雄安新区工程地质层组划分、三维地质结构构建及其在城市规划建设中的应用

【研究目的】为了规范雄安新区工程地质层组划分,构建三维工程地质结构模型,更好地进行工程地质与岩土工程资料交流与利用。【研究方法】本文以雄安新区工程地质调查资料为基础,阐述了雄安新区第四纪地层特征,进行了工程地质分区,划分了100 m以浅地层工程地质层组,分析了各层组的空间分布规律及其工程特性;构建了三维工程地质结构模型,探讨了其在城市规划建设中的应用。【研究结果】雄安新区全新世地层底板埋深一般7~16 m,晚更新世地层底板埋深一般50~60 m,中更新世地层底板埋深一般70~80 m,早更新世地层底板埋深约140~190 m;可将雄安新区工程地质区划分为冲积—洪积平原工程地质亚区、冲积—湖积平原工程地质亚区和冲积平原工程地质亚区;100 m深度范围内地层可划分18个工程地质层组,其中(1)^(4)层为全新统(Q_(h)),(5)~I1层为上更新统(Q_(p)^(3)),I2~I5层为中更新统(Q_(p)^(2)),I6~I8层为下更新统(Q_(p)^(1)),构建了研究区三维工程地质结构模型,能够直观地展示雄安新区地下100 m范围内各层组的空间分布规律与结构特征。【结论】通过划分工程地质层组,建立三维工程地质结构模型,可服务于雄安新区顶层规划设计、场地稳定性和工程建设适宜性评价、天然地基和桩基持力层选择、城市地铁隧道选线施工等,为高标准高质量建设雄安新区提供了重要的地学依据。

天津市潮间带表层沉积物的类型及其分布

根据在天津市潮间带地区采集的108个底质样品的粒度分析结果,划分了潮间带表层沉积物的类型,并探讨了潮间带的粒度分布特征和沉积作用。结果表明,天津潮间带可分为3个岩性区,分别以海河口、独流减河口为界,海河口以北至涧河口为片状粘土质粉砂分布区,海河口以南至独流减河口为多岩性、条带状的砂-粉砂分布区,独流减河口至歧口为片状粘土质粉砂分布区。海河口以北的潮间带是以低能潮汐作用为主的泥质粉砂潮滩沉积环境,海河口以南的潮间带是以河口沉积为主体,后经潮汐改造的潮滩环境,驴驹河-独流减河河口岸段潮间带早期水动力较强,后受到潮滩环境的改造,歧口岸段潮间带以潮滩沉积环境为主。

渤海湾西岸CH500孔磁性地层年代研究

对渤海湾西岸孔深503.22m的CH500孔进行了详细的磁性地层学研究,基于377个交变退磁样品分离出的特征剩磁,建立了钻孔的磁性地层,并与标准极性年表相对比,确定了极性时和极性亚时,在此基础上探讨了该孔年代地层划分及其区域构造意义。结果表明:本钻孔B/M界限深度119.5m,M/G界限深度为359.1m,钻孔底部位于C2An.2r内,其年龄应小于3.33 Ma。通过与渤海湾西北岸的其他钻孔对比,发现各钻孔的B/M界限深度和M/G界限深度存在较大的不同,反映了不同的级次构造单元地层厚度的差异。这一研究为该钻孔提供了可靠的年代标尺,为渤海湾西岸第四系地层划分和对比提供了新的依据。

天津海域重金属元素环境地球化学特征及其影响因素分析

根据天津海域49个底质样品的粒度分析、重金属分析及对测试结果进行的聚类分析和相关分析,综合研究了天津海域表层沉积物类型分布特征和重金属元素的分布特征,使用多元潜在生态风险指数法对天津海域的底质环境进行了评价,探讨了天津海域的现代沉积环境和重金属元素的环境地球化学特征。研究发现:(1)粘土质粉砂是天津海域分布最广的沉积物类型,Hg是天津海域的主要污染元素;(2)重金属元素富集区分别位于大沽排污河口地区和永定新河口至东疆港外侧的地区,这两个地区水动力较缓,沉积物粒度较细;(3)除Hg外,其他几种重金属元素与沉积物中砂、粉砂和粘土含量之间存在极强的相关性。

小凌河下游晚全新世地层与环境

作为从出山口至入海河口直线距离仅约20 km的短途河流,小凌河下游地区及相邻潮间带表层发育了砾石质冲洪积扇、曲流河道滞留相-点状砂坝-泛滥平原与洼地、贝壳砾石海滩、盐沼、开放潮坪下部与中上部等一系列沉积环境。通过沉积地层学、年代地层学及新构造等方面的综合研究,1)将中、晚全新世地层划分为7个年代地层单元,2)发现了夏-西周、元末-明初两道年龄分别约为2 050～650 BC和1 350 AD的古海岸线,3)确立了春秋、中唐-北宋初、"小冰期"结束以来3次小凌河沉积期,最有可能发育的时间进一步限定在约650～400 BC(第1期)、约700～1 000 A(D第2期)和1 850 AD以来(第3期),4)提出了NW向与NE向构造加剧小凌河下游曲流发育的假说。

渤海湾西岸细砂质潮间带的成因分析

根据在海河口南缘至独流减河岸段潮间带地区采集的36个表层和1个无扰动柱状沉积物样品的粒度分析结果,探讨了该岸段的粒度分布特征。结果表明:平面上(自南向北),该潮间带表层沉积物由粉砂质砂变为细砂,呈逐渐变粗、分选性变好的趋势;垂向上,潮间带表层45 cm以下主要为粉砂质砂和粘土质粉砂的互层沉积,向上,渐变为细砂或极细砂,显示向上变粗、分选性变好的趋势。这一向北、向上变粗、分选变好的总趋势,是近半个世纪以来因海河防潮闸的修建而使河流泥砂输运能力降低、近岸海洋影响增强的海河三角洲退化的现代过程的反映。

天津滨海新区南部海岸带晚第四纪沉积物工程地质特性研究

天津滨海新区位于渤海湾西岸泥质海岸带地区,中晚更新世以来历经海陆变化,形成了海相和陆相交替出现的地层。本文通过对30余眼钻孔岩心的沉积相分析和沉积物物理力学性质测试,讨论了天津滨海新区南部海岸带地区中晚更新世以来不同沉积相沉积物的物理力学性质,并对其工程地质特性进行了评价。结果显示,研究区中晚更新世以来沉积地层中,陆相地层致密硬塑,具有含水率低、孔隙比低、压缩性小、承载力高的特点;海相地层中粉土或粉砂层段也有孔隙比低、压缩性小的特点,但粘性土层段大多有含水率高、孔隙比高、压缩性大、承载力低的特点。

黄骅古贝壳堤的近代地质意义

本文论述了黄骅古贝壳堤的形成环境和历史及地质意义 ;提出了黄骅古贝壳堤是保护沿海地区环境的天然屏障这一观点 ;发出了为了国土不被淹没、环境不致恶化、保护黄骅古贝壳堤的呼吁 ,以引起人们的关注。

天津海域底质重金属污染及其潜在生态风险评价

根据2015年采集的天津海域48个底质样品的粒度分析、重金属分析结果,综合研究了天津海域表层沉积物类型分布特征和重金属元素的分布特征,使用Hakanson多元潜在生态风险指数法对天津海域的底质环境进行了评价。结果表明:1)位于永定新河河口的B46站位的潜在生态风险程度达到中度,其他各站位均为低度。Cd元素的污染程度最大,Zn元素的污染程度最小。几种重金属的危害系数顺序为:Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr>Zn。2)南部海区的重金属元素含量水平普遍高于北部海区。重金属元素富集区分别位于独流减河北部至临港产业区的围海造陆地区和永定新河口至东疆港外侧的地区,这两个地区水动力较缓,沉积物粒度较细。对各采样点进行对比得出,重金属污染程度顺序为:河口>内湾>外湾。

天津海域实例研究证实的碎屑沉积物分类法的比较与优选

Shepard(1954)和Folk等(1970)的碎屑沉积物分类方法是2种较为常用的分类方法,尽管都是基于沉积物粒度组成的三元分类,但二者的出发点和思路有很大的不同。用2种分类方法研究了天津海域的表层沉积物,结果表明:相对Shepard分类方法而言,Folk分类图解更简洁、更实用,沉积物类型分布与本地区的水动力格局一致,具有明显的动力学意义,在一定程度上反映了沉积环境的变化、沉积物的物源和输运方向。通过2种方法对比进行实例研究,显示出Folk分类方法的优点,建议在我国海洋沉积学研究中推广Folk分类方法,以便更好地表述并研究沉积物特征及其分布规律。

渤海湾西岸晚第四纪海相地层划分及地质意义

BT113孔和BT114孔是位于渤海湾西岸地区的2个80m全取心钻孔。通过对钻孔岩心的岩性、沉积构造及生物组合等特征分析,结合AMS14 C和OSL(光释光)测年结果,揭示中更新世晚期以来本地区主要发育3个海相地层:自下而上为中更新统上部的第三海相地层(简称'海三')、上更新统的第二海相地层(简称'海二')和全新统的第一海相地层(简称'海一'),指示中更新世晚期以来研究区发生的3次主要海面波动。与全球海面变化曲线对比,海三,海二和海一分别发育于MIS(深海氧同位素阶段)7、MIS5和MIS1的高海面时期,说明渤海湾西岸中更新晚期以来地层记录的海面变化趋势与全球变化一致。与前人的传统认识不同,认为受全球海面及渤海海峡地貌共同影响,MIS3时期研究区并未发生大范围海侵。通过多个钻孔的对比分析,3个海相地层在渤海湾西岸地区的分布较广,具有良好的可对比性,不同钻孔之间同一海相地层的高程和厚度的较大差异指示本地区在晚更新世期间发生较强的差异性沉降活动。

渤海湾西部现代有孔虫群垂直分带的特征及其对全新世海面、地质环境变化的指示

对渤海湾西部潮间带和浅海区106个表层底质样品的活体与死有孔虫进行分析,筛选出8个优势种。利用死体有孔虫研究了优势种随水深(高程)变化的垂直分布特征,讨论了不同属种、不同有孔虫垂直组合带与地质环境、海面的定量关系。结果表明,有孔虫属种和组合的指示范围决定其作为地质环境及海面变化指标的灵敏性和精度。确立了研究区有孔虫海相性评价指数及与水深(高程)的相关性。根据对研究结果的实例应用的分析,恢复了研究区一个局部地点的相对海面变化曲线,为全新世地质环境和海面变化研究提供了一个新的尝试案例。

渤海莱州湾第四纪晚期以来微体化石组合特征和沉积环境演化

对渤海莱州湾南岸央子镇YZ1钻孔取微体古生物样品18个,通过分析鉴定和地层对比,以及对微体古生物化石进行属种、丰度和分异度分析,共划分出4个化石组合层段。根据化石组合特征分析认为:第Ⅰ、第Ⅱ微体化石组合为全新世海侵的产物。第Ⅰ组合代表了海进序列,沉积环境为潮上带—潮间带;第Ⅱ组合为海退序列,沉积环境为潮间带—潮下带。第Ⅲ、第Ⅳ组合分别是晚更新世2次海侵的产物。第Ⅲ组合为晚更新世末期海侵的产物,海侵规模较大,沉积环境为滨海潮坪—潮间带;第Ⅳ组合海侵规模较小,陆相因素增大,沉积环境为河口—滨岸带或者为海陆交互相。

渤海湾全新世贝壳堤与牡蛎礁:古气候与海面变化

讨论了早全新世晚期以来渤海湾西岸贝壳堤平原成堤、西北岸牡蛎礁平原(及毗邻浅海区)建礁过程的同时性特征和气候变化与这一特征之间的关系,以及堤、礁记录的相对海面变化。堤、礁大致同时发育,可分为6期,依次分别被寒冷事件5、4、3、2和1分隔。堤底板前、后缘高差大致对应3m的大潮差、礁顶板大致对应海平面。据二者分别重建了南部贝壳堤平原、北部牡蛎礁平原的相对海面变化:南部自7ka cal BP以来基本与现代海平面等高,小的波动在±1m之间,压实固结作用抵消了中全新世的相对高海面;北部中全新世的相对海平面位置因新构造和固结压实双重下沉作用的影响,已位于现代海平面2～3m以下。

渤海湾西部表层沉积物粒度特征与沉积混合

根据渤海湾西部135个表层沉积物样品的粒度分析结果,分析了表层沉积物的粒度特征与规律。整体上由研究区东北部沿海岸向南沉积物粒度变细,由砂和粉砂质砂变为砂质粉砂,再变为粘土质粉砂。沉积物粒度频率曲线显示,由研究区东北部至北部,沉积物粗组分含量减少,由单峰逐渐过渡为主峰或弱峰,到中部粗组分减少为粗尾形态,到南部粗组分几乎缺失;而沉积物细组分的变化趋势则与之相反。沉积物粗组分在粒度频率曲线上的表现由单峰逐渐过渡至主峰或次峰,粗峰含量减少,到中部粗组分减少为粗尾形态,到南部粗组分几乎消失;而沉积物细组分的变化趋势则与之相反。沉积物粒度参数的平面分布规律和粒度参数之间的相关性变化形态显示出粗细2种母质组分以不同比例的沉积混合的特征,即来自东北部的粗组分与来自南部的细组分发生混合,这可能主要与区内双向的沿岸环流输运有关。

渤海湾西岸BT113孔35ka以来的沉积环境演化与海陆作用

根据渤海湾西岸有孔虫和介形虫与年代学(AMS14C和OSL测年)研究,将该段岩心自下而上划分为6个沉积单元(U1—U6),它们依次形成于晚更新世的河流及全新世的潮滩、浅海、前三角洲、三角洲前缘和三角洲平原沉积环境,结束于约35 ka的U1单元的陆相环境,证实晚更新世低海面时渤海湾西岸未受海水影响。U1和U2单元之间,存在历时约27 ka的沉积间断(35～8.5 ka cal BP),研究区因此缺失早全新世沉积。U2单元的潮滩环境指示全新世海侵于8.5 ka cal BP到达渤海湾西岸,当时相对海平面为-16.7 m。U3单元为浅海环境,约6 ka cal BP时相对海平面上升到-6.8～-1.8 m。8.5～6 ka cal BP期间的海面上升速率是0.4～0.6 cm/a,可能与MWP1C事件有关。U4—U5单元,转为三角洲环境,沉积速率增大,反映自3.7 ka cal BP河流输入影响加强,约1.3 ka cal BP时成陆,形成U6单元。晚更新世35 ka以来的陆海环境演化,总体上是对气候变化控制下的海面变化的响应。

环渤海海岸带^(14)C数据集(Ⅰ)

环渤海泥质海岸带近30年来获得的600余个放射性碳测年数据,确定了该地区晚更新世晚期以来的基本年代地层序列。但是,对14C数据的系统校正,迄未得到应有的重视,致使在应用14C数据解释地层和地质现象的年代时,存在着一定程度的混乱。文章对作者自己所采集和由国内外有关实验室测定的126个14C数据进行了系统校正,主要步骤包括分馏效应、地区性海洋贮存库效应及大气14C含量变化校正等。建议以-2.68‰PDB作为环渤海晚更新世晚期以来半咸水和开放浅海区(潮间带与潮下带上部)贝壳的地区性δ13C平均值。另外,讨论了在地区性海洋贮存库效应值获得之前的1990年代,以MARINE 93与INTCAL 93程序的平均校正年龄近似地视作该地区贝壳的校正值,以抵消这一类地区小型水体与大气迅速进行14CO2交换而对年龄值的影响。CALIB 4.4校正结果表明,前述近似校正是可行的,其结果仍可沿用。文章经统一校正的年龄,最大限度地接近其太阳历纪年的"真实"年龄,从而有助于更加准确地重建该地区的晚更新世晚期以来的地质年代史,并可与考古纪年及其他测年方法获得的绝对年龄直接对比。

渤海湾西侧泥质海岸带全新世岸线的变化与海洋的影响(英文)

以渤海湾泥质海岸带为例,从形态和地层证据2个方面总结了全新世岸线变化与海洋作用对该地区海岸带发育的影响。中全新世以来千年级别的岸线变迁至少以6次停顿(形成贝壳堤和泥质岭地)和岸进的交替为特征。过去130年间10年级别的岸线变化分为4个阶段,显示了"小冰期"结束后随气温上升而发生的岸线自然蚀退是如何逐渐被人类活动(特别是2000年以来的围海造陆)所取代的。全新世海相沉积中发现的9个峰值期和晚全新世的7次风暴驱动事件,表明了研究区泥质海岸带增强的海洋影响。这些结果提供了一条经由地质背景认识现代泥质海岸带过程的途径。

渤海湾西北岸牡蛎礁体对区域性构造活动与水动型海面变化的响应

渤海湾地区广泛分布的古海面标志物,为建立该地区的相对海面变化曲线提供了良好的基础。过去 20年来该地区已相继建立了一些相对海面变化曲线,但在讨论影响古海面标志物高程的因素时,未将构造活动与水动型海面变化及均衡作用对高程的贡献量加以区分。文章以该地区 7个点的古海面标志物及相关层位的高程测量与年代学测定结果,经与地区性预测海面变化曲线进行对比后,定量讨论了该地区海面变化(包括绝对海面变化与冰川、水均衡作用)与构造活动对古海面标志物高程的贡献;并以壳体的稳定同位素、地层记录与古地震研究资料讨论了牡蛎礁体在建礁过程中所记录的构造下沉。

渤海湾全新世牡蛎礁：时空分布和海面变化标志点

以他人和本研究小组对渤海湾西北岸牡蛎礁平原、毗邻浅海区的全新世埋藏牡蛎礁和现生牡蛎礁的研究为基础,重新考订了与礁体有关的数据的沉积学意义及年龄,进一步厘定了牡蛎礁的形成时间、礁体顶板和底板的高度。在原有的9个礁群的基础上,增加了目前发现的最老的早全新世晚期礁群;在沿海低地新发现的滨海湖、空港牡蛎礁,暂作为北淮淀礁群的亚礁群。根据对大吴庄等3处礁体顶板的水准测量,发现礁顶最大起伏为±0.7m,以此作为礁顶自身的垂直误差范围。据对北淮淀等5个礁体的"最后一个砂质纹层"高度的调查,推断礁顶上覆潮间带泥层的平均厚度为1.6m。该厚度是当地海平面与平均高潮位之间的调适空间所能提供的最大堆积厚度,成为支持礁顶高度对应海平面的佐证。根据上述结果,确定了渤海湾牡蛎礁顶板作为海面变化标志点的条件。该研究是重建牡蛎礁平原全新世相对海面变化曲线和探讨其与气候变化关系的基础。