泥质海岸现代地质作用（沉积、剥蚀与岸线变迁）及精细测年研究——中国地质调查局天津地质调查中心成果展示

2013-08-23

　　“泥质海岸现代地质作用（沉积、剥蚀与岸线变迁）及精细测年研究”为国土资源大调查计划的地质科研项目，由中国地质调查局天津地质调查中心完成，负责人为王宏研究员。该项目通过对不同时期地形图、航空照片和卫星遥感影像的对比研究，查明了近一百三十年以来渤海湾西岸海岸线进退变化与潮间带坡度、宽度变化的幅度及原因，以及海岸带现代地形及微地貌变化；通过²¹⁰Pb和¹³⁷Cs短半衰期同位素示踪，对现代海岸带泥质沉积物进行精细测年，初步查明了渤海湾西岸近一百五十年以来海岸带现代沉积速率；进而结合另3个控制要素（地表高程、下沉速率和海面上升速率），预测了以2050年为时限的渤海湾西岸海平面相对变化趋势，提出了该岸段的可持续开发建议。

　　一、项目的主要创新性成果

　　1．在渤海湾西岸海岸带首次系统开展了以研究环境变化为目的的图形学研究

以地质调查为基础，利用图形学方法，系统研究了自1870年以来不同时期大比例尺地形图、航片和遥感影像记录的海岸带地表形态及微地貌变化，基本查明了渤海湾近百年来岸线变迁、潮间带宽度和湿地面积变化、河流和湖泊洼地变迁及人类活动的影响（图1），重建了近一百三十年以来渤海湾西岸海岸线演变历史（图2）。

　　确定了两个演化阶段：（1） 1870～1950年，以侵蚀为主，岸线长度从约130km缩短至92km，岸线从曲折转向平直，蚀退1～3km，损失土地逾100km²；（2） 1950年代至20世纪末，以淤进为主，人为活动占主导地位，这是研究泥质海岸带的全球变化记录的基础数据。提出了海岸带研究的“基准岸线”概念，研究区的基准岸线确定为1950年代初岸线。

　　2．在全国范围率先系统开展了泥质海岸带²¹⁰Pb和¹³⁷Cs同时示踪的现代沉积速率研究

　　研究共获得10个柱状剖面的²¹⁰Pb和¹³⁷Cs的同位素示踪及测年结果，结合岩石地层学、生物地层学研究，将渤海湾西岸海岸带初步划分为5个现代沉积亚区（图3），沉积速率变化范围0.9mm/a至30～40mm/a。自该项目完成之后的十余年间，渤海湾海岸带现代沉积物测年研究不断深入，天津地质调查中心已累计获得近60个柱状剖面的1,800余个²¹⁰Pb和¹³⁷Cs样品的示踪结果，初步掌握了渤海湾沿海低地、潮间带及浅海区的现代沉积速率变化规律。

保有高程、地面下沉、海面上升和现代沉积速率，是泥质海岸带现代过程与海面变化预测研究的4个基本要素，该项目填补了渤海湾西岸泥质海岸带以往缺少第4个要素——现代沉积速率的空白。

　　3．预测了今后五十年渤海湾海岸带环境演变趋势

　　按该项目获得的渤海湾西岸沉积速率，综合考虑现有地表高程、国际通行的关于21世纪海面上升预测值及地面沉降量的贡献，预测了渤海湾西岸2000～2050年间相对海面（特别是相对平均大潮高潮面）的变化趋势，在没有海挡的情况下，将研究区分为安全区、危险区和重度危险区。同时，提出了防治水患和增加新生国土资源的对策与措施，对该类地区社会发展和经济建设具有参考意义。

　　二、项目的成果应用与服务社会情况

　　通过此项目，天津地质调查中心确立了“泥质海岸带近现代地质环境变化”研究方向，其后续影响不断彰显，该研究团队的一位博士研究生继续以²¹⁰Pb和¹³⁷Cs测年为方向，进行深入的研究，2011年获得国家自然基金委青年基金的资助；筹建了天津地质矿产研究所年轻沉积物测年实验室。

　　该项研究公开发表论文8篇，被引次数197次（他引103次）。研究成果已及时提供有关部门使用；所采用的图形对比和²¹⁰Pb与¹³⁷Cs测年技术，无保留地传授给同行；在之后的天津南港工业区围海造陆地质环境评价、黄骅港淤积研究及天津港海面上升对策研究等项目中，均采用了该项目的基础数据。

　　三、项目完成团队的介绍

　　项目完成团队为天津地质调查中心泥质海岸带地质环境变化研究团队，该团队以王宏研究员为首席专家，成立于1997年。自成立以来，以泥质海岸带第四纪地质与环境变化（近现代海陆交互作用、岸线变迁、海面升降及海岸带地貌演化等）为主攻方向，开展沉积学、古生物学、年代学、历史地理与地貌学、构造与均衡运动等多学科的综合研究，先后承担国家自然科学基金、国土资源大调查与地质矿产调查评价专项等各类调查与研究项目三十余个，提交各类研究报告数十份、发表论文逾百篇。同时，与美国、德国、英国等十余家单位，开展了多项国际合作或学术交流。经过十余年的努力，在泥质海岸带基础地学研究和基础地学成果服务泥质海岸带经济社会发展方面均得到较多成果。