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1、四、全球环境变化与沉积作用潮间带柱状样的压缩和校正古王爱军1 ，高抒2 ，贾建军3( 1 国家海洋局第三海洋研究所，厦门3 6 1 0 0 5 ；2 南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室，南京2 1 0 0 9 3 ；3 国家海洋局第二海洋研究所，杭州3 1 0 0 1 2 )潮滩盐沼是海岸系统的重要组成部分，位于海陆、海气、陆一气交互作用的复杂地带，同时又是受人类活动影响比较显著的地带，是反映全球变化和人类活动的敏感区域，因此成为海岸带陆海相互作用研究的重点对象之一( L O I C ZI P O ，2 0 0 4 ) 。潮滩滩面周期性被潮水淹没，沉积物含水量并没有达到饱和，且由于滩面植被
2、、动物活动强烈，地层中的植物根系、动物洞穴等很多，在柱状样采集过程中，沉积物受到采样管管壁的摩擦力后产生压缩。对压缩问题认识的正确与否直接关系到对柱状样沉积记录的正确解译。目前，对深海柱状样沉积物压缩过程的研究相对较多( B u s c h ，1 9 8 9 ：V e l d e ，1 9 9 6 ：S a i t o & G o l d b e r g ，2 0 0 1 ) ，而对潮滩地区柱状样压缩的研究较少( Z h e n ge ta 1 ，2 0 0 2 ) 。本文根据在江苏中部潮滩进行采样 的现场记录及室内分析资料，初步探讨了在潮滩采集柱状样的压缩过程及校正方法。1 样品采集与分析方
3、法江苏中部的王港地区是江苏潮滩盐沼发育最为典型的地区之一。柱状样采样点分布在王 港潮间带不同类型盐沼内，利用铁锤直接将长度为1 0 5 c m 、内径为7 c m 、外径为7 5 c m 的优质P V C 管打入地下，打入过程中不断记录采样馆内外的深度。为了尽量少扰动柱状样层序 和防止底部样品漏掉，利用铁锹把P V C 管周围的泥挖开，用手托底将柱状样取出：此次共采集柱状样9 个。为了校正柱状样采集过程中的真实压缩率，在第4 个柱状样采样位置挖了 一个1 3 0 c m 深度的探槽剖面，在6 2 c m 以下以lc m 间隔、6 2 c m 以上以2 c m 间隔进行了现场分样。采集回来的柱状
4、样在室内以l c m 间隔分样。分好的样品用精度为O 0 0 1 9 的天平称重后放入冰柜冷藏，利用德国生产的C H R I S T A L P H A l 4 冷冻干燥机将样品冻干，再次用同样的天平称重，以计算出柱状样沉积物的含水量、干容重、湿容重( F l e m m i n g & D e l a f o n t a i n e ，2 0 0 3 ) 。取大约2 9 已冻干样品放入小烧杯， 用浓度为5 的六偏磷酸钠( ( N a P 0 3 ) 6 ) 浸泡2 4 小时，并利用超声波震荡1 分钟，使样品充 分混和、分散，然后在M a s t e r s i z e r2 0 0 0 型激
5、光粒度仪上进行粒度分析，获得1 8 0 间隔的粒度组分，利用矩值法计算出沉积物各粒度参数( M e M a l i a s ，1 9 8 8 ) 。对潮滩上柱状样采集过程中的压缩现象，一般认为是所有的压缩均发生在采样管内，即在采集过程中，管内沉积物由于挤压导致失水、洞穴填充等现象，致使管内样品深度与管外深度不一致，根据现场记录的采样管内外不同深度数据可以计算出压缩率，并根据该压缩率可以恢复柱状样样品在剖面上的具体位置。但在实际过程中，由于采样管底部样品受到管内样品的挤压，也会产生压缩。因此，总的压缩效应包括两部分，一部分是采样管内部沉积物的压缩( 即管内压缩) ，另一部分是采样管下部沉积物的压
6、缩( 即管下压缩) 。+ 国家自然科学基金重点项目( 编号：4 0 2 3 1 0 1 0 ) 、国家自然科学基金项目( 编号：4 0 4 7 6 0 4 1 ) 、教育部博士 点基金( 编号：2 0 0 2 0 2 8 4 0 0 7 ) 的资助。四、全球环境变化与沉积作用2 分析结果与讨论根据野外记录数据分析，潮滩盐沼柱状样的压缩过程为线性压缩，且随着向海方向的推进，斜率减小，柱状样的压缩率增加。沉积物颗粒越细，粘土含量越高，由于粘土的透水性相对较差，从而使沉积物中的含水量增加、干容重降低，沉积物受到压力作用后容易被压缩，这一点已经被M e a d e ( 1 9 6 6 ) 的研究结果所
7、证实。由盐蒿滩向密集大米草滩、互花米草滩过渡的过程中，沉积物逐渐变细， 粘土含量增加，含水量也增加，压缩率以指数形式增加，该指数关系在a = 0 0 1 的置信水平上显著相关。柱状样压缩率与沉积物的分选性有关，对于同一粒径，分选较好的沉积物的孔隙率比分选较差的沉积物的孔隙率大( R o g e r s & H e a d ，1 9 6 1 ) 。本文柱状样沉积物粒度分析 结果表明，分选系数越大( 即分选越差) ，柱状样压缩率越大，两者在a = 0 0 1 的置信水平上显著线性相关，这主要是由于分选好的沉积物尽管孔隙率大，但沉积物颗粒均一，很难被压缩，分选差的沉积物大小颗粒都有，在受到挤压后很容
8、易被压缩( M e a d e ，1 9 6 6 ) 。由于采样管的直径、管壁厚度的不同会引起柱状样的压缩率的不同( Z h e n ge ta 1 ，2 0 0 2 ) ，本次采 样使用的采样管直径和管壁均一致，可以忽略该因素的影响。根据在N 4 柱状样采集区的探槽剖面采样和柱状样的粒度组分相关分析结果，找出一些相关性非常好的数据点，可以认为这些点所对应的层位属同一层位。将找出的两组数据做图分析发现，真实压缩过程也是线性的，根据拟合公式推算，柱状样最底层样品对应于剖面中1 0 1 c m 的深度，但在现场采样中的采样管底部的深度为1 0 3 c m ，两者相差2 c m ，造成这个差异的主要
9、原因就是管下沉积物也发生了压缩。分析该柱状样的压缩量，结果表明管下沉积物的压缩量是管内压缩量的1 l ；扣除管下压缩量，柱状样的真实压缩率将会降低。如果将这一结果推广于其他几个柱状样，则可以分别计算出各柱状样的真实压缩率，并以此恢复柱状样的真实长度。在采集柱状样过程中的压缩过程是一个非常复杂的问题，对压缩过程及压缩量分析的正确与否直接影响到对柱状样沉积记录和沉积速率的解译【8 】。根据对王港潮滩盐沼柱状样采集过程的研究，在压缩率比较小的情况下，管下压缩量很小，管内压缩与真实压缩相差不是很明显，但随着压缩率的增大，管下压缩量也增大，管下压缩所起的作用就越显著。3结语采集柱状样是研究潮滩盐沼沉积和演化的重要手段，但由于潮滩盐沼周期性被水淹没，且动物活动强烈，在采集柱状样过程中产生压缩，对压缩分析的正确与否直接关系到柱状样沉积记录的解译。般认为压缩发生在采样管内，以此计算压缩率，根据该压缩率恢复每个样品在剖面中的位置，但实际上，压缩不仅发生在采样管内，管下样品也发生压缩。根据江苏中部潮滩柱状样与探槽剖面样品的粒度对比分析，管下压缩量约为管内压缩量的1 1 。压缩率与沉积物含水量及沉积物分选性有关，含水量越高，压缩率越大，沉积物分选越差，压缩率越大。3 0 3
