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全新世以来长江三角洲高分辨率层序地层学研究

作　者: 徐涛玉
导　师: 石学法
学　校: 中国科学院研究生院（海洋研究所）
专　业: 海洋地质
关键词: 长江水下三角洲全新世高分辨率层序地层学
分类号: P736.22
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

三角洲地处海陆交互地带，对气候变化、构造运动、海平面波动等尤为敏感，是开展层序地层学研究的最佳区域。作为长江三角洲体系的组成部分以及海陆环境的中间纽带，水下三角洲的高分辨率层序地层学研究对整个三角洲体系乃至东海陆架的环境演化研究都具有重要意义。本论文依托我国近海海洋综合调查与评价专项（908-02-02-05）和海洋公益性行业专项“我国大河三角洲的脆弱性调查及灾害评估技术研究（200805063）”，利用岩芯描述、粒度测试、微量元素分析、微体古生物测试以及高精度14C测年等方法，对水下CJK06、CJK07和CJK09孔进行了沉积相划分，从中识别出河流、滨海潮坪、河口湾、浅海、前三角洲等沉积相类型。在此基础上，将钻孔与浅地层资料相结合，进行层序划分，并对层序单元的年代、厚度、内部相序组合以及地震反射等特征进行了研究，最终结合海平面变化曲线，建立了全新世以来长江水下三角洲的层序演化模式。层序地层学研究表明，长江水下三角洲全新世以来的沉积地层为一个6级I型层序，距今1.8万年，海平面下降至现今陆架140m水深处，研究区域裸露成陆，下切河谷发育，河谷间地遭受长期风化，形成黄绿色古土壤，由此形成I型层序界面（SB），表现为分布广泛，高低不平的强反射面（T3）。距今13~11ka年左右，海侵波及长江水下三角洲地区，在距今7.5ka左右达到最大，最大海泛面（MFS）表现出清晰、能量较强、频率较高、连续性好的反射特征（T2反射面）。距今2ka左右，岸线快速向海进积，前三角洲范围覆盖现今水下三角洲大部分区域，与之下浅海沉积之间的物性差异导致了T1强反射界面的出现，以此为界将高位体系域划分为早晚两期。全新世以来长江水下三角洲沉积记录由海侵体系域、早期高位体系域和晚期高位体系域三个基本单元组成，层序的演化可大致划分为以下4个阶段。阶段Ⅰ（13~7.5kaBp）：距今13~11ka，冰后期海侵波及水下三角洲地区，至距今7.5ka的期间，海平面平均上升速率在10mm/a左右，水下钻孔沉积速率介于1.64~7.03mm/a，因此形成海侵体系域，在浅地层剖面上表现为平行或亚平行反射相，上超于T3面，与T2呈平行整一或顶超接触关系。古河谷可容空间巨大，物质供应充足，沉积速率较高，介于4~7mm/a，先后经历了河谷溯源堆积、陆相河流、潮汐河流、滨海（潮坪）、河口湾等环境的更迭；河谷间地的可容空间与物源供应量相对较小，沉积速率较低，且由古河谷两侧近端向远端递减，对应沉积序列由滨海-河口湾相逐步过渡至滨海-浅海相。水下钻孔资料揭示的海侵体系域的最大厚度为30m左右，总体具有靠近河口厚度增大的趋势。阶段Ⅱ（7.5~6kaBp）：海平面继阶段Ⅰ快速上升期之后的缓慢上升期，沉积速率略低于海平面上升速率，长江三角洲开始发育，但向海推进不明显，整体处于加积状态，为早期高位体系域的初期阶段。这一时期的水下三角洲区域处于浅海环境。阶段Ⅲ（6~2kaBp）：海平面上升趋势更加微弱，逐渐趋于稳定，水下三角洲区域主要处于浅海环境，沉积速率差异较大，介于1.33~10.38mm/a，高于可容空间增大速率，形成向海进积的早期高位体系域的主体部分。早期高位体系域位于最大海泛面与I型层序界面或初次海泛面之间，为向海变薄的楔状沉积体。单元内部反射连续性好，强弱反射层交替构成韵律性反射结构。早期高位体系域在水下三角洲南部海域表现出向海微倾斜的地震反射结构，内部反射层呈低角度前积，下超于T2或T3界面之上，中北部海域具平行反射结构，内部反射层呈近似于水平分布，与T2界面呈平行整一的接触关系。内部反射层与T1或T0（海底面）呈顶超接触关系。早期高位体系域的分布范围（向海延伸距离）具有向南增大的趋势，推测与河口迁移及后期动力改造有关，中北部海域受潮流等后期作用，沉积层序的表面形态均发生变化，同时造成了不同程度的地层缺失。钻孔资料显示，水下三角洲早期高位体系域以浅海沉积为主，钻孔揭示最大厚度近25m。阶段Ⅳ（2~0kaBp）：这一时期的海平面基本稳定，物源供应量与早期相比明显增加，岸线向海快速推进，前三角洲覆盖水下大部分区域，形成晚期高位体系域。晚期高位体系域位于T0海底面和T1反射面之间，形成时间介于距今2ka至今，内部反射连续性好，具有高振幅和相对均匀的周期宽度，向海前积的反射层下超于T1界面之上，与海底面T0呈顶超接触关系。晚期高位体系域分布规律与早期类似，但东部边界较早期向西偏了约数千米到20km不等。钻孔资料揭示晚期高位体系域以前三角洲沉积为主，最大厚度为ECS0702孔12m，其它钻孔都不超过10m。分析认为，晚期高位体系域的发育明显受到了河口向南迁移的控制和影响，形成期间的沉积中心位于水下南部海域。在水下三角洲高分辨率层序地层学研究的基础上，结合陆上钻孔（HQ98、JS98、CM97），进行了整个三角洲体系范围的高精度地层等时对比，建立了古长江河口湾演化模式，对三角洲的演化特征进行了补充和阶段划分。河口湾以及相邻沉积体系平面展布（由陆向海）依次为正常河流、潮汐河流、河口湾、浅海，沉积物主要来自长江的输送，向海依次变细，河口湾内不发育潮流沙脊。长江三角洲在距今7.5ka开始发育至今，北部边界可能一直伴生有潮流沙脊，类似于苏北潮流沙脊与现代三角洲的分布格局。与高位体系域的内部阶段划分相对应，长江三角洲的进积速度在距今6ka和2ka出现突变加快，以此将长江三角洲的演化划分为加积-弱进积（距今7.5~6ka）、正常进积（距今6~2ka）和快速进积（距今2ka至今）三个阶段，其中第一阶段的三角洲向海进积不明显，东部边界维持在121.5°E左右；距今6ka之后，三角洲开始向海明显进积，距今4ka的前缘东界在120.5°E附近，前三角洲推进至122°E左右；距今2ka的三角洲前缘越过JS98孔，前三角洲东界在122.4°左右；距今2ka以后，三角洲快速向海进积，JS98孔位置在距今1ka已成陆，前缘越过CM97孔，前三角洲越过CJK11、CJK09和CJK06孔，东界接近122.7°E；距今1ka至今，三角洲前缘快速推进的趋势更加明显，当前CM97孔位置已成陆，前缘接近122.2°E，前三角洲推进至123°E附近。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-8
Abstract  8-14
前言  14-16
1 绪论  16-29
  1.1 研究区地质概况  16-28
    1.1.1 水下三角洲沉积分区  16-20
    1.1.2 区域构造地质特征  20-23
    1.1.3 江三角洲全新世地学研究综述  23-28
  1.2 研究目标和内容  28-29
    1.2.1 研究目标  28
    1.2.2 研究内容  28-29
2 资料来源和研究方法  29-33
  2.1 资料来源  29
  2.2 研究方法  29-33
    2.2.1 岩性描述  30
    2.2.2 粒分析  30
    2.2.3 微量元素试  30-31
    2.2.4 微体古生物分析  31
    2.2.5 年龄定  31-33
3 沉积学特征  33-110
  3.1 指相参数分析  33-37
  3.2 CJK06 孔沉积学特征  37-62
    3.2.1 CJK06 孔岩性特征  37-40
    3.2.2 CJK06 孔粒参数特征  40-43
    3.2.3 CJK06 孔粒曲特征  43-46
    3.2.4 CJK06 孔微量元素特征  46-48
    3.2.5 CJK06 孔微体古生物特征  48-56
    3.2.6 CJK06 孔年代特征  56
    3.2.7 CJK06 孔沉积划分  56-62
  3.3 CJK07 孔沉积学特征  62-83
    3.3.1 CJK07 孔岩性特征  62-65
    3.3.2 CJK07 孔粒度参数特征  65-68
    3.3.3 CJK07 孔粒曲特征  68-70
    3.3.4 CJK07 孔微量元素特征  70-72
    3.3.5 CJK07 孔微体古生物特征  72-77
    3.3.6 CJK07 孔年代特征  77-78
    3.3.7 CJK07 孔沉积划分  78-83
  3.4 CJK09 孔沉积学特征  83-105
    3.4.1 CJK09 孔岩性特征  83-87
    3.4.2 CJK09 孔粒度参数特征  87-89
    3.4.3 CJK09 孔粒曲特征  89-91
    3.4.4 CJK09 孔微量元素特征  91-93
    3.4.5 CJK09 孔微体古生物特征  93-100
    3.4.6 CJK09 孔年代特征  100
    3.4.7 CJK09 孔沉积划分  100-105
  3.5 水下三角洲沉积特征总结  105-110
    3.5.1 河流相  105-106
    3.5.2 潮坪相  106-107
    3.5.3 河口湾相  107
    3.5.4 浅海相  107-108
    3.5.5 浅海-河口湾过度相  108
    3.5.6 前三角洲相  108-110
4 层序地层学研究  110-132
  4.1 钻孔层序划分  113-119
    4.1.1 钻孔特征简介  113-115
    4.1.2 钻孔序界面识别  115-116
    4.1.3 钻孔体系域划分  116-119
  4.2 浅地层层序划分  119-125
    4.2.1 浅地序界面识别  119-123
    4.2.2 浅地序单元划分  123-125
  4.3 层序地层空间分布  125-126
  4.4 层序地层演化模式  126-132
5 沉积演化模式探讨  132-144
  5.1 沉积序列特征  132-138
  5.2 河口湾演化模式  138-140
  5.3 三角洲演化模式  140-144
6 结论  144-148
参考文献  148-158
作者简历  158

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