大、小凌河下游地區(qū)晚全新世沉積環(huán)境演化

郭維 ，商志文 ，王 宏 ，李建芬 ，姜興鈺

（1.天津市地質(zhì)研究和海洋地質(zhì)中心，天津300170；2.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津300170；3.中國地質(zhì)調(diào)查局海岸帶地質(zhì)環(huán)境重點實驗室，天津300170；4.中國地質(zhì)調(diào)查局華北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，天津300170）

沖洪積扇和泛濫扇是河流從出山口至入海河口的兩類重要地貌。大凌河、小凌河作為短途河流，其出山口到入海河口的直線距離分別僅為70 km或20 km。在此范圍內(nèi)，它們的沖洪積扇和泛濫扇均得到了充分發(fā)育。本文研究區(qū)位于遼西山地與下遼河平原腹地之間的斜坡帶上。西側(cè)、西北側(cè)的遼西山地低山和丘陵長期處于剝蝕狀態(tài)，東側(cè)的下遼河平原全新世沉降中心在大凌河以東-雙臺子河（遼河）河口之間，研究區(qū)第四系厚度僅數(shù)十米，向東逐漸增加至約280～360 m[1,2]。研究區(qū)表層沉積物為大、小凌河沖海積物和沖洪積物[2]。進入21世紀以來，越來越多的研究者關(guān)注該地區(qū)海岸帶地質(zhì)環(huán)境的演化[3-9]，但對晚全新世以來的地質(zhì)環(huán)境演化研究相對較少。

為此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上[3]，近十余年來在大、小凌河下游地區(qū)獲取并搜集地質(zhì)調(diào)查點48個（圖1），采用沉積學、年代學和地貌學研究方法，對大、小凌河下游地區(qū)晚全新世以來沖洪積扇及泛濫扇的沉積過程進行了綜合研究，重建了大、小凌河下游地區(qū)晚全新世沉積環(huán)境演化過程。

圖1 大、小凌河下游地區(qū)地質(zhì)點分布圖Fig.1 Location map of the geological sites in the lower reach areas of Dalinghe and Xiaolinghe rivers

1 樣品采集與方法

借助現(xiàn)代河流沖刷岸、廢棄磚廠采土坑、沖洪積扇地和泛濫平原干涸河道的天然露頭，以及在此類露頭的底部、河口和鹽沼低地及潮間帶的人工探槽和Eijkelkamp 鉆全取心探查等，共獲取地質(zhì)調(diào)查點48個（圖1），其中，表1列出的是本文重點研究的6個剖面。

共獲取14C 測年樣品8 個。樣品在德國萊布尼茲應用地學研究所（Hv，液體閃爍計數(shù)器法）和Beta實驗室（Beta，加速器質(zhì)譜方法）進行14C測年。測定值以5 568半衰期計年，所有樣品的直接測定值均據(jù)其δ13C值進行分餾效應校正，成為慣用年齡。泥炭樣品采用Intcal13曲線校正；海洋貝殼樣品依Marine13海洋曲線進行了包括海洋貯存庫效應在內(nèi)的系統(tǒng)校正，海洋貯存庫校正值是-178±50 年（CALIB,Connected to marine database）[10]（表1）。

優(yōu)字屯剖面獲取粒度分析樣品30 個，采用Microtrac S3500 激光粒度分析儀測試，粒級標準為尤登-溫德華氏等比制Φ值粒級標準，沉積物平均粒徑的計算采用Folk&Ward方法。

2 典型剖面結(jié)果

2.1 LD06（西樹林陡坎）剖面

LD06是小凌河凹岸（左岸）沖刷陡坎剖面，從現(xiàn)代河床內(nèi)的漫灘頂面（即陡坎基足處）向上至剖面頂部，高8 m。其中底部8～6.8 m 是沖洪積扇礫石沉積，疏松，粒徑最大者＞10 cm，棱角狀或稍具磨圓。上部6.8～0.9 m是河流泛濫扇沉積，頂部0.9～0 m是風成沙丘。該剖面共記錄10次洪水事件沉積旋回。每一次洪水沉積的開始均為向上發(fā)育細砂質(zhì)的小型交錯層理和水平層理結(jié)構(gòu)，最后以大洪水平靜期的泥質(zhì)沉積蓋層結(jié)束。埋深約6.8 m處富含有機物的粘土質(zhì)沉積層內(nèi)的炭屑年齡是1 047 cal BP，表明約1 ka cal BP以來至少發(fā)生10次洪水事件（圖2）。

2.2 LD07（娘娘宮）剖面

LD07位于小凌河西支的右岸娘娘宮村的干涸河床內(nèi)，剖面揭露總厚度5.4 m。其中，0～2 m為粗糙的沖洪積扇泥質(zhì)沉積。2～3.3 m為貝殼質(zhì)砂礫石海灘層，可辨識的貝殼有牡蠣、扇貝、四角蛤蜊和毛蚶的單瓣殼，在埋深2.4 m甚至發(fā)現(xiàn)雙殼閉合的四角蛤蜊。海灘底部年齡為3 650 cal BP，頂部年齡約2 209 cal BP。3.3～5.4 m，海相貝殼逐漸消失，轉(zhuǎn)為沖洪積扇砂礫石層，礫石最大10～15 cm，磨圓度差。該剖面揭露了上下疊置的2期沖洪積扇沉積，中間被貝殼質(zhì)海灘分隔（圖3）。

2.3 LD2015-08（西樹林砂石料場）剖面

圖2 LD06 西樹林剖面地層柱狀圖（據(jù)文獻[3]改繪）Fig.2 Stratigraphic histogram of Xishulin site LD06(modified from[3])

圖3 LD07 娘娘宮剖面地層柱狀圖（據(jù)文獻[3]改繪）Fig.3 Stratigraphic histogram of Niangnianggong site LD07(modified from[3])

圖4 LD2015-08西樹林地質(zhì)點地層柱狀圖Fig.4 Stratigraphic histogram of Xishulin site LD2015-08

LD2015-08點位于凌海市西樹林村小凌河左岸砂石料場，在LD08點正北約60 m處。該剖面揭露厚度5.7 m，底部5.7～4.1 m是沖洪積扇礫石沉積層的最上部，推測向下應還有＞5 m 的礫石沉積。上部4.1～0 m是河流泛濫扇沉積。該剖面記錄了5次洪水事件沉積旋回，每一次均以砂礫質(zhì)沉積開始，以常含炭屑的泥質(zhì)蓋層沉積結(jié)束。第2次洪水事件頂部蓋層中的炭屑年齡為119 cal BP，表明這5次洪水事件發(fā)生僅為近百年的事情（圖4～6）。

2.4 LD45（沙門子）剖面

LD45剖面位于大、小凌河現(xiàn)代河床之間的泛濫平原上，剖面揭露厚度6.4 m。底部6.4～5.6 m是晚全新世沖洪積扇砂礫石沉積，上部5.6～0 m是河流泛濫扇沉積，埋深約5.4 m處的半炭化樹枝年齡是1 121 cal BP。該剖面共記錄了6次洪水事件沉積（圖7）。

2.5 LD66（優(yōu)字屯）剖面

圖5 LD2015-08地質(zhì)點剖面素描圖Fig.5 Sketch map of LD2015-08 profile

圖6 LD08-2015地質(zhì)點照片（與圖5是同一剖面）Fig.6 Photos of LD2015-08 profile(i.e.,the same profile of Fig.3)

圖7 LD45 沙門子剖面地層柱狀圖Fig.7 Stratigraphic histogram of Shamenzi site LD45

優(yōu)字屯剖面位于小凌河左岸的優(yōu)字屯磚場采土場，剖面厚6 m。剖面底部6～5.4 m是0.6 m厚的潮灘沉積，向上5.4～4.3 m是洼地環(huán)境，長期積水，沉積物以粘土為主，暗棕色，小團粒狀，富含有機質(zhì)，經(jīng)歷了發(fā)育程度很高、在近海潟湖-鹽沼環(huán)境中的成土過程。埋深5 m的炭屑的AMS年齡是941 cal BP。上部4.3～0 m被泛濫扇環(huán)境取代，共記錄了7次洪水事件。埋深約3.8 m 處的炭屑年齡是845 cal BP（圖8）。該剖面潮間帶上部→富含有機物的積水洼地潟湖-鹽沼→河流泛濫扇沉積序列，揭示了遼東灣西部大、小凌河泛濫扇晚全新世以來的演化過程。泛濫扇沉積直接發(fā)育于與潮間帶聯(lián)通的近海潟湖-鹽沼沉積層之上，表明在約0.94 ka cal BP時，洪水泛濫扇沉積已接近當時的海岸線。據(jù)小凌河1980年代天然狀態(tài)下的感潮河段長度（從河口上溯約20 km）可推測，0.94 ka cal BP時的高潮岸線就在附近。

2.6 LD2015-23

LD2015-23是大凌河凹岸（右岸）侵蝕陡坎剖面，剖面揭露總厚度6 m，其中從現(xiàn)代河床內(nèi)的漫灘頂面（即陡坎基足處）向上至剖面頂部厚3.4 m，下部2.6 m為人工探槽揭露。其中，6～4.3 m為泥質(zhì)潮灘沉積，棕灰色。4.3 m以上是河流泛濫扇沉積，橙色。該剖面共記錄7次洪水事件沉積旋回。埋深約53 m處的海相貝殼碎屑14C 年齡是1 319 cal BP，表明約1ka cal BP以來至少發(fā)生了7次洪水事件（圖9）。

圖8 LD66優(yōu)字屯剖面地層柱狀圖Fig.8 Stratigraphic histogram of Youzitun site LD66

3 討論

LD06、07、2015-08、45、66 和 2015-23 六個地質(zhì)點的沉積學和年代學研究表明，研究區(qū)晚全新世以來存在2期上下疊置、中間被貝殼質(zhì)古海岸線沉積層分隔的沖洪積扇和2 期明顯河流泛濫扇發(fā)育期（圖10、11）。

表1 典型地質(zhì)點剖面信息一覽表Tab.1 List of profile information of typical geological points

2期上下疊置的沖洪積扇位于遼西山地與遼東灣下遼河平原腹地的過渡帶，分別形成于中全新世早期（?）～3.65 ka BP和約2 ka BP以來，中間被距今約3.65～2 ka BP的埋藏貝殼礫石質(zhì)海灘所分隔。該埋藏海退沉積是晚全新世海退過程中古海岸線的一次停頓，上部蓋層沉積物是含小礫石和砂的土狀堆積，粗糙、分選極差，是約2 ka BP以來的沖洪積扇堆積（圖10、11）。

圖10 遼東灣大凌河-小凌河下游地區(qū)晚全新世以來地貌分區(qū)示意圖Fig.10 Geomorphological zonation in the lower reach areas of Dalinghe-Xiaolinghe rivers since the Late Holocene

圖11 遼東灣大凌河-小凌河下游地區(qū)晚全新世以來地層剖面示意圖Fig.11 A stratigraphical profile in the lower reach areas of Dalinghe-Xiaolinghe rivers since the Late Holocene

第1期泛濫扇發(fā)育于約1 ka BP以來，位于研究區(qū)中東部，分布范圍較大，形成了II 級泛濫扇。其中，LD06、45、66和LD2015-23剖面記錄了該期河流作用過程，LD45沖洪積扇礫石層之上的半炭化樹枝年齡是1 121 cal BP，LD06剖面泛濫扇底部炭屑年齡是1 047 cal BP，LD66 剖面泛濫扇底部炭屑年齡是845 cal BP，LD2015-23 底部潮灘環(huán)境年齡是1 319 cal BP。4個年齡值接近，表明此期河流泛濫扇沉積過程發(fā)生于約1 ka BP以來，記錄了6～10次洪水泛濫事件，形成了大、小凌河下游地區(qū)II級泛濫扇（圖10、11）。

第2期泛濫扇發(fā)生于小冰期結(jié)束后，形成了大、小凌河河床狹窄的天然堤和位于II 級扇與現(xiàn)代鹽沼－潮灘低地之間廣泛的I 級泛濫扇。LD2015-08剖面揭露天然堤年齡是119 cal BP，表明I級扇地是明-清“小冰期”結(jié)束后（1850年以來）大、小凌河最新的泛濫扇堆積。在I級泛濫扇前緣原始鹽沼-潮灘中開墾的農(nóng)田以及鹽田、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、被改造的葦田及鉆井平臺、圍海造陸區(qū)及旅游區(qū)是現(xiàn)代人類活動強烈影響帶，原大、小凌河河口海岸極為曲折的天然岸線已被改造成為人工順直岸線（圖10）。

4 結(jié)論

研究表明遼東灣大、小凌河下游地區(qū)晚全新世以來存在2期上下疊置、中間被貝殼質(zhì)古海岸線沉積層分隔的沖洪積扇和2 期明顯河流泛濫扇發(fā)育期。其中，沖洪積扇位于研究區(qū)西部邊緣，第1期發(fā)育于全新世早期（?）～3.65 ka BP；第2 期發(fā)育于約2 ka BP以來。河流泛濫扇分布于研究區(qū)中東部，第1期發(fā)育于約1 ka BP 以來，形成了II 級泛濫扇地；第2期發(fā)育于小冰期以后，形成了大、小凌河I級現(xiàn)代泛濫扇地。

在前人[1]對研究區(qū)早更新世以來各期扇地逐漸后退并向西移動認識的基礎(chǔ)上，本文進一步揭示了這個過程中“最后一幕”：千年-百年級別的沖洪積扇、海相層與河流泛濫扇垂向上相互疊置以及橫向上（東西向）同時發(fā)育的相變關(guān)系（圖11），反映了大、小凌河下游地區(qū)晚全新世以來岸進、海退的成陸過程。