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三门海滩岩基本特征及保护对策初探.pdf

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1、Advances in Marine Sciences 海洋科学前沿海洋科学前沿,2023,10(2),91-99 Published Online June 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/ams https:/doi.org/10.12677/ams.2023.102011 文章引用文章引用:赵庆英,任典挺,吕兑安,于淼,徐晛,舒红锁,张军.三门海滩岩基本特征及保护对策初探J.海洋科学前沿,2023,10(2):91-99.DOI:10.12677/ams.2023.102011 三门海滩岩基本特征及保护对策初探三门海滩岩基本特征及保

2、护对策初探 赵庆英赵庆英1,任典挺,任典挺2*,吕兑安,吕兑安1,于,于 淼淼1,徐,徐 晛晛1,舒红锁,舒红锁2,张,张 军军2 1自然资源部第二海洋研究所,浙江 杭州 2三门县自然资源和规划局,浙江 台州 收稿日期:2023年3月30日;录用日期:2023年6月4日;发布日期:2023年6月15日 摘摘 要要 海滩岩研究已经成为一个多学科、综合性的领域,对于认识地球的演化过程和提高地球资源的利用价值海滩岩研究已经成为一个多学科、综合性的领域,对于认识地球的演化过程和提高地球资源的利用价值具有重要的意义。本文通过对三门沿赤海滩岩取得的手标本采用物具有重要的意义。本文通过对三门沿赤海滩岩取得的

3、手标本采用物性性扫描、显微镜观测、扫描、显微镜观测、XRD矿物组成矿物组成分析等方法得到了其形貌特征和矿物组成,进而分析了其沉积环境特点,并提出初步的保护对策。本次分析等方法得到了其形貌特征和矿物组成,进而分析了其沉积环境特点,并提出初步的保护对策。本次研究发现三门海滩岩受人类活动和自然界外力破坏交严重;样品孔隙度均在研究发现三门海滩岩受人类活动和自然界外力破坏交严重;样品孔隙度均在29%以上,主要由花岗岩角以上,主要由花岗岩角砾砾(石英石英+斜长石斜长石+钾长石钾长石)胶结生物碎屑胶结生物碎屑(方解石方解石)组成,组成,说明三门海滩岩形成时水动力作用较强,可说明三门海滩岩形成时水动力作用较强

4、,可能产生于灾变环境,同时也表明三门海滩岩亟待保护。本研究结果对浙江省乃至全国的海滩岩研究和保能产生于灾变环境,同时也表明三门海滩岩亟待保护。本研究结果对浙江省乃至全国的海滩岩研究和保护提供一点借鉴意义。护提供一点借鉴意义。关键词关键词 三门,海滩岩,保护对策三门,海滩岩,保护对策 A Preliminary Study on the Basic Characteristics and Protection Measures of Sanmen Beach Rock Qingying Zhao1,Dianting Ren2*,Duian Lv1,Miao Yu1,Xian Xu1,Hongsu

5、o Shu2,Jun Zhang2 1Second Institute of Oceanology,Ministry of Natural Resources,Hangzhou Zhejiang 2Sanmen County Bureau of Natural Resources and Planning,Taizhou Zhejiang Received:Mar.30th,2023;accepted:Jun.4th,2023;published:Jun.15th,2023 Abstract The research of beach rock has become a multidiscip

6、linary and comprehensive field,which is of *通讯作者。赵庆英 等 DOI:10.12677/ams.2023.102011 92 海洋科学前沿 great significance for understanding the evolution process of the earth and improving the utiliza-tion value of the earth resources.In this paper,physical scanning and microscopic observation are used to an

7、alyze the morphologic characteristics and mineral composition of the bid sample ob-tained along Chidatan roc in Sanmen,so as to further analyze the characteristics of its sedimenta-ry environment and put forward preliminary protection measures.This study found that Sanmen beach rock was seriously da

8、maged by human activities and external forces of nature.The sample porosity is above 29%,mainly composed of granitic breccia(quartz+plagioclase+potassium feldspar)cemented bioclasts(calcite).This indicates that the formation of Sanmen beach rock has a strong hydrodynamic effect,which may be generate

9、d in a catastrophic environment.It also in-dicates that Sanmen beach Rock is in urgent need of protection.The results of this study provide some reference for the study and protection of beach rock in Zhejiang Province and even the whole country.Keywords Sanmen,Beach Rock,Protection Measure Copyrigh

10、t 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 海滩岩是指形成于砂质海滩的潮间带内、由碳酸盐(主要是碳酸钙)胶结海滩沉积物而成的一种海岸带碳酸盐胶结岩,其胶结物通常为高镁方解石和文石1 2。海滩岩作为海陆交互作用的直接产物之一,对于研究古海平面变化、海岸带演化以及古气候变化等

11、海陆相互作用过程具有重要意义2,已成为国内外学者的研究热点之一。国外于 20 世纪 50 年代后开始深入开展对海滩岩的研究工作3 4 5 6。国内对海滩岩研究起始于 20 世纪 60 年代,曾昭璇将我国华南沿海的海滩岩命名为“海岸砾岩”,并对其进行了初步研究7。此后我国学者不断发现新的海滩岩(主要集中在福建、广东、广西、海南、台湾沿海及西沙群岛等地)8-14,一般认为海滩岩主要分布于热带亚热带海岸15,但是随着更多研究发现海滩岩出露地不断北移,最北可以到温带的山东沿海16。随着海滩岩的不断发现,促使更多学者对其在古气候学、古地理学、古地层学、古环境学等方面进行深人探讨17,对海滩岩的地貌、地层

12、、成因、年代、成岩环境、胶结物特征、海滩岩分类、分期,海滩岩真伪、海岸构造升降、海平面变化、全新世气候变迁等做了大量研究和探讨工作18-24。总之,海滩岩研究已经成为一个多学科、综合性的领域,涉及到地质学、矿物学、岩石学、地球化学、生物学、物理学等多个学科,对于认识地球的演化过程和提高地球资源的利用价值具有重要的意义。很多学者对三门海滩岩基本特征做过诸多研究15 17 18 25 26,但是目前还没有学者对三门海滩岩的保护方面做过系统研究。本文选取浙江三门沿赤海滩岩进行调查取样,对其成岩环境、产状、形貌特征和矿物组成进行研究,从而进一步分析其面临的问题,并提出初步的保护对策。2.研究材料和方法

13、研究材料和方法 本研究对三门县沿赤的海滩岩所在地进行了野外勘探,调查了周边环境及海滩岩自身特征,并对采集样品进行了 CT 扫描、扫描电镜和显微镜观测、XRD 矿物组成分析等分析了其形貌特征、矿物组成等(样品编号及所做测试见表 1),并进一步分析了其形成环境。本次研究位于三门县浦坝港镇东部,以分布于牛尾塘的海滩岩为例,海滩岩分布区域见图 1。Open AccessOpen Access赵庆英 等 DOI:10.12677/ams.2023.102011 93 海洋科学前沿 Table 1.Sample number and test method 表表 1.样品编号及测试方法 样品编号 测试方法

14、 测试内容及结果 a、b、c、d、e CT 扫描、扫描电镜及后期计算机重建技术 孔隙度,孔隙率三维重建图 显微镜观测、XRD 矿物组成分析 典型矿物特征及矿物组成 Figure 1.Location of the study area and distribution of beach rock 图图 1.研究区位置、海滩岩分布区 3.分析结果分析结果 3.1.海滩岩产状海滩岩产状 海滩岩所处海湾宽度约 400 米。海滩岩出露坡面中心点位于 285644N,1214321E,长约 300 米。海滩岩由贝类碎屑和砂胶结而成,杂有少量当地母岩砾石,粒径一般 23 厘米,个别可达 810 厘米。海滩

15、岩产状为走向 N60,倾向 NW,斜角 5。在海湾与山麓交界处的海滩岩露头上方,覆盖有风成砂丘,主要成分为细沙,夹少量贝壳碎屑,厚度可达 1 米,其下部略具板结状,并发育良好的风成斜层理25 26。海滩岩经江苏省地震局14C 测定,其同位素年龄为 2936 193 年 B.P.。本研究所在海滩岩产状及手标本照片见图 2。3.2.形貌特征形貌特征 样品基本由砂砾、黏土和生物碎屑胶结而成,利用无损的 CT 扫描系统对采集的 5 块岩心样品进行CT 扫描分析,结合扫描电镜分析,后期利用计算机处理图像的技术,对样品横向和纵向的切片进行重建,给出了多个角度的三维重建图,并将孔隙用黄色进行了渲染(图 3)

16、。可知样品中主要为固体颗粒,孔隙度均在 29%以上,孔隙率结果见表 2。表明海滩岩的密度和强度较低,同时孔隙度高增加了透水性,使得海滩岩风化速度加快,会进一步降低海滩岩的力学强度。海滩岩的大孔隙度还表明了颗粒一旦沉积后不再被波浪的进退流所推动,如果经过多次地来回推移式的搬运,贝壳与粗颗粒之间的空隙就不会存在27。因此,三门海滩岩反映了风暴沉积的动力过程。赵庆英 等 DOI:10.12677/ams.2023.102011 94 海洋科学前沿 Figure 2.Beach rock occurrence and photos of hand specimen 图图 2.海滩岩产状及手标本照片 F

17、igure 3.3D reconstruction of porosity 图图 3.孔隙率三维重建图 Table 2.Porosity of CT scan 表表 2.CT 扫描孔隙度 编号 孔隙度(%)a 32.63 b 34.1 c 34.66 d 29.16 e 29.17 3.3.矿物组成矿物组成 3.3.1.镜下特征镜下特征 利用显微镜对以上 5 份样品进行观察,镜下矿物特征见图 4。样品 a 显微镜下观察到主要矿物是石英和方解石,还含有少量长石、文石、黄铁矿等矿物。方解石(Cal)镜下主要成长条状或呈粒状,分布约占 50%。石英(Qtz)形态多为粒状、柱粒状,约占 25%。少量长

18、石类矿物,可能是钾长石(Kfs)、斜长石(Pl)等矿物,约占 10%。样品 b 显微镜下观察到主要矿物是石英和方解石,还含有少量长石、文石、黄铁矿等矿物。方解石(Cal)在镜下主要呈粒状,分布约占40%。石英(Qtz)呈粒状,约占20%。少量长石类矿物可能是钾长石(Kfs)、斜长石(Pl)等矿物,约占 8%。赵庆英 等 DOI:10.12677/ams.2023.102011 95 海洋科学前沿 (a)样品 a 镜下矿物特征 (b)样品 b 镜下矿物特征(方解石)(c)样品 c 镜下矿物特征 (d)样品 d 镜下矿物特征(方解石)(e)样品 e 镜下矿物特征 Figure 4.Typical

19、minerals under microscope 图图 4.显微镜下典型矿物 样品 c 显微镜下观察到主要矿物是石英和方解石,还含有少量长石、文石、黄铁矿等矿物。方解石(Cal)在镜下主要呈长柱状分布,分布约占 60%。石英(Qtz)呈粒状、柱粒状,约占 30%,少量长石类矿物,可能是钾长石(Kfs)、斜长石(Pl)等矿物,约占 10%。样品 d 显微镜下观察到主要矿物是石英和方解石,还含有少量长石、文石、黄铁矿等矿物。方解石(Cal)在镜下主要呈粒状,分布约占 40%。石英(Qtz)呈粒状、柱粒状,约占 30%,少量长石类矿物,可能赵庆英 等 DOI:10.12677/ams.2023.1

20、02011 96 海洋科学前沿 是钾长石(Kfs)、斜长石(Pl)等矿物,约占 15%。样品 e 显微镜下观察到主要矿物是石英和方解石,还含有少量长石、文石、黄铁矿等矿物。方解石(Cal)在镜下主要呈粒状,分布约占 50%。石英(Qtz)呈粒状、柱粒状,约占 25%,少量长石类矿物,可能是钾长石(Kfs)、斜长石(Pl)等矿物,约占 10%。3.3.2.XRD 矿物组成分析矿物组成分析 对 5 件样品开展了 XRD 矿物组成分析,结果见表 3。样品的主要组成矿物为石英、方解石、钾长石、斜长石、黄铁矿、文石和黏土等矿物。其中石英和方解石为主要矿物,其含量变化范围较大,分别为18.5%34.8%(

21、平均 27.2%)和 37.6%63.4%(平均 48%);斜长石和钾长石次之,范围为 4.7%11.6%(平均7.4%)和 3.2%4.4%(平均 4%);黏土矿物含量较为稳定,分布范围为 6.4%8.5%(平均 7.4%);此外,样品中还含有少量的文石和黄铁矿,分别为 1.1%5.0%(平均 3.0%),1.1%5.5%(平均 3.1%)。Table 3.Analysis results of tectonite minerals(absolute content of sample composition%)表表 3.构岩矿物分析结果(样品构成绝对含量%)编号 石英 钾长石 斜长石 方解

22、石 黄铁矿 文石 黏土 Total a 25.2 3.3 7.4 54.2 1.8 1.7 6.4 100.0 b 18.5 3.2 4.7 63.4 1.1 1.1 8.0 100.0 c 31.8 4.4 7.0 38.5 5.0 4.8 8.5 100.0 d 34.8 4.9 11.6 37.6 1.9 2.6 6.6 100.0 e 25.6 4.0 6.3 46.3 5.5 5.0 7.3 100.0 平均值 27.2 4 7.4 48 3.1 3.0 7.4 从矿物组成分析结果看,石英和方解石为主要成分,海滩岩中的文石含量远低于方解石含量。因此可以说明矿物不稳定状态向稳定状态转变

23、,但是石英和方解石含量较高也有可能表明海滩岩主要来源于陆源物质。同时根据前人对浙江海滩岩岩石薄片的鉴定结果,浙江海滩岩岩石薄片中未见明显的成岩构造,表明浙江海滩岩处于成岩初期阶段,淡水对它的影响不大28。3.4.三门海滩岩所在环境三门海滩岩所在环境 三门县沿赤海滩岩主要有两处,分别位于牛尾塘和牛头门附近,均分布在岬角之间的小海湾内。本次研究的海滩岩位于牛尾塘,根据现场调查情况:该处海岸带生态环境遭到破坏,沿海岸线侵蚀较严重,局部岸线存在损毁现象,导致乱石裸露;海滩岩区海漂垃圾侵袭,人为损毁严重,对当地水土保持、生态环境保护、旅游资源的开发等方面造成严重影响。目前,牛尾塘这处海滩岩已纳入浙江省重

24、要地质遗迹三门沿赤海滩岩沉积相剖面,是重要的地质教育科普基地。4.讨论讨论 4.1.浙江省浙江省海滩岩形成环境海滩岩形成环境 海滩岩的形成环境需要比较强烈的水动力条件和光照强、蒸发量大的气候条件。三门海滩岩主要发育期可能为中、晚全新世大暖期。这主要根据前人研究成果:浙江海滩岩中的动物群反映了中全新世时当地海岸带及其附近浅海的动物群面貌。其中贝类有 16 个热带种类和相当数量的赵庆英 等 DOI:10.12677/ams.2023.102011 97 海洋科学前沿 亚热带种类,有孔虫、介形类中没有冷水种出现,说明浙江中全新世的动物群与当地现生动物群有明显差别,同时也指示了中全新世气候有较强的热带

25、色彩,比现今亚热带气候温暖28。海水温度比现今高3.254.25 15。根据浙江省杭嘉湖平原和宁绍平原四个海相沉积层中广泛存在的泥质粉砂表明,浙江海岸带中、晚全新世水动力条件一直较弱。而从海滩岩分布的地貌部位、环境条件以及岩石产状、结构构造特征、贝屑含量以及贝壳的形态特征等分析,浙江省海滩岩形成时应该有比较强烈的水动力条件,与浙江海岸带中、晚全新世较弱的水动力条件不符,应是高能波浪作用的结果,风暴潮应是其动力来源25 27。根据前人研究中、晚全新世浙江沿海气候至少存在 7 次以 300 年变化为周期的“冷暖”旋回25。回暖过程中,灾变事件的发生频率相应增加。目前在全球变暖的大背景下,浙江沿海风

26、暴潮事件屡见不鲜,同时海平面上升使得海滩岩更加暴露、海水酸化和淡水淋滤也将增强,这些将直接威胁到海滩岩的稳定性。4.2.浙江省浙江省海滩岩研究概况及面临问题海滩岩研究概况及面临问题 迄今为止,浙江已发现了 14 处海滩岩的存在。近年来,诸多学者对浙江沿海海滩岩从成因、岩石学特征、生物遗骸特征、沉积环境、古生物类型、浙江海滩岩形成时期的气候及浙江全新世海面变化进行了多方面的研究,初步揭示了浙江省海滩岩的基本特征、形成的时代以及形成时期的环境条件,对浙江全新世气候、海平面变化等进行了较全面的探讨14 15 16 17 18 25 26 28 29 30 31 31。目前,浙江省乃至全国的海滩岩的究

27、工作面临着一系列的问题。1)随着人类活动的增加,对沙质海滩的不断开发、利用,易造成海滩岩露头遭受破坏;2)位于上升海岸的海滩岩,脱离了海水环境后,在大气淡水或地表淡水的影响下,胶结物以及生物碎屑被改造成为低镁方解石,致使依赖胶结物的研究无法进行或相关研究结论不可靠2。5.保护对策保护对策 5.1.三门海滩岩存在的主要问题三门海滩岩存在的主要问题 根据以上研究结果,三门海滩岩目前面临的主要问题为:1)高孔隙度及成岩时间较短的特征,使得三门海滩岩容易受外力影响,比较脆弱;2)受人类活动和海水侵蚀影响,三门海滩岩所在岸段破坏严重。5.2.三门海滩岩初步保护对策三门海滩岩初步保护对策 针对以上问题,对

28、三门海滩岩的保护对策如下:1)保护海滩岩基地的稳定性 禁止在海滩岩附近采砂,防止围填海或在岸线利用过程中改变近岸带的水动力条件,隔绝地表径流对砂质基底的冲刷;对侵蚀严重的边坡进行一定程度的护理和修复。2)海滩岩所在的岸线进行半封闭管理 基于海滩岩疏松多孔、密度小、承压能力差的特点,应当减少人类活动直接作用于海滩岩,对海滩岩所在的岸线进行半封闭管理。3)修筑观光步道,禁止游客踩踏和车辆碾压 4)对海滩岩所在地及周边进行整治工作 对海滩岩所在地进行环境治理,环境治理长度约 0.3 km,面积 15,000 m2,治理内容包括岸线整理和漂浮垃圾清理,将杂物集中处理,以改善海滩岩景观。赵庆英 等 DO

29、I:10.12677/ams.2023.102011 98 海洋科学前沿 对海滩岩外围沙滩进行整治,清理杂草、废弃物,以及破损的临时建筑等。清理面积为 3000 m2。5)树立警示标志 在海滩岩附近树立警示标志,介绍海滩岩的历史及其意义,禁止破坏海滩岩的行为及处罚措施等。6.结语结语 沿赤及浙江沿海海滩岩主要形成于中、晚全新世暖期,处于基岩海岩的砂、砂砾质岬角海湾内。因浙江沿海海滩岩尚未经历剧烈的成岩活动,因此其对于揭示古气候、古环境、古海平面变化等具有重要意义15。根据本文研究得出的三门海滩岩密度和强度较低,孔隙度高等特征以及所处受人类活动影响较大的环境等结果,同时结合前人的研究成果,在全球

30、变暖的大背景下,不仅海平面上升、海水酸化和淡水淋滤将增强,浙江沿海风暴潮等灾变事件也将会越来越严重,直接威胁到海滩岩的稳定性,三门海滩岩亟需保护。因此本文对以沿赤为代表的三门海滩岩提出了初步的保护对策措施,希望能对其他地区的海滩岩保护提供一点借鉴经验。参考文献参考文献 1 Emery,K.O.,Tracey,J.I.J.and Ladd,H.S.A.(1954)Geology of Bikini and Nearby Atolls.U.S.Geological Survey Professional Paper 260A,265 p.https:/doi.org/10.3133/pp260A

31、2 孙金龙,徐辉龙.中国的海滩岩研究与进展J.热带海洋学报,2009,28(2):103-108.3 Ginsburg,R.N.(1953)Beach Rock in South Florida.Journal of Sedimentary Petrology,23,85-92.https:/doi.org/10.1306/D4269558-2B26-11D7-8648000102C1865D 4 Goudi,E.A.(1969)A Note on Mediterranean Beachrock:Its History.Atoll Research Bulletin,126,11-14.5 M

32、oore,C.H.(1973)Intertidal Carbonate Cementation in Grand Cayman West Indies.Journal of Sedimentary Petrolo-gy,43,591-602.https:/doi.org/10.1306/74D72810-2B21-11D7-8648000102C1865D 6 Hanor,J.S.(1978)Precipitation of Beachrock Cements:Mixing of Marine and Meteoric Waters vs.CO2-Degassing.Journal of Se

33、dimentary Petrology,48,489-501.https:/doi.org/10.1306/212F74B4-2B24-11D7-8648000102C1865D 7 曾昭璇,黄少敏.试论南海沿岸“海岸砾岩”的成因及其地形学意义C/中国第四纪研究会第二届学术会议论文摘要汇编.1964:163.8 沙庆安.海南岛南部一地全新世生物屑灰岩的成岩作用J.地质科学,1977,12(2):172-178.9 赵希涛,沙庆安,冯文科.海南岛全新世海滩岩J.地质科学,1978(2):163-173.10 谢在团,陈峰,刘维坤,等.福建全新世海滩岩与海平面变化J.台湾海峡,1983,2(1):

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35、山东半岛海滩岩的特征及意义J.黄渤海海洋,1995,13(1):19-23.17 马克俭,冯应俊.浙江沿海全新世海滩岩的沉积相及其意义J.地震地质,1993,15(3):269-276.18 赵建康陈介胜.浙江全新世海滩岩及其古地理意义J.海洋地质与第四纪地质,1994,14(1):35-42.19 毕福志,袁又申.中国全新世气候变化规律J.大自然探索,1993,12(46):28-38.20 杨守仁,杨松.中国 10ka 来海滩岩时空分布与气候变迁J.科学通报,1996,41(8):723-727.21 赵希涛,张景文,李桂英.中国全新世海滩岩的分期及其对海平面变化的反映M/中国科学院地质研

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