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珠江口現代沉積速率與沉積環境



  陳耀泰

  1 前言

  近幾年,隨着三角洲整治、航道港口建設、水産養殖以及海上石油勘探的開展,有關珠江口沉積的研究逐漸爲人們所重視,所涉及内容主要爲水文動力。沉積物粒度成分及結構搆造特徵等力面[1~5]。本文在前人研究的基礎上,根據作者在珠江口工作中所積累的認識,采用歷史海尉分析對比法,參照和考慮有關210Pb的測年資料,對該海區的沉積速率及其分區進行研究,並結合水動力條件及沉積化學,沉積生物,沉積物位度成分等特徵,對珠江口的現代沉積環境進行了綜合探討。

  2 珠江口概况

  珠江匯集西江、北江、東江後進入三角洲網河區,最後分由虎門、蕉門、洪奇瀝、横門、磨刀門、鷄啼門、虎跳門和崖門等八大口門注入南海。珠江口是上述八大口門與河口灣及灣内水城的總稱。它北起虎門南至萬山群島附近(約25~30m水深)海域,東界香港西至上川島,總面積約1×10 km。珠江口具有逕流强、潮流較弱的特點。由於各江河及口門來水來沙的懸殊差异,以及河口地形及其他海洋動力因素的不同(見表1),而導致海區沉積速率的復雜多變與沉積類型及沉積環境的繁多。根據圖1可歸納出珠江口形態及沉積物分佈有如下3個主要特點。

  (1)河口東、西側是兩個喇叭狀海灣,東側伶仃洋河口灣,北起虎門向南發育成兩條水深較大(6~20m)的川鼻一礬石水道(伶仃洋東槽)和伶仃水道(伶仃洋西槽),以及東、中兩系列縱向水下淺灘(伶仃洋東灘)和沙壩(伶仃洋中灘)。西側黄茅海河口灣,北自崖門向南形成一水深5~11m的潮道及水深小於5 m的水下淺灘或攔門淺灘。潮道現代沉積多爲礫砂、中粗砂、細砂等粒度較粗的物質,水下淺灘和攔門淺灘以粉砂粘土占優勢。

    (2)兩河口灣口的沿岸地帶是西,北江的主要分流口蕉門、洪奇瀝、横門、磨刀門、鷄啼門和虎跳門的淤積帶,地形平緩廣闊,水深一般小於5 m,沉積物主要爲細砂和粉刺砂。

    (3)珠江口南端10m等深綫附近,水下地形有一明顯坡折,坡折之南屬南海内陸架北緣的淺海區。沉積物以粘土質粉砂和粘土質砂爲主,萬山群島附近見有中粗砂和細砂沉積分佈。

  3 珠江口的現代沉積速率

  沉積速率系指由重力、沉積物及流體的物理、化學特性與動力環境相互作用而産生的單位時間内沉積物堆積的厚度。目前計算沉積速率的方法有多種,210Pt法是最近興起和應用的測年新技術,此法能直接較準確測定近幾十年到百餘年内的沉積速率,但分析費用大,要求樣品采取和保管的按術條件較高,暫時還難以廣泛采用。目前獲得的有限數據,還不能全面系統地反映珠江口現代沉積的規律,對局部區段僅能起到校核控制性的作用。歷史海圖分析對比法現時仍不失是直接求算河口三角洲沉積速率既較準確又較靈活簡便的一種方法。

   3.1 沉積速率的求算

      采用歷史海圖求算沉積速率,首先根據海圖測量精度較高,其前後年代間隔合理(河口三角洲一般爲10~50年)的原則選好圖件。本文選用了珠江13海區1∶10000、1∶30000、1∶50000、1∶100000的中日版海圖以及1∶30000,1∶50000美版海圖共58幅。第二,把珠江口海區劃分爲内伶仃洋、磨刀門,鷄啼門、黄茅海和外伶仃洋5個分區,把海圖劃分爲1856年、1901年、1936年、1949年,1950年、1954年,1956年、1974年、1977年、1988年等10十時段,分别采用代表剖面面積分析對比法進行冲淤變化的量算,求算出各分區歷史海圖分析對比法的沉積速率,最後參照210Pb法測出的數據及考慮有關沉積速率的一些定性方面的依據,綜合推算出各分區的平均沉積速率(表2)。

    3.2 現代沉積速率分區

    根據沉積速率的不同及其分佈的特點,把珠江口劃分成4個不同的現代沉積速率區(圖2)。

  3.2.1 高速率沉積區 平均沉積速率>2.5cm/a,分佈於伶仃洋西灘至磨刀門和虎跳門的西,北江主要分流河口的弧形淤積帶。其中伶仃洋西灘北段(蕉門,洪奇瀝和横門 三口門附近)沉積速率高達3.0~5.0cm/a,而南段僅有1.0~2.0cm/a。磨刀門口外淺海灣沉積速率2.0~3.0cm/a,局部地段高達4.0~5.0cm/a,爲珠江口現代沉積作用是最爲活躍之地段。

  3.2.2 快速率沉積區沉積速率2.5~1.5cm/ a,見於河口海區系、西側兩個喇叭狀的河口灣,以及内伶仃島以南5~10m等深綫之間的海域,内伶仃島附近及局部潮道的淺段沉違較大。

  3.2.3 中速率沉積區包括伶仃洋東灘及外伶仃洋的廣大海區,平均沉積速率1.5~0.5crn/a。

  3.2.4 慢速率沉積或稍有侵蝕區分佈於20~30m深的海域,沉積速率0.5~1.0cm/a,萬山群島附近局部地段出現侵蝕冲刷現象,沉積速率約爲-0.2cm/a。

   4 珠江口的現代沉積環境

      根據沉積速率大小,分佈及其與地形,動力,沉積物成分和沉積化學、生物等的相關特性,把珠江口海區綜合劃分成下述幾類沉積環境(表3,圖3),並對其主要特徵作概要的描述。

   4.1 三角洲前緣區(I)

    分佈於伶仃洋西北例至黄茅海東例,大約5 m等深綫以内的沿岸地帶。西、北江的主要水、沙經這裏的六大分流口入海。逕流作用强勁,沉積速率最大.沉積物粒度最租(Md=1~5),重礦物種類多含量高,並出現鐵質渾園物的特徵成分,粘土礦物以高嶺石含量最高,廣鹽種屬的有孔蟲,本區可進一步分出4個亞環境:

    (1)河口沙壩(Ⅰ) 出現於口門附近,平面呈指狀,沉積物主要爲細砂,其中值粒徑Mdd.)2.5~3.7,分選系數QD≠<0.6,概率累積曲綫一般爲推躍懸三段型,頻率曲綫多呈單峰型。這些粒度較粗、分選較好的泥沙隨逕流和落潮流由分流口以噴射流的形式進入河口灣後,由於自身的重量、流速的驟减使挾沙能力下降,不斷産生機械分异而沉降,而在口門附近分别形成伶仃洋西部淺灘和磨刀門口外淺灘。前者平均沉積速率爲3-5 cm/a,口門向海延伸速度平均達80~120cm/a。後者局部地段沉積速率高達4~5 cm/a,口門向外延伸速度平均達100~130m/a。

    (2)水下義道(Ⅰ) 位於河口沙壩之間,爲陸上河流的水下延伸體,從整體看,處於河口沙壩内坡的義道,一般隨着三角洲的向海伸展其深弘也向海展.如磨刀門5 m深槽於1883~1977年的94年間向海推進約32km1),平均速度爲32m/a。沉積物以粒度較粗(Md%=0.5~2.0)、分選中等(QD毋=1.4~2.2)的中粗砂爲主。處於河口沙壩外坡的義道,由於潮流頂托使水動力變弱,細砂級泥沙淤積嚴重而表現出逐漸的淤淺薑縮。

    (3)分流間海灣(Ⅱ) 如前所述,下泄的細砂組分於口門附近沉降形成河口沙壩,粒度較細的(Md≠=3.4~4)粉砂和粘粒組分繼續向口外擴散,淤積於砂體的外圍,形成所謂“分流間海灣”沉積,沉積速率一般較河口沙壩小。

    (4)前緣加積帶(Ⅰ) 呈弧形帶狀沿岸展佈,是一種潮汐與河流相互作用的沉積環境.由於水動力的進一步衰减以及絮凝作用加强,粉砂粘土級組分不斷向海方落淤迭置,加積於河口沙塤的外坡或海底,其垂直層序常見有粉砂一粘土互層,顯示出季節沉積的特性。

  4.2 河口灣區(Ⅰ)

  出現於珠江口東,西側的兩個喇叭狀海灣,平均沉積速率1.0~2.5cm/a,前者稍大於後者。本區動力沉積總的特點有:①潮流,逕流相互作用,以潮流作用爲主;②攔門淺灘大致出現於河口灣的灣腰部位,洪季其北側,以河流作用爲主,灣腰處則位於鹹淡水交混區限,而河口灣的南端深槽底部受到南海高鹽陸架水的入侵和影響,枯季逕流鋭减,鹽水可分别入侵到獅子洋和銀洲湖;③沉積物以粉砂粘土爲主,有孔蟲含量較高,多爲廣鹽種屬,重礦物以雲母類含量最高,並偶見有海相的黄鐵礦、重晶石産出,該區還可細分出下述1 個亞環境。

   (1)潮道(Ⅲ2) 分佈於兩河口灣的中部,它是潮流進出海灣的主要通道。蝕淤狀態因動力環境差异而各處不一,位於攔門淺灘南側和北側,水深10~30m的漲、落潮冲刷槽。如伶仃洋的川鼻深槽及其東南的暗士頓一急水門深槽,底質多爲分選較差(QD=2.2~3.0)、並經粗化的礫砂、中粗砂的蝕餘堆積或基岩,水深小於lore的淺段潮道,則爲漲、落潮細顆泥沙(Mdc$=7~8)的淤積地段。如伶仃洋西槽中、南段淤積嚴重,平均沉積速率高達5.4-7.0cm/a。黄茅海西槽現只能靠疏浚維持通航。

      (2)潮流沙壩(Ⅰ) 主要見於兩河口灣的東北部,呈縱向排列,走向大致與潮流方向一致.由細砂、砂一粉砂質粘土組成.當落潮水流遠離河口時,於潮道的側向上流速迅速减弱,由下泄流挾帶的或冲刷湖道而來的泥沙堆積於潮道兩旁而形成沙壩.

      (3)水下淺灘(Ⅰ) 介於潮道之間或兩側,水深3~5m,爲成淡水高度混合的環境。在潮汐與絮凝的作用下,廣泛沉積了大量中值輕徑Md>8的粘粒組分平均沉積速率1.0~2.0cm/a,以愉冷島附近沉避最丈,平均高達2.0~3.0cm/a.顯示出河口灣的灣腰地段系沉積作用較活躍的環境。

     (4)潮坪(Ⅲ) 呈帶狀分佈於伶仃洋的東岸和黄茅海的西岸,受潮汐漲、落所控制,漲潮淹没落潮出露。潮坪以桔季淤積最爲顯著,哪些洪季落淤於河口前緣斜坡的粉砂或粘土,因枯季潮流作用增强而被冲刷重新懸浮,再由潮流和隨陸架水入侵帶回到河口潮坪區段沉積。

  4.3 陸架淺海區(Ⅳ)

      珠江口海區lore等深綫之外區域爲南海内陸架北緣的淺海區,區内除受冲淡水流、潮流等作用外,主要還受到深層陸架水的入侵和影響,深層陸架水終年存在於香港以南60海里50m水深處[5],爲一高鹽(鹽度34.5‰)低温(水温2222)的水體。當夏季表層陸架水因珠江泄出大量淡水而退向海外時,深層陸架水則向岸運動産生上昇流。伶仃洋夏季測流資料表明,其前鋒可伸入到河口灣中心腹地,大致内伶仃島以南、lore等深綫以外廣大海區均受到此水體的入侵和影響。深層陸架水的向岸運動加大了底層漲潮流的流速,强大的上溯水流可以把下泄流帶出的部分懸浮泥沙沿底部搬回到河口灣區域内沉積,甚至可以冲刷起動已沉積於床底的泥沙使之再懸浮並向陸搬運。因此,受陸架水入侵控制的淺海地區(如外伶仃洋)淤積作用微弱,平均沉積速率爲0.5~1.0cm/a,沉積物爲混合型的粘土質砂,其中值粒徑Md2~3.5,分選中等(QD=1.4~2.2),累積概率曲多呈躍懸二段型。淺海的局部地區(如萬山群島附近),分佈有殘留的細砂,中粗砂沉積,其中值粒徑Md0.7~2.5,分選好(QD=0.6~1.4),顯示爲一局部的侵蝕區。此外,該區的有孔蟲以窄鹽種屬爲主,常見有特徵礦物海緑石的産出粘土礦物中伊利石含量最高,表明該區較典型的海相環境,以及南海高鹽陸架水的重大影響。

  4.4 前三角洲區(Ⅰ)

      介於三角洲前緣區(Ⅰ)、河口灣區(Ⅰ)及陸架淺海區(Ⅳ)之間,其動力條件和沉積特徵均具有過渡沉積環境的屬性。

  5  小 結

      (1)珠江口現代沉積速率是以歷史海圖對比爲主,210Pb測年數據校核而綜合推算出來的,因而具有較高的可信性,並能較切合實際地反映該區現代沉積作用特徵及淤積狀態。

    (2)一般認爲,珠江河口爲個淤進型的河口灣,從NW向SE,由陸至海,依據沉積速率的大小和分佈的特點,可劃分出高速率沉積、快速率沉積、中速率沉積和慢速率沉積或稍有侵蝕等4個現代沉速分區.現代沉積速率大小與河流作用成正相關,而與潮流作用成負相關。

    (3)根據沉積速率及其與地形、動力和沉積特徵的相關性,把珠江口海區歸納爲四大類沉積環境和8個亞環境。三角洲前緣區以河流作用爲主,是目前該區淤積最爲嚴重的地區。河口灣區潮汐作用明顯,具有中速率的沉積環境,陸架淺海區受南海高鹽陸架水的入侵與影響,爲一緩慢沉積或稍有侵蝕的海相環境。前三角洲區介於上述三區之間,動力條件及沉積特徵則具有過渡相沉積環境的屬性。

    (4)南海高鹽陸架水水近岸的上昇作用,對珠江口海區的沉積環境有着重要的影響[7]。受陸水入侵控制的區域淤積作用微弱,局部甚至出現侵蝕冲刷現象。而受陸架水體頂托影響的冲淡水區域沉積作用活躍,淤積現象明顯。

  原載:中山大學學報(自然科學版),1992,31(2)
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