李澤文,欒振東,閻 軍,莊麗華

(1.中國(guó)科學(xué)院 海洋研究所,中國(guó)科學(xué)院 海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266071; 2.中國(guó)科學(xué)院研究生院,北京 100049; 3.華能新能源股份有限公司,北京 100036)

南海石油資源豐富,石油儲(chǔ)量約為230～300億t,約占我國(guó)總資源量的1/3,有“第二個(gè)波斯灣”之稱,近海石油開(kāi)發(fā)活動(dòng)頻繁,海底管道作為一種快速有效的輸運(yùn)油氣的工具而大量鋪設(shè)于海底。海底表層沉積物直接承載著油氣管道,出現(xiàn)水動(dòng)力對(duì)海底沉積物的沖刷過(guò)程和沉積物遷移可能導(dǎo)致管線懸跨等風(fēng)險(xiǎn)因素,而底質(zhì)沉積物特征直接影響到管道附近是否發(fā)生局部沖刷及沖刷的嚴(yán)重程度,因此,掌握海底沉積物的粒度參數(shù)及物源特征對(duì)于管道懸跨程度的預(yù)測(cè)和保證海洋油氣開(kāi)發(fā)的安全運(yùn)營(yíng)具有重要指導(dǎo)意義。

目前,對(duì)南海表層沉積物來(lái)源的研究主要集中在南海西部和東部[1-2],對(duì)南海北部外陸架區(qū)沉積物來(lái)源的研究相對(duì)較少,觀點(diǎn)各異,有學(xué)者認(rèn)為珠江流域輸運(yùn)而來(lái)的陸源碎屑是南海北部表層沉積物的主要物源[3],也有學(xué)者認(rèn)為南海北部陸架的沉積物來(lái)自臺(tái)灣海峽和臺(tái)灣島[4],還有學(xué)者認(rèn)為此區(qū)域的粗顆粒沉積物及由其組成的海底沙波是末次冰盛期低海面時(shí)期形成的殘留沉積[5]。分析南海北部表層沉積物粒度參數(shù)特征,進(jìn)而研究其沉積物來(lái)源具有重要的理論意義。

1 區(qū)域概況

研究區(qū)位于南海北部大陸架珠江口盆地 100～200 m水深區(qū)域,香港東南約160～240 km。南海是西太平洋面積最大的邊緣海,屬于西太平洋邊緣溝-弧-盆體系的一部分。南海北部陸架位于 106°～121°E,16°～23°N 之間,西起越南,北鄰中國(guó)東南大陸,東至臺(tái)灣島,長(zhǎng)約1 600 km左右,是我國(guó)南海北部大陸邊緣一個(gè)重要組成部分。南海北部陸架自NE向SW延伸,形似如意狀,整體上平坦而寬闊,發(fā)育海南島和東沙群島兩個(gè)大型島嶼。南海北部的潮汐主要是太平洋潮波傳入引起的,兼有月球和太陽(yáng)的引潮力在南海引起的潮振動(dòng)[6]。由于陸域或島嶼地形的制約,太平洋潮波于中國(guó)臺(tái)灣與菲律賓之間的巴士海峽和巴林塘海峽傳入南海后,一部分向臺(tái)灣海峽傳去,其主體部分沿著南海大陸架呈弧形向海南島方向傳播。

2 樣品采集與分析

2.1 樣品的采集

2010年9月以中國(guó)科學(xué)院海洋研究所的“科學(xué)三號(hào)”作為調(diào)查船,使用箱式取樣器對(duì)南海北部外陸架的表層沉積物進(jìn)行取樣,海上定位采用 NAVCOM SF3050星站差分GPS,定位誤差小于±15 cm,表層沉積物樣品取樣站位共18個(gè)(圖1),用于粒度分析的樣品控制在海底 0～5 cm深度范圍內(nèi)采取,樣品采集后用 PVC袋封裝,并進(jìn)行樣品編號(hào),備測(cè)試用。在海上調(diào)查過(guò)程中使用走航式 ADCP對(duì)流速剖面進(jìn)行了測(cè)量。

圖1 表層沉積物取樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution of sampling points of surface sediment

2.2 樣品的分析

由于多數(shù)沉積物樣品較粗,超過(guò)激光粒度儀的量程,粒度測(cè)試采用篩析法和激光粒度儀相結(jié)合的方法,用孔徑間隔為 0.5Φ的分樣篩過(guò)篩,粒徑大于1 000 μm的部分采用篩析,小于1 000 μm的部分采用粒度儀測(cè)量。粒度分析按海洋底質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)程要求[7]進(jìn)行。取適量濕樣品,先后各加入過(guò)量的30%的H2O2和0.25 mol/L的HCl溶液以去除有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽(至不起氣泡為止),然后將樣品進(jìn)行反復(fù)離心和洗鹽,直到溶液呈中性為止,經(jīng)超聲波充分分散后在中國(guó)科學(xué)院海洋研究所用法國(guó)產(chǎn) Cilas940L激光粒度儀上進(jìn)行測(cè)量。儀器測(cè)量范圍為0.3～2 000 μm,重復(fù)測(cè)量的相對(duì)誤差小于2%,粒級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)采用尤登-溫德華氏等比制Φ值粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

研究區(qū)沉積物的分類和命名采用含礫石沉積物的Folk三角圖解法[8]。沉積物的平均粒徑Mz、分選系數(shù) δi、偏態(tài)SKi和峰態(tài)(Ku)通過(guò)矩法計(jì)算,粒度分組間距為0.25Φ。Mc Manus矩算法[9]的數(shù)學(xué)計(jì)算公式如下：

式中：f——每組粒級(jí)的頻率百分?jǐn)?shù);M——粒級(jí)組中值;Mz代表沉積物粒度分布的集中趨勢(shì),即碎屑物質(zhì)的粒度一般趨向于圍繞著一個(gè)平均的數(shù)值集中分布,平均粒徑的平面等值線圖表征了沉積物粒徑的平面分布特征,是追索物質(zhì)來(lái)源的重要依據(jù)之一;δi是表征沉積物分選性的指標(biāo),用來(lái)區(qū)分沉積物顆粒大小的均勻程度,分選系數(shù)越大,分選程度越差;SKi是用來(lái)表示沉積物粒度頻率曲線不對(duì)稱程度的參數(shù);Ku刻畫粒徑在平均粒徑兩側(cè)集中程度,通常用來(lái)衡量沉積物頻率分布曲線峰形的寬窄陡緩程度,峰態(tài)越窄,樣品粒度分布越集中。

3 結(jié)果

3.1 沉積物類型及分布特征

南海北部外陸架區(qū)細(xì)粒沉積物的顏色多為黃褐色,隨著粒徑變粗,顏色逐漸加深,呈灰黑色和青灰色。由于研究表層沉積物樣品中均含有礫石成分,因此采用含礫沉積物的 Folk三角圖分類法進(jìn)行命名,這種方法可以反映沉積區(qū)的動(dòng)力學(xué)條件,并進(jìn)而推斷沉積環(huán)境。按此分類方法,南海北部外陸架100～200 m水深處表層沉積物可分為礫(G)、砂質(zhì)礫(sG)、礫質(zhì)砂(gS)、礫質(zhì)泥質(zhì)砂(gmS)、含礫砂((g)S) 、含礫泥質(zhì)砂((g)mS)和含礫泥((g)M)共 7種類型,各站位沉積物類型及粒度參數(shù)見(jiàn)表1。

全區(qū)范圍來(lái)看,沉積物類型空間分布呈現(xiàn)明顯的區(qū)域差異性。研究區(qū)南部沉積物成分較粗,沉積物類型以砂質(zhì)礫為主,這也是研究區(qū)內(nèi)分布最廣的沉積物類型,所占比例達(dá) 38.90%,這一類型的沉積物物質(zhì)組成以礫石為主,礫石在沉積物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 35.42%～78.41%,礫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高值出現(xiàn)在西南端的24號(hào)采樣點(diǎn),礫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)78.41%; 其次是砂,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 21.52%～37.42%; 而泥質(zhì)(粉砂和黏土)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不超過(guò) 1.00%。研究區(qū)北部除了在9站和10站零星分布較粗顆粒沉積物外,相對(duì)南部而言表層沉積物顆粒粒度整體較細(xì),廣泛分布成分以砂為主的沉積物,如2站(礫質(zhì)砂)、3站(含礫砂)、5站(含礫泥質(zhì)砂),砂質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 73.02%～89.10%。沉積物組成最粗的礫(G)呈斑狀分布于研究區(qū)南部(14站及20站)和東北部(10站),沉積物組成最細(xì)的為東北部11站的含礫泥。

由研究區(qū)南部到北部,礫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減少,砂、粉砂、黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加。從粉砂和黏土累計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線圖(圖 2)可以看出,研究區(qū)東北部存在一個(gè)粉砂和黏土的高值圈閉區(qū),細(xì)粒沉積物圈閉通常指示沉積中心的存在[10],因此東北部區(qū)域可能是研究區(qū)的沉積中心。

沉積物粒徑的概率累積曲線在斜率上呈現(xiàn)分段特征,分為兩到三段,一般沉積物頻率累計(jì)曲線由1Φ(粗切點(diǎn))和 3Φ(細(xì)切點(diǎn))將沉積物分為滾動(dòng)總體、跳躍總體和懸浮總體3個(gè)部分,分別代表推移、躍移、懸移 3種不同搬運(yùn)方式所沉積的物質(zhì)[11]。選取研究區(qū)南部18站和20站及北部的2站和3站作為代表站位,做出其沉積物概率累積曲線(圖3),其中滾動(dòng)總體、跳躍總體和懸浮總體部分分別標(biāo)示為I,II,III 三段。根據(jù)沉積物概率累積曲線對(duì)不同區(qū)域的沉積物組成中的正態(tài)次總體和沉積物搬運(yùn)方式進(jìn)行對(duì)比。

表1 研究區(qū)表層沉積物粒度參數(shù)及沉積物類型Tab.1 Grain size parameters and sediment types in the study area

圖2 南海北部外陸架表層沉積物粉砂和黏土累計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)等值線圖Fig.2 Contour map of accumulated content of silt and clay in surface sediment

圖3 典型沉積物概率累積曲線Fig.3 Typical cumulative probability curves of grain size distribution of the surface sediments

南部的18站和20站沉積物類型為砂質(zhì)礫和礫質(zhì)砂,滾動(dòng)總體組分分別約為 90%和 75%,跳躍總體組分分別約為 5%和 20%,砂質(zhì)礫中幾乎沒(méi)有懸浮總體,礫質(zhì)砂中懸浮總體也少于5%。東北部2站和3站沉積物類型為礫質(zhì)砂和含礫砂,滾動(dòng)總體組分約為 20%和50%,2站跳躍總體組分比例較大,約為70%,而3站懸浮總體含量較多,達(dá) 25%左右。沉積物組成中的正態(tài)次總體和輸運(yùn)方式的空間差異體現(xiàn)為：由外陸架向內(nèi)陸架方向,滾動(dòng)總體減少,跳躍總體和懸浮總體比例變大,以推移方式搬運(yùn)的沉積物逐漸減少,而以躍移和懸移方式搬運(yùn)的沉積物比例逐漸增大。

3.2 沉積物粒度參數(shù)分布特征

表層沉積物的粒徑大小及其組合狀況是沉積物物源條件和水力搬運(yùn)過(guò)程等綜合作用的結(jié)果,其空間分布特征反映了海底沉積動(dòng)力過(guò)程的能量分配、沉積物輸移等諸多的沉積環(huán)境信息,同時(shí)也體現(xiàn)了近海沉積物-水界面交換類型的空間差異[12]。早在20世紀(jì) 60年代,Doeglas[13]和 Halls[14]就分析了粒度成分對(duì)判別沉積環(huán)境的指示作用,利用粒度分析對(duì)沉積物來(lái)源進(jìn)行了判別。本研究中選擇沉積物平均粒徑、分選系數(shù)、偏度及峰度對(duì)南海北部外陸架表層沉積物來(lái)源進(jìn)行分析。

研究區(qū)平均粒徑在-1.108Φ～2.247Φ之間,均值為 0.302Φ。平均粒徑最小的沉積物出現(xiàn)在研究區(qū)東北部的 5號(hào)站位,平均粒徑為 2.247Φ,粒度最粗的沉積物位于研究區(qū)南部的20號(hào)站位,平均粒徑達(dá)-1.008Φ。研究區(qū)表層沉積物平均粒徑與沉積物類型有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,沉積物平均粒徑由南向北逐漸減小,由圖4、表2可以看出,北部6個(gè)取樣點(diǎn)平均粒徑的平均值小于南部12個(gè)取樣點(diǎn)的平均粒徑。

研究區(qū)內(nèi)不同區(qū)域表層沉積物分選系數(shù)差異較大,δi值在0.404～3.065之間。從全區(qū)范圍來(lái)看,沉積物分選性呈現(xiàn)顯著的空間變化趨勢(shì),分選性由外陸架向內(nèi)陸架方向,即研究區(qū)南部沉積物樣品分選系數(shù)值普遍較小,分選性好,向內(nèi)陸架方向靠近,北部沉積物樣品分選系數(shù)值相對(duì)偏高,分選性較差。

研究區(qū)沉積物的SKi值為-2.017～2.842,范圍較寬,從極負(fù)偏到極正偏,絕大多數(shù)沉積物呈正偏態(tài),表明沉積物整體較粗,正偏度表明分布在頻率分布曲線峰右側(cè)方向上的尾部比在左側(cè)方向的尾部有拉長(zhǎng)的趨勢(shì)。由表2可以看出,相對(duì)于南部而言,北部沉積物偏度值較大,這是由于北部沉積物組成中細(xì)顆粒的粉砂和黏土含量較高,右側(cè)尾部比左側(cè)尾部拉長(zhǎng)趨勢(shì)明顯,而南部沉積物組成中細(xì)粒成分較少,導(dǎo)致頻率分布曲線右側(cè)尾部頻率近于零。

圖4 表層沉積物粒度參數(shù)等值線Fig.4 Contour maps of grain size parameters of surface sediments

表2 研究區(qū)南部與北部表層沉積物粒度參數(shù)對(duì)比Tab.2 Comparison of grain-size parameters in the northern and southern part

圖5 典型沉積物頻率分布曲線Fig.5 Typical frequency distribution curves of surface sediments

研究區(qū)Ku值的變化范圍為 0.772～3.896,南部和北部峰態(tài)值差異明顯,由南向北頻率分布曲線峰形由很窄過(guò)渡到很寬平,說(shuō)明由外陸架到內(nèi)陸架方向,沉積物粒度分布范圍越來(lái)越寬。

為了形象直觀地比較研究區(qū)粒度參數(shù)的空間差異,在研究區(qū)選取北部 3號(hào)站位(含礫砂),以及南部的 18號(hào)(砂質(zhì)礫)的沉積物粒度頻率分布曲線(圖5)進(jìn)行對(duì)比和分析。

從典型沉積物頻率分布曲線(圖 5)可以看出,研究區(qū)南部沉積物粒徑在頻率分布曲線上分布范圍較窄,主峰非常明顯,大概位于-1Φ左右,呈單峰峰型,峰窄而高,峰度值較小,峰所在粒級(jí)百分含量均高于 65%,是分選性好的表現(xiàn); 而北部的兩個(gè)站位的粒度分布較寬,具有雙峰,峰度值較大,峰所在的粒級(jí)分?jǐn)?shù)均低于 30%,占比并不高,表明沉積物分選較差。自外陸架向內(nèi)陸架方向,沉積物粒徑分布范圍變寬,沉積物峰態(tài)由窄尖的單峰態(tài)變?yōu)閷捚降碾p峰態(tài),分選性變差,峰值處所對(duì)應(yīng)的粒徑減小,指示水動(dòng)力條件由簡(jiǎn)單變復(fù)雜,且沉積物來(lái)源的多元性增強(qiáng)。

4 討論

沉積物的粒度特征是沉積物物源、水動(dòng)力強(qiáng)弱和搬運(yùn)距離等綜合作用的結(jié)果,在沉積物粒度中包含了物源和水動(dòng)力條件的信息。對(duì)于沉積物粒度的分析是判定沉積物來(lái)源及輸運(yùn)方式(懸移、躍移和推移)、區(qū)分沉積環(huán)境、判別水動(dòng)力條件和分析沉積物輸運(yùn)趨勢(shì)的主要途徑[15-16]。

4.1 沉積物來(lái)源分析

4.1.1 粒度參數(shù)指示沉積物來(lái)源分析

通常情況下潮流陸架區(qū)域表層沉積物粒徑由外陸架向內(nèi)陸架呈現(xiàn)增大趨勢(shì),而南海北部外陸架區(qū)域表層沉積物平均粒徑由外陸架向內(nèi)陸架方向逐漸變小,呈現(xiàn)一種和一般陸架沉積相反的沉積變化格局。由于平均粒徑主要受物源區(qū)的粒度分布和搬運(yùn)介質(zhì)的平均動(dòng)能的影響,因此在源區(qū)一致的情況下,平均粒徑可以作為底流速度的替代性指標(biāo)反映底流的平均動(dòng)能。一般來(lái)講,粗粒沉積見(jiàn)于高能環(huán)境,細(xì)粒沉積見(jiàn)于低能環(huán)境。在輸運(yùn)過(guò)程中沉積物在重力分異作用下不斷沉降,輸運(yùn)路徑上游為粗顆粒沉積物,而下游為細(xì)顆粒沉積物,從而形成沿輸運(yùn)方向沉積物逐漸細(xì)化的趨勢(shì)。本研究中,從表層沉積物粉砂和黏土累計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(圖2)及平均粒徑的空間分布(圖 4(a))可以看出,研究區(qū)表層沉積物平均粒徑由南向北遞減,北部存在一個(gè)細(xì)粒徑沉積物閉合區(qū),指示一個(gè)沉積中心的存在。在重力分異造成的沉積物分選作用下,底質(zhì)泥沙在由源到匯的輸運(yùn)路徑上呈由粗到細(xì)的趨勢(shì),粒徑等值線顯示底質(zhì)泥沙粒徑是由南到北減小的,指示沉積物的大致輸運(yùn)方向是由外陸架向內(nèi)陸架。結(jié)合以往在不同年份水深資料基礎(chǔ)上進(jìn)行的沙波區(qū)水深剖面對(duì)比[17],南海北部外陸架沙波的遷移方向是由SE向NW,說(shuō)明海底表層沉積物的運(yùn)動(dòng)方向是SE-NW方向。

由沉積物的輸運(yùn)趨勢(shì)可以推論,沉積物來(lái)源于當(dāng)?shù)鼗蜓芯繀^(qū)以南。有文獻(xiàn)指出,在末次冰盛期,南海北部海岸線曾降至現(xiàn)在180 m等深線的位置[18]。14C測(cè)年資料[5,19-20]證明,南海北部陸架表層沉積物是在晚更新世末次冰期低海平面時(shí)期的殘留沉積。彭學(xué)超等[17]利用單道地震資料對(duì)海底沖刷進(jìn)行的分析表明,在不斷隆升的東沙群島附近的上中新統(tǒng)-第四紀(jì)地層于全新世遭受剝蝕,最大剝蝕厚度約800 m,侵蝕速率約8 cm/a。因此,南海北部外陸架海底表層沉積物主要來(lái)自晚更新世地層受到?jīng)_刷改造的再沉積。

4.1.2 鈣質(zhì)生物碎屑指示沉積物來(lái)源分析

樣品前處理過(guò)程中,使用鹽酸對(duì)沉積物樣品進(jìn)行處理前后沉積物的干質(zhì)量差可大致代表沉積物中鈣質(zhì)生物碎屑(主要是貝殼碎屑和珊瑚碎屑)的質(zhì)量。由于個(gè)體較大的貝殼碎屑不易被海流帶走,因此在輸運(yùn)方向上貝殼碎屑大小和含量存在空間差異,在上游強(qiáng)流速區(qū)沉積物中大而完整的貝殼含量高,而在下游低流速區(qū)僅有小而破碎的貝殼碎屑,且含量相對(duì)低。本次調(diào)查中,研究區(qū)西南部多數(shù)站位(15,16,17,23,24站)的表層沉積物樣品中鈣質(zhì)生物碎屑含量相對(duì)高,質(zhì)量百分比均超過(guò)20%,且多為個(gè)體較大的貝殼,而其他站位的沉積物樣品中鈣質(zhì)生物碎屑含量較少,多少于10%,且為細(xì)小的貝殼和珊瑚碎屑。通過(guò)沉積物中鈣質(zhì)生物碎屑含量的這種空間差異性能夠定性分析得出：沉積物中鈣質(zhì)生物碎屑的由南部向北、西搬運(yùn),佐證了對(duì)沉積物由外陸架向內(nèi)陸架方向輸運(yùn)的推測(cè)。

結(jié)合本次調(diào)查中應(yīng)用SONIC2024多波束系統(tǒng)獲取的水深資料[21],研究區(qū)東南部地形地貌與其他區(qū)域差異較大,地貌類型主要是地形起伏劇烈的隆起脊和脊間溝槽等地貌,而其他區(qū)域?yàn)樯巢ǖ孛病|南區(qū)域沉積物樣品中大量出現(xiàn)貝殼及珊瑚等鈣質(zhì)生物碎屑,且都位于水深175～190 m的東南區(qū)域,貝殼等鈣質(zhì)生物碎屑在此區(qū)域的大量存在與水深條件不相適應(yīng),據(jù)張富元等[2]研究中發(fā)現(xiàn),東沙群島東北部沉積物中亦存在大量貝殼珊瑚碎屑,且水深也在 190 m左右,與末次冰期約 180 m[18]水深的古海岸線的位置相近,說(shuō)明這兩個(gè)區(qū)域的含貝殼珊瑚碎屑的沉積物可能形成于晚更新世末次冰期低海面期間,貝殼和珊瑚發(fā)育于當(dāng)時(shí)的淺海環(huán)境,而研究區(qū)的底質(zhì)泥沙是盛冰期前后海岸上的沿岸堤、沙壩、瀉湖及河口三角洲混合作用的產(chǎn)物。

4.1.3 粒度參數(shù)組合關(guān)系指示沉積物來(lái)源分析

物源和水動(dòng)力的強(qiáng)弱變化能夠形成差異性的沉積環(huán)境,而不同的沉積環(huán)境又能直接通過(guò)沉積物粒度及粒度參數(shù)組合特征反映出來(lái)。為分析物源和水動(dòng)力的變化,對(duì)粒度參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)分析(表 3),計(jì)算結(jié)果顯示,分選系數(shù)與峰態(tài)呈顯著正相關(guān)關(guān)系(r=0.91,p＜0.01),平均粒徑與分選系數(shù)和峰態(tài)也具有顯著相關(guān)性,由于Φ值越大,粒徑越小。因此,平均粒徑與分選系數(shù)和峰態(tài)都呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,隨著沉積物粒徑的減小,分選性變差。

通常情況下,在沉積物輸運(yùn)方向上,隨著沉積物粒徑的減小,分選性變差,偏態(tài)更加正偏,而南海北部外陸架的海底表層沉積物在由外陸架向內(nèi)陸架方向上,平均粒徑變小,沉積物分選變差,偏態(tài)更加正偏。前人研究表明,沉積物粒徑和分選性的這種負(fù)相關(guān)關(guān)系是沉積物在粒徑減小方向上物源多元性增強(qiáng)的結(jié)果。研究區(qū)粒徑減小方向上沉積物分選性變差指示：由外陸架向內(nèi)陸架方向,水動(dòng)力逐漸減弱,物源的多元化特征逐漸增強(qiáng)。沉積物頻率分布曲線由單峰轉(zhuǎn)變?yōu)殡p峰,也指示了可能有其他物源加入到沉積物中。

表3 南海北部外陸架表層沉積物粒度參數(shù)相關(guān)關(guān)系Tab.3 Correlation coefficients between grain size parameters of surface sediment in the study area

南海北部外陸架沉積物來(lái)源以末次冰期前后的殘留沉積物為主,在研究區(qū)靠近陸坡方向的區(qū)域,殘留沉積物是表層沉積物的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)組分,愈向內(nèi)陸架靠近,沉積物來(lái)源的多元性增強(qiáng),其他來(lái)源的沉積物所占比重越來(lái)越大。對(duì)于除了殘留沉積物以外的其他沉積物來(lái)源,推測(cè)主要是華南大陸的陸源碎屑。研究區(qū)西北方向的珠江是注入南海北部的最大河流,年輸沙量 8.3×107t,除了珠江以外,在廣東東部還有相對(duì)較小的韓江,徑流量為珠江的 1/10,年輸沙量約為 7.0×106t,這些入海河系攜帶的沉積物輸運(yùn)到南海北部陸架,成為表層沉積物組成中的一部分,導(dǎo)致沉積物物質(zhì)來(lái)源的多元性增強(qiáng),這一影響在越靠近岸的區(qū)域影響越大,愈向外海方向,其在沉積物組成中的比重愈小。前人研究結(jié)果[26]也證明,相對(duì)于外陸架而言,內(nèi)陸架沉積物來(lái)源主要是珠江等水系每年所攜帶的陸源物質(zhì),以及沿岸流自東往西所帶來(lái)的沉積物混合而成,佐證了研究區(qū)靠近內(nèi)陸架方向沉積物比靠近外陸架方向沉積物在物源上更具有多元化特點(diǎn)的推測(cè)。

綜上,南海北部外陸架表層沉積物來(lái)源并不是單一的,而是具有多元性和空間差異性,外陸架沉積物中末次冰期殘留沉積物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),隨著與華南大陸海岸距離的靠近,華南大陸通過(guò)珠江和韓江等水系輸運(yùn)而來(lái)的陸源碎屑在表層沉積物中所占比例逐漸增大,物源多元化加強(qiáng)。

4.2 輸運(yùn)沉積物的水動(dòng)力來(lái)源

沉積物來(lái)源是控制沉積物粒度參數(shù)空間差異形成的內(nèi)在因素,而水動(dòng)力條件是外因。南海北部陸架區(qū)存在潮汐、南海北部環(huán)流和南海暖流,這些海流的活動(dòng)能夠產(chǎn)生推動(dòng)沉積物由SE向NW輸運(yùn)的流速分量,為表層沉積物的輸運(yùn)提供必要的水動(dòng)力條件。

此次海上調(diào)查過(guò)程中使用走航式 ADCP獲得了大量的流速剖面資料[21],通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)：研究區(qū)近底海流的優(yōu)勢(shì)流向?yàn)?WNW-N,以往在調(diào)查區(qū)附近(21°N,115°E)的海流實(shí)測(cè)資料[19,27-28]顯示,該區(qū)的海流以潮流為主,不同季節(jié)潮流的主方向與此次實(shí)測(cè)結(jié)果相近,而且不同深度的流向基本一致。海底沉積物受到WNW-N向底流的沖刷向西北方向搬運(yùn),大部分沉積物在底流及沿岸流的共同作用下被帶至遠(yuǎn)處再沉積,其中部分較粗的沉積物仍留在附近沉積,從而形成由深水向淺水方向海底沉積物由粗變細(xì)的沉積特征。在靠近華南大陸一側(cè)區(qū)域,珠江等水系輸運(yùn)陸源碎屑的作用顯現(xiàn),這些地表徑流將陸源碎屑輸運(yùn)至南海,并向深水區(qū)擴(kuò)散,其所攜帶的陸源碎屑在沉積物組成中比例越來(lái)越小。

5 結(jié)論

南海北部外陸架100～200 m水深處表層沉積物可分為礫、砂質(zhì)礫、礫質(zhì)砂、礫質(zhì)泥質(zhì)砂、含礫砂,含礫泥質(zhì)砂和含礫泥共 7種類型。研究區(qū)南部沉積物以砂質(zhì)礫居多,礫石成分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),沉積物多以推移質(zhì)的形式輸運(yùn),愈向內(nèi)陸架方向,沉積物中砂和粉砂的比例逐漸大于礫石,以躍移質(zhì)和懸移質(zhì)形式輸運(yùn)的沉積物含量增加。

從外陸架向內(nèi)陸架方向,沉積物平均粒徑減小,分選變差,沉積物頻率分布曲線更加正偏,曲線的峰形由高而尖窄的單峰態(tài)變?yōu)榈投鴮捚降碾p峰態(tài),沉積物物源的多元性增強(qiáng)。

南海北部外陸架的表層沉積物的物質(zhì)來(lái)源存在區(qū)域性差異,在靠近陸坡一側(cè),沉積物組成中末次冰期前后的殘留沉積物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),而在北部靠近華南大陸一側(cè),物源的多元性增強(qiáng),除殘留沉積物以外,華南大陸經(jīng)珠江等水系輸運(yùn)而來(lái)的陸源碎屑所占比例增大,物源的多元性增強(qiáng)。

潮流對(duì)南海北部外陸架沉積物空間分布特征具有重要作用,研究區(qū)漲潮流速大于落潮流速,在主方向?yàn)?WNW-N向的潮流的作用下,南海北部外陸架的末次冰期殘留沉積物被剝蝕再改造,繼而向西北部?jī)?nèi)陸架方向輸運(yùn)。

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