段,系统地对黄河三角洲滨海区沉积特征和三角洲环境演变等问题进行了研究,建立了该区域的沉积层序。 运用地统计方法可以从宏观上定量地分析近岸表层沉积物的空间变异特征,有效地在空间变异格局与沉积环境条件之间建立合理的联系,以有利于从不同的尺度来理解和分析近岸的动力沉积过程。半方差函数分析表明,受地形条件及波浪潮流等结构性因素的影响,黄河三角洲滨海区表层沉积物中的砂和粘土具有较强的空间自相关性。各组分的水力学特性差异及其空间变异主要控制因素的差异使得三者的各向同性变异尺度约为20-60km之间,并以E90°和S180°两组相互垂直方向上的差异更为明显。 以地统计方法为基础讨论粒径趋势分析的特征距离,以期提高这一研究手段的合理性。粒径趋势分析显示了三角洲滨海区存在两个明显的沉积物汇聚中心,即三角洲以北的湾湾沟口和现行口门附近区域。同时,对比2000年和2007年的计算结果可知现行河口外的沉积中心有南移的趋势。根据2000年的粒径趋势结果可知,整个三角洲东部的沉积物输运趋势均指向2007年实测粒径数据所显示的细颗粒沉积区。 在粒径趋势分析中,通过计算沉积物粒度参数的地统计学变程值可以有效地确定特征距离。在多组变程值的选择中,以不同插值间距下各变程值标准差最小的那一参数的平均变程值作为特征距离为最优。可以确保最终选定的特征距离尽可能地不受插值间距的影响且更好地代表沉积物样本间的空间自相关性。 黄河三角洲滨海区表层沉积物类型共有6种,分别是砂、粉砂质砂、砂质粉砂、砂质泥、粉砂和粘土。研究区表层沉积物类型的整体分布趋势和中值粒径平面分布的总体特征均为由陆向海逐渐变细。分选系数的整体偏高充分反映了研究区内动力条件的复杂性。 根据钻孔YDZ1、YDZ2和YDZ3的沉积物粒度参数及其变化特征和测年数据,推断黄河三角洲的沉积相序自上而下经历了泛滥平原相-河流相-三角洲前缘相-浅海相-潮坪相-河流相。Flemming三角图从侧面证明研究区沉积动力环境经历了强(陆相)-弱(海相)-强(陆相)的演变过程。


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