大、小凌河下游地区晚全新世沉积环境演化

郭维 ，商志文 ，王 宏 ，李建芬 ，姜兴钰

（1.天津市地质研究和海洋地质中心，天津300170；2.中国地质调查局天津地质调查中心，天津300170；3.中国地质调查局海岸带地质环境重点实验室，天津300170；4.中国地质调查局华北地质科技创新中心，天津300170）

冲洪积扇和泛滥扇是河流从出山口至入海河口的两类重要地貌。大凌河、小凌河作为短途河流，其出山口到入海河口的直线距离分别仅为70 km或20 km。在此范围内，它们的冲洪积扇和泛滥扇均得到了充分发育。本文研究区位于辽西山地与下辽河平原腹地之间的斜坡带上。西侧、西北侧的辽西山地低山和丘陵长期处于剥蚀状态，东侧的下辽河平原全新世沉降中心在大凌河以东-双台子河（辽河）河口之间，研究区第四系厚度仅数十米，向东逐渐增加至约280～360 m[1,2]。研究区表层沉积物为大、小凌河冲海积物和冲洪积物[2]。进入21世纪以来，越来越多的研究者关注该地区海岸带地质环境的演化[3-9]，但对晚全新世以来的地质环境演化研究相对较少。

为此，本文在前人研究的基础上[3]，近十余年来在大、小凌河下游地区获取并搜集地质调查点48个（图1），采用沉积学、年代学和地貌学研究方法，对大、小凌河下游地区晚全新世以来冲洪积扇及泛滥扇的沉积过程进行了综合研究，重建了大、小凌河下游地区晚全新世沉积环境演化过程。

图1 大、小凌河下游地区地质点分布图Fig.1 Location map of the geological sites in the lower reach areas of Dalinghe and Xiaolinghe rivers

1 样品采集与方法

借助现代河流冲刷岸、废弃砖厂采土坑、冲洪积扇地和泛滥平原干涸河道的天然露头，以及在此类露头的底部、河口和盐沼低地及潮间带的人工探槽和Eijkelkamp 钻全取心探查等，共获取地质调查点48个（图1），其中，表1列出的是本文重点研究的6个剖面。

共获取14C 测年样品8 个。样品在德国莱布尼兹应用地学研究所（Hv，液体闪烁计数器法）和Beta实验室（Beta，加速器质谱方法）进行14C测年。测定值以5 568半衰期计年，所有样品的直接测定值均据其δ13C值进行分馏效应校正，成为惯用年龄。泥炭样品采用Intcal13曲线校正；海洋贝壳样品依Marine13海洋曲线进行了包括海洋贮存库效应在内的系统校正，海洋贮存库校正值是-178±50 年（CALIB,Connected to marine database）[10]（表1）。

优字屯剖面获取粒度分析样品30 个，采用Microtrac S3500 激光粒度分析仪测试，粒级标准为尤登-温德华氏等比制Φ值粒级标准，沉积物平均粒径的计算采用Folk&Ward方法。

2 典型剖面结果

2.1 LD06（西树林陡坎）剖面

LD06是小凌河凹岸（左岸）冲刷陡坎剖面，从现代河床内的漫滩顶面（即陡坎基足处）向上至剖面顶部，高8 m。其中底部8～6.8 m 是冲洪积扇砾石沉积，疏松，粒径最大者＞10 cm，棱角状或稍具磨圆。上部6.8～0.9 m是河流泛滥扇沉积，顶部0.9～0 m是风成沙丘。该剖面共记录10次洪水事件沉积旋回。每一次洪水沉积的开始均为向上发育细砂质的小型交错层理和水平层理结构，最后以大洪水平静期的泥质沉积盖层结束。埋深约6.8 m处富含有机物的粘土质沉积层内的炭屑年龄是1 047 cal BP，表明约1 ka cal BP以来至少发生10次洪水事件（图2）。

2.2 LD07（娘娘宫）剖面

LD07位于小凌河西支的右岸娘娘宫村的干涸河床内，剖面揭露总厚度5.4 m。其中，0～2 m为粗糙的冲洪积扇泥质沉积。2～3.3 m为贝壳质砂砾石海滩层，可辨识的贝壳有牡蛎、扇贝、四角蛤蜊和毛蚶的单瓣壳，在埋深2.4 m甚至发现双壳闭合的四角蛤蜊。海滩底部年龄为3 650 cal BP，顶部年龄约2 209 cal BP。3.3～5.4 m，海相贝壳逐渐消失，转为冲洪积扇砂砾石层，砾石最大10～15 cm，磨圆度差。该剖面揭露了上下叠置的2期冲洪积扇沉积，中间被贝壳质海滩分隔（图3）。

2.3 LD2015-08（西树林砂石料场）剖面

图2 LD06 西树林剖面地层柱状图（据文献[3]改绘）Fig.2 Stratigraphic histogram of Xishulin site LD06(modified from[3])

图3 LD07 娘娘宫剖面地层柱状图（据文献[3]改绘）Fig.3 Stratigraphic histogram of Niangnianggong site LD07(modified from[3])

图4 LD2015-08西树林地质点地层柱状图Fig.4 Stratigraphic histogram of Xishulin site LD2015-08

LD2015-08点位于凌海市西树林村小凌河左岸砂石料场，在LD08点正北约60 m处。该剖面揭露厚度5.7 m，底部5.7～4.1 m是冲洪积扇砾石沉积层的最上部，推测向下应还有＞5 m 的砾石沉积。上部4.1～0 m是河流泛滥扇沉积。该剖面记录了5次洪水事件沉积旋回，每一次均以砂砾质沉积开始，以常含炭屑的泥质盖层沉积结束。第2次洪水事件顶部盖层中的炭屑年龄为119 cal BP，表明这5次洪水事件发生仅为近百年的事情（图4～6）。

2.4 LD45（沙门子）剖面

LD45剖面位于大、小凌河现代河床之间的泛滥平原上，剖面揭露厚度6.4 m。底部6.4～5.6 m是晚全新世冲洪积扇砂砾石沉积，上部5.6～0 m是河流泛滥扇沉积，埋深约5.4 m处的半炭化树枝年龄是1 121 cal BP。该剖面共记录了6次洪水事件沉积（图7）。

2.5 LD66（优字屯）剖面

图5 LD2015-08地质点剖面素描图Fig.5 Sketch map of LD2015-08 profile

图6 LD08-2015地质点照片（与图5是同一剖面）Fig.6 Photos of LD2015-08 profile(i.e.,the same profile of Fig.3)

图7 LD45 沙门子剖面地层柱状图Fig.7 Stratigraphic histogram of Shamenzi site LD45

优字屯剖面位于小凌河左岸的优字屯砖场采土场，剖面厚6 m。剖面底部6～5.4 m是0.6 m厚的潮滩沉积，向上5.4～4.3 m是洼地环境，长期积水，沉积物以粘土为主，暗棕色，小团粒状，富含有机质，经历了发育程度很高、在近海潟湖-盐沼环境中的成土过程。埋深5 m的炭屑的AMS年龄是941 cal BP。上部4.3～0 m被泛滥扇环境取代，共记录了7次洪水事件。埋深约3.8 m 处的炭屑年龄是845 cal BP（图8）。该剖面潮间带上部→富含有机物的积水洼地潟湖-盐沼→河流泛滥扇沉积序列，揭示了辽东湾西部大、小凌河泛滥扇晚全新世以来的演化过程。泛滥扇沉积直接发育于与潮间带联通的近海潟湖-盐沼沉积层之上，表明在约0.94 ka cal BP时，洪水泛滥扇沉积已接近当时的海岸线。据小凌河1980年代天然状态下的感潮河段长度（从河口上溯约20 km）可推测，0.94 ka cal BP时的高潮岸线就在附近。

2.6 LD2015-23

LD2015-23是大凌河凹岸（右岸）侵蚀陡坎剖面，剖面揭露总厚度6 m，其中从现代河床内的漫滩顶面（即陡坎基足处）向上至剖面顶部厚3.4 m，下部2.6 m为人工探槽揭露。其中，6～4.3 m为泥质潮滩沉积，棕灰色。4.3 m以上是河流泛滥扇沉积，橙色。该剖面共记录7次洪水事件沉积旋回。埋深约53 m处的海相贝壳碎屑14C 年龄是1 319 cal BP，表明约1ka cal BP以来至少发生了7次洪水事件（图9）。

图8 LD66优字屯剖面地层柱状图Fig.8 Stratigraphic histogram of Youzitun site LD66

3 讨论

LD06、07、2015-08、45、66 和 2015-23 六个地质点的沉积学和年代学研究表明，研究区晚全新世以来存在2期上下叠置、中间被贝壳质古海岸线沉积层分隔的冲洪积扇和2 期明显河流泛滥扇发育期（图10、11）。

表1 典型地质点剖面信息一览表Tab.1 List of profile information of typical geological points

2期上下叠置的冲洪积扇位于辽西山地与辽东湾下辽河平原腹地的过渡带，分别形成于中全新世早期（?）～3.65 ka BP和约2 ka BP以来，中间被距今约3.65～2 ka BP的埋藏贝壳砾石质海滩所分隔。该埋藏海退沉积是晚全新世海退过程中古海岸线的一次停顿，上部盖层沉积物是含小砾石和砂的土状堆积，粗糙、分选极差，是约2 ka BP以来的冲洪积扇堆积（图10、11）。

图10 辽东湾大凌河-小凌河下游地区晚全新世以来地貌分区示意图Fig.10 Geomorphological zonation in the lower reach areas of Dalinghe-Xiaolinghe rivers since the Late Holocene

图11 辽东湾大凌河-小凌河下游地区晚全新世以来地层剖面示意图Fig.11 A stratigraphical profile in the lower reach areas of Dalinghe-Xiaolinghe rivers since the Late Holocene

第1期泛滥扇发育于约1 ka BP以来，位于研究区中东部，分布范围较大，形成了II 级泛滥扇。其中，LD06、45、66和LD2015-23剖面记录了该期河流作用过程，LD45冲洪积扇砾石层之上的半炭化树枝年龄是1 121 cal BP，LD06剖面泛滥扇底部炭屑年龄是1 047 cal BP，LD66 剖面泛滥扇底部炭屑年龄是845 cal BP，LD2015-23 底部潮滩环境年龄是1 319 cal BP。4个年龄值接近，表明此期河流泛滥扇沉积过程发生于约1 ka BP以来，记录了6～10次洪水泛滥事件，形成了大、小凌河下游地区II级泛滥扇（图10、11）。

第2期泛滥扇发生于小冰期结束后，形成了大、小凌河河床狭窄的天然堤和位于II 级扇与现代盐沼－潮滩低地之间广泛的I 级泛滥扇。LD2015-08剖面揭露天然堤年龄是119 cal BP，表明I级扇地是明-清“小冰期”结束后（1850年以来）大、小凌河最新的泛滥扇堆积。在I级泛滥扇前缘原始盐沼-潮滩中开垦的农田以及盐田、水产养殖区、被改造的苇田及钻井平台、围海造陆区及旅游区是现代人类活动强烈影响带，原大、小凌河河口海岸极为曲折的天然岸线已被改造成为人工顺直岸线（图10）。

4 结论

研究表明辽东湾大、小凌河下游地区晚全新世以来存在2期上下叠置、中间被贝壳质古海岸线沉积层分隔的冲洪积扇和2 期明显河流泛滥扇发育期。其中，冲洪积扇位于研究区西部边缘，第1期发育于全新世早期（?）～3.65 ka BP；第2 期发育于约2 ka BP以来。河流泛滥扇分布于研究区中东部，第1期发育于约1 ka BP 以来，形成了II 级泛滥扇地；第2期发育于小冰期以后，形成了大、小凌河I级现代泛滥扇地。

在前人[1]对研究区早更新世以来各期扇地逐渐后退并向西移动认识的基础上，本文进一步揭示了这个过程中“最后一幕”：千年-百年级别的冲洪积扇、海相层与河流泛滥扇垂向上相互叠置以及横向上（东西向）同时发育的相变关系（图11），反映了大、小凌河下游地区晚全新世以来岸进、海退的成陆过程。