白洋淀地区晚第四纪沉积环境演变及工程地质意义

发布时间：2020-04-17 09:17

【摘要】：雄安新区是国家重大战略,为了建立透明雄安,实现地上地下一体化,更加合理有效地利用地下空间,亟需为科学开展城市规划建设提供基础沉积学与气候环境变化背景。白洋淀是华北平原最大的湖泊,白洋淀地区第四纪沉积物深厚,沉积地层结构复杂,白洋淀的成因及形成演化过程仍存在较大的争论。第四纪地质作为工程地质研究的重要基础,开展第四纪沉积环境演变及工程地质意义研究对于雄安新区建设具有重要的现实与科学意义。为查明新区的地质结构特征和资源环境禀赋,中国地质调查局开展了雄安新区地质调查工作,获取了500余个地质钻孔数据。本文选取GB005、GB039和G7315等3支钻孔为研究对象,其中G7315位于白洋淀现代湖泊中部,GB005和GB039钻孔分别位于湖泊北部拒马河流域与湖泊南部唐河流域,基本能够代表白洋淀地区的主要沉积环境状况。通过采集钻孔0~50 m深度岩芯沉积样品,分析沉积物粒度和烧失量指标的环境指示意义,结合年代学结果,重建了研究区晚第四纪以来的沉积环境演变过程,并探讨了其与土体工程特性的联系,获得的主要结论如下:1.通过邻近传播聚类分析识别了白洋淀地区存在的4种典型沉积环境的粒度组成特征:湖心相与湖沼相的动力环境相近,沉积物以细粉砂为主,粒度频率分布曲线表现为单峰正态分布,峰值在5~20μm;湖滨相与漫滩相以粗粉砂为主,粒度频率分布曲线表现为双峰态;河流相颗粒较粗,以细、中砂为主,粒度呈单峰分布,峰值超过100μm;洪积相沉积物分选差,水动力条件呈快速变化,沉积物粒度特征通常表现为双峰态。2.利用端元模型对G7315、GB005和GB039钻孔沉积物粒度数据进行分析,确定各钻孔粒度的端元数量及各端元代表的环境指示意义,G7315湖上钻孔揭示了研究区晚第四纪以来的沉积环境演化过程:179~130 ka,白洋淀湖泊水位整体较低,以湖滨相为主,137.9 ka之后,沉积环境水动力突然变强,以河流作用为主;MIS5时期,气候温暖湿润,主要为湖滨~湖心过渡相环境;进入MIS4阶段,早期河流沉积作用增强,之后以湖泊沉积环境为主;MIS3暖湿期,端元组成变化揭示了以湖滨-湖心过渡相为主的沉积环境,湖泊较上一阶段扩张;31 ka以来,沉积环境由湖滨-湖心过渡相逐渐变为河流相,进入全新世,又过渡为湖滨相或湖心相沉积环境。3.基于建立的沉积环境演变过程,结合工程地质调查结果,分析了沉积环境变化对工程地质性质的影响。气候条件的变化影响着河流、湖泊搬运介质水动力强弱,进而影响土体的物理力学性质。以冲积沉积作用为主的地层沉积速率快,粒度组分较粗,物理力学指标较好,适宜作为承重层。湖泊沉积作用为主的地层沉积连续、有机质含量高,土体承载力相对较弱。
【图文】：

示意图,太行山,山脉,概况

2.1 地形地貌华北平原位于太行山山脉以东，燕山山脉以南，地势平坦开阔，自北、西、西南三个方向向渤海湾略有倾斜。在地形地貌上看，太行山山脉以东至渤海湾一带，从中山、山地、平原、洼地逐级下降（吴忱，2008；刘芳圆等，2009）。中山地貌带海拔高度在 1000m 以上，大部分山体沿山脉成西北陡、东南缓的形态，中山地貌带属于风化剥蚀区域，山体被河流切割破碎，呈现出山高陡岭河谷深切的特点；山地、丘陵地区，地面坡度由西向东逐渐由陡变缓，海拔高度在100~1000m 之间，河流冲刷能力强，山地、丘陵之间常见宽阔河谷，东部边缘与冲积平原相接；华北平原处于冲积平原、洼地带，海拔高度在 10~100m（图 2-1）。华北平原进一步详细划分了三个大区，包括：山前洪积扇形平原区(Ⅰ)、中部冲积扇—冲积泛滥平原区(Ⅱ)以及滨海冲积-海积平原区(Ⅲ)。

示意图,主要河流,示意图,太行山

2.2 气候水文特征白洋淀地区属于暖温带大陆性季风气候区，受海洋、地形、季风的影响，春季干旱、多风、少雨，夏秋受太平洋副热带高压控制多东南风、降水集中，冬季受西伯利亚和内蒙古高压控制和影响，多西北风，气温低、雨雪稀少（宋中海，2005）。该地区降水量在全年里呈现出时间、空间差异较大的特点。年平均气温在 7~12.7℃范围，最高气温 43℃，一年内温度差异很大。西侧太行山区迎风带在夏季风盛行时，在气流上升过程中冷凝，在太行山迎风带形成暴雨带，暴雨带位于太行山东侧且与山脉平行。全年降水量 570mm 左右，并且山区降水量明显高于平原地区，水面蒸发量平均为 967.1mm，，西部山区较大，东部平原区较小。太行山迎风带在夏季风盛行时降水量急剧增加，在山前形成了多条季节性河流和大型河流。自南、西北三面分布有唐河、府河、漕河、拒马河等多条河流，河流中拒马河、唐河属于常年性河流，其余均为季节性河流（图 2-2）。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P534.63;P642

【参考文献】