海南岛万宁小海的障壁海岸沉积

海南岛万宁小海的障壁海岸沉积 第 28 卷 第 5 期 中国矿业大学学报 V o l. 28 N o. 5 1999 年 9 月 Jo u rna l o f C h ina U n ive r sity o f M in ing & T ech no lo gy Sep. 1999 海南岛万宁小海的障壁海岸沉积 郭英海 李壮福 ()中国矿业大学资源与环境科学学院 江苏徐州 221008 张德高 刘特辉 ()广东煤田地质局 广东 广州 510440 摘要 对万宁小海障壁海岸进行了野外考察和室内研究. 从沉积物的成分、结构、沉积构造等方 面阐述了障壁沙坝、泻湖和潮坪、潮道及潮汐三角洲的沉积特征, 认为小海障壁海岸具海退型沉 积层序, 潮道侧向迁移是入潮口附近重要的动力学机制, 障壁沙坝、潮道、潮汐三角洲砂体通过潮 道侧向迁移在时空上共生、连片分布. 小海障壁海岸发育主要取决于海帄面的相对下降和中低潮 差, 并与海岸地形、风浪作用、沉积物供给有关. 关键词 障壁海岸, 障壁沙坝, 泻湖潮坪, 潮汐三角洲, 万宁小海 中图分类号 512. 3P 第一作者简介 郭英海, 男, 1963 年生, 工学博士, 副教授 (为坝后潮坪; 主体被植被繁茂的风成沙丘所占据. 障壁海岸的主要特征是沿岸存在障壁地形 如 沙咀位于障壁沙坝的北端, 是现今活动的沙坝部 ) 沙坝、岛、礁等, 将沿岸海域与广海隔开, 广海一侧 分, 走向 40,? 长约 150 , 宽 50, 60 , 断面与连 m m 受波浪改造, 坝后一侧受潮汐作用形成泻湖和潮 岛沙坝近似, 背海面与潮道相邻, 顶端濒临入潮口, 坪. 现代障壁海岸分布较为普遍, 占世界海岸线的常被潮流冲裂形成次生沙脊. 1 13% , 我国沿海某些地段可占 21% , 在地质历史 障壁沙坝沉积物成分成熟度不高, 由石英、长 时期也广泛存在. 诸多煤、油气勘探证实, 障壁海岸 石、岩 屑 和 生 物 碎 屑 残 体 组 成. 石 英 含 量 65%, 沉积体系不仅赋存有重要的煤炭资源, 而且其特殊 85% , 包括单晶石英和花岗型复晶石英. 长石类型 的沉积组合模式常构成有利的生储盖组合, 蕴藏有 丰 富, 以 条 纹 长 石 和 微 斜 长 石 为 主; 含 量 10%, 丰富的油气资源, 成为重要的勘探目标, 加强现代 20% , 个别高达 30% , 与沉积物粒度呈正相关, 由 障壁海岸沉积研究具有重要意义. 风成沙丘至前滨含量增多. 岩屑含量 2%, 8% , 以 小海位于海南省万宁县东海岸, 沿岸以狭长的 花岗岩岩屑为主, 其它见少量的玄武岩、角岩、片 () 砂质障壁沙坝与广海 南海相隔, 仅北端潮港村附 岩、片麻岩、石英砂岩等岩石碎屑. 重矿物以酸性岩近有入潮口与广海相通, 构成障壁海岸系统. 周围 有花岗岩残丘分布及河流注入, 地貌单元包括障壁 浆岩源岩组合为特征, 包括锆石、金红石、角闪石、 沙坝、坝后泻湖和潮坪、潮道及潮汐三角洲、河流三 磷灰石、独居石、电气石、褐铁矿、石榴子石、透辉 ( )角 洲等 图 1. 通过野外考察和室内研究, 本文主 石、磁铁矿及自生的菱铁矿和黄铁矿等, 其中角闪 要讨论小海障壁海岸的沉积特征. 石、磷 灰 石 含 量 相 对 较 高; 重 矿 物 含 量 0. 20%, 1. 00% , 由滨面向风成沙丘增加, 以后滨与风成沙 小海障壁海岸沉积类型及特征1 丘的过渡地带最高. 生物碎屑见有孔虫、珊瑚、介壳 1. 1 障壁沙坝沉积 残体及植物碎片, 其含量因微环境不同而存在差 障壁沙坝是小海的天然屏障, 走向近 与 , SN 异, 连岛沙坝的前滨 10% , 后滨降至 5% , 而风成沙 () 海岸帄行 图 1, 包括固定的连岛沙坝和活动的沙 丘甚微, 其原因可能与其植物繁茂、成岩环境为淡 咀 两 部 分. 连 岛 沙 坝 是 障 壁 沙 坝 的 主 要 部 分, 长 水渗流带有关. 10 左右, 宽约 2 , 南端与陆相连; 断面不对 km km 障壁沙坝沉积物结构成熟度较低, 以中—粗砂 称, 向海方向坡度较陡发育海滩, 靠泻湖一侧较缓, 为主, 含贝壳及小砾石. 其中, 连岛沙坝沉积物相对 收稿日期 1999 02 01 程. 滩面浪成波痕发育, 风成沙丘沉积物见风成波 痕. 图 2 障壁海岸砂质沉积物粒度特征 . 2 F igT h e size g ra in d ist r ibu t io n o f ba r r ie r co a st sand sed im en t s 障壁沙坝沉积物中的矿物组合及其标型特征 表明陆源碎屑主要源于花岗型母岩组合; 沉积物成 分和结构成熟度不高, 揭示碎屑供给充分、沉积物 改造不彻底, 为低成熟的沙坝. 1. 2 泻湖和潮坪沉积 泻湖是小海的主体部分, 南北长约 10 , 南 km 宽北窄, 最宽处约 9 , 为半封闭泻湖. 因周围河km 流的注入使之不断淤积、淡化; 水介质呈弱酸性, 湖 心地带 值为 6. 1. 沉积物由暗灰色粘土质粉砂、 pH 图 1 小海障壁海岸沉积环境 含粉砂粘土及粘土组成, 富含有机质, 砂质含量较 . 1 F igSed im en ta ry env iro nm en t o f X iao h a i ba r r ie r co a st ( ) 1. 障壁沙坝; 2. 活动涨潮三角洲; 3. 泻湖; 4. 潮间坪; 5. 潮上坪; 高 10%, 20% , 主要为粉砂级石英、酸性斜长石 6 三角洲帄原; 7. 废弃涨潮三角洲; 8. 海成一级阶地;等, 粘 土 矿 物 以 高 岭 石 为 主; 重 矿 物 0. 27%, 0. 9. 花岗岩残丘; 10. 剖面位置;. 帄均低潮面; . 帄均高潮面; . 风暴高潮面 abc33% , 以富含菱铁矿为特点, 与障壁沙坝重矿物组 合有所差别, 反映了泻湖水体的弱还原性. 0. 1. 30, 沙咀沉积物35, 较细, 帄均粒径 M z= 55 ( ) 相对较粗, = - 0. 450. 40, 砾质沉积物主潮坪分布在小海泻湖边缘 图 1, 潮上坪因开, M z55 垦而遭破坏, 潮间坪较发育, 宽 100, 200 . 沉积 m要出现在前滨, 向风成沙丘粒度变细. 粒度标准偏 物由灰黄色含粘土的细粉砂和灰黑色含粉砂的软 差 = 0. 520. 75, 以不等粒结构和含斑结构, Ρ1 55 泥组成, 含双壳类和腹足类等动物残体; 砂质含量 为特征. 含斑结构表现为含砾中砂结构, 反映沉积丰富, 达 40%, 70%. 潮间泥坪因长期暴露泥裂发 2 过程受风暴流的影响, 以风成沙丘沉积物较为典 育, 潮间混合坪沉积物表面见生物潜穴, 由于潮差 ( ) 型. 概率累积曲线与 海滩砂具双跳 1969V ish e r 3 小、潮汐水能弱, 潮汐层理不明显. 本区广海潮差跃组分的四段型粒度特征有别, 主要由跳跃、悬 2 左右, 小 海 潮 差 约 1 , 因 入 潮 口 窄、潮 道 狭 m m ( 浮 组 分 构 成, 滚 动 组 分 相 对 不 发 育 图 221, 2, 3, 长、泻湖面积较大, 泻湖水面不可能涨到广海的最 )4. 受波浪作用影响, 石英表面结构以大裂纹、剥落 高潮位, 也不会降至广海的最低潮位, 总有一定的 断口、冲蚀痕等机械撞,痕为主. 风成沙丘沉积物 滞后现象 1 造成了泻湖水体能量较低, 潮汐水流对 中还见有化学成因的溶蚀坑及 沉淀, 是受大 S iO 2 沉积物的机械改造微弱, 也使得潮间坪范围较窄. 气淡水成岩环境影响的结果. 沉积构造以向海一侧 泻湖沉积与潮坪沉积在时空上共生, 图 3 是小 海西岸产尾顶附近地表浅层的沉积断面, 小海充填 发育冲洗交错层理为特征. 纹层厚 1, 2 cm , 横向 沉积呈退缩趋势. 延伸较长且近于帄行, 向海方向倾斜, 倾角 3, 6?, 反映了沉积物在冲流与回流作用下周期改造的过 第 5 期 郭英海等: 海南岛万宁小海的障壁海岸沉积 463 物补给量大小控制. 潮道迁移的结果使障壁沙坝、 潮道、涨潮三角洲的砂体在时空上共生, 区域范围 内连片分布, 可形成一定规模的砂质沉积体. 障壁 海岸沉积中潮道和潮汐三角洲砂体是障壁沙坝砂 质沉积物的重要伴生部分, 古代障壁海岸砂质沉积 体也是如此, 研究中注意潮道沉积和潮汐三角洲沉 图 3 产尾顶附近泻湖潮坪沉积断面 积的识别是重要的. 2. 3 F igL agoo nt ida l f la t sed im en ta ry sec t io n a t C h anw e id ing 1. 地表覆土; 2. 粘土; 3. 含砂粘土; 4. 含粘土粉砂; 5. 粉砂; 6. 含粘土细砂; 7. 细砂; 8. 动物化石残体;. 帄均低潮面; . 帄均高潮面 ab 1. 3 潮道和潮汐三角洲沉积 潮道和潮汐三角洲是小海障壁海岸系统的重 ()要组成部分, 主要出现在入潮口附近 图 1. 潮道是小海泻湖连通广海的唯一通道及主航 道, 形态蜿蜒曲折, 侧向上与沙咀、涨潮三角洲相 邻. 潮道是潮下高能环境, 沉积物主要由含砾粗砂 和细砾组成, = - 0. 11- 0. 07, = 0. 23, M z55 Ρ1 5 概率累积曲线与河道 , 0. 81, 分选中等—较差.5 ( ) 沉积物近似 图 225, 6, 混合作用明显, 细粒碎屑 呈悬浮状态搬运, 是在较强涨潮流作用下潮道侧向 图 4 入潮口附近沉积组合示意图 侵蚀、堆积作用的沉积响应. . 4 F igSed im en ta ry p a t te rn illu st ra t io n a t nea r t ida l in le t 潮汐三角洲在本区只发育涨潮三角洲, 出现在 2 影响障壁海岸发育的地质因素 入潮口的内侧和潮道注入小海的潮口地带, 早期形 成的涨潮三角洲因远离入潮口已废弃. 现今活动在 小海障壁海岸形成始于全新世. 冰后期, 气候 ( ) 入潮口内侧的涨潮三角洲 图 4仅低潮位时露出 变暖、冰川融化, 导致全球海帄面上升. 南海自全新 水 面, 沉 积 物 为 含 砾 的 中 砂 和 粗 砂, 以 石 英 为 主 世以来, 海帄面在上升过程中作多旋回性波动升降 () > 80% , 重矿物 0. 27%, 0. 33% , 其组合特征与 变化, 近 2000 年以来的海帄面变化特点是缓慢上 障壁沙坝近似, 其中菱铁矿在近泻湖地带较高, 达 4 升. 从新构造运动来看, 小海处于文昌升降交替 46% ; 石 英 表 面 结 构 以 机 械 撞 , 痕 为 主. =M z 3 区的南端, 大地水准测量表明呈向上抬升趋势, - 0. 210. 31, = 0. 600. 78, 分选中等,, , 55 Ρ1 55 整体表现为海帄面的相对下降, 奠定了障壁海岸发() 概率累积曲线悬浮组分含量较高 图 227, 反映了 育的背景基础. 海岸形态特征与潮差大小、波能高 () 低有关 , 1979, , 1978, 本区潮差 2 H aye sE llio t tm 潮流载荷能力较大、沉积物堆积较快的特点. 层面 左右, 利于障壁沙坝的塑造和障壁海岸的形成. 发育大型消顶波痕及不对称波痕. 涨潮三角洲沉积 障壁沙坝发育是障壁海岸形成的关键, 并与海 物在表层具有粒度分带现象: 靠潮道边缘一侧粒度 ) 岸地形、沉积物供给、风暴浪作用有关. 1研究区 较粗, 同时在地貌上也高出周围地带, 类似于河道 海岸曲折、障壁沙坝南端和中部存在花岗岩残丘 的天然堤, 是潮道水体溢漫、侧向加积的结果; 在近 (( ) ) 图 1, 同时本区盛东南风 即是台风也多如此, () 波 风浪产生的沿岸流帄行或斜交海岸运动, 在海 泻湖一侧粒度相对较细. 泥质主要出现在低洼处即 岸转折处和基岩岛波影区, 沉积物因流速骤减而发 ()分流潮道内, 帄面上呈砂泥相间分布 图 4. 生堆积形成障壁沙坝. 其南端与陆相连、北端发育 潮道侧向迁移是入潮口附近重要的动力学机) 沙 咀是明显例证. 2本 区 陆 源 碎 屑 分 别 来 自 陆 制. 潮道的侧向迁移一方面对凹岸的障壁沙坝沉积 架、沿岸花岗岩残丘的风化及河流的输入, 构成障 物进行侧方侵蚀, 另一方面在击岸的涨潮三角洲一 壁沙坝发育的物质基础. 障壁沙坝沉积物成熟度不 侧形成侧向加积, 使涨潮三角洲随其迁移而扩展 () 图 4, 其扩展速度受进潮流水能强弱、沿岸沉积 3 海南地质矿产局 1 海南岛泥炭资源远景调查, 1985 高、岩屑多样、沙咀堆积速度快揭示了多源和丰富 , 不仅制约着潮汐三角洲的扩 重要的动力学机制 ) 的碎屑供给. 3障壁沙坝沉积物以不等粒结构和 展, 也使障壁沙坝、潮道、涨潮三角洲砂体在时空上 含斑结构为主, 难以用正常风浪作用下的牵引流机 共生, 并在一定范围内连片分布. 小海障壁海岸具 制解释, 而与风暴流影响有关. 据统计, 万宁地区由 海退沉积层序, 其发育取决于海帄面相对下降和中 2. 低潮差, 并与海岸地形、风浪作用、沉积物供给相 台风引起的大风浪帄均 35 次a, 台风季节较长 ƒ 3 3 () 5 月, 11 月. 调查证实, 沙咀活动性极强, 正关. ( ) 常情况下向前 入潮口方向推进速度达100 ƒ; m a 致 谢风暴浪期间推进速度更快, 几天内便改变形态, 使 刘焕杰教授、桑树勋博士在百忙中审阅全文并提出了 入潮口淤塞并殃及航道. 涨潮三角洲的建设、障壁 宝贵建议, 沈树忠和范炳恒副教授参加了部分研究工作, 广 东煤田地质局赵鹏飞和陈崇 高级工程师、广州地铁总公 沙坝沉积物成熟度不高与之不无关系.司竺维彬高级工程师给予了热情帮助, 在此一并致谢. 参 考 文 献 演化趋势及发展方向3 在小海南岸揭露的沉积剖面中, 底部是分选好 1 庄振业, 李从先. 山东半岛滨外坝沙体沉积特征. 海洋学 的中细砂质沙坝沉积物, 中部为含生屑的灰色含砂 () 报, 1989, 11 4: 470, 481 粘土质泻湖和潮坪沉积物, 顶部为表土覆盖, 呈海 余素玉. 重力流沉积砂岩的镜下结构标志—— 含斑性. 退趋势, 与三亚鹿回头连岛沙坝沉积剖面的岸进沉 2 () 石油实验地质, 1984, 6 4: 319, 325 5 积序列相一致. 早期涨潮三角洲废弃代之在入潮 . 2V ish e r G SG ra insize d ist r ibu t io n s and depo sit io na l 口内侧发育新的涨潮三角洲、潮坪不断向泻湖方向 3 推移也反映了海退特征. 本区海帄面相对下降及沙 () p ro ce sse s. J. Sed P e t ro lo gy, 1969, 39 3: 1077, 1106 咀活动趋势将使小海变为封闭泻湖, 进而发展为埋 4 黄镇国, 李帄日, 张仲英等. 华南晚更新世以来的海帄面 藏泻湖并最终成为陆地的一部分, 与杭州西湖全新 变化. 见: 国际地质对比第 200 号项目中国工作组. 6 世中晚期的发育和发展方向相似. 中国海帄面变化. 北京: 海洋出版社, 1986. 178, 194 黄 金森, 祝仲蓉. 海南岛三亚市鹿回头连岛坝的发育与 海5 帄面变化. 见: 国际地质对比计划第 200 号项目中国 工 作组. 中国海帄面变化. 北京: 海洋出版社, 1986. 195 4 结语 , 204 汪品先, 叶国梁, 卞云华. 从微体化石看杭州西湖的历 小海障壁海岸系统包括障壁沙坝、泻湖潮坪、 () 史. 海洋与湖沼, 1979, 10 4: 373, 382 6 潮道及潮汐三角洲等沉积单元. 障壁沙坝沉积物成 分和结构成熟度不高, 为低成熟沙坝; 泻湖和潮坪 以含砂泥质沉积为主. 潮道侧向迁移是入潮口附近 B a r r ie r Co a s t D epo s it io n in W an n in g X iao h a i o f H a in an Is lan d G u o Y in g h a i L i Z h u a n gf u ( ), , , 221008 Co llege o f M ine ra l R e so u rce and E nv iro nm en t Sc ience sCUM T X uzho uJ iang su Z h a n g D eg a o L iu T eh u i ( ),, 510440 Guangdo ng B u reau o f Co a l Geo lo gy Guangzho uGuangdo ng A bstrac t T h e ba r r ie r co a st in W ann ing X iao h a i o f H a inan Island is inve st iga ted in bo th f ie ld and labo ra to ry. , 2, T h e sed im en ta ry ch a rac te r ist ic s o f ba r r ie r sand ba rlagoo n t ida l f la tt ida l ch anne l and t ida l de lta in th e , . a sp ec t s o f com po nen t stex tu re and st ruc tu re o f sed im en t s a re in t ro ducedT h e ba r r ie r co a st in X iao h a i h a s a reg re ssive depo sit io na l sequence and th e ba r r ie r sand ba r w h ich h a s a low m a tu r ity inc lude s a f ixed t ie ba r and . an ac t ive sand m o u thT h e la te ra l rem o va l o f t ida l ch anne l is th e m a in dynam ic m ech an ic s nea r lagoo na l t ida l , . , in le tw h ich co n t ro lls th e exp an sio n o f th e de ltaT h e sandy bo d ie s o f ba r r ie r sand ba rt ida l ch anne l and t ida l 2. de lta a re p a ragene t ic and sh ee td ist r ibu ted to fo rm im po r tan t sandy sed im en ta ry bo dyT h e deve lopm en t o f 2, ba r r ie r co a st in X iao h a i is de te rm ined m a in ly by re la t ive eu sta sy o f sealeve lm idd le to low t ida l range and , .co r re la ted w ith co a sta l landfo rm w ind and w ave ac t io n and th e supp ly o f sed im en t s Key words ba r r ie r co a st, ba r r ie r sand ba r, lagoo n 2t ida l f la t, t ida l de lta, W ann ing X iao h a i 3 3 何大章, 张声磷 1 海南岛林业资料汇编, 1981