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基于粒级分离的长江口及邻近陆架沉积物磁性特征及其环境意义

2021-11-10葛灿张卫国

关键词:长江口

葛灿 张卫国

摘要:在粒級分离的基础上,对长江河口及邻近陆架22个表层沉积物进行了磁学表征,探讨了磁性特征对物源、输运、沉积动力等环境信息的指示意义。研究结果表明,长江入海泥沙、残留砂及废黄河物质是长江口外水下三角洲及邻近陆架沉积物磁性特征的主要物源影响因素,但3者的空间分布不同。沉积物磁化率(c)、饱和等温剩磁(SIRM)、硬剩磁(HIRM)及非磁滞剩磁磁化率(cARM)的空间变化指示了长江入海泥沙出口门后向南及东南方向输运。SIRM与c及退磁参数(S–100)与SIRM关系图表明,大于63?m粒级沉积物来自残留砂与现代长江粗颗粒,其分布大致以30m等深线为界;小于16?m粒级沉积物受长江和废黄河物质的影响,口内为长江源,口外北部贴岸以废黄河源为主,口外其他区域则表现为以长江物质占主导的混合源。沉积物粒度和磁学特征的空间变化反映了动力的粒度和密度分选作用,并体现在沉积环境分区磁性特征差异及分粒级组分对全样SIRM贡献的空间变化上。粒级分离减小了粒度效应对全样磁性特征的干扰,提高了沉积物物源判别的准确性,在反映三角洲地貌变化及物源定量识别上具有重要意义。

关键词:磁性特征;粒级分离;物源;动力分选;长江口;东海陆架

中图分类号:P736.21+2文献标志码:ADOI:10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.004

Magneticpropertiesofparticle-sizedfractionsofsedimentsintheChangjiangEstuaryandneighboringshelf,anditsenvironmentalimplications

GECan1,2,3,ZHANGWeiguo2

(1.ZhejiangInstituteofHydraulicsandEstuary,Hangzhou310020,China;

2.StateKeyLaboratoryofEstuarineandCoastalResearch,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200241,China;

3.ZhejiangProvincialKeyLaboratoryofEstuaryandCoast,Hangzhou310020,China)

Abstract:Twenty-twosurfacesedimentscollectedfromtheChangjiangEstuaryandneighboringshelfweresubjectedtoparticle-sizemeasurements,withtheintentofunderstandingtheimplicationsforprovenance,transport,anddepositionaldynamics.TheresultsshowedthatChangjiangRiver-derivedsediments,relictsands,andYellowRiver-derivedsedimentsweretheprimarysourcescontrollingthemagneticpropertiesofsedimentsinthestudyarea.Thethreeareas,however,exhibiteddifferentspatialdistributions.Spatialvariationsofmagneticparameters,includingmagneticsusceptibility(c),saturationisothermalremanentmagnetization(SIRM), hardisothermalremanentmagnetization(HIRM),andanhystereticsusceptibility(cARM),suggestthatsedimentsfromtheChangjiangRiveraretransportedtowardsthesouthandsoutheastwhentheymoveoutoftherivermouth.Accordingtobi-plotsofSIRMversuscandS-ratio(S–100)versusSIRM,the>63?mfractionisroughlyboundedbythe30misobathsthatseparatestheChangjiangRiversedimentfromtherelictsandsontheshelf.The<16?mfractionisderivedmainlyfromthemodernfluvialsourcesoftheChangjiangandYellowRivers;inparticular,theChangjiangRiverderivedsedimentdominatestheinnerestuaryandtheYellowRiver-derivedsedimentdominatesthenortherncoastoftheshelf.Theotherareasoftheshelfarecharacterizedbymixedsourcesofthe<16?mfraction,withamajoritybeingChangjiangRiver-derivedsediment.Spatialvariationsofparticlesizecompositionsandmagneticpropertiesreflecttheroleofhydrodynamicsortingonparticlesizeaswellasmineraldensity;thisresultsindifferencesinmagneticpropertiesamongthesedimentaryunitsaswellasthecontributionofdifferentsizedfractionstothebulkSIRMvalues.Particlesizeseparationcouldreducetheeffectofparticlesizeonbulkmagneticpropertiesandleadtomorepreciseprovenancediscrimination.Ourresultshavegreatpotentialinthestudyofgeomorphologicalchangesandquantitativesourceidentificationindeltaenvironments.

Keywords:magneticproperties;particlesizeseparation;provenance;hydrodynamicsorting;ChangjiangEstuary;EastChinaSeashelf

0引言

长江口连接世界大河长江和东海宽广陆架,既是河流入海物质的汇,又是近海物质的源,是研究物质从源到汇过程的天然实验室和重要区域。长江口及邻近陆架地区沉积物搬运、沉积过程中形成的空间分异,蕴含了物源、沉积动力、地球化学循环等诸多环境信息,许多学者就此开展了大量研究[1-6]。

利用沉积物全样的磁性特征,探讨长江口及邻近陆架区域沉积物的物源、成岩作用及沉积环境指示意义已有较多报道[7-18]。Zhang等[9]对长江口潮滩沉积物的研究指出粒度对磁性特征的显著影响,发现磁化率 和饱和等温剩磁(SIRM)与8~16?m粒级呈正相关,非磁滞剩磁磁化率 则与小于4?m甚至小于32?m粒级强烈相关。潘大东等[12]分析了长江口沉积物磁性特征的空间分布,提出参数硬剩磁(HIRM)、 、 和 SIRM组合可用于识别三角洲前缘斜坡和前三角洲陆架沉积,而参数 、SIRM和退磁参数(S–20)可用于识别河口汊道和拦门沙环境。Wang等[14]研究了浙闵沿岸泥质区沉积物磁性特征,指出该区沉积物磁性特征最重要的影响因素是物源和动力分选,泥质区主要物质来源是长江细颗粒泥沙。对长江口三角洲及东海内陆架柱状沉积物的研究表明,由于还原成岩作用的影响,沉积物磁铁矿含量一般随深度增加而减小[15-17]。Ge等[18]发现以磁化率急剧下降为标志的铁氧化物还原带与硫酸盐还原带的分界埋藏深度,在东海内陆架要高于世界其他海洋区域,并且随着沉积速率的增加而增加,表明河流主导边缘海磁性矿物成岩改造过程与机制,与深海和河流影响小的边缘海地区相比,有着显著差异。

已有研究表明,在物源一致的条件下,由于粒度组成不同,沉积物磁性特征也存在差异。一般来说,较粗的假单畴和多畴磁性矿物多赋存在粗颗粒沉积物中,较小的单畴和超顺磁颗粒则富集在细颗粒沉积物中[19]。沉积动力会对沉积物粒度组成进行分选,进而影响沉积物磁性特征[9,20-23]。为了减少或剔除粒度效应的影响,不少研究开展了基于粒级分离的磁性测量[7,24-30]。Hatfield等[26]通过分粒级磁学测量成功区分了冰岛和南格陵兰沉积物,前者磁性矿物多为包裹体内的细颗粒钛磁铁矿,后者则以游离磁铁矿为主,颗粒大小与碎屑沉积物颗粒大小相关。Zhang等[7-8]比较了黄河口、长江口沉积物全样和分粒级样品的磁学差异,提出用SIRM-S–100图解来区分两者,并成功应用到江苏海岸,指出洋口港以北和蒿枝港以南分别以黄河和长江物源为主,中间则为混合区域。

在长江口外邻近陆架区域,Liu等[27]根据表层沉积物磁学特征将其划分为4个沉积分区,讨论了动力分选、粒度、物源等因素的作用,并指出废黄河物质的影响。Dong等[10]对长江口内表层沉积物和第2期葛灿,等:基于粒級分离的长江口及邻近陆架沉积物磁性特征及其环境意义31悬沙的磁学研究指出,由于搬运过程中粗颗粒磁性矿物优先沉降, /SIRM随着沉积物向口外搬运距离增加而增大,指示了沉积物的搬运方向。上述研究分别考虑了长江口外和口内沉积物,尚缺乏一个长江河口至陆架的整体研究。本文在前期全样研究的基础上[31],选择长江口内河槽、口外水下三角洲及邻近陆架22个表层沉积物进行粒级分离和磁性测量,分析不同粒级沉积物磁性特征及其对全样磁性的贡献,并进而探讨其对物源、输运、沉积动力等环境信息的指示意义。

1材料和方法

2015年9月和2016年7月,我们对长江河口及邻近陆架表层沉积物进行了采集(见图1)。根据研究区沉积动力差异,以及表层沉积物粒度和磁性特征差异,长江口及邻近陆架可以划分为A、B、C、D4个沉积区,依次位于口内河槽、三角洲前缘、过渡区和陆架[31]。为了更好地对该区沉积物特性进行磁学表征,挑选了22个典型样品(见图1)进行分粒级提取,其中S1—S5采集于2015年9月,其余样品采集于2016年7月。首先通过湿筛法提取大于63?m粒级组分,然后根据Stokes原理,通过沉降法将沉积物分为小于16?m、16~32?m和32~63?m3个粒级组分。

所有粒级组分在40℃低温下烘干,称重并计算各组分的质量百分数。全样和分粒级样品用保鲜膜包裹装入无磁塑料样品盒中进行常温磁学参数测量。使用BartingtonMS2B双频磁化率仪测量样品的磁化率 (0.47kHz);采用Dtech2000交变退磁仪(交变磁场峰值100mT,直流磁场0.04mT)获得非磁滞剩磁(ARM),并利用JR6双速旋转磁力仪测定;使用MMPM10脉冲磁化仪依次获得样品在1T、–100mT、–300mT磁场下的等温剩磁(IRM1T、IRM–100mT、IRM–300mT),并利用JR6双速旋转磁力仪分别测定,其中样品在1T磁场下获得的等温剩磁为饱和等温剩磁。根据上述测量结果,计算非磁滞剩磁磁化率 ARM=ARM/直流磁场,硬剩磁HIRM=(SIRM+IRM–300mT)/2,退磁参数S–100=100×(SIRM–IRM–100mT)/(2×SIRM),以及比值参数 ARM/ 、 ARM/SIRM[32]。v和SIRM通常反映了样品中亚铁磁性矿物的含量,与 不同的是,SIRM不受顺磁性和抗磁性矿物的影响。 ARM是对稳定单畴亚铁磁性矿物颗粒极为敏感的参数,HIRM通常反映了样品中不完整反铁磁性矿物的含量。比值参数 ARM/ 和 ARM/SIRM常被用作指示磁性矿物颗粒大小,随着稳定单畴(SD)颗粒比例的增加而增大。磁学参数的详细解释,可参见文献[33]。

2结果

2.1沉积物粒级组成

沉积物粒级百分含量如表1和图2所示。自长江口徐六泾沿东南方向入海,沉积物粒度呈现“粗—细—粗”的变化趋势(见图2),反映了动力对沉积物的粒度分选。随着向海方向径流的减弱,长江入海泥沙中粗粒级组分逐渐沉积下来,其中砂粒级绝大多数沉积在南支上段,16~32?m和32~63?m粒级主要沉积在口门10m以浅河槽区域,小于16?m粒级则继续向海输送。沉积物向陆架的再次变粗反映了残留砂的影响[24]。与南支相比,北支沉积物粒度较细、分选较差,反映了其较弱的径流动力及涨潮流优势控制下细颗粒物质向北支口内的输送[1]。

2.2沉积物磁性特征

自口内向海方向,全样c、SIRM和HIRM减小,cARM增大(见图3),表明磁性矿物含量沿程减少,颗粒逐渐变细。依据前述沉积区划分,分粒级沉积物磁学参数也显示了显著的空间差异。

A区沉积物中16~32?m和32~63?m粒级组分c、SIRM和HIRM具有最高值,小于16?m粒级组分次之,大于63?m粒级组分最低(见图3),表明16~32?m和32~63?m粒级组分中亚铁磁性和不完整反铁磁性矿物含量最高,大于63?m粒级中含量最低。除个别样品外,B区沉积物各粒级组分 和SIRM相差较小,其中小于16?m和大于63?m粒级组分 、SIRM值略高于其他两组分,HIRM则随粒级增大逐渐减小。C、D区沉积物SIRM和HIRM各组分差异不大,总体上大于63?m粒级沉积物中磁性矿物含量低于其他3个组分。 ARM通常随沉积物粒级变细而增加[28-29],因而在各区中一般表现为随粒级变粗而减小。然而A、B区沉积物中显示了高 ARM值的粗粒级组分,这些样品也具有异常高的 、SIRM值。

沉积物小于16?m粒级组分SIRM有自A区向D区减小的趋势, ARM则逐渐增大,HIRM由A区至B区先增大,再向D区减小(见图3),表明了自口内至陆架小于16?m沉积物中磁性矿物(包括亚铁磁性和反铁磁性矿物)含量减少、颗粒变细,B区小于16?m沉积物中反铁磁性矿物含量最高。c在A、B区的值略高于C、D区,相比SIRM其减小趋势不明显,这可能是SIRM主要反映了亚铁磁性矿物含量变化,而c还受到了顺磁性矿物的影响[33],因此在不同沉积区的差异较小。16~32?m和32~63?m粒级组分沉积物 、SIRM和HIRM总体上自A区向D区减小, ARM在A、B区相当,而后向C、D区增大,磁性矿物含量和颗粒大小的变化趋势与小于16?m组分类似。值得注意的是,A区部分沉积物16~32?m和32~63?m组分 、SIRM和HIRM值远高于其他区沉积物相应粒级组分。大于63?m粒级组分沉积物在A、B区 、SIRM、HIRM和 ARM均大于C、D区,说明C、D区大于63?m粒级组分沉积物中磁性矿物含量少、颗粒粗。

2.3粒级组分的磁学贡献

根据分粒级所得各组分实际质量,计算了各粒级组分占全样的百分含量,再综合各粒级组分实际测量的SIRM值,计算了各粒级组分加权SIRM值,并与全样SIRM进行了对比,除个别样品外,误差在10%以内。据此,我们计算了各粒级组分对全样磁性矿物含量的贡献(见表1),其空间分布如图4所示。

3讨论

3.1磁性特征对沉积物来源和输运的指示

长江入海泥沙量巨大,除在河口及水下三角洲堆积外,还向陆架输运和堆积。由口内至陆架,随着沉积物粒度的细化,SIRM、 和HIRM逐渐减小,说明随着动力条件减弱,沉积物中的磁性矿物(主要为磁铁矿、赤铁矿)沿程沉积,导致沉积物中磁性矿物含量向海方向减少。与之相反, ARM及比值参数 ARM/ 、 ARM/SIRM向海方向逐渐增大,指示了磁性矿物颗粒的沿程细化,说明富集在粗颗粒泥沙中的粗磁性矿物颗粒优先沉积下来,细的磁性矿物则随细颗粒泥沙被搬运得更远。

除长江入海泥沙外,长江水下三角洲及邻近陆架还受到包括晚更新世陆架残留砂、废黄河物质等物源的影响。前述4个沉积区内沉积物粒度和磁性特征差异显著[31],它们的主要影响物源分别为长江现代粗颗粒泥沙(砂、粉砂质砂、砂质粉砂,A区)、长江现代细颗粒泥沙(黏土质粉砂,B区)、长江现代细颗粒泥沙与残留砂混合(C区)及陆架残留砂(D区)。由SIRM与 关系图(见图5)看出,现代长江沉积物和残留砂表现出截然不同的特征,现代长江沉积物SIRM/ 值较高,残留砂较低,其混合产物则介于两者之间[31]。沉积物大于63?m粒级组分则明显分为两组:一组与现代长江物质分布趋势一致;另一组则与残留砂分布趋势类似。结合沉积物空间分布,前者位于A、B区,后者位于C、D区,分别对应了现代长江泥沙和残留砂。由此说明,长江口水下三角洲及邻近陆架沉积物中的砂组分有两个来源,其分布区域有显著区别,30m等深线以浅(B区东界)主要源于长江入海泥沙,其他区域则主要是残留砂。现代长江泥沙磁性矿物含量丰富,残留砂则缺乏磁性矿物,因此大于63?m粒级组分沉积物在A、B区SIRM和HIRM值较C、D区高。16~32?m和32~63?m粒级组分沉积物在SIRM与 关系图上位于现代长江泥沙和残留砂之间,16~32?m粒级组分更接近现代长江物质,32~63?m粒级组分则更接近残留砂,这表明长江入海泥沙在向海输运过程中沿程变细,粗颗粒首先沉积下来。在SIRM与 关系图上,各沉积分区内小于16?m粒级组分沉积物与现代长江沉积物分布趋势一致,可认为其主要组成为现代长江输送入海物质。小于16?m粒级组分沉积物 ARM自A区至D区逐渐增大,表明长江入海物质中在16?m粒级内也存在进一步的分选,赋存单畴磁性矿物的极细粒级组分(如黏土)进一步富集,导致 ARM显著上升。此外, ARM向海增大,也有可能存在細菌自生磁铁矿的贡献,这有待进一步研究。

尽管图5中小于16?m粒级组分沉积物与现代长江沉积物具有较为一致的分布趋势,然而图5圆圈内小于16?m粒级样品SIRM、 值均较小,与现代长江沉积物有一定的差异。空间上,这些样品(S11、S12、S13、S14、S16、S19、S22)多分布在研究区域北部及东部,可能反映了潜在的废黄河物质的影响。Zhang等[7-8]对比了长江口和黄河口沉积物的磁学特性,长江物质亚铁磁性矿物绝对和相对含量均较黄河物质高(SIRM及S–100值高),提出用S–100-SIRM的组合参数来区分两个物源,并成功应用在苏北沿岸(见图6(a))。Wang等[34]对长江(包括金沙江、嘉陵江和汉江3个主要支流)和废黄河端元物质进行了分粒级磁学测量,结果表明全样S–100-SIRM图解对长江和黄河沉积物分粒级组分的区分仍然适用,尤其是对细粒级组分(小于63?m,见图6(b))。将沉积物全样及分粒级样品S–100和SIRM散点图与之进行比较(见图6(a)),绝大多数全样显示了以长江影响为主的混合特性,表明研究区域沉积物主要来源为长江泥沙。S14全样与黄河物质特性较为相似,指示了废黄河物源的主要贡献。部分样品(S12、S13、S15、S16)SIRM较低而S–100很高,与长江、黄河物质表现均不一致,指示了残留砂的影响。粗颗粒(大于63?m和32~63?m粒级)均位于长江、黄河分界线以上,说明废黄河粗颗粒泥沙对研究区域影响极小,其主要物源为长江泥沙及残留砂。S–100和SIRM散点图显示了两组粗颗粒:一组(紫色椭圆内)低SIRM高S–100,位于口外陆架,指示了残留砂;另一组(紫色椭圆下方)则分布在口内及近岸,与长江物质性质类似,同SIRM与 关系图一致,表明了研究区域粗颗粒的不同物源及分布。细颗粒(小于16?m和16~32?m粒级)在S–100和SIRM散点图上分布与粗颗粒有所不同,口内样品为长江源,近岸北部(S11、S14)以废黄河源为主,口外水下三角洲及内陆架(红色椭圆内)则是以长江为主的混合源,且越靠近口内,废黄河物质影响越小。据研究,黄海沿岸流(苏北沿岸流)每年向长江口水下三角洲区域输送约7000万t泥沙[35];夏季东海沿岸流受长江入海径流的影响,并非贴岸向北,因而近岸北部S11、S14样品细颗粒中废黄河源具有重要贡献。离岸陆架区域,受长江入海泥沙夏季向东北方向输送的影响,以长江源为主(如S13)。

沉积物磁性矿物的沿程减少和磁性矿物颗粒的沿程变细,可以指示沉积物的输运方向[36]。自A区至D区,小于16?m粒级组分 和SIRM逐渐减小, ARM、 ARM/ 、 ARM/SIRM則有增大的趋势,反映了磁性矿物含量减少、颗粒变细,表明长江入海泥沙主要自口内向海沿东南方向输运(见图1和图7)。除此之外,沉积物S16、S13的小于16?m粒级组分也显示了较高的 ARM、 ARM/ 、 ARM/SIRM值,表明泥沙出口门后向S13区域扩散。由于样品采集时间为夏季,研究区域盛行东南季风,长江冲淡水出口门后在季风作用下向东北方向扩散,因此上述磁学指标的变化可能指示了长江入海泥沙夏季向东北方向的输送。

3.2动力对沉积物的密度分选

动力分选及其导致的粒度差异是影响沉积物磁性特征的重要因素,同时,动力对不同密度的矿物分选,还会导致相似粒级组分磁性特征的差异[25]。前人研究认为,长江口泥沙中磁性矿物主要富集在粗(大于63?m)、细(小于16?m)两个粒级中[9]。B区大部分沉积物分粒级样品磁性特征与前人结果一致,小于16?m和大于63?m粒级组分沉积物 和SIRM值高于16~32?m和32~63?m粒级组分,表明小于16?m和大于63?m粒级组分中具有较高的磁性矿物含量。A区沉积物则表现出显著不同的分布特征,小于16?m、16~32?m和32~63?m粒级磁性矿物含量远低于大于63?m粒级,然而其 和SIRM值仍高于B区沉积物相应粒级,尤其是某些样品16~32?m和32~63?m粒级组分, 和SIRM值不仅远高于A区其他样品,也远高于其他各区样品(见图3)。A区16~32?m和32~63?m粒级组分沉积物磁性矿物含量的异常偏高,可能反映了动力对沉积物的密度分选。口内水流动力十分强劲,根据动力对沉积物的粒度分选,一般只有粗颗粒的泥沙才能在该区沉积,细颗粒泥沙则被搬运输送入海。磁性矿物(如磁铁矿、赤铁矿)多为重矿物,因而富含磁性矿物的细颗粒泥沙密度较大,在水动力强的区域也能沉积下来。能在口内落淤的细颗粒泥沙,磁性矿物含量很高,从而显示出远高于其他粒级组分和区域沉积物样品的 和SIRM值。另外一种可能是,长江口交通运输等人类活动剧烈,河口沉积物存在含铁的污染颗粒,然而从全样沉积物磁性来看, 和SIRM并没有显示出异常高的值,表明污染物的影响较小。B区向岸侧处于A、B区分界位置,32~63?m粒级磁性矿物含量较高(如S3、S8),也反映了密度分选,但相比A区程度较弱。与之相反,B区向海侧的口外区域作为现代沉积中心,沉积物以黏土质粉砂为主,含量极低的砂可能是口内缺少重矿物的粗颗粒搬运所致。缺少重矿物的砂,尽管颗粒较粗,但密度较小,因而不能在口内沉积。例如,沉积物样品S17,砂含量仅占2%,大于63?m粒级在S–100与SIRM关系图上显示了与残留砂类似的性质(见图6(a))。在现代沉积速率较高的近岸区域,残留砂埋藏较深,因而我们认为这是经过动力的密度分选后沉积在口外的现代长江粗颗粒。

3.3粒级组分磁学贡献的指示意义

除S2外,口内沉积物全样SIRM主要由32~63?m和大于63?m粒级贡献,达87%以上,这与其粒度组成一致,粗粉砂及砂占绝对主导地位。尽管16~32?m粒级组分SIRM值很高,但其含量很低,故而对全样贡献较小。沉积物S2位于北支中段,径流分流比很小,该河道为涨潮优势,可将口外泥沙搬运至口内沉积,因而细粒级组分含量与砂含量相当,各粒级组分对磁性矿物含量的贡献也较为平均。出口门向东南方向,随着距离的增加,粗颗粒的贡献逐渐减小,细颗粒逐渐成为磁性矿物的主要载体,至30m等深线处小于16?m粒级组分沉积物的磁学贡献已占绝对主导,达85%以上。至残留砂控制区,随着砂含量的急剧增加,小于16?m粒级组分的贡献降低,大于63?m粒级贡献增加。然而由于残留砂中缺乏磁性矿物,SIRM值很低,因此,虽然现代长江小于16?m颗粒在陆架表层沉积物中占比较低,却仍然贡献了相当一部分的磁性矿物(见图2和图4)。

结合各粒级组分的百分含量(见图2)、磁学贡献(见图4)、SIRM与χ及S–100与SIRM关系图(见图5和图6(a))可看出,31°N以北,30m等深线以深区域,残留砂的含量及磁学贡献较为明显。据已有研究成果,受长江主流改道南支及流域减沙影响,研究区域北部近百年已由淤转冲[37-38],故而沉积物组成中残留砂占主导(S12、S15),表层沉积物磁性特征与已有研究结果较为一致[27](见图8)。31°N附近,长江口外30~50m水深区域紧邻长江水下三角洲现代沉积中心[37],随着流域来沙急剧减少,近期沉积速率快速减小(小于0.2cm/a),甚至已不接收现代沉积[38],这与Cheng等[39]根据磁学和年代学对该区域柱样沉积物的研究结果一致。再往南至杭州湾口外,对比Liu等[27]2006年与2007年数据,30~50m水深区域沉积物粒度有变粗的趋势,可能反映了流域减沙后长江物质堆积区域的收缩。据此,沉积物的磁学特征具有反映地貌变化的潜在应用价值,若对局部地区沉积物继续进行高分辨率采样,通过粒级分离基础上的磁学分析,则可对流域来沙减少引起的水下三角洲、陆架地貌变化加以表征。

4结论

本文在粒级分离的基础上,对长江水下三角洲及邻近陆架表层沉积物进行了磁学分析,得出以下结论。

(1)由口内至陆架,全样及小于16?m粒级组分SIRM、χ和HIRM有逐渐减小的趋势,χARM逐渐增大,指示了长江入海泥沙出口门后主要向南及东南方向输运。

(2)分粒级沉积物的磁性特征指示了动力对沉积物的粒度和密度分选作用。

(3)由SIRM与χ及S–100与SIRM关系图可知,研究区域大于63?m粒级分别来自现代长江物质和残留砂,其物源分界大致以30m等深线为界。小于16?m粒级沉积物受长江和废黄河物质的影响,口内为长江源,口外北部贴岸以废黄河源为主,口外其他区域则表现为以长江物质占主导的混合源。

致谢本研究数据及样品采集得到国家自然科学基金委员会共享航次计划项目(项目批准号:41549903)的资助,该航次(编号:NORC2016-03)由“润江1”号科考船实施,对此表示感谢。

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(责任编辑:李万会)

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