粒度分析在沉积特征上的应用——以珠江三角洲第四系沉积物为例

日期:2019.12.24 阅读数:45

【类型】期刊

【作者】莫滨(广东省地质调查院)

【作者单位】广东省地质调查院

【刊名】内江科技

【关键词】 第四系沉积物;珠江三角洲;粒度分析;沉积特征;应用;粒度参数;碎屑物质;颗粒分析

【ISSN号】1006-1436

【页码】P24-25

【年份】2019

【期号】第4期

【摘要】本次工作对珠江三角洲第四纪典型剖面Ⅳ01(中山横栏)和Ⅳ03(中山三角)沉积物样品分层进行粒度分析(颗粒分析、机械分析),粒度参数采用福克和沃德公式进行分析计算,利用粒度参数及粒度曲线特征判断珠江三角洲沉积物在纵向上的的粒度变化规律,划分沉积旋回。分析结果显示,珠江三角洲沉积物以河流输送的碎屑物质为主,从海洋输入的物质对珠江三角洲的建造不起重大作用,晚更新世以来,珠江三角洲的形成经历了三次海侵海退过程。

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粒度分析在沉积特征上的应用<br /><span class="subtitle" />——以珠江三角洲第四系沉积物为例

粒度分析在沉积特征上的应用
——以珠江三角洲第四系沉积物为例

◇广东省地质调查院 莫 滨

珠江三角洲主要由西江、北江、东江、潭江携带泥沙在湾内堆积复合而成。三角洲内有五分之一的面积为星罗棋布的丘陵、台地,使水道分八个口门出海,“四江汇合,八口分流”,构成珠江三角洲的地貌特色[1-2]。珠江三角洲除东南面为南海外,周围主要由花岗岩、花岗片麻岩等形成的低山和丘陵环绕,平原上岛丘众,出露的基岩多为奥陶系的二长花岗岩以及云开群的变质岩。粒度分析的目的是研究碎屑物的粒度大小和粒度分布。碎屑物的粒度分布及分选性是搬运能力的度量尺度,是判断沉积时的自然地理环境以及水动力条件的良好标志,而且碎屑物所携带的元素丰度与其粒度密切相关[3]

1 平均粒径

平均粒径是沉积物最主要的粒度特征之一,多用来表示沉积物在纵向上的粒度变化规律[4]

Ⅳ01剖面:据22件样品粒度分析结果表明,平均粒径范围为(φ值):-0.14~6.89,其中上更新统变化范围为-0.14~4.67,全新统则集中于4.16~6.89,可知上更新统粒度偏粗。图1按照粒度分布,以φ=5.2为界,划分了粗细两部分沉积物。可见Ⅳ01剖面自下而上有三组细粒层段,对应虚线右边,即0.00~6.00 m,8.80~13.80 m,17.10~25.10 m,三者之间则相应的为粗粒级层段,这样就反映有三次由粗到细的沉积旋回。

Ⅳ03剖面:据20件样品粒度分析结果表明,平均粒径范围为(φ值):2.04~6.99,其中上更新统大部为2.04~5.47,全新统多集中于5.07~6.99,总体而言,上更新统粒度偏粗。图2按照粒度分布,以φ=5.5为界,划分了粗细两部分沉积物,与Ⅳ01剖面不同,Ⅳ03剖面在粒度分布曲线上只表现出两个较明显的沉积旋回。其中,全新世早、中期的一个沉积旋回较不发育,这是因为珠江三角洲的沉积过程实际上有着区域的差异,推测Ⅳ03剖面在沉积过程中,由于晚更新世与全新世过渡时期的冲洪积物不发育或被风化剥蚀掉,造成全新世早-中期只沉积(保存)有粒度较细的海侵层,而粗颗粒沉积物缺失,与珠江三角洲全区对比,只发育晚更新世与全新世中-晚期两次沉积旋回[1]

表1 珠江三角洲第四纪钻孔Ⅳ01、Ⅳ03沉积物粒度分析主要参数

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图1 IV01剖面粒度分布曲线

图2 IV03剖面粒度分布曲线

2 分选系数

分选系数表示颗粒大小的均匀程度,分选性的好坏可以作为环境的标志,并对于了解沉积物的成因有一定的意义。碎屑物质的分选程度与沉积环境的水动力条件和自然地理条件有着密切的关系。总的看来,海洋作用受波浪潮汐往复运动的影响,使沉积物经受多次的搬运和分选,从而造成很好的分选;河流作用流速的变化范围大,而且变化频繁,造成沉积物的分选性很差。Ⅳ01剖面:分选系数1.47~3.76,一般大于1.80,但不超过3.76,分选差。Ⅳ03剖面:分选系数1.80~2.88,一般大于2.05,但不超过2.88,分选差。两个沉积剖面,42件样品的分选系数分析结果表明,本区沉积物以河流输送的碎屑物质为主,从海洋输入的物质对珠江三角洲的建造不起重大作用。

3 粒度参数散点图

偏度被用来判别沉积物粒度分布的不对称程度,河流沉积物分选较差,偏度为正偏;受海洋作用的沉积物分选好,偏度为负偏,正因为如此,两者在散点图上的落点位置就有区别,而选取大量已知环境的样品,做出散点图,描绘出一条海相、河流相的分界线,就可以当作一种模式图,用以区分未知环境的样品[4],Friedman(1967)根据355件样品作出的19种区分河流砂和海滩砂的粒度参数散点图[1],本次工作选用其中的SOs(简单分选系数)/αs(简单偏度)散点图。

图3是Ⅳ01剖面的粒度参数散点图,可以看出,以海相、河流相的分界线为界,Ⅳ01剖面自下而上有三个河流相比较清楚的过渡层,分别为:21-14,11-9和5层,三者之间则相应的为海相层,对应着珠江三角洲所受到的三次海侵海退过程,与平均粒径所反映的三次沉积旋回吻合。

图3 IV01剖面粒度参数散点图

图4是Ⅳ03剖面的粒度参数散点图,同样以海相、河相的分界线为界,Ⅳ03剖面自下而上,只清楚的看出两个河流相过渡层,即20-18和4,它们之上的17-16,3-1相应的表现为海相层,其余层段表明海平面的波动较大,整体以海相为主,中间夹有河流相过渡层,这与平均粒径所反映的两层沉积旋回,全新世早、中期只沉积(保存)了细粒碎屑物质颇为一致。

图4 IV03剖面粒度参数散点图

4 结论

(1) 珠江三角洲沉积物以河流输送的碎屑物质为主,从海洋输入的物质对珠江三角洲的建造不起重大作用。

(2)粒度分析的平均粒径与散点图分析结果共同显示,晚更新世以来,珠江三角洲的形成经历了三次海侵海退过程。

【参考文献】

[1]黄镇国,李平日,张仲英,等.珠江三角洲形成发育演变[M].广州:科学普及出版社广州分社,1982

[2]陈国能,张柯,贺细坤,等.珠江三角洲晚更新世以来的沉积-古地理[J].第四纪地质,1994(1):67-74

[3]丁喜桂,叶思源,高宗军.粒度分析理论进展及其应用[J].世界地质,2005,24(2):203-207

[4]姜在兴.沉积学[M].北京:石油工业出版社,2003:375-402

本次工作对珠江三角洲第四纪典型剖面Ⅳ01(中山横栏)和Ⅳ03(中山三角)沉积物样品分层进行粒度分析(颗粒分析、机械分析),粒度参数采用福克和沃德公式进行分析计算,利用粒度参数及粒度曲线特征判断珠江三角洲沉积物在纵向上的的粒度变化规律,划分沉积旋回。分析结果显示, 珠江三角洲沉积物以河流输送的碎屑物质为主,从海洋输入的物质对珠江三角洲的建造不起重大作用,晚更新世以来,珠江三角洲的形成经历了三次海侵海退过程。

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