（环境科学专业论文）西江三角洲岩芯中的硅藻及其记录的古环境.pdf

国家海洋局第三海洋研究所硕士研究生学位论文 源主要以陆源矿物为主，自生矿物很少。 微量元素分析了6 2 个样品，可把岩芯分为上段元素富集带和下段元素分散 带。分析结果反映晚更新世全球气候寒冷，化学风化作用较弱，使元素含量产生 分散，全新世温暖湿润，化学风化作用强烈，大量元素从岩石和矿物中分解出来， 造成沉积物中一些元素累积。 根据硅藻、粒度、碎屑矿物、微量元素和1 4 c 测年结果，参考前人研究结果， 进行了地层的划分和对比。z x z i 岩芯的i v 、v 、v i 硅藻带和z x z 2 岩芯的i i i 、 i v 、v 硅藻带属于全新世沉积；z x z l 岩芯i 、i i 、i i i 硅藻带和z x z 2 岩芯的i 、 i i 硅藻带属于晚更新世沉积。 晚更新世时期z x z l 岩芯的沉积物属于近岸低盐海相沉积环境，而z x z 2 岩芯 的沉积物属于陆相沉积；全新世时期两岩芯均属近岸低盐的海相沉积环境。造成 晚更新世时期两岩芯沉积相的差异主要与断裂构造的升降运动有关。 本文的粒度，碎屑矿物，微量元素及1 测年资料由国土资源部广州海洋地 质调查局分析和提供。 关键词：硅藻，晚第四纪，西江三角洲 兰彬斌：西江三角洲岩苍中的硅藻及其记录的古环境 d i a t o m sa n dt h e i rp a l a e o e n v i r o n m e n t sf r o mt h ec o r e so fx i j i a n g d e l t ai nc h i n a a b s t r a c t d e l t a , w h i c hi si n t e r a c t e da c t i v e l yb yo c e a na n dl a n d , r e s p o n ds e n s i t i v e l yf o r n a t u r a lp r o c e s s e sa n dh u m a na c t i v i t i e s s ot h e r ea d o s ec o n n e c t i o n sb e “o e nt h e e n v i r o n m e n te v o l v e m e n to ft h e s ea r e a sa n dl i v i n gs p a c e ，l i v i n g 删i t yo fh u m a na n d s o c i a lc o n t i n u a b l ed e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r , b a s i n go nt h ed a t ao f d i a t o m 、g r a i ns i z e 、m i n e r a l 、t r a c ee l e m e n ta n d 1 4 co ft l l es e d i m e n t so ft w oc o l ei nx i j i a n gd e l t a , s u b d i v i d i n ga n dc o n t r a s t i n g s t r a t i g r a p h i c ，w ed i s c u s s e dt h ed e p o s i t i o n a le n v i r o n m e n te v o l v e m e n to fx i j i a n gd e l t a s i n c ep i e i s t o c e n e t o t a lo f1 6 8s p e c i e sa n dv a r i a n t sb e l o n g i n gt o4 8g e n e r aw e r ei d e n t i f i e d a m o n g w h i c ht h e r ew e r e7k i n d so fd o m i n a n ts p e c i e sa n d1 7k i n d so fe n m m o ns p e c i e s s i x b a n d so fc o r ez x z lw e r ec l a s s i f i e db a s e do nd i a t o ms p e c i e sp r o p e r t y , a n dt h el ：f n m y d i e 岫ma s s n r a , h g e s 、糯o r _ l a e 妇s y b u mb f i g h w e a - - m e l a s 妇s u l c c t a k 蚰l n g - - a 动n 弘妇幽留记嘲莎r a 遍m e l o s i r a 础妇幻旧k l 舷选一0 d 砌a y l o n 删b 唾砌一 以嘶l | d 0 砌舀砌研觑，蹦r a l 奴c y c l o t e l l a 印d m 聊& 谤删l 一心描口口删h 砌正 哟k u z 嘴一 雨砌b 廊删胁曰硫。删c y d o t e 妇功棚& 酒删一c 舔西鲫舭a r g u s 日矾地咯 q 吲蕊粥l i n e a t u s 】r 咖- - 坛l o s i r a 蒯删砸h c y c l o t e 融田6 r u m & 婷t 斓 一g 西耽跏l 妇a t u s 日取妇gg 晒西捌妇m 吨诎) g n 聊一m e l o s i r a 删融砌正l 岣积砬吨0 d 砒s t y 妨u mb r i g 觚d l 一4 鳓础幽陀曲唧r a l f s ；t h e 鹤站姆c h a r a c t e r i s t i co fd i a t o ms h o w e dt h a tt h ec o r ez x z ib e l o n g e dt om a r i n e s e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n t f i v eb a n d so fc o z x z 2w e r ec l a s s i f i e d , t h er m a - y 击蜘a s s a m a 萨、 哪 c y c t o t e u as t f l a - u mb r i g l 帆e l l - - m e i o s i r a 鲥倒a 0 蚓堍c y c a e a 功棚b i 培删一 m e o s 妇删如砌 配巡i ) o i 嗥c 砌a e h as t y o n n & 谤曲砌膨砒i ，自口删纽砌正陆弘五堍一 c 触西n 飙l h r a t u s 日玳慨一a 艘拥埘嘶琳a r g u s 日矾慨一c 西n 飙 删恸四劬g r m a 睨1 k 黜出l f 留苍c h a r l c t e r i s t i c o f d i a t c 雌s h o w e d t h a t t h e u n d e r l a y e r o f t h ec o r ez x z 2b e l o n g e dt ot h el a n ds e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n t ，t h eu p s i d eb e l o n g e dt o m a r i n es e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n t a c c o r d i n gt og r a i ns i z ea n a l y s i s ，s e v e nt y p e so fs e d i m e n t s ，i n c l u d i n gs a n d ys i l t 、 s i l t ys a n d ，s a n d ys i l t ，s i l t ys a n d ，s a n d , s i l t yc l a ya n dc l a y e ys i l t , w e r ed c t e c t e d t h e g r a i ns i z eo fs e d i m e n t si nc o r ez x z lc h a n g e dt w i c ef r o mt h i c kt ot h i n ；t h eg r a i ns i z e i i i 国家海洋局第三海洋研究所硕士研究生学位论文 i nt h eu n d e rl a y e ro fc o r ez ( z 2c h a n g e db yt h i n - t h i c k - t h i n , t h eu p s i d ec h a n g e df r o m t h i c kt ot h i n m e a n w h i l e2 9k i n d so fm i n e r a l sw e r ci d e n t i f i e do l lt h eb a s eo fd e t r i t a lm i n e r a l a n a l y s i s w ef o u n dt h em a t t e ro f t h es t u d y d i s t r i c tm a i n l yc a l n of r o ml a n d t r a c ee l e m e n ta n a l y s i ss h o w e dt h a ta tu n d e rl a y e re l e m e n te n r i c h e d ，a n da t u p s i d ee l e m e n td i s p e r s e d s t r a f i g r a p h i cs u b d i v i s i o na n dc o n t r a s tw a ss t u d i e da c c o r d i n gt ot h ea n a l y t i c a l r e s u l t s ，w ef o u n dt h a t0 - 1 1 3 5 m ( i n c l u d i n gn ，v ，v id i a t o mb a n d ) o fc o r ez x z l b e l o n g e dt ot h eh o l o c e n es e d i m e n t , 1 1 3 5 - 3 5 6 m ( i n c l u d i n gi 、d i a t o mb a n d ) b e l o n g e d t o t h e l a t e p l e i s t o c e n es e d i m e n t ；0 - 9 9 m ( i n c l u d i n g 、i v 、vd i a t o m t m d ) b e l o n g e dt ot h eh o l o c e n es e d i m e n t ，9 9 - 3 3 m ( i n c l u d i n gi 、i id i a t o mb a n d ) b e l o n g e d t ot h el a t ep l e i s t o c e n es e d i m e n t w ed i s c u s s e dt h es e d i m e n t a t i o na n de n v i r o n m e n t a l e v o l v e m e n ts i n c ep l e i s t o c e n e ；t h es t u d ys h o w e dt h a tt h eo o 糟2 z lb e l o n g e dt o m a r i n es e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n ta tl a t ep l e i s t o c e n e a n dt h ec o z 【z 2b e l o n g e dt o l a n ds e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n t ；t w oc o r ew e r ea l li ni n f l r i n es e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n t 砒h o l o c e n e 1 1 地d i f f e r e n ts e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n ta tl a t ep l e i s t o c e n ew a sm a i n l y d u et ov e r t i c a lm o t i o no f f a u l tb l o c k t h eg r a ms i z e 、m i n e r a l 、t r a c ee l e m e n ta n d1 4 cd a t aw e l - es u p p o r tb yg u a n g z h o u m a r i n eg e o l o g i c a ls u r v e y , m i n i s t r yo f l a n da n dr e s o u r c e s k e yw o r d s ：d i a t o m s ；l a t eq l l i l i 舶螂x i j i a n gd e l t ai nc h i n a i v 国家海洋局第三海洋研究所 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本人完全 意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者( 签名) ：箩刎。2 认 1 日期：川年7 月oe t 国家海洋局第三海洋研究所 学位论文著作权使用声明 本学位论文作者完全了解国家海洋局第三海洋研究所有关保留、使 用学位论文的规定。同意国家海洋局第三海洋研究所保留并向国家主管 部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人 授权国家海洋局第三海洋研究所可以将本学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密( ) ，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密( 奶 ( 请在以上相应括号内打“”) 作者签名：脚日期：矽7 年7 , y 一日 导师签名： 纽日期：7 年”。日 兰彬斌：西江三角洲岩芯中的硅蕞及其记录的古环境 1 绪论 1 1 硅藻学研究进展 硅藻( d i a t o m ) 是一种具有色素体的单细胞藻类，具硅质壳壁，壳壁内包裹原生质 l l 】。个体微小，多为十多微米到几十微米，最大3 - 4 毫米，最小只有1 微米。地球上 凡有水滞留的地方，小至有雨水积聚成的小水坑，大至占地球表面7 1 的海洋，几乎 均能见到硅藻的踪迹田l ，而且也存在于大气等极端环境中。它的种类庞大，估计至 少在1 0 5 数量级1 4 j 。 硅藻最早出现在白垩纪，在晚白垩世和第三纪达到最盛期。它以浮游或底栖附 着的形式广泛分布在从陆地到海洋各种不同生态条件的环境中，具有对环境反应灵 敏、调整迅速以及相对的强抗腐蚀性、易在沉积物中保存等特点，是追溯地质环境 变化历史的重要生物标志，在第四纪环境研究中深受欢迎，被广泛应用于地层划分 与对比，推断古生产率、古温度、古盐度、古海流，再造古地理环境，研究海平面升 降和岸线变迁等方面【卜。 硅藻的发现始于1 7 0 2 年，当时荷兰人l e e u w e n h o e k 首先在显微镜下看到硅藻i l 习， 而后由b a c i l l a r i ap a r a d o x ag m e l l i n 于1 7 8 8 年正式命名第一种硅藻。早期的研究者根据 细胞形态、有无中节、自由活动程度以及色素体进行不同的分类，扫描电镜广泛应 用以后，许多新的结构( 如唇形突、支持突) 被揭示，另外细胞质和有性生殖等特 征也被考虑【l6 j ，使得分类学家们在新的依据上进行重新考虑分类系统。从二十世纪 三十年代开始，国内由金德祥教授率先开展现生硅藻的分类学研究【1 7 1 8 1 。之后，这 一工作一直到现在从不间断，不断地有新属、新( 变) 种、新记录发现【1 9 q 3 1 ，并且 有些属种在分类系统中的位置也不断得到修正，出版了一批硅藻分类学专著 3 4 4 6 l 。 硅藻学研究经历了三个时期1 4 7 】，第一时期是萌芽时期( 1 8 3 0 - 1 9 0 0 ) ，这一时期 的工作主要是大量关于种类的描述，进行硅藻的生活周期和基础生理学研究，地理 和时间上的分布观测，及定义指示种。在这几十年里，硅藻的种类以每年4 0 0 种的 速度被描述。第二时期是系统化时期( 1 9 0 0 - 1 9 7 0 ) ，学者们从繁杂的信息里提取有 利信息，进行系统地研究硅藻与盐度适应性、水环境腐蚀程度、p h 值、温度等的关 系。当前为定量化时期，随着计算机技术的发展，使发现什么变量影响硅藻的生长 变得准确，更重要的是使定量化、重复和精确地研究成为可能。 我国厦门大学金德祥教授、高亚辉教授等对我国现生海洋硅藻作了系统研究p 9 4 5 1 ，郭玉洁教授重点进行了角毛藻的研究，中国科学院水生生物研究所胡鸿钧教授 和暨南大学齐雨藻教授等对我国江河、湖泊的现生硅藻进行了系统研究 3 4 3 9 】。 国外学者对太平洋、大西洋、印度洋和极地海域以及美、日，前苏联等国的陆 田家海洋局第三海洋研究所硕士研究生学位论文 架及部分陆域都进行了沉积硅藻的系统研究。而我国海洋沉积硅藻的研究直至二十 世纪七十年代才开始，虽然起步较晚，但进展很快，同济大学王开发教授等同海洋 局一所、二所合作，先后进行了南海、东海、黄海、渤海部分海区的表层和第四纪 硅藻的研究【船q 1 】；地质矿产部地质研究所李家英教授等完成了山东硅藻土四极藻演 化系列的研究，黄成彦教授等完成了我国西藏、吉林、浙江、云南、广东等地第三 纪、第四纪硅藻植物群的研究；冉莉华、李家英、陆钧、王汝建、郑玉龙、郭健、 王开发、詹玉芬、余家桢、赵涣庭等进行了南海沉积硅藻的研究【5 2 6 q ；蓝东兆等岱 1 4 , 3 5 】也对南海、黄海、东海及太平洋、台湾海峡及福建沿海等地第三纪和第四纪沉 积硅藻的进行了研究，着重研究了沉积硅藻的属种、数量分布、群落结构等，并利 用它们进行地层的划分和对比、古海洋环境及其演变过程、陆海相互作用过程的解 释。 随着硅藻研究工作的深入开展，其环境指示属性逐渐被揭示，在流水和湖泊中 可以指示水文、气候、表层水酸性、富营养化、水面变化、生物地球化学硅损耗及 进行环境状况评估1 6 5 7 q ，指示极端环境变化( 如指示北极和阿尔卑斯山山麓附近的 环境变化，淡水硅藻指示的高纬北极区的环境变化，指示南极淡水的环境变化，气 生硅藻等7 1 周) ，在海洋和河口环境中指示海流，滨海古环境和相对海平面变化等 7 6 ，并且在考古，油气开发，法医学应用，大气迁移等领域也有较好的指示意义m 7 9 1 。 硅藻研究方兴未艾，在环境研究中发挥着重要作用。硅藻分析水平正由定性或 半定量向定量研究迈进 s o s 。随着对硅藻研究的深入，学者们不断发掘硅藻的环境 指示替代性指标，如蓝东兆等正进行的南海硅藻典型生态特征及其记录的古环境研 究，其目的就在于进一步建立硅藻恢复古海洋环境的替代性指标和指示环境可靠性 的判别指标。 1 1 1 珠江三角洲沉积硅藻及其记录的古环境研究进展 海洋环境的变迁必然导致不同种类的硅藻及硅藻组合的出现，地质学家通常研 究近岸沉积物中的硅藻以了解特定的沉积环境。海平面上升，导致原来的淡水或陆 域环境会变成海洋，出现海水型硅藻组合瞄明；海平面下降，海水退出，则会出现 半咸水或淡水环境，沉积物中也将出现相应的半咸水、淡水硅藻组合，因此，硅藻 具有很强的指相意义。 在珠江三角洲，余家桢州根据珠江口口外表层沉积物的硅藻分布，进行了沉积 分区讨论，分析河口至水下三角洲前缘浅滩地带，水深5 5 0 m 以贫盐一广盐性底 栖种类为主，水深5 0 1 5 0 m ，低盐性底栖种逐渐减少，广盐性底栖种及浮游种相 对增多，并出现部分狭盐性外海种，指出该区硅藻植物群具有沿岸河口一陆架浅海 2 兰彬斌：西江三角洲岩芯中的硅蒹及其记录的古环境 区亚热带微体植物区系的特征。 黄镇国，齐雨藻等【鄂 嗣通过现生硅藻和化石硅藻群的分布，探讨了珠江三角洲 的边界。认为西、北江三角洲的西界在羚羊峡东口，北界在石碣附近。东江三角洲 的东界在石龙以东1 2 公里的园洲上南至石排下沙一线。分析了中全新统和上全新统 的沉积相横向变化及全新统沉积相的垂向变化，划分出三角洲前缘亚相和三角洲平 原亚相，指出全新世本区海侵有过两次由强转弱的变化。对珠江三角洲的环境演变 进行探讨、确定了晚更新世中期礼乐海进和全新世中期桂州海进。赵焕庭等f 8 7 】对海 进层的硅藻分析的结果肯定了珠江三角洲地区发生过两次海侵。 雷作淇，郑卓【s 川对黄茅海湾钻孔的硅藻分析，探讨了珠江三角洲晚第四纪古气 候古环境的变迁趋势。李平日，方国祥等 8 9 , 9 0 充分利用硅藻分析结果，详细地讨论 了珠江三角洲地区一万年来的气候变化、海陆变迁、海平面升降、滨线演进。 汪桂荣【9 l 】分析江j - j 市两个钻孔样品，首次系统地报道了硅藻的属种组成，发现 了6 个新种，2 个新变种，并对全新世硅藻组合指示的环境变化进行了讨论，支持 了在距今8 0 0 0 6 0 0 0 年整个珠江三角洲有一次广泛的海平面上升的观点。 1 2 珠江三角洲的研究进展 三角洲( d e l t a ) ，又称“河口三角洲”，指的是河流流入最终水体( 湖泊或海洋) 时形成的堆积体 9 2 , 9 3 1 ，是由河口区的沙洲、沙嘴等发展而成的冲积平原。三角洲是 河流补给的沉积体系，它的沉积物主要由一定范围的水系供给。河流在汇入盆地水 体时，水流分散、流速降低，河流挟带的粗粒沉积物首先在河口附近沉积下来，较 细的物质则呈悬浮状态搬运至岸外较深水区沉积。盆地水体的作用( 如波浪、潮汐 等) 即促使河流沉积物的分散，也使其发生改造。因此三角洲是河流与盆地相互作 用的结果。三角洲的形态多样，通常呈扇形，也有呈鸟状、尖头状等，三角洲是大 量有机质沉积的场所，对形成石油和天然气十分有乖j ，此外，由于地形平坦，又是 重要的农耕地区。 公元前5 世纪古希腊历史学家希罗多德在描述尼罗河河口近似三角形的冲积平 原时，首先使用了三角洲一词，1 8 7 8 年第一篇关于三角洲的科学论文由格莱登纳发 表。二十世纪7 0 年代是国外三角洲沉积研究的全盛时期，每年发表论文3 0 - 4 0 篇， 相继出版多本专著和论文集1 9 4 9 6 1 1 9 7 5 年以来，特别是进入8 0 年代，三角洲沉积的 研究远不及七十年代前半期活跃，而且内容大多涉及三角洲某一沉积相的深入研究。 此外，也有较多的论文讨论扇三角洲沉积研蚓和海进河床充填层序“o o 1 9 8 4 年国际 沉积学会提出进行全新世三角洲沉积的对比研究。 我国三角洲沉积的研究较国外迟一段时间，二十世纪7 0 年代后期以来相继提出 了若干专题研究报告和论文，分别介绍了长江三角洲n 1 吲，珠r r - - $ n 1 0 3 , 1 0 4 ，黄河 国家海洋局第三海洋研究所硕士研究生学位论文 三角洲【1 0 5 , 1 0 6 1 ，滦河三角洲“0 7 1 ，和南流江三角洲所进行的工作。此外，对布哈河，南泅 河，赣江，抚仙湖和洱海的湖泊三角洲也做了大量工作”僻 1 埘。 2 1 研究区调查历史 古人从2 世纪就开始有了珠江河口区的自然现象、物产、民俗、经济活动、战 事等记述，见史记南越传，汉书地理志，水经注等。从1 9 世纪中叶逐步 开展了珠江河口的观测、记录、分析、实验与资料整理，并且开始测绘海图。2 0 世 纪开始各种研究：l 、河口区水文和水利问题的探索。2 、河口区地质地貌的研究a3 、 河口演变的研究。2 0 世纪5 0 年代后期我国首次海洋普查就包括了珠江口海域，香 港大学等有关单位的海洋科技工作者也调查了陆架的水文气象状况，1 9 6 4 年开始南 海海洋研究所与南海水产研究所合作开展了南海北部大陆架地形和底质调查。1 9 7 1 年南海海洋研究所进行珠江口至海南岛的陆架调查。此后围绕南海石油、天然气资 源调查勘探问题，地质矿产部南海地质调查指挥部、石油部南海东部石油公司、南 海海洋研究所及外国一些石油和海洋环境公司先后在珠江口陆架进行了大量的地 质、地球物理、物理海洋等调查。1 9 8 0 - 1 9 8 2 年间广东省人民政府海岸带和海涂资源 综合调查领导小组办公室组织了珠江口岸段的资源综合调查。2 0 0 6 年开展国家专项 9 0 8 综合调查和评价等研究工作。 1 2 2 珠江三角洲古环境研究现状 西江三角洲是珠江三角洲的一部分，有大批各学科的学者致力于珠江三角洲的 研究，形成了大量的研究成果，其中也涉及西江三角洲。 珠江三角洲的第四纪松散沉积物平均厚度由陆向海增加，在三角洲平原区平均 约3 0 m ，至河1 3 湾和口外海滨区达4 0 6 0 m 。对该区沉积相和沉积旋迪的划分观点 大致有四类：一旋遛，二旋逼，三旋追，四旋逼等( 见表1 ) 。 随着对海进研究的深入，已获得公认的两次海进，第一次叫礼乐海进，发生在 晚更新世中期，距今有3 7 0 0 0 2 4 0 0 0 a ，伴随晚冰期海面下降而发生海退；第二次 叫桂州海进，发生在中全新世初期，距今8 0 0 0 5 0 0 0 a ，随后海面基本稳定，发生 三角洲堆积性“海退”f 1 1 2 , i d 。因此，上述各旋逼说中的“二旋迪说”获得普便认 同【1 1 4 叫1 6 1 ，即受两次大规模的海面上升的影响，该区发育进侵溯源沉积( 溺谷型河 口湾沉积) 和海退型前展沉积( 河控三角洲沉积) 。关于该区晚第四纪最低海平面， 南海海洋研究所( 1 9 7 6 ) 在综合研究华南海岸带第四纪地质地貌之后认为，当时海面 可能在今日一8 0 一1 0 0 m 水深( 黄海平均海面、下同) 处，金波( 1 9 8 1 ) 根据横切古 三角洲的水下陡坎认为，一1 3 0 - - 1 5 5 m 是晚更新世末期最低吉海岸线位置；赵希涛 等1 1 刀也作了研究：陈俊仁等【1 1 硼曾对一5 0 m 古海岸线作了研究；黄镇国等 1 1 9 分析南海 北部陆架构造特征之后提出，华南沿海距今1 8 0 0 0 a 左右的最低海面在一8 0 m 左右； 4 兰堂斌；西江三角堋岩芯中的硅藻及其记录的古环境 冯文科等1 捌根据水下三角洲和阶地前缘地形的波折等特征认为，外大陆架存在水深 一8 0 m , - - 1 0 0 m 和1 4 3 m 三条古海岸线，陈欣树等【1 2 1 1 根据珠江口外陆架海洋地质调 查获得的地质一地球物理调查及钻探资料，从沉积相、地貌、微体古生物，1 4 c 测年 等方面阐述了该区末次冰期结束时问为1 3 7 0 0 + 6 0 0 a b p ，当时海面低于现今海面 1 3 1 m 。 表1 珠江三角洲沉积旋遛划分“ t a b l s e d i m e n t a r yr o l e o f t h e p e a r lr i v e r d e l t a 摹- u ：黛 兰粗 一t 。 囊 羹 鬻并 蚺= 冀鞠 皱h 【帕 期粕 棚 i 哪i 嘲 l r 曲a 硼 耋 毫三哺 i i i - - 上氯飘褥髓 呻辨i 瞳 - m 夺 i l 萎 i 釜ii 着置膏毫 羹 q 啊 - 2 薹 嚣 - - 冀 蠢 赢毫黼 l 三赫 鼍囊 量 a 囊 - l u i l l 一 彤 由 i 羞 灌 i 囊 - l l m 一- - l l 耋 蠢 萋 藐t 曩 i 翻p ，1 曩 出 m ”奎”i 膏 荐 呻翻p抖l 士 一 身 童 董 囊 q 口_ 一 嚣蓉 嗡万一 薏 霉蚕 再 舞h 静 群 鬻 q _ 海 搿产 l h - 脯士 差 婆 尊 簟 羹 羽 纛 哪 曩 在地壳运动方面，不少人认为，晚更新世中、晚期以来，本区地壳运动属继承 性断块升降运动，此前产生的若干断裂及相应的断陷与断隆仍有复活。如黄镇国、 李平日、张仲英等【1 1 哪认为：珠江三角洲的构造运动在q 2 晚期至q 3 早期之前，仍继 承上新世的整体上升，此后转为断陷下沉，从而沉积了晚更新世中期以来的沉积物， 田家海洋局第三海洋研究所硕士研究生学位论文 三角洲外围及五桂山区则继承性上升。黄玉昆、夏法、陈国能等i l 硐则认为，珠江三 角洲的近期地壳运动，继承着三角洲以前的断块运动特征，表现为除五桂山断块和 边缘断块的隆起和三角洲腹心部分的下沉外，还发现有由西往东( 西、北江三角洲) 和由东往西( 东江三角洲) 的绕曲现象，从而导致地震活动及其有关现象的发生。 张虎男l 认为本区近期存在“断块往复运动”和“断块倾斜”。而李春初等 1 1 6 认为， 本区晚更新世中期以来松散沉积物的发育，并非由地壳断陷下沉造成，而是主要与 两次大规模的海面上升有关。 1 3 研究目标、意义 西江三角洲的研究开展得较为全面，但是这些成果主要来自于陆上三角洲平原 的钻孔分析。海域钻孔的研究相对较少。并且就西江三角洲的成因问题，也存在一定 的争议，即究竟是地质构造因素特别是断裂构造对西江三角洲的形成起着决定性作 用，还是晚更新世以来全球海平面变化和河口的河流与海洋动力控制和影响起决定 性作用。本文针对这么一个现状，依托国家“9 0 8 ”专项专题珠江三角洲演变规律及 重大事件的沉积记录与可持续发展研究( 9 0 8 0 2 0 2 0 5 - - 0 3 ) ，对采自西江三角洲海域 的岩芯进行分析和研究，以硅藻分析为主要手段，结合其粒度，屑碎矿物，微量元素 和1 测年资料，研究西江三角洲河口区的沉积过程、机制和模式。加深对西江三角 洲的沉积环境演变过程的认识，以便更好地掌握现代三角溯的演变趋势，为西江三 角洲的可持续发展提供科学依据。 2 研究区自然地理概况 l o n 图1 研究区所在位置 f i g 1l o c a t i o no ft h es t u d yz o n e 6 兰彬斌：西江三角洲岩芯中的硅藻及其记录的古环境 研究区西江三角洲位于中国南部的广东省，与南中国海相连，是珠江三角洲的 一部分。西江三角洲位于东经1 1 3 。“3 。3 57 ，北纬2 1 。5 07 2 3 。，在北回 归线以南( 图1 ) ，以思贤洛、崖门、虎门三地为顶点。地势低平，河道纵横，丘林 散布，有些地方又是低洼的积水地，整个平原随河流流向由西北向东南倾斜。平原 上丘陵密布，高度一般为数十米或二三百米，坡度和缓，但也有巍峨而绵亘，地势 高耸，海拔达四五百米的高丘陵。汇西江、潭江等河流，由磨刀门、鸡啼门、虎跳 门、崖门四大口门入南中国海，口外为一系列东北至西南走向的滨海岛屿群落，成 为口外屏障，有高栏岛、三角岛、大丰亡岛、荷包岛、大襟岛等。 2 1 区域气候特征 西江三角洲紧临太平洋，西南有印度洋，由于海陆热力差异，受太平洋东南季 风和印度洋话南季风影响，季风风系打破恒向风系，使该区为南亚热带海洋性季风 气候，温热湿润【2 1 。 研究区日照时间长，全年1 7 3 1 2 h ，光能充足，全年4 5 4 1 6 m j m 2 ，但早春阴雨 寡照；累年平均气温高，热量丰富，冬季有低温冷害；气温年较差不大，但在短期 内气温变化较大；雨水充沛，季节变化明显。 气温：多年平均气温2 2 4 ，多年平均较差在1 3 o ，最热月出现在7 月，多 年月均值2 8 3 ，最冷月出现在1 月，多年月均值为1 3 4 。 、 风：秋冬两季盛行偏北风，春末至夏季为偏南风，多年平均风速为3 o m s 。大 风( 8 级) 主要出现在受热带气旋影响及冬季受冷空气寒潮影响期，多年均值在 4 2 d 。 降水：多年平均降水为1 7 4 1 9 r a m ，年际变化不大，季节变化明显，多集中在5 9 月，占全年降水量的7 5 。 雾：雾日不多，多年平均雾日为2 2 7 d 。 灾害性天气：研究区灾害性天气主要有热带气旋、暴雨、冷害等。热带气旋最 早始于5 月，最晚终于1 2 月，集中于7 9 月，尤以8 月最多；1 9 7 4 1 9 9 1 年的统 计资料表明，强冷空气及寒潮主要出现在1 2 月至翌年2 月，影响期问气温急剧下降。 2 2 水动力条件 西江河口区的水体分为径流、珠江口冲淡水和南海外海水团等三大部分，大体 以海岸线和一4 0 m 等深线为界( 图2 ) ，分布范围随季节和潮汛变化。 西江三角洲地处湿润多雨东亚季风区，径流水量充沛，汇聚西江与潭江之水， 通过崖门、虎跳门、鸡啼门、磨刀门四大口门注入南中国海，具有水量丰富、径流 随时间变化较大、洪水峰高量大、含沙量小输沙量大等特点。多年平均入海水量1 3 5 5 7 国家海洋局第三海洋研究所硕士研究生学位论文 l o s m 3 ，汛期多发生在4 1 0 月，同期为雨季，6 ，7 月份为洪峰期；多年平均输 沙量为0 2 8 3 k g m 3 ，年最大输沙量达0 3 8 3 l o 、。 珠江口冲淡水是广东沿岸水的一部分，广东沿岸水自北往南沿大陆岸外向西南 延伸至湛江港外，是韩江、珠江及粤西诸河入海的淡水与海水混合而成的，东接闽 台沿岸水，西接北部湾沿岸水。以低盐及温盐时空变化大、含有一定悬浮质、透明 度小为特征。 环流 冲淡水夏季界面一一海水冬季界面冲浚水与海水变动范围+ 图2 研究区水动力模式“ f i g 2h y d r a u l i c sm o d e lo f t h es t u d yz o n e 南海外海水团存在于外陆架及其以外的大海中，是地方性水团，表底温差大、 盐度高达3 4 4 3 4 6 ，受季风影响夏季吹西南风出现东北流，冬季盛行东北风转 为西南流。一般不直接影响到河口，但汛期珠江口冲淡水表层射流离岸运动时，外 海水团的深层陆架水沿海底向岸作补偿运动，爬升到佳蓬列岛附近的海底。 西江河口的潮汐为不正规半日潮，一于中有两涨两落，半个月中有大潮汛和小 潮汛，历时各三天，其他日子为寻常潮。河口区的潮汐运动受上游来水、地形及边 界条件等制约或影响，年平均潮差磨刀门为0 8 5 m ，鸡啼门为1 0 3 m ，虎跳门为1 2 0 m ， 崖门为1 2 3 m 。洪水期径流流下压，导致径流强潮汐弱，枯水期径流锐减，潮汐动 力加强，呈现潮强径弱局面。磨刀门海区主要潮流方向为西北东南向，涨潮流为 8 兰彬斌；西江三角洲岩芯中的硅藻及其记录的古环境 西北向，落潮流为东南向，转流时作顺时针旋转。落潮含沙量大于涨潮含沙量i l 硼 黄茅海海区的潮流是往复流，涨落潮流路各异，汛期，落潮流沿东岸北偏西下 泄，涨潮流北偏西上溯；枯季，落潮流南偏西下泄，涨潮流北偏东上溯。以拦门沙 的内坡和外坡为界，将黄茅海分为三个动力区域，湾顶的下泄流控制区，表层为落 潮优势，底层汛期为落潮优势，枯季为涨潮优势；湾中的拦门沙浅滩区时而为涨潮 优势时而为落潮优势；湾口的下溯流控制区，汛期，表层为落潮优势，底层为涨潮 优势，枯季，均为涨潮优势。 2 3 区域断裂构造和基底特征 图3 西江三角洲的断裂构造 f i g 3 f a u l tt e c t o n i c si nx i j i n gd e l 协 珠江三角洲基底地层古老，主要为震旦系和古生代变质岩【1 2 5 l ，震旦系变质岩分 布于三角洲东部和北部，古生代地层主要分布于三角洲外围。侏罗纪至自垩纪，燕 山运动花岗岩侵入，奠定了古海湾的地貌轮廓。随着花岗岩的侵入及断裂活动，形 成高起的断块山地和深广的断陷盆地。断块山地经过长期的侵蚀和剥蚀，形成今日 的丘陵山地，断陷盆地接受山地侵蚀和剥蚀物质的堆积，伴随火山活动和海侵，古 海湾出现喷出岩构成的丘陵、岗地和海相地层。至第三纪中期，喜马拉雅运动第一 幕的强烈地壳变动，使本区盆地上升成陆，并受到剥蚀和切割。剥蚀侵蚀下来的物 9 目家海洋局第兰海洋研究所硕士研究生学位论文 质，由古珠江水系搬运到距现代珠江三角洲二百多公里的珠江口外堆积。晚第三纪 喜马拉雅运动第二幕，本区表现为强烈的继承性断裂活动，并引起差异性断块升降， 它既使中第三纪的剥蚀面抬升，又使珠江三角洲若干盆地断陷。第四纪晚更新世中 期，本区进入三角洲沉积阶段，构造上表现为平原区沉降，边缘区抬升。 珠江口沿岸主要有n n e - n e 向和n w 向两组断裂带。n n e - n e 向断裂是中生代 华夏陆缘挤压型，强烈活动于中生代燕山期，晚第三纪以来活动减弱，进入老年期 演化阶段，在中新生代经历了压剪和张剪性的变化，挽近以压剪性为主；n w 向断 裂规模较小，中新生代以来有过多期次活动，以张剪性为主，切割了n n e - n e 向断 裂【1 2 6 1 。 研究区周围构造带如图3 所示，区内有北西向的新会- 崖门断裂、西江一磨刀门 断裂和北东向的五桂山南断裂、深圳断裂、南i f , - 担秆断裂分布1 1 0 7 j 。 2 4 研究区沉积相及底质类型分布特征 西江三角洲水平沉积相序由陆及海依次为：三角洲平原相三角洲前缘相，前三 角洲相不够发育，外侧为河口湾和内陆架浅海沉积( 图4 ) 。 三角洲平原相为三角洲陆上部分，系指枯季潮流界至现代海岸线之间的地区。 西江三角洲平原台地、残丘众多，河网发育，以枯季咸水晃( 谣江：灯笼山、桂定 角，潭江：石嘴、三江口) 为界，分为以河流作用为主冲积相沉积的上三角洲平原 相，除河流沉积外，还接受潮流絮凝沉积的下三角洲平原相，沉积物类型有中砂、 细砂和粗砂等。 三角洲前缘相是河、海交互作用、沉积作用最为活跃和河流沉积物重新分配的 地区，可划分为：分流口沙坝、水下汉道、水下天然堤、分流间海湾和前缘斜坡等沉 积微相。 其中磨刀门发育分流口沙坝，由河口向海沙坝沉积物由分选较好的细砂和粉砂 逐渐递变为分选差的极细砂、粉砂和黏土的混合类型。黄茅湾水下汉道是主要涨潮、 落潮流的通道，沉积物为细砂和中砂。磨刀门侧面发育水下天然堤，沉积物为极细 砂和粉砂组成。鸡啼门与磨刀门间为分流间海湾，以潮汐作用为主，属静水环境， 沉积物为悬移质粉砂和黏土，前缘斜坡分布于三角洲前缘外侧，坡度略陡，磨刀门 外达1 1 1 3 * , o ，沉积物为粉砂和黏土。 前三角洲相由于潮流和沿岸流终年冲刷，区内不发育。 河口湾相，黄茅海为潮汐作用为主的喇叭状河口湾。 内陆架沉积，水深3 0 m 以外为浅海沉积，沉积物为青灰色粉砂质黏士。 1 0 兰彬斌：西扛三角洲岩芯中的硅蕞及其记录的古环境 1 上曼奄拥乎璩2 下三角卅平i g , 3 务谴羁道心雄s 涉疆 e 分巍口钞撼，7 承下三x 邋，8 承下灭拣疆，9 主 漳弼涛捧 l o 柏缘辩镀。1 h 湘道，1 2 镧汐抄域1 3 翻下拽椎，湖坪i 1 5 缸筲# ，1 6 内齄隳，1 7 古地、残丘岛翦，1 8 - 互甩捌班再 图4 三角洲沉积相分布图” f i g 4s e d i m e n t a r yf a c i e so f t h ep e a r lr i v e rd e l t a 国家海洋局第三海洋研究所硕士研究生学位论文 3 研究材料和研究方法 3 1 样品的采集 样品由国土资源部广州海洋地质调查局2 0 0 5 年采集，钻孔位于西江三角洲海域 ( 图5 ) ，其中z x z i 钻孔位于黄茅海湾拦门浅滩，z x z 2 钻孔位于高栏岛东侧的三 角洲前缘斜坡。岩芯基本资料如表2 所示。间隔l o c m 取一个样品。样品装入塑料 袋密封后冷冻保存。 表2 岩芯基本资料 t a b 2b a s i ei n f o r m a t i o no f t h ec 0 懈 i 经度( e )纬度( n )标高( 黄海基准面)岩芯长度( m ) z x z l 11 3 。0 3 1 3 2 6 2 1 。5 7 8 4 3 8 ，一4 6 03 5 6 0 l z x z 211 3 。2 0 7 2 8 5 2 1 。5 5 2 6 6 9 - 1 0 5 03 3 o o 图5 取样位置 f i g 5s a m p l i n gs t a t i o n s 兰彬斌；西江三角洲岩芯中的硅藻及其记录的古环境 3 2 样品处理与分析 3 2 1 分析项目 两岩合计硅藻分析了1 8 1 个样品，粒度分析了1 3 8 个样品，碎屑矿物分析了6 2 个样品，微量元素分析了6 2 个样品，做了5 个样品的“c 测年，详见表3 。 表3 各岩芯分析项目表 t a b l e3l i s to f a n a l y t i c a li t e m so f e a c hc o r e 分析项目硅藻( 个)粒度( 个)碎屑矿物( 个)微量元素( 个)1 4 c 测年 z x z l4 57 6 z x z 21 3 66 26 26 2 5 样品数总计 1 8 11 3 86 26 25 3 2 2 分析方法 ( 1 ) 硅藻分析 用电子天平称取定量干样放于低皿中，加入蒸馏水，用超声波分析仪分散( 功 率1 2 0 w ，时间3 m i n ) ，倒入1 5 i u n 网筛过滤，将上层悬浮部分物质倒入玻璃离芯管 中，将获得的物质用加拿大树脂制成固定片。在光学显微镜下鉴定并统计