海洋学报

闽江口外海域全新统地震地层学特征和沉积作用

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刘阿成 ¹^,²^,³ , 张杰 ¹^,² , 唐建忠 ¹^,²

海洋学报 | 论文 2020,42(11): 49-61

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海洋学报 | 论文 2020, 42(11): 49-61

闽江口外海域全新统地震地层学特征和沉积作用

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刘阿成¹^,²^,³, 张杰¹^,², 唐建忠¹^,²

作者信息

¹ 上海东海海洋工程勘察设计研究院，上海 200137

² 国家海洋局东海海洋环境调查勘察中心，上海 200137

³ 国家海洋局东海信息中心，上海 200136

刘阿成（1950-），男，浙江省岱山县人，博士，教授级高级工程师，主要从事海洋地质地球物理研究和海洋工程勘测研究。E-mail：lac2004@163.com

Characteristics of seismic stratigraphy and sedimentation of the Holocene off the Minjiang River Estuary, Southeast China

Acheng Liu¹^,²^,³, Jie Zhang¹^,², Jianzhong Tang¹^,²

Affiliations

¹ Shanghai East Sea Marine Engineering Survey and Design Institute, Shanghai 200137, China

² East Sea Marine Environment Survey and Prospect Center, State Oceanic Administration, Shanghai 200137, China

³ East Sea Information Center, State Oceanic Administration, Shanghai 200136, China

出版时间: 2020-11-25 doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.11.006

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摘要

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本文采用高分辨率单道浅地震剖面资料研究闽江口外海域的全新统沉积作用。研究区的全新统底面为MIS 2期侵蚀面，局部为古河道，深度一般在现海面下约30～60 m，最深约65 m；近岸浅，外海深，局部受古河道的下切影响呈条带状负地形。全新统由早全新世晚期以来的海相沉积层(U1)和早全新世河流湖沼相沉积层(U2)组成，前者包括滨浅海平行地震相和河口滨岸前积地震相，根据其反射波向陆上超和向海下超底界面，结合沉积物厚度分布特征，可以判断主要的沉积物来源和运移趋势。全新统沉积层厚度一般为10～20 m，最厚约38 m，位于古河道区，但是在马祖列岛和白犬列岛之间海区缺失。海相全新统沉积层的厚度为数米至20 m，最厚约25 m，位于研究区东南部(海坛岛东侧)。自全新世海侵以来，沉积物主要来源于3部分：台湾海峡来沙为研究区南部海区提供了沉积物；闽江悬沙扩散沉积物覆盖研究区北部海区，主要沿NE方向至外海，在河口向南呈舌状，现代沉积中心位于河口北部，厚度大于15 m；浙闽沿岸流来沙对研究区东北部海区的沉积物有影响。沉积环境划分为台湾海峡源沉积区、闽江源沉积区、东北部混合沉积区和马祖−白犬沉积缺失区，平均沉积速率分别约为0.8 mm/a、1.0 mm/a、1.1 mm/a和0 mm/a。马祖−白犬沉积缺失区主要因为沉积物受沿岛环流的控制。

关键词

地震地层学 / 沉积作用 / 全新统 / 闽江口外 / 台湾海峡

Abstract

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High-resolution single channel shallow-seismic profiles were used to analyze the Holocene sedimentation off the Minjiang River Estuary. The base surface of the Holocene is an erosional surface of MIS 2, locally paleo-river channels. Its depth is usually between 30 m and 60 m with the maximum of 65 m below present sea level. Generally, the surface is shallower near the shore and deeper toward the open sea, locally showing strips of negative topography due to paleo-river channels. The Holocene consists of marine depositional unit (U1) formed after late Early Holocene and fluvial-lacustrine-swamp depositional unit (U2) of early Holocene. The former unit is in turn composed of offshore-shallow sea parallel seismic facies and estuary-inshore clinoform seismic facies. Their landward onlap and seaward downlap against base surfaces are indicative, combined with distribution characteristics of sediment thickness, of major sediment sources and their transport tendency. The thickness of the all Holocene sediment is usually between 10 m and 20 m, with the maximum of 38 m in paleo-river channel areas, but absent in the area between Mazu Archipalegos and Baiquan Archipalegos. The marine Holocene is a few meters to 20 m, with the maximum of some 25 m in the southeastern area (east of the Haitan Island). Since the Holocene transgressive, there were three main sediment sources. Sediments from the Taiwan Strait in south covered the southern part of the study area. Minjiang River-delivered suspended sediments deposited in the northern area, mainly toward NE to the open sea with a southerly tongue-branch near the mouth. Its modern depocenter located in the northern estuary, indicated by a thickness of more than 15 m of mud. The northeastern part of the area was affected by suspended sediments from Zhejiang-Fujian Costal Current. Four sedimentary zones are distinguished. They are sedimentary zone of Taiwan Strait source, sedimentary zone of Minjiang River source, northeastern mixture zone and non-sedimentation zone between Mazu Archipalegos and Baiquan Archipalegos. Their average sedimentary rates are about 0.8 mm/a, 1.0 mm/a, 1.1 mm/a and 0 mm/a, respectively. The non-sedimentation zone between Mazu Archipalegos and Baiquan Archipalegos was mainly controlled by a flowing of island-circling sediment.

Key words

seismic stratigraphy / sedimentation / Holocene / off Minjiang River Estuary / Taiwan Strait

引用本文

刘阿成, 张杰, 唐建忠. 闽江口外海域全新统地震地层学特征和沉积作用. 海洋学报, 2020 , 42 (11) : 49 -61 . DOI: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.11.006

Acheng Liu, Jie Zhang, Jianzhong Tang. Characteristics of seismic stratigraphy and sedimentation of the Holocene off the Minjiang River Estuary, Southeast China[J]. Haiyang Xuebao, 2020 , 42 (11) : 49 -61 . DOI: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.11.006

正文

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1 引言

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本文的研究区位于闽江口外，西面有闽江水下三角洲和长乐海岸平原，北面为黄岐半岛丘陵，山高可达500～600 m，南面有海坛岛和海坛海峡，面向东海（台湾海峡北口），形成耳廓形开敞海湾，南北长约90 km，东西宽约20～30 km，北部和中部分布有马祖列岛和白犬列岛等岛礁，加之其周围调查空白区，将研究区分隔得比较零散复杂（图1）。台湾海峡北界为黄岐半岛岬角与台湾岛富贵角的连线^[1]，研究区正好处于台湾海峡西部北口内，为闽江口与东海（台湾海峡）的过渡海域。有关闽江口和台湾海峡全新统的研究文章较多，早年主要关注闽江水下三角洲的沉积地貌和河口地层发育^[2-10]，近年对周边海域进行了比较多的研究，以研究海底地形地貌^[11-12]和表层沉积物^[13-16]为主。闽江入海泥沙主要沉积在范围较小的水下三角洲内，对细粒物质向海悬浮扩散运移的特征还了解不多^{[7-9, 17]}，一般认为研究区及其附近海域的沉积物主要来源于闽江输沙^{[2-3, 8-11, 16]}，也受浙闽沿岸流带来的长江泥沙影响^{[13-14, 16]}，对于台湾海峡沉积物的迁移影响还少见报道^[18]。Liu等^[19]采用高分辨率地震剖面和柱状样相结合，研究了约7000 a以来长江泥沙向南扩散沉积物的地震地层学和厚度分布特征，在台湾海峡西北部最大沉积厚度超过20 m。许江等^[20]进行了平潭海域的地震层序划分，把晚更新统和全新统划为第I层序。王利波等^[21]在台湾浅滩西部开展了晚更新世地震地层学和钻孔调查，进行了综合研究，包括地震地层与沉积地层、测年、岩性和沉积环境等。周勐佳等^[22]在台湾海峡开展了晚更新统高分辨率地震地层学研究，进行了地震地层和地震相分析，描述了全新统3个地层单元的特征，并结合海平面变化将地层演化与体系域相结合。徐承芬等^[23]简要地分析了福建北部海域晚更新世以来的地震层序，推断了各层序的发育时代。刘阿成等^[24]划分了研究区晚第四纪地震层序，进而研究了在MIS 2和MIS 4时期闽江古河道的发育和分布演变等。综上，迄今的研究集中在晚更新世以来的地震层序和沉积环境，以及海底表部（表层沉积物和地形地貌），对于研究区的全新统还缺少了解，本文应用高分辨率地震地层学方法，聚焦于全新世沉积作用，尤其是海侵以来的沉积物来源和运移趋势等，这对于认识闽江与台湾海峡和东海陆架之间的相互作用也是有意义的。

笔者在文献[24]中已有关于研究区的区域背景介绍，本文不再赘述。

2 资料和方法

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2.1 数据采集

海上调查于2005年5−7月和2008年10月至2009年3月期间进行，调查仪器采用GeoAcoustic Geopulse Boomer高分辨率单道浅地震勘探系统，主要包括Boomer震源（拖筏）、水听器电缆（20个水听器单元）、接收机、GeoPro4工作站、高压电源等，地层分辨率为0.2～0.5 m，滤波器频率为500～3 000 Hz，记录量程为120 ms，发射能量为350 J，接收到的地震反射波自动存入工作站硬盘，并同步在其显示器上显示便于监控，DGPS导航定位信息存入导航计算机，精度为3 m，定位间距为250 m，航速约2.5 m/s（约5节）。主测线间距在研究区北部海区为1 km，南部为5 km，联络测线若干条，垂直于主测线，测线总长度为1 435 km。

2.2 数据处理

资料处理采用仪器系统配套的GeoPro4工作站，在其显示器上回放，通过手动鼠标调节自动增益（TVG）曲线，以获得尽量清晰的剖面图像，移动鼠标能自动显示剖面上任一点的位置、时间和深度等信息。深度有距离和双程反射时间两种模式，为减少工作量和人为误差，本文选择距离模式。读取相关反射界面，主要涉及海底面、末次低海面（MIS 2）侵蚀面（古地面，局部为古河道）和古河道顶面（海侵面）的深度，计算地层厚度等。由于海平面上升较快，又缺少沉积物来源，全新世海侵面实际上与MIS 2古侵蚀面相同，但是局部顶超古河道充填层，解译时命名为T1界面，古河道为T2界面。T1界面与海底面（T0）的深度差即为海相全新统（U1）的厚度，同理计算出古河道充填层（U2）的厚度等，海相全新统（U1）与下伏古河道充填层（U2）的厚度之和就是（全部）全新统厚度。深度为地震剖面记录的实时值，也就是现场实时海面至目标界面的深度，未作潮位订正。根据读取（计算）点的时间，内插展布在计算机航迹图上（定位点间距250 m），人工勾绘界面地形图（等深线图）和地层等厚图。数据解译的精度控制采用两种方法，一是相交测线目标界面的闭合性；二是进行上述两种深度模式的数值对比，当声波平均速度取1 550 m/s时，由双程反射时间计算得到的深度与软件显示的深度之间，误差小于1 m，其中也包含了两次读数的鼠标位置误差，表明工作站上读取的距离深度值是可靠的。

3 结果

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3.1 全新统地震层序划分

为了准确划分全新统的地震层序，其起始（底界面）年龄相当重要，通常有10 ka BP和12 ka BP划分法。杨建明^[5]、曾从盛^[6]和王雨灼^[25]在研究闽江口沉积和海平面变化时，将全新世的起始年龄定为12 ka BP；王律江等^[26]在研究南海第四纪古海洋学时，将MIS 1与MIS 2期的交界时间定为约12 ka BP。因此本文将12 ka BP作为全新世的起始年龄。同时，闽江口的钻孔研究^{[4, 8]}显示，全新统的分布深度可以达到现海面下约60 m。

地震层序是在地震剖面上识别的沉积层序，是指相对整合且在成因上有关联的一组地层单元，上下界面为不整合面或者相对整合面。具体而言，下界面由反射波终端的上超和下超关系确定，上界面则为顶超和削截关系^[27-28]。

晚更新世末次低海面（MIS 2）以来海平面变化趋势的认识是比较一致的，约20 ka BP时海平面处于最低，低于现今海平面约110～130 m^{[21, 29]}，尔后快速上升，约7 ka BP时达到现今高度^{[6, 21-22, 29]}。低海面时期古闽江向外延伸，在陆架上形成古河道，切入（切穿）MIS 3期地层（U3层），海面上升后河流发生溯源淤积，形成河道充填相U2层，属于陆相，随着海平面的持续上升，进而沉积了海相层（U1层），将U2层覆盖在下面。U1层的底界面T1反射波振幅强，连续性好，向海平缓倾斜，有起伏，一般削截下伏地层，局部顶超河道充填相U2层（图2至图4），U2层缺失时侵蚀削截U3层（图5，图6）。在北部近岸区可见T1界面被U1层下超（图7），在外海区则被其上超（图5，图6），原因和意义在后文讨论。U2层的底界面T2为MIS 2期形成的古河道，容易识别，下伏一般为U3层（图2至图4）。U3层主要为滨浅海−河口相^[24]。根据海平面变化曲线计算得出12 ka BP时海平面上升到约65 m深度，相当于研究区东南部古闽江南河道深度，河口区开始发生淤积，至约9.2 ka BP时海平面上升到约30 m深度，全部古河流淹没于海面之下^[24]，所以U2层的发育年代约为12～9 ka BP。

理论上，U1层从上到下可以分为U1a、U1b和U1c亚层，但底层U1c分布在特殊地貌部位十分有限，实际上只涉及U1a和U1b（图4），分别属于I型层序的高水位体系域和海侵体系域，之间为最大海泛面，较明显或不明显的均有，一般不划分亚层，统称为U1层。U2层相当于I型层序低水位体系域的河道充填相（陆相），但从地理位置和古地势看，当时已处于全新世海侵盛期，所以该层可以看作低水位体系域向海侵体系域转换期间的沉积体，由上到下可以分为U2a、U2b和U2c等亚层（图3），一般也不划分亚层，统称为U2层。

研究区缺少钻孔，全新统地震层序与附近TWS1208孔^[21]的对比见图8。该孔位于台湾浅滩西部，位置见图1左上角的“钻孔”，钻孔点水深32.5 m，岩芯长度40 m，海底发育大型沙波。从图8可见，该孔上部4个沉积单元DU1–DU4为海相、陆相和海相，与本文U1–U3层的岩相基本相当，但年代细节上有所差异。DU1、DU2均为海相砂砾，时代各为MIS 1、MIS 1～2（9～15 ka BP），DU3为MIS 2期陆相砂，DU4为MIS 3期的海相层（图8）。DU1和DU2大体相当于高水位体系域和海侵体系域，为连续沉积。所以从沉积环境上来说，DU1和DU2与U1层，DU3与U2层，DU4与U3层相对应。由于研究区靠近海岸，古地势较高，全新世的U2层发育年代相应较晚，时间也短些，与U3层之间的沉积间断时间相对较长，如该孔在15 ka BP开始形成DU2海侵砂砾时，研究区还处于陆相环境，这种发育年代上的差异表现在U2层的底部，约为12 ka BP，而不是简单地与DU3划齐。另外，从海平面的上升过程可以推知，U1层的发育应稍晚于U2层，而且由海向陆两者的发育年代是变化的，所以用虚线表示两者之间的这种特点。

3.2 全新统地震地层学特征

3.2.1 反射波结构特征和地震相划分

研究区的全新统地震波有3种主要的反射结构：平行、充填和倾斜前积反射结构。结合地震单元的外部特征和海区位置等划分出3种地震相：滨浅海平行地震相、河流湖沼充填地震相和河口滨岸前积地震相，分别代表滨浅海、河流湖沼和海陆过渡为主的沉积环境。

（1）滨浅海平行地震相：反射波频率较高–中等，连续性好–较好，振幅强–较强，水平至亚水平平行反射结构（图2至图6），底部可见上超T1界面（图5，图6）；是U1层的主要反射结构形式，呈席状覆盖在海底上，广泛分布，一般厚约10 m；是在中、晚全新世滨海–浅海环境下形成的，环境能量较低。

（2）河流湖沼充填地震相：因为河流的冲刷作用，河道断面呈不规则“U”型或“V”型，沉积物的充填倾角和形态变化较大，以较高倾角侧向下超河道充填居多，反映水流较强劲，其次为上超充填，大体呈同心弧形向两侧上超古河道淤浅（典型剖面如文献[24]之图4），水流相对较弱；沉积体外形呈透镜体状，为U2层的单元外部特征，最大厚度约20 m；形成于早全新世。该类地震相又可以分为单一的河流充填相（图2，图4）和由河流过渡至湖沼充填的地震相（图3）。前者主要发育于南部海区，与古地形比较开阔、坡度较大，河流能够大幅度摆动有关；后者主要发育于北部海区，古河流囿于丘陵峡谷，随着海平面的上升，河流淤积变浅，水面变宽，水流趋缓，充填沉积层理也由陡变缓，再至基本水平，直至溢出覆盖峡谷（图3）。

（3）河口滨岸前积地震相：反射波频率高，连续性好，振幅强，以低倾角由陆向海前积，倾角约1‰～7‰，一般由下向上，由岸向海，倾角趋小，下超下伏界面（图7）。该地震相与水下三角洲前缘的扩散沉积有关，发育的海区位置和时代变化均较大，包括海侵体系域和高水位体系域。在黄岐半岛西段（黄岐湾以西）滨岸海区，发育由NW向SE的倾斜前积地震相，倾角为约2‰～3‰，向海过渡为平行反射结构（图7），造成由黄岐半岛向海堆积的错觉（原因在后文讨论）；延伸约10 km以上，面积约75 km²，在现海面下约30～15 m（海底面），相当于约9.3 ka BP延续至今，主要属于高水位体系域。在黄岐半岛中段（黄岐湾）外侧海区的剖面中，发现U1b层的小型三角洲沉积，面积约25 km²，后来遭受过破坏，向SE凸出，前缘距离黄岐湾口约5 km。典型剖面显示三角洲前部深度约为38（底面）～32 m（顶面），向岸缓慢抬升，相当于约10.9～9.4 ka BP时期（早全新世早期−中期末）的海平面高度，为相对稳定阶段（图8）；厚度约6 m，其中顶积层（三角洲平原相）厚约1～2 m，前积层理倾角约为4‰～7‰；前沿为古闽江北河道^[24]边坡，阻止了其向海进一步扩展；其成因显然与黄岐湾古溪流泥沙有关，当时溪流河口就在附近，前积倾角较大与距离河口较近和前缘受阻有关；上覆厚约8～10 m的U1a亚层，为滨浅海平行地震相。在南部海区局部可见倾斜前积地震相，东南部典型剖面的前积倾角约为1‰～5‰，深度约为58～35 m，相当于约11.5～9.7 ka BP时期（早全新世初−中期末）的海平面高度，与古闽江南河道口^[24]水下三角洲沉积有关，上覆厚约6～8 m的U1a亚层滨浅海平行地震相。

河口滨岸前积地震相与河流湖沼充填地震相相比较，前者层理倾角较缓，连续性好，延伸较远，比较稳定，底界面比较宽缓（图7），而后者倾角较陡，变化较大，一般可见被下超的河道界面等（图2至图4），因此两者不难区分。

3.3 全新统底界面的地形地貌特征

图9是研究区的全新统底界面地形图，深度一般在现海面下约30～60 m之间，最深约65 m，在闽江口南侧的长乐平原海岸附近深度约为20 m。底界面的等深线在南部海区为近S−N走向，北部为NE−SW向，均与相邻陆地海岸的走向相近，显示了海岸对研究区古地形的影响。总体上，底界面近岸浅，外海深。在南部海区，底界面在闽江口附近浅于30 m，到东南部外海区为深于60 m，同时古地形明显受到了T2古河道（MIS 2期）^[24]的切割影响，在近岸区和外海区发育了近NNW向的条带状负地形，长度各约20 km和30 km，宽各约1.5～2.0 km，最深处各约为50 m和60 m，在东南部最深，约65 m。在北部海区，古地面为南北两侧高，中间低；黄岐半岛一侧浅于30 m，马祖列岛一侧浅于40 m，之间分布多支条带状弯曲负地形，以北侧的一条最显著，与古闽江北河道^[24]主体基本重合；最深为约50～60 m。在东北部海区，也就是黄岐半岛和马祖列岛以东，全新统底界面的深度一般为约45～55 m，在半岛北缘，形成不规则的负地形，最深约60～65 m，与半岛头部岛礁区潮流冲刷槽有关；该部分海区由于浅层气等原因，部分记录不够清晰，对研究有所影响。

3.4 全新统地层厚度的分布和构成

图10a是研究区的全新统地层厚度分布，包含了海相U1层和河流湖沼相U2层，主要等厚线的形态特征与底界面地形（图9）相似，体现了古地形对地层厚度分布的影响。全新统地层厚度一般约10～20 m，但是在马祖岛与白犬列岛之间海区缺失；最大厚度北部约35 m，南部约38 m，均位于T2古河道区。图10b是全新统海相层（U1层）的厚度分布。比较图10a和图10b可以发现，两幅图的主要等厚线的分布态势是相似的，说明沉积物分布主要受海侵以来的水沙环境控制。

在南部海区，全新统地层等厚线大体为近S−N向，厚度有从闽江口向东南部增加的趋势：在闽江口南部，厚度约5～6 m，向外增加到10 m以上，在东南部海区达到20 m以上；在这种厚度背景趋势上叠加了两个近S−N向的大厚度条带区，各位于岸边和外海区，厚度大于20 m（图10a），最厚各约38 m和35 m，与T2古河道充填相U2层有关；在大厚度条带区，上部为滨浅海平行地震相，下部为河流湖沼充填地震相；其余海区一般为滨浅海平行地震相，局部下部为早全新世河口滨岸前积地震相。U1海相层的分布比较简单，在近岸海区厚度一般为数米，向外增加到10 m以上，到东南部（海坛岛以东）厚于20 m（图10b），最厚约25 m。

在北部海区，全新统等厚线为近NE向，厚度一般约10～20 m，最厚约35 m（图10a），大体上为南北两翼，即黄岐半岛沿岸和马祖列岛一侧较薄，厚度小于10 m，两者之间为多个厚度大于20 m，局部约30 m的弯曲条带区，与T2古河道充填相U2层有关，其中最北面的一条长约18 km，宽约1～2 km，形态最为显著，也是古闽江北河道^[24]的主体位置。一般以滨浅海平行地震相为主，下部多为早全新世的河流湖沼充填地震相U2层（图3，图4，图7），但是在黄岐半岛中段（黄岐湾）附近海区，局部下伏为前述的早全新世小型水下三角洲；在黄岐半岛西段滨岸海区，上部以河口滨岸前积地震相为主，向海方向过渡为滨浅海平行地震相，下部为早全新世的河流湖沼充填地震相（图7）。在研究区的东北部海区，全新统厚度在约0～25 m，半岛附近较薄，外海较厚。U1层海相沉积物的厚度一般约10 m（图10b），但变化较大，主要的分布特征与上述全新统的相似，厚度大于10 m的条带区与古闽江北河道有关，这是因为U2层将古河道基本填满后，在地形上仍为相对低洼区；最大厚度约23 m，位于古河道凹坑区；黄岐半岛头部至高登岛附近为S−N向厚度小于10 m区，与半岛挑流引起的强潮流有关，这种强潮流的影响在海底地形上为局部较大的水深（图1），向外海厚度增大，最厚约17 m。

在闽江口南支（梅花）水道以东海区，全新统地层厚度的分布和构成比较特殊。马祖岛和白犬列岛之间为全新统缺失区，南北长10 km以上（两头已进入调查空白区），东西宽约7.5～12 km，南宽北窄，面积超过64 km²（图10 ），MIS 3期的U3层出露海底，由此分隔出东面的外海区和西面的闽江口区。在外海区，全新统地层厚度约0～16 m，最大厚度位于马祖岛以东略偏南；为滨浅海平行地震相，连续性较好，振幅较强−中等，向西上超U3层，厚度逐渐变薄，直至尖灭（图5）。在闽江口区，全新统地层厚度约0～18 m，一般不足10 m，以滨浅海平行地震相为主，U1a和U1b两个亚层间可见较强反射界面（图4）。据此将闽江口区进一步划分为东、西两个小区。西小区的全新统地层为U1a亚层，反射波频率高，连续性好，振幅强，一般厚度约5～6 m，下伏为U3层或U2层，向东上超U1b亚层并尖灭（图4）。东小区发育U1b亚层，反射波频率中等，连续性较好−中等，振幅中等−较弱（图4）；向东上超并尖灭于U3层之上，过渡为全新统缺失区（图10 ）；厚度一般小于10 m，下伏一般为U3层，但局部下伏一条近S−N向的T2古河道，河底深度约40 m，宽约1～1.5 km，河深5～8 m^[24]，发育了U2层河流充填相，时代为早全新世，从而形成全新统厚度大于10 m的窄条区（图10a，西犬岛西北侧狭长不规则倒“V”形），最厚约18 m，U2充填后仍为低洼地，使得海相全新统的厚度局部也较大（图10b）。图4剖面切入了闽江三角洲外侧的悬浮泥沙沉积区^[7-8]和潮流沙脊群^[11-12]北部，底质类型各为黏土质粉砂^{[8, 12]}或粉砂质黏土^[10]（均属泥质沉积物）和中砂、粗砂^{[8, 12]}。因此，西小区的U1a亚层为泥质沉积物，与闽江（水下三角洲）的悬沙扩散沉积有关，属于高水位体系域，东小区的U1b亚层为中砂、粗砂，以海侵体系域为主，两者之间较强的反射界面和反射结构差异表明存在过沉积间断，时间长度在2 ka以上。

4 讨论

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4.1 沉积物来源和运移趋势

4.1.1 闽江来沙

研究区的闽江来沙可以分为两个时期：陆相（河流湖沼相）和海相。第一个时期为早全新世初期至晚期初，为海侵引起的河流湖沼相（U2层）发育期。在早全新世初期，海平面上升到约65 m深度，海侵到达研究区东南部，古闽江南河道开始发生淤积，至约9.2 ka BP时（早全新世晚期初）海平面上升到约30 m深度，全部古河流淹没于海面之下^[24]，该时期研究区的沉积物主要为闽江河道溯源堆积，分布于古河道区，范围较小，如图10a的条带状大厚度区。第二个时期为自早全新世晚期初以来，为海相（U1层）发育期，是闽江（水下三角洲）的悬沙扩散沉积阶段，主要覆盖北部海区。闽江为山溪性河流，年均输沙量为715.5×10⁴ t，洪季输沙量占全年的84%，枯季占4%，推移质输沙量是悬移质的10倍^[10]。闽江三角洲属于中小型强潮河口三角洲，以琅岐岛西部附近为起点，终止于119°49′E附近^[7]，成扇形向东凸出，至琅岐岛以东约15～20 km^{[7-8, 11-12]}。在闽江三角洲的地貌划分上，有通常的三分法：水下三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲^{[2, 7-8, 12]}，也有划分为三角洲前缘、前缘斜坡和前三角洲^[10]，或者水下三角洲平原与三角洲前缘斜坡^[11]；三角洲的外侧毗邻研究区，为浅海水下岸坡区^[7-8]，或水下堆积岸坡^[11]、浅海陆架堆积平原^[12]；这种地貌分类上的分歧与该海区的复杂性有关。对于闽江水下三角洲的底质类型分布规律，认识比较一致，有自西向东由砂质变细为泥质沉积物的趋势^{[8, 10, 12]}，砂质沉积区为主体，分布于三角洲平原和三角洲前缘^[10]，前三角洲是以泥质沉积为主的窄带区，向外过渡为悬浮泥沙沉积区^[8]。其中泥质沉积区主体向河口外北部延伸，向南为窄舌状^{[8, 10, 12]}。窦亚伟和林敏基^[17]通过悬浮泥沙的遥感分析，指出闽江口内河道、三角洲平原与三角洲前缘、前三角洲和浅海区大体对应于悬沙输移区、悬沙扩散冲淤区、悬沙扩散沉降区和悬沙漂移区；在浅海区（悬沙漂移区），悬沙浮于外海水之上，随流漂移。马晓红等^[16]根据表层沉积物的重矿物分布特征，认为闽江口外50 m等深线以内的近岸黏土质区主要受闽江扩散物质的影响，而其外侧的粉砂质混合区则主要受浙闽沿岸流物质的影响。

前已述及，在闽江口区的西小区，海底覆盖U1a亚层，为泥质沉积物，是闽江（水下三角洲）的悬沙扩散沉积物，反射波的基本特征是频率高，连续性好，振幅强（图4），覆盖于U1b海侵砂、U2河流湖沼充填相或更老的U3层之上。根据其反射波特征，计算绘制了闽江悬沙扩散沉积物厚度图（图11）。由图11可见，闽江悬沙扩散沉积物的主体，即10 m等厚线，从河口北部沿黄岐半岛通往外海，在口门向南分叉呈舌状，逐渐减薄，至口门南侧约10 km尖灭。这与上述三角洲前部泥质沉积物的分布特征^{[8, 10, 12]}是相似的。存在两个厚度大于15 m的小区域，其中东北侧的呈椭圆形，位于古河道凹坑区，导致早期沉积厚度较大，后期与附近海区相似，而西南侧的厚度大于15 m区（半圆形）位于闽江口北部，全新世底界面深度小于30 m，呈高地凸起状（图9），显示为现代闽江悬沙扩散沉积中心。这就表明闽江悬沙向外扩散的沉积中心位于闽江口北部，主要沿NE向朝外海扩散，而不是顺着主要水道（南部的梅花水道和川石水道）的走向朝东扩散沉积。这与U1层由黄岐半岛西段向海倾斜前积（图7）的反射波特征是吻合的。其原因主要有二，首先与潮流动力有关，潮流数值模拟^[12]显示，落潮时，潮流被马祖（列）岛分为南北两支，北支以NE向流入北部海区，将整个闽江三角洲的落潮流挤向黄岐半岛，一起转为NE向流往外海。其次是海岸地貌的影响，黄岐湾的西侧岬角向海凸出约4 km，加之前方散布的岛屿，连绵总长达7～8 km，其阻挡作用引起闽江落潮流的壅水效应，加之海岸的摩擦作用，流速下降，挟沙能力减弱，促使悬沙由黄岐半岛向海沉积，形成向海倾斜的前积沉积构造，因此闽江悬沙扩散沉积中心位于河口北部也就不足为奇了。涨潮时流向相反，悬沙主要漂向闽江三角洲，部分流向河口外南侧^{[12, 17]}，推测其中的极少数在憩流时落淤，但大多又被落潮流掀起带走，如此反复，实际沉积下来的自然很少。所以，闽江悬沙扩散沉积舌向河口南侧延伸不远，与涨潮历时较短和流速较小有关系。另外，无论该沉积舌的底面还是顶面（海底面），在地形上相对于两侧的砂体−西侧的闽江三角洲砂区^{[8, 10, 12]}和东侧的闽江口外潮流沙脊区^[11-12]，都呈顺岸洼槽，也起了一定的约束引导作用。卢惠泉等^[12]认为闽江口外潮流沙脊与现代闽江口水下三角洲的砂质沉积体被泥质区隔开，推测其不属于水下三角洲范畴，为陆架残留砂。本文的研究支持其部分观点，即沙脊区不属于闽江三角洲，但是时代晚于U2层，为全新世海侵体系域。在早全新世晚期初（约9 ka BP），海平面已上升到约10 m的深度，动力环境与现今相差不大，因此，闽江悬沙的这种运移沉积特征大约自早全新世晚期初就已存在。闽江悬沙的扩散运移趋势见图12。

4.1.2 台湾海峡来沙

从图10b可以看出，研究区东南部（海坛岛以东）为全新世海相沉积物厚度最大的海区，达到20 m以上，最厚约25 m，向陆（西至西北）方向厚度减小，其次是马祖岛的东南侧至白犬列岛东北侧一带，厚度大于10 m，最厚约15 m，向陆（西）方向减薄，直至尖灭，均显示了由海向陆的沉积过程，物源位于南面，说明有沉积物从台湾海峡向研究区运移（图12），向北影响到马祖列岛以东，向西到闽江口南部附近。图5和图6的地震剖面分别显示海相U1层由东向西和从南向北上超T1界面，厚度逐渐减小（尖灭）的特征，也直观地表明沉积物来源于南面，是随着海平面上升逐渐向陆沉积增厚的海侵层。图2、图5和图6均显示U1层为滨浅海平行地震相，反射波的频率中等，连续性较好，振幅较强–中等，推断为砂质沉积物，而台湾海峡除西北部外，底质基本上都为砂^{[1, 14]}，可以为研究区提供沙源，其来沙可能以细砂和粉砂为主。蔡爱智等^[18]研究了海坛岛北部芦洋平原的钻孔岩芯，揭示该地原来为向东北敞开的海湾，水深25～30 m，随着全新世海平面上升，来自台湾海峡的海沙将其填平，形成了现今的海岸平原，其沉积物来源与本文的结果是吻合的，而且其位置毗邻研究区南部。台湾海峡来沙的动力因素主要是台湾海峡底层流，由南向东北流动，在海坛岛和闽江口向岸（西）流动^[30]。这种底层流实际上是台湾暖流底层水，随着海峡西部海底地形向北抬升形成上升流。表层沉积物中底栖有孔虫的分布特征也证明其对海坛岛东北部海区有影响^[15]。台湾海峡来沙的运移趋势见图12。

那么，为什么台湾海峡来沙可以向北运移沉积，直至马祖列岛以东，在大陆海岸附近也有数米的厚度，而唯独在马祖岛–白犬列岛海区缺失全新世海相沉积呢？原因有三：一是沉积物沿岛屿环流输送的影响。刘升发等^[13]采用“粒度趋势分析”方法研究东海内陆架表层沉积物运移模式时指出，马祖、白犬等岛屿周围存在沉积物环流。从其趋势图可以看出，岛屿北侧环流呈顺时针，由西向东；南侧为逆时针，约为东南至南向；所以两（列）岛之间的环流总体上是由西向东（或东南），不利于台湾海峡来沙的进入。二是地理环境和地形的影响。马祖岛–白犬列岛海区比较狭窄（南北约17 km），中间还有岛礁，基本处于沉积物岛屿环流的控制下，又受白犬列岛向东凸出的阻挡（图1，图9），海峡来沙难以进入；海底地形较高（水深约20～35 m，向东倾斜）可能也有一定影响。三是闽江来沙的缺失。尽管闽江口近在咫尺，但是闽江来沙（悬沙）主要向NE运移沉积，未能向东朝该区提供沉积物。以上三点导致该区全新世海相沉积（U1层）缺失。此外，在MIS 2期低海面时期，研究区发育了古闽江南河道和北河道，但是受闽江口外埋藏古丘陵的阻挡，未曾发育向东流经该区的古河道^[24]，也就没有了发育河流充填相U2层的古地形地貌基础，最终造成了该全新统缺失区。

4.1.3 浙闽沿岸流来沙

浙闽沿岸流带来了以长江泥沙为主的悬沙，形成了浙闽近岸黏土质粉砂底质类型区，从长江口沿海岸向南延伸，在浙闽交界海域一带最宽达到约130 km，进入台湾海峡北口后转向东南，呈条带状直抵台湾岛台中海岸附近^[14]，这种底质类型的分布趋势在20世纪80年代初就有揭示^[1]。地震剖面和沉积物柱状样的研究^[19]显示相似的分布范围，7000 a来，其在台湾海峡西北部的厚度最大逾20 m。表层沉积物的片状矿物高值区显示浙闽沿岸流物质进入海峡后沉积在海坛岛以东至台湾中部海岸附近^[31]，其结果与底质类型分布特点相似。近年站位密度更高的表层沉积物重矿物研究表明，闽江口外50 m等深线以内的底质主要受闽江输沙的影响，浙闽沿岸流居次，但其外侧主要受浙闽沿岸流的影响^[16]。该沿岸流来沙影响到研究区的东北部海区，与闽江来沙均为细粒物质，形成泥质沉积物，在地震剖面记录上难以辨别各自的贡献率。浙闽沿岸流来沙的运移趋势见图12。

4.2 沉积分区和沉积速率

根据U1层海相沉积的地震地层学特征，结合沉积物来源和运移趋势等，自全新世海侵以来，研究区的沉积环境可以划分为台湾海峡源沉积区、闽江源沉积区、东北部混合沉积区和马祖−白犬沉积缺失区（图12），前者面积是第二位的近3倍。自早全新世初至晚期，随着海平面升高，研究区主要由东南向西北逐渐被海水淹没，海侵到达的时间先后相差约2.5 ka。根据海平面变化曲线（图8）和T1界面（海侵面）的深度计算出全新统海侵到达时间、海相沉积物厚度（U1层）和平均沉积速率。值得一提的是，图12的分区界线并非在全新世海侵期间都是固定不变的，而是动态变化的。总体趋势是闽江源沉积区向北退缩，台湾海峡源的相应推进，如前述在东南部海区可见U1层下部为古闽江扩散沉积的倾斜前积地震相。在白犬列岛以南，U1层下部向南下超T1界面可达该岛以南约15 km，与古闽江扩散泥沙有关，上部则演变为滨浅海平行地震相，向北上超U1层下部，来源于台湾海峡，属于高海面体系域。所以，图12可以看作是约9 ka BP以来的沉积分区。

（1）台湾海峡源沉积区：分布于南部海区，近岸区北到闽江口门南侧，外海区北到马祖岛以东，包括闽江口外沙脊区，是范围最大的沉积区。反射波频率中等，连续性中等–较低，振幅中等（图2，图5，图6）。底质以砂质（细砂）为主或含有较多的细砂，但闽江口外潮流沙脊区^[11-12]还受到老地层改造和岛屿风化产物的影响，底质更粗。全新统（海相，下同）平均沉积速率约0.8 mm/a，其中西部近岸区约0.6 mm/a，马祖岛东南侧约0.7 mm/a，南部外海区约1.2 mm/a，最大沉积速率约2.1 mm/a，位于海坛岛以东，与沉积物来源于台湾海峡，距离物源较近是一致的，也与古地势较低有关。

（2）闽江源沉积区：分布于北部海区，整体呈NE−SW向，从闽江口到黄岐半岛以东外海，向南分叉到闽江口南侧附近。反射波频率高，连续性好，振幅强−较强（图3，图4，图7）。属于泥质沉积区，但研究区以西的水下三角洲为砂质沉积区^{[8, 10, 12]}，受浅层气影响，两者的边界不详，沉积速率平均约1.0 mm/a，其中闽江口门南侧约0.6 mm/a，其余海区约1.0～1.2 mm/a，闽江口北部（现代沉积中心）最大沉积速率接近2 mm/a，在古河道凹坑区厚度较大，沉积速率可达约2 mm/a，岛礁区和黄岐半岛头部附近的沉积速率较低，且变化较大，局部缺失U1层，在半岛头部东侧约10 km以远，沉积速率约为1～1.5 mm/a，平均约1.2 mm/a。沉积物来源于闽江悬沙，外海部分也受到浙闽沿岸流来沙的影响。

（3）东北部混合沉积区：分布于马祖列岛以东，台湾海峡源沉积区和闽江源沉积区之间。反射波特征介于上述两个典型沉积区之间，但较接近于海峡源沉积区的记录特征。这与台湾海峡底层流向岸（西）流动，闽江冲淡水流向东北，浙闽沿岸流进入台湾海峡后偏向东南有关。物质来源可能较杂，包括台湾海峡源、闽江源、浙闽沿岸流源、岛礁风化和潮流冲刷槽产物等。沉积速率约为0.8～1.3 mm/a，平均约1.1 mm/a，与毗邻的闽江源沉积区的外海区相近。

（4）马祖−白犬沉积缺失区：全新世沉积缺失，海底出露MIS 3期的U3层（图5）。地震剖面显示，该海区U3层反射波变化较大，频率中等至较低，振幅较强至中等，短波状为主，略显杂乱，间有连续性好、近水平的亚层界面，向东趋向平行−亚平行状反射波结构，推断主要为滨岸沉积环境，西部可能为陆相环境。在现代海洋动力环境的影响下，底质以砂为主。

5 结论

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（1）高分辨浅地震剖面研究表明，闽江口外海域的全新世底界面为末次低海面（MIS 2）侵蚀面（局部为古河道），一般在现海面下的深度为约30～60 m，最深约65 m。总体上，在近岸海区较浅，外海较深，局部因为闽江古河道而有起伏。全新统地层厚度一般约10～20 m，最厚约38 m，海相全新统地层约数米至25 m。

（2）全新统地层由早全新世晚期以来的海相沉积层（U1）和早全新世河流湖沼充填相层（U2）构成，前者包括滨浅海平行地震相和河口滨岸前积地震相，其反射波各向陆上超和向海下超底界面，结合厚度分布特征，可以判断主要的沉积物来源和运移趋势。

（3）全新世沉积物的来源和运移沉积方式分为两个时期：陆相和海相。第一个时期为早全新世初期至晚期初：以闽江溯源淤积为主，发育了河流湖沼充填相U2层。第二个时期为自早全新世晚期初以来：为海相U1层发育阶段，分布广泛。沉积物主要来源于3部分：一是台湾海峡来沙，为南部海区提供了沉积物；二是闽江扩散悬沙，主要朝NE方向扩散沉积，向南呈舌状，现代沉积中心位于河口北部，泥质沉积物厚度大于15 m；三是浙闽沿岸流来沙，对东北部海区有影响。

（4）全新世海侵以来的沉积环境可以划分为4个沉积区：台湾海峡源沉积区、闽江源沉积区、东北部混合沉积区和马祖−白犬沉积缺失区；平均沉积速率分别为：约0.8 mm/a、1.0 mm/a、1.1 mm/a和0 mm/a。后者的沉积缺失主要与岛屿环流有关。

致谢：上海东海海洋工程勘察设计研究院勘察室承担了海上调查和资料处理，宁楠和周勐佳协助本文图件的清绘编制，审稿专家提出了宝贵的意见，编辑同志付出了辛勤的劳动，在此表示衷心的感谢。

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我国近海浅地层剖面和侧扫声纳调查研究项目（908-01-QC20）。

参考文献

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2020年第42卷第11期

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doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.11.006

接收时间：2019-11-25
首发时间：2026-03-27
出版时间：2020-11-25

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出版历史

收稿日期：2019-11-25
修回日期：2020-02-07

基金

我国近海浅地层剖面和侧扫声纳调查研究项目（908-01-QC20）。

作者信息

¹ 上海东海海洋工程勘察设计研究院，上海 200137

² 国家海洋局东海海洋环境调查勘察中心，上海 200137

³ 国家海洋局东海信息中心，上海 200136

参考文献

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/hyxb/CN/10.3969/j.issn.0253-4193.2020.11.006

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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