刘 畅，白玲晖

(辽宁师范大学 地理科学学院，辽宁 大连 116029)

1 引言

粒度作为沉积物的基本物理参数，包含着重要环境信息，其测定极具代表性且分析便捷、经济，基本不受生物扰动和后期成岩作用影响等优势，已被成功运用于多种类型沉积物的古气候研究中[1]。 湖泊水动力是影响湖泊沉积物粒度分布特征的主要因素，一般从湖岸至湖心随水深增大，湖水平均动能逐渐降低，湖泊沉积物会出现砾—砂—粉砂—粘土的环带状变化规律[2]。此外，还受物源和搬运方式(悬浮、跳跃和滚动)的影响。本文以红沿河剖面粒度组成、频率曲线及粒度参数的变化为基础，分析其粒度特征变化。

2 研究区概况

研究区位于辽东半岛中南部西侧海岸，地处亚欧大陆东岸，海陆交互地带，西邻渤海(图1)，红沿河剖面(39.805326°N,121.493124°E,3.40 m)位于辽宁省大连市瓦房店红沿河镇西北部，剖面厚度360 cm，除去表面浮土从地表向下10 cm处开始采集样品，每间隔2 cm采取一个样品，共获得180个样品，根据岩性特征将剖面划分8个地层单元，如图2。

3 研究方法

本文采用的粒度测试在辽宁师范大学实验中心使用BECKMAN激光衍射粒度仪LS 13320分析完成，测量范围0.04～2000 μm，可确保获得完整的粒度频率曲线。样品前处理过程主要为，首先将自然风干的样品过筛得到不大于2 mm的均匀组分，使用电子秤称取0.25～0.28 g，放入100 mL容量的烧杯中，加入10 mL浓度30%的H2O2，放置24 h移至电热板加热直至沸腾得以充分反应去除有机质，持续2、3 min。再加入10 mL浓度10%的HCl，静置24 h移至电热板加热得以充分反应以去除碳酸盐。加入蒸馏水稀释，并隔5、6 h换水，洗至中性。接着加入10 mL浓度0.05 mol/L的(NaPO3)6，最后上机测试。

图1 研究区和采样点位置

图2 红沿河剖面岩性柱状图

4 结果分析

4.1 粒度组成特征

根据吴正[3]的粒度分级标准，将沉积物划分为粘土(<4 μm)、粉砂(4～63 μm)、极细砂(63～125 μm)、细砂(125～250 μm)、中砂(250～500 μm)、粗砂(>500 μm)6个等级(表1)。

表1 红沿河剖面粒度组成

按此标准可知红沿河整个剖面以粉砂和极细砂为主，平均含量分别为36.82%和21.75%。12～30 cm以中砂、粗砂为主，该层离地表最近，是整个剖面中粗砂含量最丰富的一层；30～118 cm、170～262 cm和272～326 cm都以粉砂和极细砂为主，相差不大，含条带状黏土条和黄色锈斑，且粘土含量较高；118～170 cm粗砂明显增加，为疏松砂质条带；262～272 cm沉积单元粒度频率曲线呈现三峰，中砂和粗砂持续增加明显，其他粒级不同程度减少，该层以粉砂、中砂、粗砂为主；272～326 cm粉砂、极细砂显著增加，粉砂增至整个剖面粉砂最丰富的一层，中砂、粗砂显著减少，为整个剖面粗砂最少的层序，本层含黄色锈斑和黏土条；326～358 cm细砂、中砂、粗砂不同程度增加；358～370 cm中砂粗砂明显增加，以粉砂、中砂为主。

4.2 频率曲线特征

粒度频率曲线可以直观反映沉积环境信息，横坐标代表粒径范围，纵坐标代表百分含量，多峰态反映多种沉积环境复杂，搬运距离、搬运方式不同，水动力条件不同会影响偏态，即峰值分布的粒径区间[4]。

红沿河剖面粒度频率曲线具有两个明显的峰值，分别对应66 μm、216 μm的粒径，极具一致性。此外，在560 μm、625 μm和950～1065 μm也存在双峰态及三峰态的粗粒组分峰值，变化趋势波动，可能为不同物源搬运、气候变化所影响。12～30 cm、30～118 cm、272～326 cm沉积单元呈单峰态，说明沉积环境相对稳定，而且12～30 cm明显的砂砾质，从而使得峰值较大，反映当时沉积动力条件较强。170～236 cm、358～370 cm主要为微弱双峰态，一峰明显另一峰微弱，反映该时期沉积环境为过渡阶段，170～236 cm主要集中在216 μm附近为主峰值，微小峰值在250 μm附近，结合236～262 cm和262～272 cm的特征性粒度频率曲线，可以反映出当时沉积环境逐渐变化为复杂多样。358～370 cm主峰值集中在450 μm附近，次峰值在216 μm附近处，结合前一层主要呈明显双峰态可以看出，沉积环境是由不稳定向稳定变化，水动力逐渐增强。118～170 cm、236～262 cm和326～358 cm为明显的双峰态，沉积环境不稳定，118～170 cm双峰峰值集中在216 μm和625 μm附近，说明水动力条件强弱交错，236～262 cm、326～358 cm双峰峰值主要集中在216 μm和250 μm附近，反映当时水动力条件较弱。262～272 cm沉积环境最为不稳定，多种因素作用，频率曲线呈明显三峰态，峰值主要集中在216 μm、250 μm和950～1065 μm，水动力条件强弱交替复杂。

4.3 粒度统计参数特征

粒度参数是度量沉积物粒度特征的直接的尺度，各参数代表不同的环境意义，且相互有着密切联系，所以分析各粒度参数及相关性以分析沉积环境具有重要意义，主要运用图解法，较简单便捷[5]。平均粒径Mz代表粒度的平均水平，中值粒径Md是频率累积曲线上颗粒累积含量超过50%的粒径值。标准离差δ(分选系数)反映粒径分布的分散和集中程度，偏度Sk表示粒度频率曲线对称性，峰度Ku是衡量曲线的尖锐程度，峰态数值越小，说明沉积物来源越一致(图3)。

图3 粒度参数垂向分布

从不同沉积单元来看，12～30 cm野外观察为明显的粗砂带，平均粒径(410.60 μm)、中值粒径(399.02 μm)、偏态(0.47)和峰态(1.47)都为整个剖面的最大值，表现为偏态极正偏，峰窄，标准离差为1.28，是剖面分选最好的一层。118～170 cm、262～272 cm、358～370 cm为粒径平均值较大的层序，标准离差较高，其中262～272 cm为剖面最大值2.23，分选差，反映该层粒径范围分布广，水动力条件变化丰富，沉积环境十分不稳定。30～118 cm、170～236～262 cm、272～326 cm单元粒径平均值较小，其中30～118 cm标准离差最高，其他三层分选程度相似。236～262 cm呈近对称形态，其他层位都为正偏和极正偏。262～272 cm、326～3558 cm和358～370 cm峰态平均值为0.93、1.06、0.95，属中等态，为整个剖面最小的3个层位，说明这两层物质沉积前受改造较少，粒径范围广，其他层位范围在1.11～1.56间，呈窄峰态，反映粒度较为集中分布。262～272 cm粉-中砂-粗砂层在整个剖面标准离差最大(2.23)，多物源、多动力条件相互作用导致粒级分布广。

5 结论

整个剖面以粉砂和极细砂为主，呈正偏态，偏向粗颗粒，12～30 cm中砂、粗砂为主，其分选性相对较好，粒径总体先逐渐转大后转小，反映沉积动力条件由大变小；30～118 cm、170～262 cm、272～326 cm、326～358 cm沉积环境稳定，平均粒径和中值粒径基本一致；118～170 cm沉积环境波动大，粒径明显增大趋势，以粉砂、粗砂为主，水动力增大，说明此阶段有强降水或者水流输入，使得水动力条件强弱交错；262～272 cm粒径小幅增大，分选性性差，粒径分布范围广，多物源、多动力条件交互影响，呈三峰态;358～370 cm以粉砂和中砂为主，沉积环境相对稳定，粒径呈增大趋势，其下部为基岩。红沿河剖面总体沉积稳定，主要有两次波动，反映多物源多动力条件交互复杂。