杭州湾庵东浅滩沉积物来源的环境磁学诊断

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杭州湾作为我国大陆边缘存在的沉积物输运-沉积体系之一,既具有山溪性源汇体系的特点,又遭受极端天气、强季风和人类活动等多因素影响,是进行海岸带陆海相互作用研究的理想区域。而杭州湾南岸庵东浅滩动力沉积过程特色突出,是处于强潮河口湾内的凸岸边滩型的堆积潮滩,与我国其他海岸研究程度较深的潮滩具有明显不同的特点。研究沉积物来源是探索河口湾潮滩沉积过程的重要环节,有河流输入、外海输入、河口湾内两侧海岸的侵蚀以及生物沉积等四种可能。世界上各个河口湾的这四种泥沙来源的比例是不同的,通过研究确认各来源组分的百分比,建立适合的“源-汇系统”,对揭示陆源入海碎屑物质在大陆架地区的产出、分布、搬运过程和机制有重要意义。本文利用环境磁学方法,结合粒度分析,研究了庵东浅滩沉积物磁性特征的空间分布规律,分析了庵东浅滩“汇”区与不同“源”区沉积物磁性特征的异同,探讨了沉积物在从“源”到”汇”输运过程中的分选作用;通过样品混合试验,利用数理统计模型方法,建立了磁诊断模型,定量分析了不同物源及其各粒级组分的相对贡献。得到主要结论如下:(1)研究区沉积物类型主要为砂、粉砂和黏土三种。庵东浅滩表层沉积物多为粉砂和砂质粉砂,其粒度具有向岸和向湾口方向变细的趋势;杭州湾北岸表层沉积物中含有粉砂、砂质粉砂和粉砂质砂,其中乍浦镇附近站位的沉积物粒度明显比其他站位粗;钱塘江表层沉积物中含有粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂和少量泥,从中上游至河口段呈现出表层沉积物颗粒逐渐变细的规律;长江下游流域样品中砂组分含量占绝对优势,都在90%以上,从中游至下游河口,平均粒径与中值粒径有波动变小的趋势。(2)钱塘江流域至杭州湾口的表层沉积物中亚铁磁性矿物含量相对较少,而长江下游流域较高。其中钱塘江流域自金华江到河口段磁性矿物沿程减少,庵东浅滩磁性矿物多富含于东侧靠岸线一边,这与沉积物粒度的空间分布特征一致。磁性矿物类型上,所有样品均由亚铁磁性矿物主导,但长江下游流域和杭州湾北岸表层沉积物中不完全反铁磁性矿物也有较大贡献。磁性矿物晶粒特征上,长江下游流域表层沉积物磁性颗粒以粗粒稳定单畴为主,超顺磁晶粒含量较低,而庵东浅滩、杭州湾北岸以及钱塘江流域表层沉积物磁性颗粒还含有较多多畴和假单畴晶粒,超顺磁(SP)颗粒含量较高。其中钱塘江流域从上游至河口段,超顺磁晶粒呈明显减少的趋势,庵东浅滩超顺磁颗粒多聚集于浅滩东边近岸一侧。(3)粒度是影响研究区表层沉积物磁性特征分布的重要因素,细颗粒的磁性矿物主要富集在较细的沉积物之中,砂组分中磁性特征由亚铁磁性矿物主导,不完全反铁磁性矿物则主要富集于细颗粒沉积物中。分粒级样品的磁学分析显示了磁性矿物多富集于<16 μm这一粒度级别,但由于各粒级组分质量占比不同,长江下游和钱塘江流域内表层沉积物的磁性矿物主要由>63 μm和32~63 μm的粒级贡献。杭州湾内样品多数表现为<16μm和16~32 μm粒级组分占主导地位,尤其在杭州湾北岸和庵东浅滩近岸一侧,样品磁性矿物均是由<16 μm所主导。(4)全样沉积物计算结果显示,汇1和汇2钱塘江流域物质贡献均为16%,长江下游流域物质贡献为84%;汇4钱塘江流域物质贡献9%,长江下游流域物质贡献91%;而汇3、汇5和汇6全部显示为长江下游流域物质贡献;<16 μm粒级中,汇区1~6表层沉积物全部来源于长江下游流域;16~32 μm粒级中,汇区1~6的钱塘江流域物源贡献分别为35%、16%、7%、0%、0%和5%,长江下游流域物源贡献为65%、84%、93%、100%、100%和95%;32~63 μm粒级中,汇区1~3的钱塘江流域物源贡献分别为36%、30%和30%,长江下游流域物源贡献为64%、70%和70%,汇区4~6表层沉积物则全部来自于长江下游流域。
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