鸭绿江河口沉积物粒度分布特征及其对流域变化的响应

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河口是连接海洋和流域的桥梁,是各界面物质的汇集、转运和交换地带。自工业革命来,流域与河口地区日益加剧的人类活动和资源开发,极大地改变河口演化进程,使河口海岸的环境变化更为迅速和显著,流域变化对河流三角洲的影响已成为全球性的问题。鸭绿江是汇入北黄海海域的一条重要地区性河流,特别是随着丹东临港产业园区的开工建设以及辽宁“五点一线”沿海经济带开发战略的实施,鸭绿江流域及河口三角洲发生显著的变化,是认识中小型河流的流域变化全球流域—海岸相互作用中所发挥的作用的理想对象,同时鸭绿江也是中国和朝鲜的界河,查明鸭绿江河口地区沉积物来源、沉积动力变化、沉积物输运趋势及沉积环境的演变,能够加深对鸭绿江河口地区物质循环过程的认识,为合理开发鸭绿江河口自然资源、有效保护河口环境,而且对于维护国家主权和权益也有着重大的政治和现实意义。本文通过对鸭绿江河口及西侧潮滩岸地区的48个表层沉积物和7根柱状样进行粒度和敏感组分分析,计算表层沉积物的粒径输运趋势,探讨鸭绿江河口地区不同动力环境下的沉积特征差异和不同时期柱状样的粒度特征变化,了解近期沉积物的输运趋势;并通过对代表性柱状样的同位素定年和粒度端元模型模拟,分选了河口地区不同阶段的沉积环境和水动力变化,探讨了流域变化(事件)在沉积物中的反应。结果显示:鸭绿江河口地区表层沉积物的平均粒径、分选系数、偏态等粒度参数变异大,不同区域的沉积物特征与该区域的水动力环境相适应:中水道水动力强,平均粒径小,砂含量大;西水道河口区受地形影响平均粒径变化大,物质组成变异大;西岸潮滩除个别站点外粒度参数及物质组分变化小,且从东到西,平均粒径呈减小趋势;由海向陆,平均粒径呈现变细的趋势。中水道扭岛以上的表层沉积物向陆输运,而以下沉积物向海输运;西水道口附近沉积物向东南方向输运;而西侧潮滩的东沟剖面和古沟剖面的沉积物向东输运,新海剖面与北井子剖面沉积物向陆输运。西水道柱状样的组分主要为粉砂,含有泥沙互层,平均粒径较细,粒度参数的垂向变化较小;西岸潮滩柱状样以砂和粉砂为主,含有贝壳碎屑,平均粒径较粗,且在一定程度上表现出自东向西的变化,并在柱状样顶部出现厚度不一的粗化层。应用粒级-标准法提取了表层沉积物与柱状样沉积物中对环境变化敏感的组分,它们的环境敏感组分主要分为粗、细敏感粒度组分,粗敏感组分为2.12-2.87Φ,细敏感组分为6.12-7.12Φ,并表示出一定的区域差异。并使用粒度端元模型对代表性柱状样进行端元组分分析,发现柱状样沉积物可分解为2个或者3个端元组分,分别代表波浪、潮流(和径流)动力作用,端元组分与敏感组分具有良好的一致性,并同岩心平均粒径的变化趋势一致或相反。影响河口地区沉积物粒度变化的因素主要为物源的改变和水动力条件的变异,深受人类活动影响的流域变化是引起鸭绿江河口地区沉积特征在近几十年发生变化的最主要原因。根据沉积物的岩性、粒度特征、水动力变迁,结合带代表柱状样的测年,把近期鸭绿江河口的沉积环境分成5个不同阶段。
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