全新世以来珠江三角洲的沉积演变模式研究

摘要

珠江三角洲是我国一个极其复杂的大尺度河口系统，具有独特的河网体系和河口湾。关于珠江三角洲的发育模式，存在各种不同的观点。为了探讨全新世以来珠江三角洲的沉积演变模式，本文在重新审视这些观点的基础上，收集了92个拥有全新世14C测年的钻孔，对钻孔进行了详细的沉积物特征分析，并以此建立三角洲的等时地层格架，统计计算三角洲在4个不同阶段的平均沉积速率。重建了距今6 ka海进盛期的古珠江河口湾水下地形作为PRD-LTMM长周期‘动力-沉积-形态'模型的初始边界，并应用模型计算了6 ka以来的古珠江河口湾的流场、泥沙浓度场、潮波传播、冲淤厚度和岸线演变，通过地貌动力学方法对模型输出进行了分析和概括。沉积学、地层学的分析结果与地貌动力学分析结果相互印证，揭示了珠江三角洲形成演变过程以及沉积动力机理。主要认识如下：
　　 ⑴珠江三角洲古河口湾的形态、峡口地形(“门”)和基岩岛屿重塑了海洋和河流动力的分布，对三角洲和河网形成有重要控制作用。海侵盛期以来珠江三角洲的岸线演进并不是简单的由北向南，而是存在以下几种趋势：1)自陆向海、自北而南的总体沉积方向；2)三角洲边缘沉积；3)岛屿丘陵周边沉积趋势明显；4)河网河道自河流出口和峡口两端向中间发育的趋势。
　　 ⑵根据沉积动力演变过程和地理位置，可以将三角洲划分为10个子三角洲平原系统，各子三角洲平原在时间上基本是同时发生的，而在空间上是相邻的沉积体，互不重叠。各子三角洲平原又都由若干的沉积体构成。沉积体为珠江三角洲最基本的建构单元，它与河道的形成发展过程存在耦合互动的关系。‘三角洲-子三角洲-沉积体'这一分级结构是海侵盛期以来珠江三角洲这个复杂开放系统结构性、边界性和运动性的本质概括。
　　 ⑶全新世沉积层垂向堆积序列绝大部分表现为下粗上细的正向序列，而不是下细上粗的反向序列，后者被认为是进积型三角洲的经典模式序列。也不具有典型Gilbert三角洲的前积层、顶积层等沉积层序。
　　 ⑷受相对海平面及沉积空间变化的影响，珠江三角洲在全新世4个阶段中的平均沉积速率变幅较大。Q41最小，仅为1.27 mm/a；Q42-1最大，为2.34 mm/a。Q43以来的平均沉积速率为2.27 mm/a，并非全新世各期中最大，虽然该时期由于人类活动频繁使珠江来沙量增多，但由于古河湾沉积空间的减少和河湾中河道的形成、束窄，沉积物被输运到外海的比例不断增加。海侵盛期以来的高沉积区可以同时分布于三角洲的不同区域，反映了复杂边界对沉积物输运的影响改造作用和三角洲沉积发育的多向性。
　　 ⑸基于沉积、动力和地貌的分析结果，珠江三角洲在全新世的发育模式可以概括为：早全新世溯源堆积-中全新世分级结构充填-晚全新世河汊简化。独特的沉积环境是珠江三角洲在海侵盛期之后演变模式不司于其它三角洲的主要控制因素。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪言

1.1三角洲的研究进展

1.1.1国内外三角洲的研究进展

1.1.2珠江三角洲的研究进展

1.2研究问题及内容

1.2.1问题的提出和意义

1.2.2研究的内容

1.3研究的资料及方法

1.3.1资料

1.3.2方法

1.4论文结构

1.5研究的意义和创新

第2章 区域背景

2.1珠江流域盆地概况

2.2珠江三角洲的地貌特征

2.3珠江三角洲的构造升降

2.4珠江三角洲第四纪地层

2.5珠江三角洲水文特征

2.6珠江三角洲海洋学特性

2.7珠江三角洲的历史气候

2.8珠江三角洲的历史相对海平面

第3章 对珠江三角洲演变模式不同学说的商榷

3.1引言

3.2全新世珠江三角洲发育模式不同学说的商榷

3.2.1“断块型三角洲”说

3.2.2“复合的冲缺三角洲”说

6.2.3“溯源堆积至前展沉积”说

3.2.4“汊道层级发展”说

3.2.5“多源复合的湾内充填”说

3.2.6“分级结构充填”说

3.3小结

第4章 等时地层反映的珠江三角洲沉积发育过程

4.1引言

4.2资料和方法

4.2.1 PRD系列钻孔的整理与分析

4.2.2钻孔资料的使用

4.3代表性钻孔

4.3.1 PRD03孔

4.3.2 PRD05孔

4.3.3 PRD06孔

4.3.4 PRD10孔

4.3.5 PRD16孔

4.3.6 PRD18孔

3.2.7 D01孔

3.2.8 D09孔

3.2.9 D02孔

4.4.全新世珠江三角洲的主要地层界面

4.4.1海泛面

4.4.2最大海泛面

4.5代表性联孔剖面

4.5.1 A-A’联孔剖面

4.5.2 B-B’联孔剖面

4.5.3 C-C’联孔剖面

4.5.4 D-D’联孔剖面

4.5.5 E-E’联孔剖面

4.6等时地层反映的珠江三角洲沉积发育特征

4.7小结

第5章 沉积速率反映的沉积发育过程

5.1引言

5.2材料与方法

5.3结果

5.4讨论

5.4.1沉积速率与沉积环境的时空变化特征

5.4.2沉积速率与动力结构

5.5小结

第6章 长周期“动力-沉积-形态”模型反映的沉积发育过程

6.1引言

6.2古岸线恢复与古水深重建

6.2.1资料与方法

6.2.2古岸线恢复

6.2.3古水深重建

6.2.4误差分析

6.3模型构建

6.3.1潮流模块

6.3.2泥沙输运模块

6.3.3 床底地形变化模块

6.3.4长周期变量控制模块

6.4长周期模型验证的控制因素

6.5模拟约减—地形时间步长的延长

6.6模型网格建立

6.6.1正交曲线风格生成基本方法

6.6.2古珠江河口湾的正交曲线网格生成

6.6.3动边界处理技术

6.7模型运行

6.7.1边界

6.7.2模型计算参数

6.8模型验证

6.8.1模型验证的理论和方法

6.8.2沉积总量验证

6.8.3沉积速率验证

6.8.4历史地理与考古学验证

6.8.5空间差异和时间过程的对比验证

6.9模拟验证效果评价

6.10模拟结果及地貌动力学分析

6.11子三角洲演进的动力沉积特征

6.11.1东江子三角洲平原和潭江子三角洲平原的动力沉积过程

6.11.2西樵山麓子三角洲平原的动力沉积过程

6.12沉积体与动力结构

6.13沉积体与河道形成的耦合互动机制

6.14小结

第7章 珠江三角洲的沉积发育模式及其指示意义

7.1珠江三角洲的沉积发育模式

7.2珠江二角洲沉积模式与其他三角洲的比较

7.3珠江三角洲沉积发育模式的指示意义

7.4小结

第8章 结论

参考文献

附录1 钻孔测年数据表

致谢