海岸发育、河口沉积与入海通量耦合机制的沉积记录——以北黄海淤泥质海岸与鸭绿江口为例

Sedimentary records play a key role in studying the interaction between basin and coastal. We found that the sedimentary record in Yalu River estuary contained the rich information of material transfer process and deposition (environmental) changes. Accordingly, we intend to ensure "time marker" and establish the sedimentary time scale by the analyse of grain size, heavy minerals, heavy metals, biogenic components, organic chlorine pesticide and clay minerals as well as the measuring of age, to carry out the stage classification of Yalu River estuary sedimentation and the muddy coastal deposit (environment) in North Yellow Sea and the contrast of deposit records, to trace the transfer process of "event signal" with tracer signification or implications for sediment environment, to discuss the transfer process of discharge flux and destination, to explore the coupling mechanism among coastal development, estuary deposit and discharge flux. The aim is to enrich the dynamic boundary theory from source to sink in scientific ideas, to innovate the research methods of geomorphic processes, to fill the theory gap of the muddy coastal geomorphology development in North Yellow Sea, and to provide the scientific basis for developing the land resource and safeguarding state sovereignty.

沉积记录在流域-海岸相互作用的研究中起关键作用。我们前期研究发现：鸭绿江的河口沉积记录中包含着丰富的物质传递过程和沉积（环境）变化的信息。据此，我们拟通过对沉积物的年代测定和粒度、重矿、重金属、生源组分、有机氯农药、粘土矿物等沉积记录的分析，尤其是极端事件在沉积记录中的响应，确定"定年时标"，并建立沉积年代表；开展鸭绿江河口沉积与北黄海淤泥质海岸沉积（环境）阶段的划分和沉积记录的对比工作；追踪沉积记录中有示踪意义或环境变化指示意义的"事件信号"的传递过程，探讨鸭绿江入海通量的传递过程和归宿，求索淤泥质海岸发育、河口沉积与入海通量之间的耦合机制。丰富从源到汇科学构想中的动态边界理论，促进地貌过程研究方法的创新，填补北黄海淤泥质海岸地貌发育研究的空白，为开发土地资源、维护国家主权提供科学依据。

本研究以沉积记录为媒介，通过沉积信息有效解译出沉积物的源与汇及其转移过程，找到了适合中小型河流的流域—海岸动态相互作用模式的研究方法，为鸭绿江口、北黄海淤泥质海岸在流域—海岸地貌演化的研究提供了最基础的科学数据。.主要研究内容包括：(1) 对25根柱状样沉积物进行了210Pb、137Cs测年和粒度测试，对有代表性的部分样品开展了地球化学检测，建立了研究区的沉积记录数据库。(2) 根据各柱状样137Cs的蓄积峰，结合210Pb曲线计算沉积速率相互验证，确定了鸭绿江口沉积记录的年代框架。(3) 根据210Pb不规则曲线及137Cs沉积缺失、蓄积峰位置，结合粒度、重金属等地球化学特征，找出环境变化指示意义的“事件信号”，解译出沉积环境的变化。(4) 通过对粒度、指示性矿物、常量元素、稀土元素、重金属等地球化学特征的研究，建立了研究区沉积在时间、空间上的耦合关联。.研究结果表明：鸭绿江口210Pb及137Cs测年结果十分接近，可以相互验证建立该区域的年代框架。1963年是鸭绿江口可以信赖的“计年时标”，1954、1975、1986年是辅助计年时标。鸭绿江口主汊道、西汊道及邻近海岸的沉积记录对环境变化、人类活动、流域大洪水等事件均存在联动响应，具有耦合效应，可以用来进行地层的划分和对比。沉积记录的“突变”与“渐变”在地貌演化中具有同样重要意义。沉积记录中存在1960、1970、1990、1995、2000年5个明显的“事件信号”，其中1960年最为重要，是鸭绿江河口地貌发生巨变的时间。主汊道的沉积记录交互存在河流和潮流作用两种沉积环境，其物质来源与西汊道和西岸潮滩存在差异；西汊道继承了水丰水库修建前曾为河流主汊道时流域的输送物质，并与浅海的沉积物关联性较大；而中水道的沉积物与现代河流沉积显示了较大关联性；爱河显示了对鸭绿江河口的现代沉积物的贡献；辽东浅滩沉积物中大部分来自鸭绿江，还有一些来自浅海风暴潮和大洋河的“补给”；现代河流沉积很难到达浅海的水下潮流脊，邻近浅海作为“源”，通过潮流或风暴潮将沉积物质向陆“输运”。