0 引言

粒度是沉积学的经典代用指标，在海洋、湖泊、河流和风尘等环境研究中都有很好的应用[1-3]。因沉积环境与沉积物的颗粒组成与特征有很好的对应关系，故了解沉积物粒度特征可以得到地质历史时期海洋环境的演化历史。近年来，在海洋沉积物的研究中，粒度作为环境代用指标，已有很好的应用[4-8]。

东海是西太平洋典型的开放型边缘海，面积约75万km2，陆架最宽处约600 km，是世界上最宽阔的陆架之一。东海内陆架泥质区是现代东海陆架的巨厚细粒沉积区，区别于济州岛西南的泥质区，该泥质区被命名为闽浙沿岸泥质沉积区[9]。地层中沉积物的粗细变化记录了气候冷暖所引发的沉积动力环境响应，该区沉积动力过程及其机制是海洋地质和第四纪地质研究的关键。近年来，很多学者对东海内陆架泥质区记录的环境变化进行了大量的工作和有益的讨论[10-12]，利用粒度(分性特征、粒度敏感组分、粒度端元模型方法)、地球化学、古生物学等方法重建了古环境[10-14]。本文侧重利用沉积物粒度参数对沉积动力的类型和强度进行解释；与现代沉积物粒度参数进行对比，以辨别钻孔记录的沉积演化过程；发现垂向沉积物粒度参数的变化规律，寻找记录古环境变化的代用指标。

1 材料与方法

研究采用的沉积物DZ-1孔位于衢山岛西北(图1)，地理坐标为30°29′N，122°03′E，平均水深12 m。钻孔孔深154 m，均采用旋转机械钻，岩心直径为90～110 cm，取心率大于90%。对沉积物进行详细描述(图2)，按照1.0 m间隔分样，共获得141个样品进行粒度测试。

粒度测试方法如下：取样 1～2 g，放入烧杯，加入体积分数为10%的H2O2，搅动待反应充分，浸泡约 24 h；然后加热煮沸5 min 左右，去掉剩余的 H2O2，冷却后加入体积分数为10% 的HCl，至反应液成酸性(去碳酸钙)，静置约 12 h 后再加入蒸馏水，再静置约24 h；最后用吸管吸出烧杯中上部液体，此过程重复2次，使溶液接近中性后，加入0.05 mol/L 六偏磷酸钠 (NaPO3)6 溶液10 mL，静置 30 min 后，再上机测试。测试使用英国 Malvern 公司生产的 Mastersizer 2000 激光粒度仪，测试范围为 0.02～2 000 μm，重复测量误差小于 2%。

  

图1 钻孔区域位置图Fig.1 Location of the borehole

  

图2 DZ-1孔岩性与粒度参数垂向变化图Fig.2 Vertical change of lithological profile and grain size parameters of DZ-1 borehole

2 结果

2.1 频率曲线

频率曲线直观地反映了沉积物不同组分的含量变化，其形态的差异指示了不同因素控制的组分变化[15-16]。DZ-1孔的沉积物粒度频率曲线含有单峰和双峰两种类型，普遍含有细尾。所有频率曲线的细峰峰值介于9～20 μm之间，粗峰峰值大于100 μm。其中频率曲线为单峰的沉积物，峰值均为细峰；频率曲线为双峰的沉积物中，一部分细峰组分占优势，一部分粗峰组分占优势(图3)。综合所有沉积物的频率曲线发现，DZ-1孔沉积物的频率曲线形态具有明显的分段性，细峰为优势组分的沉积物分布区间为0～66 m、82～107 m、120～124 m、131～138 m；66～82 m、107～120 m、124～131 m 为粗峰组分占优的深度区间。

  

图3 DZ-1孔典型沉积物频率曲线Fig.3 Typical frequency curves of borehole sediments from DZ-1

2.2 粒度参数特征

运算能力主要体现在运算律的掌握以及灵活使用，到了中学体现的极其明显，小学教师也能忽视这一点.为了学生对于“运算律”更为熟练的掌握，教师首先要从整体上梳理与运算律相关的其他知识内容，清楚知识内容间的相互联系.其次，在“运算律”相关知识内容的教学中做好铺垫或渗透，将其灵活的运用到相关知识的学习中，以此为基础进行教学设计.因此我们对于运算律的教学有如下两个建议：

沉积物中各个组分含量的差异导致了粒度整体表现有所不同，而各个组分的差异则受到不同沉积动力的影响。影响沉积物粒度不同特征的因素主要有：物源、水动力条件和地形地貌等。通过钻孔内沉积物样品的粒度特征，可以分析沉积水动力，了解钻孔记录的沉积过程中沉积环境的类型，便于推断沉积区的环境变化。

2.3 粒度参数散点图

曹紫萱：“陈校长，上周我们学校举行了盛大的三十周年校庆活动。您能向《小主人报》的读者们简单介绍一下，在三十年的发展过程中，我们第四中心小学的发展经历了哪几个阶段吗？”

粒度参数与沉积物的形成环境有很好相关性，可以直观展现沉积物粒度特征。本文采用Manus(1988)提出的矩值法计算样品的粒度参数[17-18]，它的特点是包含样本的总体信息，是最准确的数学分析方法之一[17, 19-20]，涉及到的粒度参数有平均粒径、标准偏差、偏度和峰度。结果显示，钻孔样品的平均粒径介于2.18～7.76 Φ之间；标准偏差介于1.29～2.92之间，指示沉积物分选较差—差；偏度介于-1.75～2.76之间，变化较大；峰度主要分布在1.75～3.61之间，沉积物粒度表现为平坦、正态分布(图2)。

偏度-标准偏差图(SkΦ-σΦ)显示，一部分样品投点在-2.0<SkΦ<-0.5、1.75<σΦ<2.25范围内，分选较差-差，负偏-极负偏，指示了多组分混合且粗粒组分占优的特征。一部分投点在2.0<SkΦ<3.0、2.5<σΦ<3.0范围内，分选差且极细偏，反映沉积物中多组分混合而细粒组分占优。沉积物的主要投点区域特点为正偏-极正偏(1.0<SkΦ<2.0)、分选较差(1.5<σΦ<2)，该区域沉积物的分选相对好于以上两部分的样品，以细粒组分占优为该区域的特征。

林小敏走前,留下了那个塑料袋。袋里装的,是两条中华烟和一张纸条。卢一平掂着礼品,心里一阵酸楚。毕竟有人看到我了,毕竟有人想起我了,毕竟有人求到我了！尽管林小敏的表现,已经引起卢一平的警觉了,但是,有一点是做对了——她让卢一平多少找回了一些当年的感觉！

一是加大了抗旱的指导力度。国家防总、水利部先后派出33个工作组深入旱区，积极配合地方党委、政府做好抗旱救灾工作。其中3位部领导带领3个工作组分赴云南、贵州、广西等重灾区加强对抗旱工作的指导。

2.4 沉积物粒度象

C值是累积含量1%的沉积物粒度，可以反映沉积时的最大水动能；M值是累积含量50%的沉积物粒度，可以反映沉积的平均水动能，粒度象(C-M)图与沉积搬运有很大的关系[7-8, 18, 22]。DZ-1孔的C-M图投点明显分为两个区间，大多数样品的投点区域集中在7 μm < M < 20 μm和40 μm< C<400 μm 范围内。该区间的特点是C值变化较大，中值粒径偏细且变化较小，反应了沉积物中值粒径不受初始水动能波动较大的影响；其中又以C<100 μm 为主要投点区域，反映了沉积过程相对较低能的沉积环境。少部分样品集中在20 μm < M< 300 μm、400 μm<C<800 μm范围内，反应了初始水动能较高的环境下沉积物中值粒径变化较大的特点。

粒度结构散点图用于研究粒度参数之间的关系，推断沉积环境[6,8]。本文选取平均粒径-标准偏差和偏度-标准偏差(SkΦ-σΦ)散点图分析沉积物环境的异同(图4)。平均粒径-标准偏差图的投点集中于的区域，体现了细粒、分选较差的粒度特征；且随着沉积物粒度变细，分选有变好的趋势。少部分投点在沉积物平均粒径较大分选差(2.5<σΦ<3)的区域，指示了相对高能的、多组分混合(分选差)的动力环境。极少沉积物样品投点在粗粒径分选较差(1.0<σΦ<1.5)的区域，相对而言，该区域的沉积物具有高能、分选相对偏好的特点。

  

图4 DZ-1钻孔沉积物粒度参数散点图Fig.4 Scatter diagrams of sediments in DZ-1 borehole

  

图5 DZ-1沉积物粒度象图Fig.5 C-M plot of sediments in DZ-1 borehole C：粒度累积曲线上颗粒含量1%(最粗)处对应的粒径； M：中值粒径；N-O：滚动；O-P：滚动和悬浮；P-Q：滚动悬浮； Q-R：递变悬浮；R-S：均匀悬浮；T：远洋悬浮 C: Grain size value of the first percentile (the coarsest) on cumulative curve; M: Median grain size; N-O: Rolling; O-P: Rolling & suspension; P-Q: Suspension with rolling; Q-R: Graded suspension; R-S: Uniform suspension; T: Pelagic suspension

3 讨论

垂向上， 0～66 m、82～107 m、120～124 m、131～138 m，对应的沉积物粒度偏细；66～82 m、107～120 m、124～131 m 为粗粒沉积(图2)，这与频率曲线得到的结果一致。并且，平均粒径与标准偏差有很好的负相关关系，即粒度越细(Φ值越大)，分选越好。粒度参数具有较明显的准旋回性。

DZ-1钻孔沉积样品存在明显的粗细变化。DZ-1孔主要以细粒沉积物为主，反映了相对较低的水动力沉积环境。细粒沉积物的频率曲线多为单峰，峰值9～20 μm；少部分为双峰，但细峰占优。粗峰的存在可以被认为是波浪作用或是风暴潮极端天气造成。而细粒沉积物在C-M图中的表现较集中，以C<100 μm为主，指示了水动能较低的沉积过程。少部分沉积物的C值较大，反映沉积过程中存在初始水动能的较大波动，指示了物质初始沉积状态的沉积动力不稳定，而平均水动能较稳定，可能与沉积后期改造有关。细粒沉积物在粒度参数散点图上的投点与现代“前三角洲及杭州湾东部泥质区”一致。反映了多数时期内，研究区处于相对较为低能的海相环境[6, 10-11]。

窦衍光[6]曾利用长江口及邻近海域的现代海底表层沉积物，对前三角洲及杭州湾东部泥质区、扬子浅滩、潮流沙脊间洼地、三角洲前缘和东海陆架沙脊等地沉积物在平均粒径-标准偏差和偏度-标准偏差(SkΦ-σΦ)散点图上进行区分。本文将DZ-1钻孔的沉积物与长江口及邻近区域现代海底表层沉积物在两种散点图上进行分区对比(图4)，结果显示多数沉积物样品与现代“前三角洲及杭州湾东部泥质区”相一致，而少量沉积物样品投点与现代“东海陆架沙脊”和“潮流沙脊间洼地”接近，极少部分样品与现代“扬子浅滩”类似。而鹿化煜 等[21]进行多种沉积物成因判别时，提供了典型河流沉积物的散点分布。将DZ-1的沉积物与其对比发现，在散点图上少部分样品点落入河流沉积的范围内，其特点是沉积物中粗粒、分选差(σΦ>2.5)。

较粗沉积物样品的频率曲线表现为双峰、粗峰占优，反映了较强水动能控制下的沉积过程。而细峰的存在说明沉积过程受到了能量较小的沉积动力组分的影响。粗粒沉积物在C-M图上的表现反映了一种初始的高水动能的特征，虽然粗粒沉积物的粗细程度不一，但初始水动能的波动不大。所以，在粗粒沉积物的堆积过程中，影响沉积物粒度变化的不是高水动能因素，而是低水动能因素或者后期改造作用。粗粒沉积与现代“东海陆架沙脊”、“扬子浅滩”和“潮流沙脊间洼地”投点区域一致，而与以上三种现代沉积环境相应的是潮流侵蚀作用控制下的高水动能环境，或以水深变深(海进)导致的底质侵蚀或改造[6]。其中，扬子浅滩为典型的现代潮流沙席，潮流沙脊间洼地为相对低能的沉积环境，以砂质粉砂为主。而部分样品点的粒度参数散点图表现与河流相的沉积类似，相对应在C-M图中落入河流沉积的P-Q段，反映了“紊流”向“推移搬运”的转折，这些沉积物推断为河道沉积，这与前人得到的“东海陆架广泛存在河流相沉积”结论一致[23]。

垂向上，粒度参数和频率曲线反映了DZ-1孔具有较清晰的准旋回性。以优势峰和粒度参数为标准，可以将沉积物的垂向变化划分为四段偏细、三段偏粗，粗细交替出现。沉积物粒度在垂向的旋回性变化指示了气候冷暖交替背景下沉积动力的变化。上部60 m 为细粒沉积物厚层，依据已有研究，推断该段沉积为全新世以来的沉积物[24]。为消除新构造运动对沉积过程的影响，下部沉积年龄需要精确测年得到。

4 结论

(1)东海内陆架DZ-1钻孔反映了钻孔记录的地质历史时期沉积物的粗细变化。粗粒沉积物对应了高水动能环境下的沉积过程，多数沉积环境与现代“东海陆架沙脊”、“扬子浅滩”和“潮流沙脊间洼地”类似，少数与河道沉积相近，指示快速海进过程中的高能沉积、陆相的河道沉积或是侵蚀环境。细粒沉积物对应了低水动能的沉积过程，与现代泥质区沉积相似。

(2)沉积物粒度在垂向上较为清晰的准旋回性变化可能指示了气候冷暖交替背景下沉积动力变化。推断上部60 m 为全新世高速堆积过程的沉积动力过程，下部的沉积演化尚需精确测年的支持。

依据计算成果，分析评价建设项目对河系防洪泄洪、河势稳定、河岸堤防等水利工程设施、防汛抢险的影响及分析论证建设项目的防御洪涝标准及其措施等。

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