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1、第31卷第6期海洋与湖沼Vol.31,No.62000年11月OCEANOLOGIAETLIMNOLOGIASINICANov.,2000北黄海西部海底沉积物的粒度3特征和净输运趋势程鹏高抒(中国科学院海洋研究所青岛266071)提要根据对北黄海西部海底沉积物的粒度测试,运用“粒度趋势分析”方法,分析探讨了北黄海西部(渤海海峡区)海底表层底质的粒度分布特征和净输运趋势。结果表明,本区的细颗粒沉积物主要位于北黄海中部和山东半岛沿岸、大连湾附近,粗颗粒沉积物则主要分布于庙岛群岛以东和大连湾东南侧海区。沉积物的平均粒径、分选系数、偏态系数等粒度参数的分布特征有一定的对应性。除庙岛群岛东侧的砂质沉
2、积,分选较好之外,其它海区的沉积物总体特征是,粒径越粗,分选越差,偏态更正偏;而粒径越细,分选越好,偏态系数也较低。山东半岛北侧的沉积物具有向东和向东北的输运趋势,西部沉积物的输运趋势向东南并转向东,北部沉积物的输运趋势向南,形成了向北黄海中部汇聚的趋势。本项研究还表明“粒度趋势分析”方法在大范围的陆架区域具有较好的适用性。在操作中,使用规则的正方形网格可以较全面判断、合成趋势矢量;进行高密度的采样有助于揭示沉积物净输运趋势的细节特征。关键词粒度特征粒度趋势分析沉积物输运北黄海学科分类号P736.21沉积物的粒度数据被广泛用于判断沉积物的沉积环境。此外,许多研究者试图将沉积物粒度参数的空间
3、变化和其输运路径、方向联系起来。早期研究主要分析单个粒度参数的变化如平均粒径或分选系数等,平均粒径被认为是沿沉积物搬运方向逐渐变细(Pet2tijohnetal,1972;Self,1977),但是,相反情形也同样存在(McCave,1978;Nordstrom,1981)。因此,使用单个粒度参数分析沉积物净输运方向,其效果有限。McLaren(1981)、McLaren等(1985)提出运用三个参数(平均粒径、分选系数和偏态系数)的组合去描述沉积物的搬运方向。这项研究被逐渐发展成为“粒度趋势分析”方法(Gaoetal,1991,1992;LeRoux,1994a、b)。本文采用Gao等(
4、1991)方法:根据沉积物粒度参数的二维空间分布,判断沉积物的净输运格局。这种方法已被应用于河口、海岸、潮汐汊道、潮流沙脊等多种海洋环境(Gaoetal,1992,1994a;Gaoetal,1994;Pedrerosetal,1996),其结果与流场观测、示踪砂实验和地貌特征所显示的沉积物输运格局较为吻合。北黄海是黄河入海泥沙向外海扩散的主要通道和重要的沉积作用区。研究北黄海海区沉积物的净输运格局有助于理解黄河物质向外海输运的过程和机制。本文研究目的在于:1)了解本研究区3中国科学院重点资助项目,KZ952-J1-406号;国家自然科学基金资助项目,49876018号。程鹏,男,出生于1
5、973年5月,博士生,E2mail:shugao@ms.qdio.ac.cn收稿日期:2000-02-16,收修改稿日期:2000-07-286期程鹏等:北黄海西部海底沉积物的粒度特征和净输运趋势605沉积物的类型和粒度分布特征;2)运用“粒度趋势分析”方法探讨海底沉积物的净输运格局,并与以往的研究结果进行相互验证;3)“粒度趋势分析”方法虽然已用于多种海洋环境,但这些研究区域的尺度都较小。本文将探讨“粒度趋势分析”方法在大范围的陆架区域中运用的适用性和在操作方法上的问题。1材料与方法1.1样品采集与粒度测试1998年9月,中国科学院海洋所“金星二号”考察船在北黄海西部海域进行了海洋地质和
6、地球物理调查,调查中使用抓斗式采样器采得70个站位的底质表层样,采样站位见图1。沉积物样品经六偏磷酸钠溶液和超声图1底质采样站位波分散后,用Cilas940L型激光粒度仪Fig.1Stationsforsurficialsedimentsamplingandshallowseismic(法国产,测量范围013—2000μm)进surveyoverthenorthernYellowSea行粒度测试,粒度参数的计算用矩值法(McManus,1988),每个样品计算3个粒度参数:平均粒径(μ)、分选系数(σ)和偏态系数(SK)。沉积物的类型命名依据Shepard(1954)。nμ=6PiSi(1
7、)1n1σ=(S22(2)6Pii-μ)1n1(S33(3)SK=6Pii-μ)1式中:Pi为粒径Si的百分含量,n为粒径的个数。1.2粒度趋势分析McLaren等(1985)提出,由于选择性起动、搬运和堆积,如果沉积物从D1点搬运到D2点,其平均粒径将变得更细,分选更好,偏态更正偏;或平均粒径将变得更粗,分选更好,偏态更负偏,即满足两种情况:(1)μ2>μ1,σ2<σ1,SK2
