青岛海洋地质研究所海岸带地质工作进展与展望

陈斌, 徐刚, 周良勇, 赵广明, 曹珂, 高茂生, 叶思源, 刘健, 侯国华, 段晓勇, 陈小英, 印萍

陈斌,徐刚,周良勇,等. 青岛海洋地质研究所海岸带地质工作进展与展望[J]. 海洋地质与第四纪地质,2024,44(3): 23-39. DOI: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2024040901
引用本文: 陈斌,徐刚,周良勇,等. 青岛海洋地质研究所海岸带地质工作进展与展望[J]. 海洋地质与第四纪地质,2024,44(3): 23-39. DOI: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2024040901
CHEN Bin,XU Gang,ZHOU Liangyong,et al. Progress and prospects of coastal geological work at Qingdao Institute of Marine Geology[J]. Marine Geology & Quaternary Geology,2024,44(3):23-39. DOI: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2024040901
Citation: CHEN Bin,XU Gang,ZHOU Liangyong,et al. Progress and prospects of coastal geological work at Qingdao Institute of Marine Geology[J]. Marine Geology & Quaternary Geology,2024,44(3):23-39. DOI: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2024040901

青岛海洋地质研究所海岸带地质工作进展与展望

基金项目: 海洋地质调查项目“我国重点海域海洋自然资源综合调查与评价”(DD20230071),“重点海域海洋自然资源调查成果集成及示范区调查评价”(DD20230410),“杭州湾海洋自然资源综合调查评价”(DD20230409);自然资源部华东海岸带野外科学观测研究站项目(ORSECCZ2022102)
详细信息
    作者简介:

    陈斌(1979—),男,博士,正高级工程师,主要从事海洋自然资源调查与研究工作,E-mail:chenbin1007@hotmail.com

    通讯作者:

    印萍(1971—),女,博士,研究员,主要从事海洋地质调查与研究工作,E-mail:1419685757@qq.com

  • 中图分类号: P736

Progress and prospects of coastal geological work at Qingdao Institute of Marine Geology

  • 摘要:

    海岸带是地球多圈层交互带内地质作用最活跃、人类活动最密集的地带,是开展综合地质调查与研究、推动经济社会高质量发展的关键区域。青岛海洋地质研究所的海岸带地质工作自建所以来,一直按照支撑国家需求和服务经济社会发展为导向,主要经历了萌芽发展、快速发展、蓬勃发展3个阶段。作为中国地质调查局海岸带工作的主要牵头单位之一,组织实施了一系列海岸带地质调查工作,特别是在辽东湾、渤海湾西岸、黄河三角洲、莱州湾、山东半岛、江苏沿岸、长江三角洲、闽浙沿岸等海岸带地区开展了重大比例尺的调查,大幅提高了我国海岸带调查程度,提升了海岸带基础地质认知水平,充分发挥了地质工作基础性、公益性、战略性的作用,为国家重大战略实施和经济社会高质量发展提供了有力支撑。新时代条件下,我们应大力加强海岸带地质科技创新能力,全面提高海岸带基础地质调查程度,加快建设海岸带地质综合监测体系,快速提升海岸带工作公益服务水平,推动海岸带地质工作高质量发展。

    Abstract:

    The coastal zone is the most active geological zone within the Earth’s multiple lithospheric interactions and the most densely populated area with frequent human activities. It is a key region for conducting comprehensive geological surveys and research, and promoting high-quality economic and social development. Since the establishment of the coastal geological work in the institute, it has always been guided to support national needs from economic and social development, and has mainly gone through three stages of initial development, rapid development, and vigorous development. As one of the main leading units of the coastal zone work of the China Geological Survey, a series of coastal geological surveys and mappings in different scales have been organized and implemented, especially in coastal areas in Liaodong Bay, the western coast of Bohai Bay, the Yellow River Delta, Laizhou Bay, Shandong Peninsula, Jiangsu coast, Yangtze River Delta, and the coast of Fujian and Zhejiang provinces. Significant large-scale surveys have been conducted, greatly improving the level of coastal geological surveys in China, enhancing the basic geological understanding of the coastal zone, fully playing the fundamental, public welfare, and strategic roles of geological work, and providing strong supports for the implementation of major national strategies and high-quality economic and social development. In the new era, we should vigorously strengthen the geological scientific and technological innovation capabilities for the coastal zones, comprehensively improve the level of basic geological surveys in China’s coastal zones, accelerate the construction of a comprehensive geological monitoring system in the national coastal areas, rapidly enhance the public welfare service level of coastal zone works, and promote the high-quality development of geological work in the coastal regions of China.

  • 海岸带是陆地系统与海洋系统连接、交叉和复合的地理单元,也是人类活动剧烈、资源环境问题最突出的关键区域,世界范围内60%人口和2/3大中城市集中分布在海岸带60 km范围内[1-2]。人类活动的过分集中,社会与经济的高度发展,又不可避免地对海岸带资源环境产生巨大压力,造成海岸带生态环境的不断恶化[3]。中国海岸带背靠中国大陆,面向世界上最大的边缘海,具有东西地形差异、南北气候分带的宏观背景,在此基础上建立起来的地质复杂,物质平衡相对比较脆弱[4]。随着沿海地区经济高速发展和工业化、城镇化程度快速提升,海岸带地区资源环境矛盾凸显,土地、水、岸线资源供需矛盾趋紧,局部地区出现地面沉降、水土污染、湿地退化、海洋灾害损失加剧等环境问题[5]。党和国家高度重视海岸带地区的高质量发展,特别是党的十八大以来,先后批准了25个涉及海岸带的发展规划,海岸带既是经济发展的“黄金带”,又是生态环境的“脆弱区”,现实意义和战略意义尤为重要,是海岸带地质工作的重点区域[3,6-7]

    在人类活动与气候变化双重影响下,海岸带面临着气候灾害、地质灾害、生态系统退化、资源利用率低下等一系列问题[8]。为提高海岸带资源可持续利用和有效解决海岸带生态环境与地质灾害等问题,国际组织和发达国家发起实施了一系列涉及海岸带的全球变化研究计划,部署了一系列调查监测工作[9],如“国际地圈-生物圈计划实施的海岸带陆海相互作用研究计划和第二阶段计划”,“全球海洋观测系统中的海岸模块、全球海洋生态系统动力学研究计划”,“美国海岸带和海洋地质计划”,“美国海岸带灾害和海洋资源工程的十年战略计划”等[3,8-9]。从海岸带地质调查工作来看,美国、荷兰、日本、英国、意大利等发达国家已先后完成海岸带1∶20万~1∶10万比例尺调查,目前正在着力提升1∶5万~1∶2.4万大比例尺调查程度[10]。从工作内容看,美国海岸带地质工作主要围绕基础研究、海洋灾害、海洋资源、生态系统等方面开展,调查内容以近岸海底地形地貌、海洋底质、地层结构、海底生境为主,同时要求加强长期监测[11-13];日本主要围绕距岸5 km的空白区,开展近岸海域地质构造、沉积物、水文环境等工作,目前正在推进水深20 m以浅的激光雷达测深工作[14];荷兰海岸带目前的主要工作是围绕地面沉降、岸线侵蚀问题开展的长期监测,服务海岸带防护、养护和风险评估[15]。从服务方向看,海岸带地质工作从最初的信息获取和地质认识起步,逐渐向解决国家重大需求的方向迈进,如美国聚焦于陆海交接带重大资源环境挑战,构建“全国统筹规划、聚焦区域需求、湾区河口先导”的空间格局,立足于地质框架,为海岸带经济发展、生态服务提供地球科学信息和解决方案[10, 16]。综上所述,从国际趋势来看,海岸带工作已经进入到了更加面向需求,更加以地质问题为导向,更加重视海岸带演化过程的发展阶段,同时都高度关注陆海空白带的调查以及海岸带长期综合监测,旨在为经济社会高质量发展提供技术支撑和科学依据。

    中国的海岸带调查研究工作起步较晚,从20世纪60年代陆续开展。1958—1966年,国家科委组织和组织实施了全国海岸带综合调查,由各省、市、自治区分期、分批实施,规模不大,并于1966年中止[17-18]。1980—1986年,组织实施了“全国海岸带和海滩涂资源综合调查”,是我国首次进行的大规模海岸带综合普查。调查范围从海岸线向陆侧延伸10 km,向海延伸至5~10 m等深线。调查内容涉及水文、气象、地质、地貌、海洋化学、生物等要素,初步摸清我国近海海洋环境状况,以及海岸带资源数量和质量等,为海岸带开发利用提供了重要基础资料[17,19]。2004—2008年,组织实施“我国近海海洋综合调查与评价”专项。其中,海岸带调查范围为以潮间带为主,陆域自海岸线向陆延伸1 km的范围、向海延伸至海图0 m等深线,主要调查内容包括海岸线、第四纪地质、岸滩地貌与冲淤、沉积物化学、近海生态地球化学、滨海湿地等,基本摸清我国近海海洋环境资源家底,对海洋资源环境及开发利用等进行了综合评价[20-21]。2011年以来,中国地质调查局实施的海岸带工程,以支撑服务海岸带经济社会发展需求为导向,通过海岸带综合地质调查,取得了一系列的支撑服务成果,成果涵盖基础地质、水工环地质、生态地质等,有效支撑了海岸带自然资源管理、重大工程地质安全、地质灾害防治、国土空间规划和生态保护修复[9]

    青岛海洋地质研究所(以下简称海地所)海岸带地质工作始于1979年,早期工作以滨海砂矿和海洋沉积学研究为主[22],星星之火可以燎原,前期的技术和理论储备为海岸带地质工作后期的快速发展奠定了坚实的基础;1999—2014年,随着中国地质调查局成立,海岸带地质工作逐步系统部署,为海地所海岸带地质工作快速发展提供了良好的发展机遇与空间,这时期的海岸带工作为区域经济发展和重大工程建设提供了有力支撑[23];2015年以来,国家重大战略实施和经济社会高质量发展对海岸带工作提出了新的更高要求,面对新的形势,机遇与挑战并存,海地所海岸带工作主动作为,在大力加强优势专业力量的同时,积极拓展服务链条,聚焦支撑服务海岸带综合管理、生态保护修复、国土空间规划、经济高质量发展等领域,取得了一系列显著成效,进入到了蓬勃发展的时期。

    从建所以来,海地所海岸带地质工作一直按照支撑服务国家重大需求和服务经济社会发展为导向,主要经历了萌芽发展、快速发展、蓬勃发展等3个阶段。

    1979年,国家地质总局正式确定恢复重建的国家地质总局海洋地质研究所[24],海岸带地质工作由此萌芽成长。1980年,全国海岸带和滩涂资源综合调查开展实施,海地所主要承担黄河口海岸带(陆上)第四纪地质与地貌研究,并于1983年组建黄河口课题组,负责现代黄河三角洲沉积、地貌、尾闾摆动规律、河口第四纪地层等工作,通过综合研究对黄河三角洲的地形地貌、浅层地质结构、来水来沙状况、水沙平衡、河流改道、叶瓣迁移、环境变迁等重大科学问题有了更加清晰的认识[22, 25]。同时,1983年,成立“海南西沙礁相第四纪地质研究”课题组,负责西沙群岛生物礁的研究,在西沙群岛石岛风成砂屑灰岩与珊瑚礁沉积地质学等方面取得了重要认识,创新性地建立了南海生物礁区第四纪地层框架,提出了西沙风成砂屑灰岩的沉积模式,重建了研究区第四纪以来演变的历史。此外,1981—1986年,进行了珠江三角洲沉积特征及沉积模式的研究,探明了现代珠江三角洲沉积、地貌、第四纪沉积模式等。早期海地所的海岸带工作虽然调查工作较少,但在海岸带地质环境演化、沉积过程和沉积演化等方面取得重要进展,为后期海岸带工作的快速发展,培养优秀的人才队伍奠定了坚实的理论根基。

    在此期间,海地所高度重视国际合作工作,积极参加海岸带调查研究工作和相关地学团体。1980年,海地所4位海岸带科技工作者参加了中美“长江口-东海陆架沉积作用过程”联合研究的海上调查,这是恢复海洋地质研究所后首次参加海上调查工作。1981年,地质部成立“第四纪地质研究中心”,1982年成立东亚东南亚地学计划协调委员会(CCOP)中国青岛区域第四纪地质中心,均依托海地所建立,这些地学组织有力促进了我所海岸带地质工作的国际交流合作。国际合作内容主要聚焦黄河三角洲的沉积演化,如中国-荷兰黄河三角洲沉积作用及模式研究(1985—1989年)、黄河三角洲全新世演化及环境地质(1991—1994年),国际合作研究工作为我们海岸带地质工作培养了大批人才,促进了海岸带地质工作的发展。

    1999年,中国地质调查局成立,推进实施海洋地质保障工程(《国务院关于加强地质工作的决定》(国发〔2006〕4号)),全面部署了海岸带地质调查工作。同年,海地所划归中国地质调查局,其海岸带地质工作相应地也进入到了快速发展期。2001年,海地所内设海洋环境地质室和海岸带地质研究中心两个部门,承担海岸带地质和环境地质工作。2006年,两者合并为海洋环境地质室[24]。这一时期我所海岸带地质工作主要承担我国海岸带环境地质调查任务,重点开展了海岸带地质环境演化调查、滨海湿地调查[26]、河口三角洲调查等工作,并探索建设海岸带地质灾害监测和预警系统,这对于沿海经济建设和社会发展都是十分重要的基础工作。海地所开展的“三峡大坝截流前后与长江三角洲变迁的比较研究”项目,根据调查的实测资料客观评估了国家重大工程的环境效应,为国家有关部门提供了有说服力的科学依据,也为长江流域经济发展和环境治理服务。此外,完成的“青岛市地质环境质量评价和生态与经济可持续发展”项目充分体现了地质工作的社会服务功能,对指导改善青岛市优化农业耕作方式、培育优质绿色农林产品等发挥了重要作用。海地所海岸带工作也有力支撑了长岛海岛国家地质公园申报。我所海岸带地质科技工作者撰写的“对河北唐山曹妃甸浅滩大面积填海的思考”受到河北省委的高度重视[27],其思考和建议优化了河北唐山曹妃甸工业区规划,在这个时期,海地所的海岸带地质工作的调查能力和社会化服务能力得到了极大的拓展,从基础研究转向基础与应用并重,进入到了快速发展时期。

    海地所海岸带国际交流合作水平也得到极大提升,承担了由荷兰亚洲基金资助的“海洋和海岸带地学研究机制化合作”项目,在荷兰和中国举办了多次培训班和研讨会,为海岸带地质工作培养了人才。2002年,举办了“海洋及海岸带区域地质调查国际研讨班”、“海岸带地质与可持续发展学术研讨会” [28]。2005年,承办了中美关系研讨会下设的13个圆桌会议中的“海岸带地质圆桌会”。与美国地质调查局和德州农工大学、韩国济州大学、法国Nymphea Water公司、丹麦地质调查局等建立了良好的合作关系。

    2015年,中国地质调查局部署实施海岸带综合地质调查工程,是我国首次系统全面地开展海岸带综合地质调查工作[10]。在此背景下,海地所海岸带地质调查队伍不断扩大,调查深度和广度也不断扩展,海岸带地质工作由此进入蓬勃发展期。2016年,海地所内设机构调整,组建全新的海岸带地质室,全面负责实施海岸带地质调查与研究工作。2016—2021年,承担了渤海湾西部等重点海岸带综合地质调查、山东半岛海岸带矿产资源综合调查与潜力评价、青岛多要素城市地质调查、长江口等重点海岸带综合地质调查、海岸带和大陆架地质演化调查与评价、江苏滨海湿地多圈层交互带综合地质调查、浙江中部海岸带综合地质调查等项目,基本查明了渤海、黄海、东海重点海岸带资源环境条件和岸线变化、围填海工程、滨海湿地、海面变化等重大资源环境问题,提出了海岸带自然资源管理、国土空间规划、生态保护修复等重大工程规划建议,为我国海岸带规划和沿海经济发展提供了基础支撑。为了更好地支撑服务国家重大战略实施和经济社会高质量发展,海岸带地质工作的发展也逐步的从单一的地质要素向多圈层多要素拓展,特别是在滨海湿地生态地质调查、海洋自然资源综合调查评价等方面取得探索性的进展。

    海地所海岸带国际合作网络也进一步扩大,与美国、荷兰、丹麦、韩国、日本、越南、缅甸、柬埔寨等国家科研机构和高校建立了长期稳定的合作关系。与越南、柬埔寨等国开展联合调查和技术培训,建立了相互信任、友好合作的伙伴关系,在海岸带、三角洲等多个领域深化合作、共同发展。共同组织实施了中美、中丹滨海湿地碳循环及其生态环境效应合作研究、中越海上低敏感领域合作项目。中国-东盟海上合作基金“中国-东盟海洋地学研究与减灾防灾倡议”在柬埔寨磅逊湾联合开展海岸带地质调查,树立了海上低敏感领域合作的典范。

    海地所作为中国地质调查局海岸带工作的主要牵头单位之一,组织实施了一系列海岸带地质调查工作,特别是在辽东湾、渤海湾西岸、黄河三角洲、莱州湾、山东半岛、江苏沿岸、长江三角洲、闽浙沿岸等海岸带地区开展了大比例尺的调查,大幅提高了海岸带调查程度,提升了基础地质认知水平,充分发挥了地质工作基础性、公益性、战略性的作用,为国家重大战略实施和经济社会高质量发展提供了有力支撑。

    基于近二十多年来在中国东部浅地层剖面、钻孔、柱状样和表层样的分析,揭示了东部近海第四纪以来沉积相演化序列和沉积环境演化历史,精细刻画了晚更新世以来气候-海平面变化影响下的沉积物“源-汇”过程与地质演化历史。

    以渤海、南黄海海岸带-陆架区的地质浅钻及“大陆架科学钻探”项目所获取的深钻岩芯、地球物理资料(浅地层剖面、单道及多道地震剖面)为主要研究对象,利用沉积学、古地磁学、矿物学、地球化学与区域构造地质演化综合分析,揭示了区域构造变化、全球海平面变化和长江/黄河东流入海路径变迁的大背景下黄渤海地区的沉积地层的形成及其对这些地质背景变化的响应。利用层序地层学、磁性地层学等方法建立了南黄海中部隆起区晚新近纪以来的地层层序,并首次在中国海域厘定第四系的底界[29-30]。系统阐明了黄、渤海第四纪以来海侵和沉积环境演化进程,揭示了浙闽隆起和庙岛群岛隆起沉降历史。研究表明,南黄海第四纪首次发生海侵的时间是1.66 Ma,当时由于浙闽隆起的沉降海水从东海越过浙闽隆起进入南黄海,至0.83 Ma随着浙闽隆起的进一步沉降,南黄海现代环境条件基本建立,也是在约0.83 Ma由于庙岛群岛的沉降海水从黄海进入渤海 [29,31-33]。首次揭示黄、渤海第四纪历史时期重大物源变化,为探索黄河和长江在第四纪进入黄、渤海的时间提供了新证据。南黄海西部陆架钻孔岩芯的综合测试分析表明,南黄海地区在0.8 Ma以前以长江物源为主,之后以黄河物源为主[34]

    利用钻孔岩芯和高分辨率浅地层剖面,开展沉积学与第四纪地质学的综合研究。依据对山东半岛近岸泥质沉积体的综合研究,揭示了该沉积体的空间分布特征、形成时间以及冰后期全球融水脉冲事件的沉积记录,考虑渤海海峡东侧涨潮形成的潮流沙脊,山东半岛近岸泥质沉积体可以被认为是类似渤海退潮形成的退潮三角洲[35-37]。揭示浙江近岸海区晚更新世以来沉积相空间分布特征,特别是证实了约40~15 ka下切河谷和15~10 ka期间浪控河口湾的发育,阐明了地学界长期关注的浙闽沿岸全新世泥质沉积体发育之前的古环境演化进程[38]。发现60~20 ka在南黄海西部陆架先后发育大规模的古黄河三角洲和深切河谷网,终结了关于末次盛冰期中国东部陆架沙漠化的争论[39]。阐明长江口滨外区扬子浅滩的形成时间及其成因,揭示出长江口近岸海域末次盛冰期以来多个百年级气候-海平面变化的沉积记录[40]。确定晚更新世以来渤海西岸3个海相沉积层的时间,提供了MIS 3早期(约60~40 ka)海平面高度以及渤海存在该时期海侵的新证据[32, 41]。阐明了浙闽沿岸现代泥质沉积区细粒沉积物的来源,建立了以海洋环流为主的细粒物质运移模型[42] (图1)。

    图  1  浙闽沿岸泥质体细粒物质运移机制
    注:YRDW为长江冲淡水,NKBC 为黑潮近岸分支,ZMCC为浙闽沿岸流,TWC为台湾暖流,TCC为台湾沿岸流,ORDW为瓯江冲淡水,ZICF为舟山群岛峡道流,KC为黑潮。改自文献 [42]。
    Figure  1.  Mechanism of fine-grained sediment transport along the Zhejiang and Fujian coast
    Modified after reference [42].

    利用现代详细的分支河道变迁历史、沉积结构和构造、微体化石、年代格架、岩芯土壤层特征,首次提出现代黄河三角洲共有8个期次的三角洲叶瓣,平均每个叶瓣的活动时间仅16 a,是世界上平均寿命最短的叶瓣[43]。基于黄河自三门峡以下下游河道历史进行详细考证和研究,同时结合渤海湾西岸贝壳堤和古岸线的研究资料,提出了黄河三角洲7 000 a以来10个超级叶瓣的分布范围和时间[44],这是国内首次对黄河改道和黄河三角洲多期次的超级叶瓣形成关系进行的系统研究,其成果得到国内外学者的充分肯定。基于此,研究者结合渤海湾西岸多个钻孔地层资料和大量最新的AMS14C测年数据,并综合大量测年数据的不同的时间-深度模式,将10期次超级叶瓣修订成8个,进一步证实了黄河下游河道改道与多期次超级叶瓣形成的理论[45]图2)。此外,还对江苏北部近岸全新世中—晚期水下楔形体的成因和主要物源进行了研究,表明该水下楔形体形成于约7.0 ka至1128 AD,是淮河三角洲近岸沉积体的水下延伸,淮河和长江是其主要物源,并且在约7.0 ka至1128 CE黄河没有长时间从苏北海岸进入南黄海[46]。揭示江苏北部近岸老黄河(1128—1855年)水下三角洲的分布范围、地层结构和主控因素[47]。开展长江口环境演变的沉积记录研究,发现近600 a黄河对长江三角洲的发育具有重要的影响[48]

    图  2  江苏北部近岸海区中-晚全新世水下楔形体及上覆的老黄河三角洲演化示意图
    a: 在约7 ka全新世中期出现最大海泛面时,海岸线位于西岗贝壳堤附近,淮河三角洲和西岗砂堤开始发育;b: 约7 ka至 1128AD期间,淮河三角洲逐渐发育向海进积,形成近岸三角洲和水下楔形体(主要物源来自淮河和长江),同时在潮流和波浪作用下形成东岗砂堤;c: 1128-1855AD,黄河夺淮自苏北入海,形成了具有“双楔形体”结构的老黄河三角洲。改自文献 [46]。
    Figure  2.  Schematic diagram showing the development of the Middle-Late Holocene clinoform and the overlying Old Yellow River Delta
    a: The coastline was located near the embryonic Xigang Chenier during the Middle Holocene maximum flooding at ~7.0 ka, which marked the initiation of development of the Huaihe River delta and the Xigang Chenier; b: During the period from ~7.0 ka to 1128 AD, the Huaihe River delta and a subaqueous clinoform were developed, and sediments were supplied from mainly the Huaihe and Yangtze rivers. The Donggang Chenier began to form at 3.5 ka and continued to develop until 1128 AD; c: During the period from 1128 to 1855 AD, the Old Yellow River discharged into the South Yellow Sea, forming the Old Yellow River Delta, a subaerial-subaqueous delta. Modified after reference [46].

    综合评价滨海湿地土壤重金属和多环芳烃的生态风险,揭示了大型围填海工程与沉积物粒级特征对其影响机制,建立了重金属从上三角洲平原至浅海湿地迁移转化模型。发现了陆源的氮磷排放是江苏浅海湿地营养盐的主控因素。分析了温度和泥沙含量与浮游植物聚集的耦合关系。利用T-RFLP技术研究了水稻田、芦苇、翅碱蓬3个生境不同深度土壤的微生物群落动态演化历史。阐明了不同沉积环境孢粉的来源与传播机理。基于渤海海岸带及海区从河到海的表层沉积物以及渤海表层海水和近海面空气样品进行孢粉分析,探讨了海域表层沉积孢粉的分布规律、孢粉由源到汇的立体散布过程和机制,结合东亚表土孢粉数据库,将钻孔孢粉与陆源区表土孢粉进行类比,尝试利用定量化方法追踪该区全新世以来海平面升降及海陆相互作用下的孢粉物质来源以及植被演变信息[49-51]图3)。

    图  3  辽河三角洲钻孔沉积记录与各区气候替代性指标对比
    改自文献[51]。
    Figure  3.  Comparison of drilled sedimentary records with climate substitution indicators in different regions of the Liaohe Delta
    Modified after reference [51].

    重建了古黄河三角洲晚更新世以来沉积有机碳埋藏历史[52-53]图4),评估了湿地不同生态子系统碳损失通量,揭示了盐沼湿地沉积有机碳输入和埋藏速率的变化规律及其演化模式,解析了盐沼湿地沉积有机碳的物源变化与土壤条件下有机碳的保存机理,建立了淹水时间、风化系数和碳分解速率相互作用模型与滨海湿地水域碳同化系数估算模型[54-55],重建了盐沼湿地演化过程中有机碳埋藏速率变异的生物标志物记录。开展全新世气候适宜期红树林沉积物中记录的高频红树林衰退事件及环境背景研究[56],探讨增温对黄渤海湿地芦苇光合作用影响等,提出滨海湿地蓝碳科学管理模式[57-58]。基于野外控制实验持续3年的温室气体监测结果,发现潮汐限制对滨海湿地碳汇的影响可能大于气候变暖和植物入侵,增温虽然降低了盐城芦苇湿地的辐射平衡大小,但芦苇湿地仍是一个持续性的碳汇[59]。将生物过程作为地质过程的一个重要组成部分加以研究,全面分析了我国湿地分布、演化历史和驱动机制,并提出滨海湿地固碳等服务功能保护对策[58]

    图  4  钻孔沉积物各物理化学指标对应关系
    改自文献[53]。
    Figure  4.  Correspondence between various physical and chemical indicators of borehole sediments
    Modified after reference [53].

    研究了滨海湿地水均衡数量与要素、地下水分布、季节变化特征和开采利用情况,划分出水文地貌单元,多手段定量解析了浅层地下水的补给来源(图5)。开展了浅层地下水与河流水、土壤水、海水等水文地球化学和同位素特征研究,阐明了地下水和不同水体的相互转化过程。查明了滨海湿地水体质量分布状况、污染组分以及污染程度,揭示了水体污染源和污染途径。精准识别了滨海湿地生态系统水-盐来源以及多端元混合过程,揭示了三角洲地区水环境演化对滨海湿地固碳及生态意义,预测了不同情景下湿地地下水水位与TDS的动态变化及对湿地生态功能的影响。

    图  5  滨海湿地不同水体和植被的δD和δ18O关系
    Figure  5.  The relationship between δD and δ18O in different water bodies and vegetation in coastal wetlands

    我国海岸带地下水总体呈现“北咸南淡分带、浅咸深淡分层”的分布特征,海岸带地下水广泛分布于渤海西岸、苏北冲积平原、崇明岛及南部沿海地区,长江口以北海岸带地下淡水缺乏且埋藏深,浅部以咸水层为主,普遍存在海(咸)水入侵现象,地下水以淡水、海水和卤水为端元混合,水化学类型由陆向海呈明显分带性,其中,渤海沿岸以高矿化度(平均值26.8 g/L)的地下咸水与卤水为主。长江口以南海岸带地下淡水资源相对丰富且埋藏浅,因降水丰沛及地下水循环速度快,地下水咸化程度(矿化度平均值1.2 g/L)明显弱于长江口以北地区,地下水呈淡水和咸水交错分布特征。

    建立了典型海岸带多界面水文地球化学反应与变密度溶质运移耦合模型,定量评估了长期开采条件下海岸带地下水水动力水化学响应过程,分析了不同驱动因素对地下水水化学演化贡献以及开采活动对海岸带含水层的改变[60]图6),揭示了水质多界面演变与驱动机制。基于长序列地下水水化学数据,定量分析和模拟了地下卤水开采过程中的多界面(卤水/咸水、咸水/淡水)地下水水化学演化过程,发现过度开采前后卤水地下水位和浓度变化显著。通过稳定同位素(δ18O和δ2H)特征发现浅层地下咸水对地下卤水具有补给作用,深层地下水经历了一个淡化过程,在咸/淡水界面处的浅层地下咸水受淡水开采的影响呈现复杂的演变过程,而深层地下水受卤水侵入影响呈现咸化过程[61]。立足莱州湾泥质海岸带地下卤水特色矿产资源评价,丰富了海岸带地下水形成演化基础理论。

    图  6  剖面地下水Cl浓度变化和地下水流向趋势变化[60]
    Figure  6.  Changes in Cl concentration in groundwater and trend of groundwater flow[60]

    近三十年来,海地所持续开展辽河三角洲、黄河三角洲、长江三角洲等重点区域海岸带地质环境综合监测,基本查明了海岸带地区滨海湿地、海水入侵、岸线侵蚀淤积、海底滑坡、海底浅层气等主要地质环境要素及其分布范围、致灾机理等。

    滨海湿地监测工作始于2006年,经过十余年的建设,在辽宁盘锦、山东东营、江苏盐城新洋港和四卯酉滨海湿地建成4个滨海湿地增温研究野外监测站,形成一站三点的格局,并与美国佛罗里达湿地、西班牙埃布罗三角洲以及丹麦斯凯灵恩半岛湿地设置的监测站共同组成全球典型滨海湿地生态地质环境监测网,开展多圈层多要素综合观测和长期数据积累,获取湿地碳收支连续长期监测数据(图7),为未来基于湿地生态系统实施海洋负排放研究奠定了基础[59]。2019年获批成立自然资源部北方滨海盐沼湿地生态地质野外科学观测研究站,能提供不同纬度、不同生境、不同地质历史演化阶段的湿地生态环境参数监测数据,为开展滨海湿地大时空尺度的对比研究提供平台,可以从温室气体释放通量、地表高程动态变化、地下水位水质变化、植被生物量季节性变化等多方面、多角度、综合性地监测与研究,自主研发了温室气体测量、土壤固碳评估、碳分解原位培养、地表高程监测、海域静力触探原位观测、碳-14测定水域初级生产力等监测技术,同时,在山东和辽宁建成全球芦苇同质园,从全球范围内选取91个芦苇基因种,甄选出4个耐盐性高、生物量大、抗病能力强的基因种,作为湿地修复优选品种在后期推广使用[62]

    图  7  盐城增温观测站甲烷监测对比实验(左),以及净生态系统二氧化碳交换(NEE)、生态系统呼吸(Reco)、甲烷(CH4)通量的季节性变化
    Figure  7.  Results of comparison experiment on methane monitoring at Yancheng Warming Observation Station (left), as well as seasonal changes in net ecosystem carbon dioxide exchange, ecosystem respiration, and methane flux

    自2005年,持续部署并开展了典型海岸带地下水沉积环境调查、海(咸)水入侵监测等工作,全面构建海岸带地下水调查监测技术体系,完成地下水调查监测2 000余站次。以莱州湾泥质海岸带为示范区,通过开展10~20 a周期、多频次和多含水层40井监测,获取了多个水质界面(咸/淡水、卤/咸水和海/咸水)地下水分层监测数据。针对地下淡水、微咸水、咸水、卤水等海岸带水质类型,建设了地下水分层监测井,研发地下水自动监测仪,形成实时无线传输技术,构建多尺度多频次多水质类型的地下水动态监测手段,建立了适用于海岸带特点的地下水监测技术体系,发布了《海岸带地质环境监测技术规范》(DD2012-05)。建成我国北方泥质海岸带多水质类型地下水监测网,建立地下水分层监测井110个站位,其中46个站位已连续开展长达十余年的多频次监测,有效获取了淡水、海水、咸水、卤水等多个水质界面分层监测数据,为保障我国沿海地区饮水安全和生态保护修复提供了关键数据支撑。

    为着力解决近海浅层气对工程建设可能造成的不利影响,围绕长三角海域浅层气进行了大量调查研究工作,形成了一套完整的近海浅层气调查技术方法体系,利用物探扫面、化探定量、原位释气相结合,实现了浅层气三维分布精细探测[63]。在舟山围填成陆区构建了浅层气原位在线监测系统,实现了海底浅层气气-水-土协同监测系统,共包括27口监测井、288个传感器[64],通过数据分析,系统揭示了浅层气气-水协同运移机制,提出了浅层气灾害风险评估方法,分析了浅层气对工程地质影响的理论过程和机制[65]图8)。在调查数据方面,全面掌握了长三角及整个中国海域浅层气分布数据,为浅层气灾害防控提供基础支撑,编制发布了一套浅层气灾害防治规程,为沿海重大工程规划论证、勘探施工、运行维护等全流程浅层气灾害防治提供技术指导。

    图  8  近海松散沉积物中甲烷可能导致的危害和影响[65]
    Figure  8.  Possible hazards and impacts of methane in loose sediments near coast [65]

    岸滩侵蚀淤积监测是地球科学领域的重要研究内容,其主要目的是通过定期或连续的观测与分析,了解和预测海岸线海滩和河口区域长期、连续的地形地貌变化过程,其主要关注由于风浪、潮汐、河流输沙和人类活动等因素导致的岸滩表面物质(如泥沙)的移动及堆积情况,对于海岸带地区的生态保护、资源管理以及防灾减灾等方面具有重要意义。2012年建成万宁海岸带侵蚀淤积监测示范基地,经过12年的持续监测,掌握了万宁老爷海至大花角海滩区域海滩季度、年际和长期变化趋势,捕捉了多次台风过程中岸滩侵蚀淤积变化规律。2016—2019年,建成文登Argus在线监测系统,连续采集近4 a的视频图像数据,包括每半小时采集1次瞬时图像和时均图像以及部分高频数据,掌握了文登五垒河口-老母猪河口海滩实时演化趋势,对研究区人类活动及海域环境进行监测,并分析其对海岸变化的影响,提出了文登海岸保护管理政策和措施。

    面向海洋综合管理的自主研发的海洋自然资源与生态环境多要素观测平台,2023年在荣成桑沟湾海域成功布放,该观测系统主要集成气象、水文、地质、生态、环境、化学等多参数传感器,实现了海底侵蚀淤积、二氧化碳、甲烷、放射性核素、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐、氨氮、总磷总氮、溶解氧、化学需氧量、有机碳、重油、轻油、pH、叶绿素、温度、盐度、压力、酸碱度、油类、浊度、海流、潮位、风速、风向等30个以上的参数进行在线长期观测,可为海洋生态保护修复、海洋放射性核素监测、海洋牧场建设、海洋碳汇评估、海洋环境监测、海洋灾害防治等提供宝贵的数据支撑,有效提升海域综合管控与污染防治应急等能力,下一步计划2024、2025年分别在荣成湾、石岛湾进行布放,2016年实现“一站三点”的组网监测的建设目标,力争入列省部级以上野外科学观测站。

    海地所在海岸带领域与欧美、日韩以及东南亚等国家保持长期的合作关系。通过实施亚洲基金项目、国家外专基金、自然科学基金等系列项目,不断深化实质性合作,促进相关海洋地学科研机构建立,在海岸带环境地质、海洋地质灾害、海岸带调查监测技术方法等领域开展了广泛合作交流,极大地促进了海岸带地质调查研究能力提升。

    在中荷合作的荷兰亚洲基金项目“海洋与海岸带科学机制化合作”项目(2006—2008年)的实施框架下,在海岸带开发与保护、海砂资源调查和开发、海岸带地质灾害和海洋地质调查技术等多个领域开展了广泛而深入的学术交流和研讨。

    立足滨海湿地调查研究工作优势与全球知名研究机构开展深入合作,合作实施政府间国际合作专项“滨海湿地固碳效率精确评价与加强碳汇对策”项目等,依托我国4个滨海湿地增温研究野外监测站,联合美国、西班牙、丹麦共同建立全球典型滨海湿地生态地质环境监测网(CROWN),为全球科学家解决滨海湿地重大科学问题提供了平台。

    服务国家“一带一路”倡议,大力拓展与东盟国家在海岸带和河口三角洲地区的合作。实施中国-东盟海上合作基金项目“长江三角洲与红河三角洲全新世沉积演化对比研究(2015—2017年)”、亚洲合作基金项目“长江三角洲与红河三角洲海洋地质环境与地质灾害对比研究(2021—2023年)”等项目,与越南科技翰林院开展了深入合作,深化亚洲典型大河三角洲环境演化和对气候变化和人类活动响应研究,评估三角洲地质灾害风险,提出应对方案,有效支撑河口三角洲减灾防灾工作,合作建成了红河三角洲地质环境监测站,实现了对红河三角洲关键区域地面沉降、地下水特征实时在线监测,该监测站也是中越科技领域合作构建的首个实体监测设施,对促进中越科技领域合作具有重要意义,同时有效支撑了中越海上低敏感领域合作磋商工作,获得双方外交部的高度肯定。

    依托亚合资项目等,与柬埔寨、缅甸、菲律宾、泰国、马来西亚等东南亚国合作,对其海洋减灾防灾技术方面进行了系统的培训,有效提升了东南亚国家人员的技术能力,提升了我国在相关专业领域的国际影响力。在柬埔寨、缅甸、泰国等建立的调查和监测基地成为全球地质环境监测网络的重要组成部分。

    持续与日本、韩国海洋地学合作,在长期开展的黄东海第四纪地质演化、河口三角洲环境演化合作的基础上,构建中日韩海岸带合作机制,成为中日韩三国地学领导人高峰论坛的重要组成部分,并逐步形成了在东亚东南亚地学合作协调委员会(CCOP)框架下以中国为核心的海岸带地学多边合作机制。在CCOP框架下,开展学术讨论和技术交流,组织CCOP成员国系统梳理了东亚东南亚各国海岸带侵蚀已有调查监测成果,开展了海岸带侵蚀灾害的对比研究,编制了《东亚东南亚海岸带侵蚀与防护》专著。

    围绕海洋强国、生态文明、碳达峰碳中和等国家战略,长江三角洲区域一体化发展、黄河流域生态保护和高质量发展等区域协调发展要求,以及海岸带综合管理和生态保护修复等需求,海岸带地质工作取得一系列进展。

    聚焦长江三角洲发展规划、重大工程建设、生态环境保护、减灾防灾和地质资源开发利用等重点需求,开展综合地质调查,查明地质环境条件、地质资源赋存状况和主要环境地质问题,大幅度提高基础地质条件和重大地质问题的认识程度,形成了一系列支撑服务长三角一体化发展的海岸带地质调查报告及图集,极大地提升了成果服务能力和水平,切实增强了地质工作在区域协调发展战略实施中的基础支撑作用。

    为有效支撑黄河流域生态保护和高质量发展,组织开展黄河三角洲滨海湿地生态地质调查,科学评估了黄河三角洲滨海湿地资源及生态功能服务价值,2020年生态系统服务总价值为188.37亿元,单位面积年平均价值为4.43万元/hm2。综合计算黄河三角洲湿地植被生态需水量,芦苇湿地每年生态需水量为4.87×108 m3,翅碱蓬湿地每年适宜生态需水量为1.83×108 m3。编制黄河三角洲湿地保护修复建议图,形成保护与修复建议报告,提交当地湿地管理部门,为滨海湿地生态保护修复提供科学依据。

    为支撑实现碳达峰、碳封存目标,系统梳理了东部海域地质和地球物理调查数据,编写《我国东部海域地质碳埋藏潜力报告》,明确东部海域底质沉积物有机碳含量和有机碳埋藏通量,初步查明全新世沉积地层有机碳埋藏量约288×109 t,估算碳达峰时自然环境下有机碳埋藏量可达346×106 t,碳中和时碳埋藏量可达1 384×106 t。编制完成双碳背景下山东省首个蓝碳图集《黄河三角洲地区蓝碳资源与环境图集》,为实现山东省实现双碳目标供决策支持。完成长河-王盘洋盆地二氧化碳地质封存可行性研究,初步圈定杭州湾南岸离岸碳封存试验场。编制《浙江省二氧化碳地质封存工作建议》、《青岛市CCUS产业发展行动方案》,提交政府发改部门,科学评估浙江杭州湾、海南新英湾等不同类型湾区地质碳汇潜力,预测湾内有机碳埋藏能力演变趋势。

    牵头编制完成《中国海岸带资源环境图集》,系统梳理了我国海岸带资源环境条件,形成土地规划利用管理、城镇和重大工程规划建设、产业规划布局、生态环境保护、防灾减灾等需要重视和关注的5类28张图件。联合地方编制完成山东、江苏、上海、浙江等省市海岸带资源环境图集,为沿海城市空间规划和自然资源管理提供了基础数据支撑。

    牵头首次编制完成《中国海洋自然资源图集》,形成海洋矿产资源、海洋能、海洋生物资源、海洋空间资源、海水资源、海洋基质等六方面的认识,全面总结了我国多门类海洋自然资源的数量、质量、分布等状况,围绕海洋资源潜力、海洋能开发利用、海洋牧场建设、生物多样性等,开展了综合评价和区划,建立首个覆盖全海域多要素的海洋自然资源本底数据,可为我国海洋空间规划、空间布局优化、海洋经济绿色发展、资源合理配置、重大工程规划建设、生态修复和减灾防灾等提供科学依据。

    系统梳理1975、2000和2017年全国滨海湿地的分布现状与演化情况,提出我国滨海天然湿地2000—2017年衰退率为55%,揭示天然湿地衰退的主要原因,划分了16个海岸保护修复区和44个急需保护修复关键地段,形成了《全国滨海湿地现状与演化》专题报告,有力支撑《全国海岸带生态保护和修复重大工程建设专项规划》编制。编制了8个重要滨海湿地生态地质环境图集,分析了滨海湿地演化过程,提出了滨海湿地保护修复对策建议。在辽河三角洲创建芦苇、翅碱蓬等典型植被修复示范区13.3 hm2,通过水文调节、土壤基质改良、优选种子源等碳汇技术开展修复,通过推广成功修复芦苇湿地0.13万hm2,翅碱蓬湿地667 hm2,提出了“春浅灌、夏勤灌、秋落干”的水位管理方法和湿地植被纤维生长技术,提高了当地用于造纸的芦苇产量,形成了芦苇生产全流程智慧管理方案。

    系统总结、积极谋划海岸带盐碱地工作,基本摸清了北方海岸带盐碱地分布特征,揭示了40年来的演变趋势,总结出北方海岸带盐碱地形成地质机理。编制形成《关于地质调查服务北方海岸带盐城地改良情况的报告》,向东营市委市政府移交《青岛海洋地质研究所支撑农高区盐碱地综合利用情况报告》,初步达成在东营农高区6.4 hm2试验田推进盐碱地改良-增碳-降害一体化高效治理示范等合作意向。

    在中国地质调查局系统内率先实现海洋资源环境司法鉴定中心挂牌成立,先后与滨州市无棣县人民检察院、连云港市灌南县检察院、威海市荣成市人民检察院合作共建了海洋公益诉讼基地,开展多宗海砂资源损害、海底生态环境损害、土地破坏、渔业资源破坏、危废污染鉴定,为国家挽回经济损失近亿元,取得了支撑生态保护修复的新实践。

    依托与山东荣成市联合共建的海洋自然资源调查监测与应用示范区,在荣成市斜口流潟湖、八亩地潟湖等盐沼修复区域,开展多期次遥感影像解译、盐沼湿地土壤和植被调查、生物多样性调查、水文环境调查等工作,开展生态系统问题识别与诊断,进行盐沼修复适宜性综合分析,提出互花米草治理、盐沼植被修复、人工鸟岛营造、岸堤生态化等修复方案,支撑威海市成功申报中央资金支持的海洋生态修复项目3亿元,并成功中标盐沼修复专题研究项目,这是我所首次承担中央财政支持的海洋生态修复类项目,也是海岸带地质调查工作支撑生态保护取得的成功实践。

    城市地质调查支撑服务青岛市城市发展,创新建立“局-省-市”协同联动工作机制,通过中央的技术和资金引领,带动省级和市人民政府投入,三方累计投入资金9 190万元,建立了“局-省-市”协调联动的城市地质调查“青岛模式”。编制完成《青岛市自然资源与环境图集》,获得青岛城市地质调查在全市域、示范区、专题、信息化等“四个层次”的主要成果,为青岛城市规划建设管理运行提供全流程服务。另外,完成的青岛市地质环境质量评价和生态与经济可持续发展项目,以及支撑青岛市推进的第三次全国土壤普查,都充分体现了地质工作的社会服务功能,对指导改善青岛市优化农业耕作方式、培育优质绿色农林产品、保障重要农产品供给、保障国家粮食安全等发挥了重要作用。

    在山东半岛开展的海岸带综合地质调查与监测,在东营、潍坊、烟台、威海、日照等沿海城市开展的综合地质调查,在成山头开展的海砂资源调查评价,以及山东海岛调查、渤海海峡跨海通道调查、海水入侵监测等,较全面地掌握了山东半岛海岸带自然资源赋存特征和地质环境状况,有效地支撑了山东半岛海岸带综合管理、重大工程建设和经济高质量发展。

    在浙江杭州湾、三门湾、象山湾等湾区建立了陆海多圈层交互作用监测示范基地,形成湾区海岸带资源环境图集、沿岸地下水资源应急开发利用建议报告、海洋类国家公园规划建设建议报告,支撑服务浙江省春季抗旱保水工作和自然保护地建设。在舟山持续开展浅层气地质灾害监测,分析浅层气释气造成的围填区沉降和土体侧移对地面构筑物的影响,预测围填区地质灾害发展致灾形势,保障绿色石化基地安全建设。

    支撑海岸带重大工程建设方面做出突出贡献,为胜利油田、大港油田、冀东油田、辽河油田、海南洋浦开发区等国有大企业提供工程勘察服务,完成了引黄济青250 km线路勘察、青黄跨海大桥选址工程勘察、2008奥帆赛场海底底质调查、海西湾修造船基地工程勘察、前湾港二期工程勘察等青岛市重大工程建设项目,保障海岸带重大工程规划建设。

    新时代条件下,海岸带不仅是推进生态文明建设、实施国家重大战略、开展自然资源综合管理的主战场,而且是探索地质工作转型升级的综合试验场。海岸带的综合保护、可持续发展、监测与修复等事关国计民生与经济社会高质量发展,进一步加强海岸带地质工作意义重大。

    当前海岸带地质调查面临新的发展机遇,也存在一系列短板和不足,与欧美等发达国家存在差距,美国已完成1∶10万大比例尺海岸带地质填图,正在开展1∶2.4万海岸带填图工作。日本已完成1∶20万海岸带地质调查,部分重点海域已达到1∶5万调查程度。韩国也已实现1∶5万海岸带基础地质调查全覆盖。中国虽然开展了多轮的海岸带调查,但缺乏稳定经费保障和持续部署实施,海岸带地质调查程度明显偏低,急需实现海岸带地区1∶25万全覆盖,推进重点海岸带1∶5万地质调查,快速提升中国海岸带地质调查程度。

    面向陆海连接的潮间带、浅水区等复杂海域,调查监测技术方法和装备能力难以满足现代海岸带地质调查工作的需求,尤其是以应用为主的学科交叉支撑服务工作缺乏新兴技术方法和核心设备支撑,同时对海岸带关键资源环境条件长期监测和系统评估的重视程度不够,迫切需要海岸带工作加快实现调查技术装备创新,完善海岸带地质综合监测体系,向数据实时探测观测监测、地质过程建模预测、地质图智能化更新等方向发展。

    公益性服务是海岸带地质调查支撑服务经济社会发展的关键途径。海岸带是社会经济最活跃的地理区带,随着京津冀协同发展、长江经济带建设、粤港澳大湾区建设等一系列区域发展战略相继实施,对海岸带保护和开发利用提出了更高要求,亟需海岸带地质工作不断拓展服务领域,坚持国家队定位与区域协调发展需求相统筹,围绕影响经济社会高质量发展的重大资源环境地质问题,做到部署有方向、服务有出口,持续提高海岸带公益性地质调查服务效能,为经济社会发展提供更加高质高效的精准服务。

    全球变化背景下,国际上高度重视海岸带系统的变化和响应。我国海岸带在经济高速发展的同时,面临着复杂的多源胁迫,迫切需要立足我国海岸带资源环境特色,重点围绕流域-河口-近海陆海相互作用特征、海岸带地质演化过程与机制、入海物质通量过程模型、气候和海平面变化对河口海岸带演化影响的评价和预测、流域-河口-近海数据库的建立与应用等科学前沿方向,基于认识、认知、应用三大问题导向提出响应机制,揭示人类活动在海岸带演化过程中的作用与效应,为海岸带高质量发展提供地球科学解决方案。

    我们要进一步传承海岸带老一辈科研工作者艰苦奋斗、努力进取精神,提升对气候变化和人类活动双重影响下的海岸带地球系统科学认知,实现海岸带科学、安全、生产、管理的有效融合。以系统查明海岸带地质演化为首要任务,掌握海岸带地层、沉积序列、地质环境、表层沉积物特征、沉积动力等地质国情;以系统掌握海岸带地质国情变化为己任,时刻关注全球变化和人类活动对海岸带地质环境的影响,预测其发展趋势,提出应对措施;以支撑国家战略实施和经济社会发展为纲要,聚焦黄河三角洲、长三角三角洲、粤港澳大湾区等海岸带重点发展区,提供地质解决方案。

  • 图  1   浙闽沿岸泥质体细粒物质运移机制

    注:YRDW为长江冲淡水,NKBC 为黑潮近岸分支,ZMCC为浙闽沿岸流,TWC为台湾暖流,TCC为台湾沿岸流,ORDW为瓯江冲淡水,ZICF为舟山群岛峡道流,KC为黑潮。改自文献 [42]。

    Figure  1.   Mechanism of fine-grained sediment transport along the Zhejiang and Fujian coast

    Modified after reference [42].

    图  2   江苏北部近岸海区中-晚全新世水下楔形体及上覆的老黄河三角洲演化示意图

    a: 在约7 ka全新世中期出现最大海泛面时,海岸线位于西岗贝壳堤附近,淮河三角洲和西岗砂堤开始发育;b: 约7 ka至 1128AD期间,淮河三角洲逐渐发育向海进积,形成近岸三角洲和水下楔形体(主要物源来自淮河和长江),同时在潮流和波浪作用下形成东岗砂堤;c: 1128-1855AD,黄河夺淮自苏北入海,形成了具有“双楔形体”结构的老黄河三角洲。改自文献 [46]。

    Figure  2.   Schematic diagram showing the development of the Middle-Late Holocene clinoform and the overlying Old Yellow River Delta

    a: The coastline was located near the embryonic Xigang Chenier during the Middle Holocene maximum flooding at ~7.0 ka, which marked the initiation of development of the Huaihe River delta and the Xigang Chenier; b: During the period from ~7.0 ka to 1128 AD, the Huaihe River delta and a subaqueous clinoform were developed, and sediments were supplied from mainly the Huaihe and Yangtze rivers. The Donggang Chenier began to form at 3.5 ka and continued to develop until 1128 AD; c: During the period from 1128 to 1855 AD, the Old Yellow River discharged into the South Yellow Sea, forming the Old Yellow River Delta, a subaerial-subaqueous delta. Modified after reference [46].

    图  3   辽河三角洲钻孔沉积记录与各区气候替代性指标对比

    改自文献[51]。

    Figure  3.   Comparison of drilled sedimentary records with climate substitution indicators in different regions of the Liaohe Delta

    Modified after reference [51].

    图  4   钻孔沉积物各物理化学指标对应关系

    改自文献[53]。

    Figure  4.   Correspondence between various physical and chemical indicators of borehole sediments

    Modified after reference [53].

    图  5   滨海湿地不同水体和植被的δD和δ18O关系

    Figure  5.   The relationship between δD and δ18O in different water bodies and vegetation in coastal wetlands

    图  6   剖面地下水Cl浓度变化和地下水流向趋势变化[60]

    Figure  6.   Changes in Cl concentration in groundwater and trend of groundwater flow[60]

    图  7   盐城增温观测站甲烷监测对比实验(左),以及净生态系统二氧化碳交换(NEE)、生态系统呼吸(Reco)、甲烷(CH4)通量的季节性变化

    Figure  7.   Results of comparison experiment on methane monitoring at Yancheng Warming Observation Station (left), as well as seasonal changes in net ecosystem carbon dioxide exchange, ecosystem respiration, and methane flux

    图  8   近海松散沉积物中甲烷可能导致的危害和影响[65]

    Figure  8.   Possible hazards and impacts of methane in loose sediments near coast [65]

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出版历程
  • 收稿日期:  2024-04-08
  • 修回日期:  2024-04-22
  • 网络出版日期:  2024-06-20
  • 刊出日期:  2024-06-20

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