珠江三角洲晚第四纪沉积序列及其对海侵过程的响应

地处南海北部的珠江三角洲在晚第四纪以来经历了数次海面升降过程,沉积了多套海相、陆相及海陆交互相地层,为研究河口海岸带地区的沉积模式及古环境演变过程提供了良好的研究材料。以江门GC088孔岩芯为主要研究材料,通过岩相分析、粒度分析、磁化率、微体古生物学及年代测试分析等手段,结合区域内其他第四系钻孔剖面资料,综合揭示了珠江三角洲江门新会地区晚更新世以来地层沉积序列及沉积环境演变过程,主要得出如下结论:(1)新会地区第四系存在河床相、潮控河流相、河口湾相、三角洲前缘相、潮坪相、三角洲平原相6种沉积相及风化形成的花斑黏土层;(2)通过本文新获取的14C和OSL年代测试结果并综合对比区域内其他钻孔的测年结果建立了新会地区晚第四纪以来的年代框架,认为珠江三角洲普遍存在2次海侵-海退旋回过程,且下海侵旋回的年代应归属于MIS 5;(3) GC088孔多指标分析结果呈现出较好的周期性,与海平面变化曲线变化较一致;结合区域内部分钻孔沉积相变化及其他各类指标结果(如元素比值、孢粉、有孔虫等),揭示了珠江三角洲MIS 5阶段可能存在次一级海平面波动。本研究结果表明珠江三角洲晚更新世的沉积环境演化过程主要受到全球海平面变化及冰期-间冰期旋回时岸线移动的影响。

漫反射光谱法对闽粤沿海花斑粘土沉积环境及成因的指示

赤铁矿和针铁矿是自然界最常见的两种铁氧化物,广泛分布于沉积物中,其相对含量关系不仅可以反映沉积环境,同时也为成因判别提供依据。由于传统测试方法操作复杂、效率低下,因此难以快速而准确的测定铁氧化物的种属及含量。近年来,基于紫外-可见光-近红外分光光度计的漫反射光谱分析法因操作简单、测试速度快、检测限低等优势,被广泛地应用于沉积物的研究中。在我国闽粤沿海的晚第四纪盆地中,广泛发育一套末次盛冰期的黄色粉土层,有时混杂红、灰色,也被称为“花斑粘土”。对于该套花斑粘土层,前人多将其归因于海进期的水下沉积物在全球低海面时期,顶部因暴露地表风化所致。而研究发现,大部分花斑粘土与下伏沉积在岩性上没有过渡,截然相交,“风化”难以解释该现象;花斑粘土中也并无发现其下伏沉积层所富含的海相生物化石,表明两者在沉积环境及物源上存在较大差异。为了进一步判定花斑粘土的沉积环境及成因,在以往研究的基础上,使用漫反射光谱分析法,从铁矿物特征的角度对珠江三角洲第四纪钻孔进行研究。结果表明,花斑粘土的赤铁矿特征峰峰高>针铁矿特征峰峰高,而其下伏沉积层的赤铁矿特征峰峰高<针铁矿特征峰峰高。赤铁矿是干燥温暖、陆上氧化条件的产物,针铁矿是长期潮湿、水下还原条件的产物。因此,花斑粘土并没有经过长期水化作用的改造,并非水下沉积原地风化形成,应属陆上外来粉尘堆积。各钻孔垂向上,花斑粘土两种铁矿物峰高值的变异系数较小,一阶导数曲线形态相似,表明不同深度成分均一,堆积前经历了充分的混合与分选,这为风成成因的判定提供新的证据。可见,漫反射光谱分析法不仅对沉积物中铁氧化物的鉴定提供技术支持,同时也为沉积环境及成因的判别提供新的思路。

晚更新世以来珠江三角洲地层层序再分析及新构造运动新认识

普遍认为珠江三角洲存在上、下两个海侵—海退旋回,对下旋回有30~50 ka(MIS3)和约120 ka(MIS5)之争。通过近1万个钻孔资料,提取了20余个典型钻孔岩心数据,运用生物地层学、年代地层学和层序地层学等方法,重新划分了层序及沉积相,并与深海氧同位素阶段进行对比,识别出SB3(基岩深度风化壳)、SB2(花斑黏土层2)和SB1(花斑黏土层1)等层序边界,分别对应于MIS6,4(或4~2),2等3次低海面期,并将三角洲沉积分出下、中、上3层。认为250 ka以来珠江三角洲最大平均下沉速率约为0.34 mm/a。下沉前,为星罗棋布的低矮山地+宽阔台地+“过路河”的亚热带准平原地貌景观,掀斜下沉后,被厚度不等的晚更新世以来松散沉积层覆盖。

三维数字岩芯技术在珠江三角洲第四纪软沉积物变形研究中的应用

珠江三角洲地区是否存在晚第四纪的断裂活动是大湾区战略规划的一个重要参考因素。活动断裂带内第四纪松散沉积物是断层活动的主要标志及信息载体,细致、立体地观测松散沉积物并非易事。通过采用X射线全岩芯扫描技术,对珠江三角洲地区主要断裂带上的钻孔岩芯进行了扫描和处理,使用体渲染技术对岩芯的三维结构进行可视化,重点观测第四系未固结沉积物的变形现象。研究表明,岩芯CT扫描图像不仅克服了未固结岩芯难以自由转动、无法开展多角度观测的困难,而且可以揭示大量在岩芯照片上无法观察到的现象,如岩芯的内部非均匀结构、物质分布情况、裂缝的展布形态,以及裂缝处的物质成分变化等。结合沉积物测年结果,可以给出断裂活动时间。因此,对于未固结沉积物钻孔岩芯,全岩芯CT扫描可以作为优选的观测、分析新手段,在未来的工程探查和活动断裂研究中加以推广。