江苏北部条子泥潮滩波痕沉积物粒度特征

侯国伟

(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)

张志垚, 陈哲, 张昌民, 尹太举, 冯文杰

(长江大学地球科学学院，湖北 武汉 430100)

张金亮

(北京师范大学资源学院，北京 100875)

徐发

(中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335)

沉积物粒度分布受源区的母岩成分、沉积物搬运距离和沉积环境的水动力条件等多重因素影响。同一区域内沉积物的粒度差异受沉积水动力方式和水动力强度影响，因而沉积物的粒度分布与水深、流速的关系十分密切[1～7]。长期以来，沉积学家进行了大量的现代沉积调查，通过研究不同沉积环境中现代沉积物的粒度特征，结合相关参数的对比分析，定性和定量地推测古代沉积物的沉积古环境特征[8～19]。下面，笔者通过对江苏北部条子泥潮滩的沉积构造观察，采集典型波痕沉积物样品进行粒度分析，研究不同波痕的粒度特征，分析形成不同波痕的水动力条件差异因素，为研究类似的地下潮汐成因砂体提供可供对比的实例。

1 沉积背景

条子泥潮滩位于江苏北部东台县弶港镇海岸外辐射状沙洲中心区(见图1)，陆界范围北起梁垛河口外(N32.94°)，南至川港口外(N32.69°)，西界为苏北中部沿海垦区外堤线(E120.86°)，东至江家坞外缘(E121.26°)，南北长约40km，东西宽约40km[20]。潮滩平均宽度为10～13km，滩面地势平坦，平均坡度为0.3°，平均地面高程为4.0～4.4m。该区为我国典型的季风气候地区，全年平均气温为14～15℃；盛行风向以东南、东北风为主，东北风强劲，东南风频繁，风力约在4～5级，大者7～8级，台风平均每年3.73次[21]。整个辐射状沙洲水域属正规半日潮流，沙洲区的辐射中心和中部涨潮流一般强于落潮流，而在沙洲外围则相反，落潮流强于涨潮流，整个沙洲区最大潮流流速为1.53～2.04m/s。研究区全年盛行偏北向浪，波高低于1m的出现率为85%，大于1m、小于2m的出现率为10%，大于2m的出现率为5%左右。研究区位于条子泥景点中心区，为观察潮坪沉积的理想场所。

图1 条子泥潮滩地理位置图

2 波痕类型

条子泥潮滩波痕十分发育，主要有梳状波痕、平行波痕、不连续波痕、干涉波痕、平顶波痕、流水波痕等6种。笔者采集了6种波痕的沉积物进行粒度分析。

1)梳状波痕 为浪成波痕的一种，波痕细小，波长2～3cm，波高小于0.5cm，波痕基本对称，波脊低矮且密集分布，波脊间相互平行，局部分叉(见图2(a))，波痕表层常被退潮形成的薄泥层覆盖。

2)平行波痕 同为浪成波痕的一种，规模比梳状波痕大，波脊比较宽缓，相互平行，波长5～10cm，波高1～2cm，波脊处主要为极细砂和粉砂，波谷披覆泥质沉积(见图2(b))。

3)不连续波痕 一般呈舌型或者新月形，波脊不连续，波长7～10cm，波高2～3cm(见图2(c))。

4)干涉波痕 不同方向的波浪干涉形成，波痕波脊和波谷的延伸方向不固定，波痕呈四边形、五边形等多边形，波脊尖锐度一般，波长2～4cm，波高小于0.5cm(见图2(d))，对称性一般较弱，主要发育在堤坝坡脚附近水动力较弱的部位。

5)平顶波痕 平顶波痕波长5cm左右，波高0.5～1cm，表现为波峰平坦宽阔，沉积物较粗，波谷狭窄，沉积物较细(见图2(e))。该波痕是水位下降过程中，强风产生的表面张力波将波痕露出水面部分削平后造成的。

6)流水波痕 流水波痕是退潮期间潮沟里流水形成的波痕，波痕规模和形态受潮沟深度和潮沟内水流速度的控制。采样处潮沟较小，深20cm，宽3m左右，潮沟内水深5～10cm，波痕呈舌型，波长3～8cm，波高0.5～1cm(见图2(f))。

3 样品采集与分析

图2 条子泥潮滩波痕特征

笔者在潮滩上共采集波痕

沉积物粒度样品10个。为了研究波痕波峰和波谷处粒度的差异性，对识别的6种波痕分别采集样品1份，并针对浪成波痕分别采集波峰和波谷样品各1份。为了研究不同波痕粒度分布的差异性，选取梳状波痕、平行波痕、不连续波痕、干涉波痕、平顶波痕各1份，在小型潮沟内采集流水波痕2份。采集的样品采用激光粒度分析仪进行分析，获取粒度分布和粒度参数数据。

4 粒度分析结果

粒度分析结果显示，所采样品以极细砂和粉砂为主，10个样品中有5个样品为砂质粉砂，1个样品为砂质粗粉砂，1个样品为含砂粗粉砂，3个样品为粉砂质砂(见表1)，粒度平均值为0.045～0.064μm，粒度M值(粒度概率累积曲线上颗粒质量分数为50%处对应的粒径)为46.779～66.049μm(见表2)。粒度频率曲线皆呈不对称单峰型，粒度峰值分布范围为0.048～0.072μm；曲线略显粗偏，偏度为0.014～1.445，峰度为3.505～6.133(见图3，表2)，中砂及以上粗粒沉积物含量较少。粒度概率累积曲线基本呈两段式，个别样品呈现细尾特征(见图4)，粒度标准偏差为0.466～0.632(见表2)，显示分选中等到较好。粒度C值(粒度概率累积曲线上颗粒质量分数为1%处对应的粒径)为121.111～244.343μm(见表2)，粒度概率累积曲线上颗粒质量分数为90%处对应的粒径为14.946～34.044μm(见表3)。

表1 条子泥潮滩波痕粒度组分特征

表2 条子泥潮滩波痕粒度参数

图3 条子泥潮滩波痕粒度频率曲线特征 图4 条子泥潮滩波痕粒度概率累积曲线特征

波痕类型不同颗粒质量分数下的粒径/μm1%5%10%14%25%75%86%90%95%99%浪成波痕160.152 113.536 96.270 87.634 73.675 34.068 20.530 14.946 8.715 3.662 浪成波痕波峰168.603 117.917 99.751 91.823 77.339 41.146 30.485 24.258 13.945 5.147 浪成波痕波谷149.326 105.709 89.681 83.030 69.981 35.459 23.355 17.011 9.353 3.626 流水波痕1214.274 155.013 127.383 113.588 92.066 46.322 36.027 30.957 21.341 8.633 流水波痕2244.343 167.077 126.944 109.029 84.017 40.693 30.794 25.224 14.589 4.722 梳状波痕198.795 131.779 104.333 93.001 74.690 36.204 27.154 22.611 14.819 6.062 平行波痕150.285 100.561 84.665 76.752 64.616 36.992 30.891 27.879 22.636 13.441 不连续波痕232.648 165.872 132.769 117.459 93.299 44.509 33.439 27.631 17.074 6.165 干涉波痕243.278 169.004 132.296 115.442 89.982 45.685 37.562 34.044 27.473 15.606 平顶波痕121.111 88.945 77.007 71.696 60.896 35.335 28.833 25.560 19.417 9.927

5 粒度分布差异性分析

图5 样品粒度参数比较图

比较10个样品的粒度参数(见图5)可见：①所有样品粒度平均值和M值的变化趋势基本一致，平均值高的波痕粒度M值也比较高；②浪成波痕波峰处的粒度明显粗于波谷，这与浪成波痕形成时的水流分离作用有关；③不连续波痕的M值大于一般波痕，流水波痕1、不连续波痕和干涉波痕的M值在60μm以上，平行波痕和平顶波痕的粒度M值小于50μm；④粒度平均值最大的是干涉波痕，这与其形成过程波浪的多次筛选有关，波浪将较细的泥质筛选带走，遗留了较粗的颗粒；流水波痕1的粒度平均值仅次于干涉波痕，可能与流水对潮滩沉积物再次分选有关；⑤梳状波痕、平行波痕、平顶波痕和浪成波痕之间的粒度平均值差异不大，水动力差异不显著；⑥M值和平均值都表明干涉波痕、流水波痕、不连续波痕的粒度总体较粗，梳状波痕、平行波痕、平顶波痕、浪成波痕的粒度较细。

对比各样品的标准偏差可以发现，所采样品分选性总体较好。平顶波痕、平行波痕、干涉波痕以及流水波痕1的标准偏差较低，分选性较好；流水波痕、浪成波痕和浪成波痕波谷处样品的标准偏差大于1，分选性较差，与浪成波痕波谷间发育泥质披覆有关；梳状波痕、不连续波痕和流水波痕2的标准偏差介于上述2类之间，也与波痕表面沉降的泥质沉积有关。流水波痕1、不连续波痕、浪成波痕波峰和浪成波痕峰值较粗，其他样品峰值相差不大且较细，说明前4种波痕形成时水动力较强。上述样品的峰度较大，峰态较尖锐。干涉波痕、平行波痕的偏度较小，浪成波痕波峰和波谷的偏度较大。

沉积物的粒度特征与沉积环境和沉积物源区的供给有关，该次采集的潮滩样品皆呈单峰特征，说明沉积物总体分选好，沉积水动力方式单一，与鸭绿江口沉积的双峰态粒度曲线具有明显差异；与稳定湖相沉积物和风成黄土的粒度分布特征也明显不同[22，23]。条子泥潮滩地区的沉积物是长江和黄河搬运的沉积物被沿岸流和潮流再次搬运而堆积的，没有明显近岸沉积物注入，与福建深沪湾海滩SSZ1孔的岩石粒度相比明显较细，但与大丰潮滩悬沙的粒径组成相比则明显较粗[24，25]。该区的波痕粒度频率曲线具单峰、细偏、对称性较好的特征，与福建省漳州市第四纪古河道沉积物的双峰、粗偏和强烈不对称形态完全不同[26]。区内波痕粒度概率累积曲线呈两段式，缺乏明显的粗粒滚动总体，与河流沉积多段式曲线和日照近海表层沉积物的对段型粒度曲线差异明显[27，28]。

各种波痕的粒度参数表明，在供给条件总体变化不大的情况下，局部水动力方式、水动力强度对沉积物粒度的变化具有重要影响。沉积物分选性不仅与水动力强弱有关，水动力作用时间也是其重要的影响因素之一。总体看来，干涉波痕、流水波痕1、不连续波痕的粒度较粗，但形成的机理存在一定差异：干涉波痕受不同方向波浪的作用，作用时间越长，对沉积物筛选越彻底，容易将细粒沉积物筛选出去；流水波痕1样品采自潮沟中流水波痕的脊部，该处水流动力最强，对潮滩沉积物进一步筛选，使得泥质沉积物进入流水中呈悬浮质搬运，遗留下较粗的颗粒，但分选性不一定最好；不连续波痕规模较大，可能是涨潮或落潮时强潮流的产物，其沉积物颗粒较粗，分选一般；波峰处是水动力最强的部位，受波浪筛选作用时间长且彻底，因此分选较好，粒度较粗。

6 结论

1)条子泥潮滩发育有梳状波痕、平行波痕、不连续波痕、干涉波痕、平顶波痕、流水波痕等6种类型。

2)条子泥潮滩沉积物组分主要为极细砂和粉砂，有5个样品为砂质粉砂，1个样品为砂质粗粉砂，1个样品为含砂粗粉砂，3个样品为粉砂质砂。粒度频率曲线皆呈不对称单峰型，峰值为0.048～0.072μm，曲线略显粗偏，偏度为0.214～1.445，峰度3.505～6.133；粒度概率累积曲线基本呈两段式，个别样品呈现细尾特征。

3)在供给条件总体变化不大的情况下，局部水动力方式、水动力强度对沉积物的粒度参数变化具有重要的影响。水动力强不一定分选性好，而水动力弱时沉积物也可形成良好的分选，水动力作用时间在其中起到重要作用，以弥补水动力强度的不足。