珠江三角洲中山橫欄地區(qū)晚第四紀(jì)以來的沉積特征

劉子寧

LIUZi-Ning

（廣東省地質(zhì)調(diào)查院，廣州510080）

（Guangdong Institute of Geological Survey,Guangzhou 510080,Guangdong,China）

關(guān)于珠江三角洲沉積特征的研究，始于柯威廉(G.W.Oliveroa,1915)和陳國達(dá)(1934)[1]，其后，許多學(xué)者從第四紀(jì)地質(zhì)、地層學(xué)、地球化學(xué)、環(huán)境磁學(xué)等方面，對珠江三角洲的形成、發(fā)育、演變等規(guī)律進(jìn)行了長期的研究[1-7]。但由于在三角洲形成過程中沉積動力的復(fù)雜性、橫向相變和海平面下降時的侵蝕作用以及各研究者所據(jù)資料不同等諸多原因，有關(guān)珠江三角洲的許多基本問題，如晚更新世以來存在幾次沉積旋回、上更新統(tǒng)最老年齡、全新世海侵是一次還是兩次、全新統(tǒng)沉積開始年齡、研究區(qū)是否存在華南末次冰期沉積等，目前仍多有爭論。本文選擇位于珠江三角洲中山橫欄地區(qū)的Ⅳ01鉆孔為研究對象，結(jié)合鉆孔的巖性特征、粒度以及“廣東省珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查”項(xiàng)目的地球化學(xué)資料，分析珠江三角洲地區(qū)晚第四紀(jì)以來的沉積特征，進(jìn)而探討珠江三角洲晚第四紀(jì)以來的海侵旋回，旨為珠江三角洲第四紀(jì)環(huán)境演化進(jìn)一步研究提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

珠江三角洲主要由西江、北江、東江、潭江、流溪河在灣內(nèi)堆積復(fù)合而成，三角洲內(nèi)有五分之一的面積為星羅棋布的丘陵、臺地、殘丘，使水道分八個口門出海，“五江匯合，八口分流”，構(gòu)成珠江三角洲的地貌特色。除東南面為南海外,珠江三角洲周圍主要由花崗巖、花崗片麻巖等形成的低山和丘陵環(huán)繞，平原上沉積層總體淺薄，但島丘眾多、基底地形復(fù)雜，形成了三角洲獨(dú)特的沉積特征[2]。

中山市橫欄地區(qū)在珠江三角洲第四紀(jì)地層研究中有著代表意義，全新世海侵規(guī)模最大的沉積層—橫欄組，因該地區(qū)地層的代表性而命名。鉆孔Ⅳ01位于橫欄鎮(zhèn)的西北，地理坐標(biāo)為：22°32.623′N，113°14.623′E（圖1）?？咨?9.60 m，其中0~0.85 m為耕植土，35.10~39.60 m為基巖風(fēng)化殼，中間第四系既有海相發(fā)育，也有陸相沉積，反映該孔處于海陸交互作用的敏感地帶；該孔揭露地層較全，厚度較大，在珠江三角洲平原區(qū)有一定代表性（圖2）。

圖1 珠江三角洲鉆孔地理位置示意圖Fig.1 Geographic location of study area and drilling coresof the Pearl Deltaarea

2 鉆孔與樣品

2.1 巖心描述

Ⅳ01孔巖芯顯示為灰黃色、深灰色、土黃色、青灰色及灰黑色，主要由粉砂質(zhì)淤泥、淤泥質(zhì)細(xì)砂、粘土、細(xì)砂、中粗砂、礫砂及少量礫石組成。第四系松散沉積物自下而上，共可劃分出21個巖性細(xì)層，大致分為以下六段（圖2）：①35.10~25.10 m段主要為灰黃色砂礫、礫石，底部夾薄層深灰色粘土質(zhì)粉砂，見腐木；②25.10~17.10 m段下部為灰白色粉砂質(zhì)粘土，夾較多黃紅色粘土，上部為雜色花斑粘土，頂部見蠔殼碎屑，同區(qū)對應(yīng)層位有3個C14年齡數(shù)據(jù)，范圍為：30440±1500~21000±2300 a①；③17.10~13.80 m段為灰黃色含礫粗中砂，見蠔殼，上部為深灰色中砂，分選較好；④13.80~5.00 m段下部為深灰色粘土，上部為深灰色細(xì)砂質(zhì)淤泥、細(xì)砂，普遍含蠔殼，同區(qū)對應(yīng)層位C14年齡為:7290±60 a①；⑤5.00~3.05 m段為深灰色中細(xì)砂，夾粘土薄層；⑥3.05 m以上為灰黃色細(xì)砂質(zhì)淤泥，測得同區(qū)鉆孔對應(yīng)層位年齡為:2350±110 a①，頂部為耕植土，含根系。

2.2 樣品采集與分析測試

巖芯全孔連續(xù)取樣，在不跨層的原則下，深度10.0 m以上的按0.5 m的密度采樣，深度10.0 m以下按2.0 m的間隔取樣，共采集沉積物樣品46件進(jìn)行元素全量分析。并按巖性共劃分出21段細(xì)層，分層采集21件樣品進(jìn)行粒度分析。

沉積物樣品的元素全量分析測定工作由中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查所進(jìn)行，共完成B、Ba、Sr等39項(xiàng)指標(biāo)的分析測試，其中B采用發(fā)射光譜法測試，Ba、Sr采用壓片法-X射線熒光光譜法測試；測試的準(zhǔn)確度及精密度，用分析國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW）方法進(jìn)行檢驗(yàn)，準(zhǔn)確度和精密度參數(shù)對數(shù)差、標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果合格率均為100%。

粒度分析工作由中國地質(zhì)調(diào)查局海洋地質(zhì)實(shí)驗(yàn)檢測中心承擔(dān)，小于2 mm樣品經(jīng)去除有機(jī)質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)物和生物殼體、洗鹽、分散等步驟，采用激光衍射法進(jìn)行分析，大于2 mm礫石部分采用0.5φ 的粒級區(qū)間，使用篩析法進(jìn)行測定。

圖2 Ⅳ01孔地層與相鄰鉆孔地層對比圖Fig.2 Comparison of strata of coreⅣ01 with that of nearby cores

3 粒度特征

粒度分析的目的是研究沉積物的粒度大小和粒度分布，由粒度參數(shù)及粒度曲線特征判斷當(dāng)時的搬運(yùn)介質(zhì)、搬運(yùn)方式、沉積環(huán)境，結(jié)合巖性及其他標(biāo)志確定沉積相[9-11]。

于Ⅳ01孔剖面第四系松散沉積物中共采集21件樣品進(jìn)行粒度分析，粒度參數(shù)采用福克和沃德公式[9]進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列于表1。

表1 珠江三角洲中山橫欄Ⅳ01孔粒度參數(shù)Table 1 Grain size data of core IV01 in Henglan area, Pearl River delta

按照沉積物的平均粒徑(φ)，結(jié)合鉆孔的巖性特征，繪制Ⅳ01孔的粒度分布曲線，并以φ＝5.5（粉砂級）為界，劃分出粗細(xì)兩部分沉積物（圖3）。由圖可見，Ⅳ01剖面自下而上有三組粒度偏細(xì)層段（對應(yīng)虛線右邊），即25.10~17.10 m，13.80~8.80 m和6.00~0.00 m，三者之間則相應(yīng)的為粗粒級層段，結(jié)合該孔自下而上砂礫、礫石－粉砂質(zhì)粘土－含礫粗中砂－粘土－中細(xì)砂－細(xì)砂質(zhì)淤泥的層序剖面（圖2），Ⅳ01孔第四系松散沉積物，包含有三次下粗上細(xì)的沉積旋回（下粗上細(xì)的正向序列）。根據(jù)我們在珠江三角洲平原區(qū)揭露的四十多口第四紀(jì)鉆孔②，絕大多數(shù)剖面表現(xiàn)為這種下粗上細(xì)的正向序列，與進(jìn)積型三角洲經(jīng)典的下細(xì)上粗的反向序列模式不同[4]，具有一定的特殊性。究其原因，晚第四紀(jì)以來珠江三角洲平原區(qū)的沉積形成過程，主要受控于海平面的升降變化，珠江三角洲河網(wǎng)高度發(fā)達(dá)，直接與海聯(lián)通的河口眾多，形成過程的海侵期水進(jìn)型河床充填和溯源堆積，導(dǎo)致大量的泥、泥質(zhì)沉積覆蓋在早期顆粒相對較粗的潮道沉積和沖刷槽滯留沉積之上。

4 地球化學(xué)特征

目前已廣泛使用B、Ba、Ga、Rb、Sr等的含量和比值判別海相與陸相等沉積特征[8]。經(jīng)綜合對比已有的珠江三角洲海/陸相沉積物元素含量劃分的研究成果[2,5]，結(jié)合分析珠江三角洲第四系和現(xiàn)代河流與淺海的表層樣品地球化學(xué)數(shù)據(jù)②③，認(rèn)為將Sr>100、Ba>400、B>100(單位為10-6，下同)作為珠江三角洲海相沉積物指標(biāo)值，Sr<50、Ba<300、B<50定為珠江三角洲陸相沉積物指標(biāo)值比較適合（圖4，5）。

圖3 Ⅳ01孔粒度分布曲線圖Fig.3 Grain sizedistribution curveof coreⅣ01

由圖4，5可見，中山地區(qū)兩個剖面的B、Ba、Sr三條微量元素含量曲線的形態(tài)、高低值的層位是相當(dāng)接近的，總體反映出該地區(qū)有三個海相較為明顯的層次。例如Ⅳ01孔25.10~17.10 m，13.80~5.00 m以及3.05~0 m三段，B、Ba、Sr三條微量元素含量曲線基本都處于海陸交互相范圍，整體偏于海相，其間及底部表現(xiàn)則偏于陸相。表現(xiàn)了自下而上出現(xiàn)有三個明顯由陸到海的層序，反映了三次由陸相到海相的沉積旋回，與粒度特征曲線分析結(jié)果相吻合。

5 晚第四紀(jì)以來的三次海侵

晚第四紀(jì)以來，珠江三角洲究竟發(fā)生過幾次海侵，至今仍存有許多不同的觀點(diǎn)。但歸納起來，主要有以下兩種：一是認(rèn)為有過兩次海侵[1,14-15]：晚更新世一次（約27 kaBP），全新世一次（約7.5 kaBP以來）；另外就是認(rèn)為發(fā)生過三次[2,16-17]：晚更新世一次（約32.5~22 kaBP），全新世兩次（約7.5~5 kaBP，約2.5 kaBP以來）?？梢?，對于珠江三角洲究竟有過兩次還是三次海侵的爭論，主要集中于全新世5~2.5 kaBP期間，是否有發(fā)生過海退（局部海退），從而把全新世7.5 kaBP以來的這次海平面上升，歸結(jié)為一次還是劃分出兩次海侵過程。

珠江三角洲Ⅳ01孔第一次海侵對應(yīng)埋深為25.10~17.10 m，巖性為灰白色砂質(zhì)粘土，頂部見花斑粘土，同區(qū)相鄰鉆孔對應(yīng)層位C14年齡為:30440±1500~21000±2300 a。本段B、Ba、Sr三條微量元素含量曲線基本都處于海陸交互相范圍，整體偏于海相（圖4）。第二次海侵對應(yīng)埋深為13.80~5.00 m，巖性以深灰－灰黑色淤泥，淤泥質(zhì)中細(xì)砂為主，相鄰鉆孔對應(yīng)地層測得同位素年齡為:7290±60 a，微量元素B、Ba含量處于海陸交互相范圍，Sr含量值總體大于100×10-6，為海相（圖4）。第三次海侵對應(yīng)埋深為3.05~0.85 m，巖性為灰黃色粉砂質(zhì)淤泥，相鄰鉆孔對應(yīng)層位C14年齡為:2350±110 a，微量元素含量亦指示本段沉積物相偏于海相，為海侵層（圖4）。表明珠江三角洲中山橫欄地區(qū)晚第四紀(jì)以來，有三套明顯的海相地層，所對應(yīng)的年代分別為：30440±1500~21000±2300 aBP，7290±60 aBP和2350±110 aBP，相應(yīng)的，它們之間則為海退時期的陸相沉積，反映該地區(qū)三次的海侵-海退的沉積旋回。在已揭露的珠江三角洲平原區(qū)第四紀(jì)鉆孔中，中山古鎮(zhèn)、橫欄、坦背、東升、小欖、斗門平沙、東莞望牛墩一帶普遍揭露有一層淺風(fēng)化的富含鐵質(zhì)氧化物的灰黃、淺黃、褐黃色粘土、粉砂質(zhì)或砂質(zhì)粘土，時代屬于中全新世中晚期（5~2.5 kaBP），為陸相風(fēng)化的產(chǎn)物(圖2)，在不久前的珠江三角洲地區(qū)國土資源調(diào)查中，將此段地層單獨(dú)劃分，定名為東升層①。表明在中全新世后期，發(fā)生過一次海退，至少是一次規(guī)?？芍辽鲜鑫恢靡粠У木植亢Ｍ恕１疚耐ㄟ^對珠江三角洲Ⅳ01孔第四系沉積物的巖性特征、粒度以及微量元素資料的綜合分析，認(rèn)為晚第四紀(jì)以來，珠江三角洲地區(qū)有過三次海侵。

6 結(jié)論

通過以上分析，可以得到以下結(jié)論：

（1）珠江三角洲晚第四紀(jì)沉積物自下而上，可劃分出三次下粗上細(xì)的沉積旋回，與進(jìn)積型三角洲下細(xì)上粗的反向序列模式不同，具有一定的特殊性。

（2）在珠江三角洲平原區(qū)，應(yīng)用B、Ba、Sr三個微量元素含量特征總體上能夠識別第四系的沉積相,其判別結(jié)果與粒度曲線具有良好的一致性。

圖4 中山地區(qū)Ⅳ01孔指相元素分布圖Fig.4 Distribution of concentrationsof indicator elementsof core IV01 in the Zhongshan area of the Pearl River delta

圖5 中山地區(qū)Ⅳ06孔指相元素分布圖Fig.5 Distributionsof concentrationsof indicator elementsof core IV06 in the Zhongshan area of the Pearl River delta

（3）晚第四紀(jì)以來，珠江三角洲中山橫欄地區(qū)鉆孔的巖性、粒度及微量元素含量特征顯示，該地區(qū)沉積物有三套明顯的由陸到海的沉積層序，反映了三次海侵的沉積旋回。

注釋：

①廣東地質(zhì)調(diào)查院.江門市、香港幅1∶25 萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查.2003.

②廣東省地質(zhì)調(diào)查院.廣東省珠江三角洲形成演化過程地球化學(xué)特征研究. 2010.

③廣東省地質(zhì)調(diào)查院.廣東省珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)農(nóng)業(yè)地質(zhì)與生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查. 2012.

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