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淺海沉積物分類方法已比較成熟,國內(nèi)外目前普遍采用的是謝帕德分類和福克分類兩種方案。然而,通過對大量調(diào)查數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),國內(nèi)淺海沉積物分類定名方法和方式并不完全一致。結(jié)合前人的研究,文章對兩種分類方案進行了評述,深入探討了目前沉積物定名不統(tǒng)一的原因主要是由于分類方案引用不完整,缺少對含礫沉積物的分類以及分類手段多樣,缺乏規(guī)范的沉積物分類軟件。在深入研究的基礎(chǔ)上,提出建議的淺海沉積物分類修訂方案將含礫沉積物納入分類體系,以??耍?970)和Schlee(1973)修訂后的謝帕德分類為主,并對砂和粉砂進行了細分??紤]到??朔诸惖膬?yōu)越性,建議將??朔诸愖鳛槌练e物分類的主要分類方案。為實現(xiàn)沉積物定名的規(guī)范化,建議在修訂后的分類基礎(chǔ)上,設(shè)計、開發(fā)標準的沉積物分類軟件。通過對淺海沉積物分類體系深入研究,建立更加符合淺海沉積物分布規(guī)律的分類體系。
1、前言
海洋沉積物分類是海洋底質(zhì)類型圖編繪的基礎(chǔ),對于闡述沉積物的物質(zhì)來源、判別沉積環(huán)境具有重要意義。一直以來,海洋沉積物分類問題都是海洋地質(zhì)學(xué)界所關(guān)注的內(nèi)容,尤其是深海沉積物分類涉及到物質(zhì)來源和組分問題,分類更加復(fù)雜,也是海洋地質(zhì)學(xué)者挑戰(zhàn)的難題。相對而言,淺海沉積物的分類已比較成熟,目前國內(nèi)外沉積學(xué)研究主要使用的是謝帕德分類和??朔诸?。
關(guān)于淺海碎屑沉積的兩種分類方法的比較已有學(xué)者進行了研究。在對比兩種碎屑沉積物分類方法的基礎(chǔ)上,提出了兼顧描述性和解釋性功能的海洋碎屑沉積物多重分類系統(tǒng)。對南黃海表層沉積物兩種分類方法進行對比總結(jié),認為??朔诸愒谀宵S海的應(yīng)用效果較好。近來,筆者在進行大量沉積物粒度數(shù)據(jù)處理過程中,對沉積物定名結(jié)果進行了檢驗和對比,發(fā)現(xiàn)國內(nèi)沉積物定名結(jié)果與國外的分類定名并不完全一致。本文即在分類方案評述的基礎(chǔ)上,針對這一問題展開討論和分析,探其原因并提出解決方案和建議。
2淺海沉積物分類體系評述
淺海沉積物主要源于陸源碎屑沉積,因此物質(zhì)組成與陸源物質(zhì)非常相似。碎屑沉積物根據(jù)其粒度特征可以分為礫、砂、粉砂和粘土四大類,這4種不同粒級組分的百分含量是沉積物分類與命名的基礎(chǔ)。粒級的劃分目前主要采用Udden-Wentworth的方案。1954年謝帕德總結(jié)了美國工程界、土壤界以及石油界對碎屑沉積物的分類方案,并提出新的分類方法,即謝帕德(1954)分類(圖1)。該方案被廣大沉積學(xué)者普遍接受,在海洋地質(zhì)學(xué)界推廣使用。1970年??擞衷诘[石、砂和泥的分類基礎(chǔ)上提出了一種新的分類方案,即??耍?970)分類。
在我國海洋沉積物的分類和定名也是一個棘手的難題。1975年,國家海洋局編制的《海洋調(diào)查規(guī)范-海洋地質(zhì)調(diào)查》對沉積物分類原則進行了系統(tǒng)的描述,國內(nèi)淺海沉積物分類才開始趨向統(tǒng)一。該分類被國家海洋局所屬各院所、中國科學(xué)院海洋研究所、地質(zhì)礦產(chǎn)部海洋地質(zhì)研究所等單位的地質(zhì)工作者使用,但由于其分類原則較為復(fù)雜,不便于記憶和使用。1992年,海洋地質(zhì)工作者將國外謝帕德(1954)分類方案引入到《海洋調(diào)查規(guī)范-海洋地質(zhì)地球物理調(diào)查》中,并被普遍采用。近幾年,國內(nèi)一些學(xué)者考慮到沉積物動力學(xué)性質(zhì),也正逐步向??朔诸悾?970)方法過渡。2007年新修訂的《海洋調(diào)查規(guī)范第8部分:海洋地質(zhì)地球物理調(diào)查》(下同“規(guī)范”)以及908專項《海洋底質(zhì)調(diào)查技術(shù)規(guī)程》(下同“規(guī)程”)中規(guī)定了淺海沉積物的定名主要采用謝帕德分類定名,也可使用??朔诸惗S纱丝闯?,兩種分類方案的提出改變了國內(nèi)外淺海沉積物分類不統(tǒng)一的現(xiàn)狀,并被廣大海洋地質(zhì)學(xué)者普遍接受。
2.1謝帕德分類
謝帕德(1954)分類如圖1所示,以砂、粉砂和粘土為三端元,分別以含量20%,50%和75%為界限將沉積物分為10大類。其中“砂-粉砂-粘土”是三端元含量高于20%而低于60%的混合沉積物,其他沉積物類型均呈對稱狀態(tài)分布。該三角分類圖僅采用了砂、粉砂和粘土三端元體系,礫石沒有被考慮。1973年,Schlee(1973)發(fā)現(xiàn)并解決了這一問題,將礫石也納入了三角端元分類體系,在謝帕德(1954)分類體系的基礎(chǔ)上增加了一個三角分類(圖2)。當?shù)[石含量大于10%時又分為了礫石和礫石質(zhì)沉積物,至此,謝帕德沉積物分類方案共包括了12種沉積物類型。謝帕德分類的優(yōu)點在于以砂、粉砂和粘土為主的分類三端元等價,描述性強,分類簡明。但它沒有考慮沉積物的動力學(xué)特性,缺乏動力環(huán)境意義的解釋。
圖1謝帕德(1954)沉積物分類
圖2謝帕德沉積物分類體系(Schlee修改(1973))
2.2??朔诸?
??朔诸愂峭ㄟ^利用沉積物的組分比來進行沉積物類型的劃分,籍此可以反映沉積過程中的沉積動力變化。??朔诸惞舶?1種沉積物類型,其中含礫沉積物有11種,不含礫沉積物類型有10種(圖3)。含礫沉積物三角分類三個頂點分別代表礫、砂和泥(粉砂和粘土),先以礫石含量80%、30%、5%和0.01%將沉積物劃分為五大類,再以砂泥比值分為三大類。無礫沉積物分類三端元分別為砂、粉砂和粘土。首先,根據(jù)砂含量90%、50%和10%分為四大類,再根據(jù)粘土與粉砂的比值2︰1和1︰2將每一大類分為3種類型。??朔诸悘娬{(diào)了沉積物搬運和沉積方式在分類中的意義。砂一般為推移和躍移組分,粘土和粉砂為懸浮組分,砂泥比值反映了兩種不同組分量比,因此,??朔诸惛叱练e動力學(xué)解釋意義。
通過對比不難發(fā)現(xiàn)謝帕德和??朔诸惙椒ň哂休^大的差異,尤其是對含礫沉積物劃分。Schlee(1973)雖然修訂了謝帕德的分類,但對含礫沉積物(礫石含量≥10%)劃分過于簡單。相比而言,??朔诸悓[沉積物的劃分更為詳細,可以更好地滿足沉積物分類需要。此外,考慮到沉積動力學(xué)方面的意義,目前國外更傾向于福克分類。
圖3福克(1970)沉積物分類