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Journal of Tropical Oceanography >

2025 , Vol. 44 >Issue 6: 165 - 175

DOI: https://doi.org/10.11978/2025029

Exploitation of Marine Resources

Discussion on classification methods of clastic sediment suitable for marine sand exploration

  • LIN Mingzhi , 1, 2 ,
  • CHEN Bo , 1, 2 ,
  • CHEN Yang 1, 2
Expand
  • 1 Hainan Key Laboratory of Marine Geological Resources and Environment, Haikou 570206, China
  • 2 Marine Geological Institute of Hainan Province, Haikou 570206, China
CHEN Bo. email:

Received date: 2025-02-25

  Revised date: 2025-04-11

  Online published: 2025-04-15

Supported by

Financial Project of Hainan Province, China(46000025T000001444979)

Financial Project of Hainan Province, China(46000021T000000002276)

Financial Project of Hainan Province, China(T100732)

Open Project of Hainan Key Laboratory of Marine Geological Resources and Environment(24-HNHYDZZYHJKF044)

Fold

Abstract

Over the past decade, there has been a surge in marine sand exploration and the public transfer of marine sand mining rights. Approximately 390 million cubic meters of marine sand resources have been transferred in the coastal regions of Guangdong, Guangxi, and Fujian. However, the classification of marine sand sediments remains challenging due to the variety of methods in use and the lack of a mature, unified classification system. Addressing this urgent technical issue, we propose a suitable classification method for marine sand sediments based on exploration practices in the waters surrounding Hainan Island. By comparing different classification methods and their application effects, this proposed scheme is represented by a diamond diagram, categorizing nine sediment types: gravel (G), sandy gravel (sG), muddy gravel (mG), gravel sand (gS), gravel mud (gM), sand (S), muddy sand (mS), sandy mud (sM), and mud (M). Additionally, a subdivision scheme has been introduced to align closely with the Folk classification method. This classification scheme is both descriptive and explanatory, concise, and emphasizes the significance of each grain grade's content, including gravel, sand, silt, and clay. It ensures practicality for sediment classification and paves the way for further laboratory research.

Key words： marine sand; clastic sediments; classification; diamond diagram

Cite this article

LIN Mingzhi , CHEN Bo , CHEN Yang . Discussion on classification methods of clastic sediment suitable for marine sand exploration[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2025 , 44(6) : 165 -175 . DOI: 10.11978/2025029

近海海砂资源是海洋矿产资源的重要组成部分, 其开发潜力仅次于陆架油气资源(赵京涛 等, 2024)。近年来更是掀起了海砂公开出让的热潮, 2015—2023年广西出让3个区块, 海砂资源量0.5×108m3; 广东出让11个区块, 海砂资源量2.3×108m3; 福建出让4个区块, 海砂资源量1.1×108m3。
我国海砂调查始于20世纪80年代。2005—2016年我国首次对近海海砂及相关资源潜力进行了专项调查, 主要概算了南海珠江口区、东海舟山区、黄海成山头区、渤海辽东湾区、台湾海峡西岸区等5个区块, 潜在资源为1231×108m3。2020—2021年中国地质调查局广州海洋地质调查局实施了海南、福建等近海重点区矿产资源调查(赵京涛 等, 2024), 2019—2023年海南省地质局系统实施了海南岛周边海域海砂资源调查评价, 探明海砂资源量29×108m3, 概算潜在资源为62×108m3。但一直以来对海砂沉积物的分类命名没有统一的方案, 一般采用近浅海地质调查常用的沉积物分类。
近浅海海洋碎屑沉积物分类方法众多, 国际上常用的有Folk分类(Folk et al, 1970)、Shepard分类(Shepard, 1954)、Pejrup分类(Pejrup, 1988)、Flemming分类(Flemming, 2000)等。我国以往常用优势粒级分类, 如1975年《海洋调查规范第四分册海洋地质调查》(国家海洋局, 1975)中采用的沉积物分类法, 1992年《海洋调查规范-海洋地质地球物理调查》(中华人民共和国国家技术监督局, 1992)提出采用Shepard分类, 2007年《海洋调查规范 第8部分 海洋地质地球物理调查》(中华人民共和国国家质量监督检疫总局 等, 2007)也可采用Folk分类, 表明我国采用的近浅海碎屑沉积物分类越来越倾向于与国际接轨。但国际上常用的分类法主要考虑无砾的碎屑沉积物, 考虑含砾碎屑沉积物的情况甚少, Folk分类包含了含砾碎屑沉积物分类和不含砾碎屑沉积物分类, 但不够直观反映海砂资源。
海砂勘查中常见含砾碎屑沉积物, 倪玉根 等(2021)基于优势粒级原则提出了一种海砂沉积物命名方案, 绘制了砾、砂和泥为三个端元的三角图解, 并按照优势粒级法原则对主命名为“砂”和“砾”的沉积物进行细分命名, 这是一种基于优势粒级原则的描述性分类, 其划分原则相对独立, 与以往分类系统不具有兼容性。本文在海南岛周边海域海砂勘查实践的基础上, 尝试探索一种既适用于海砂勘查又与常用沉积物分类兼容的分类方法。

1 研究数据

本文选取了海南岛周边海域海砂勘查375个钻孔中的2711个粒度数据为研究基础, 海砂勘查粒度取样主要分布于海南岛东北部至西南部8片海域, 站位分布如图1所示。
图1 研究站位分布图

该图基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS(2024)0650号的标准地图制作, 底图无修改; 图中绿点为研究站位

Fig. 1 Distribution of research stations

样品粒度分析按《海洋调查规范 第8部分: 海洋地质地球物理调查》(中华人民共和国国家质量监督检疫总局 等, 2007)进行, 不含砾样品采用激光粒度仪BT-2003(3398)分析, 含砾样品采用筛析+激光粒度仪分析。粒度分析采用尤登-温德华氏等比制粒级标准, 粒级划分为砾(>2mm), 砂(2~0.063mm), 粉砂(0.063~0.004mm), 黏土(<0.004mm)。此外, 选择了843个样品颗粒级配分析结果与粒度分析结果进行比对。颗粒级配按《建设用砂》(国家市场监督管理总局 等, 2022)分析。

2 沉积物分类方法对比

2.1 无砾沉积物分类

Shepard分类是Shepard于1954年提出的沉积物分类法, 用砂、粉砂和黏土为端元的三角图表示, 以一端元粒级含量75%~100%, 或两端元粒级含量分别为40%~75%、12.5%~50%, 或三端元含量均在20%~60%等划分了10种沉积物类型(Shepard, 1954)。Shepard分类是纯描述性分类, 最大优点是三端元等价, 描述性较强, 每一类沉积物的组分含量明确(何起祥 等, 2002)。这种沉积物分类方法具有简洁、易记的优点, 且被广泛应用, 但不具有动力及成因意义(王中波 等, 2007)。
1975年《海洋调查规范第四分册海洋地质调查》(国家海洋局, 1975)中采用的沉积物分类法只有文字叙述, 没有三角图解说明。1994年薛春汀用砂、粉砂和黏土为端元的三角图来进行沉积物分类(薛春汀, 1994), 本文简称薛春汀分类图, 该分类属于优势粒级分类, 两个端元组分含量均不大于20%时, 以第三端元组分命名。三个端元组分含量均大于20%时, 则以三重名称命名, 即砂-粉砂-黏土。两个端元组分含量均大于20%, 第三端元组分含量小于20%, 则以含量高的端元为基本名称, 含量中等的端元名称后加“质”字置于其前。
Pejrup分类由Pejrup 1988年提出, 该分类法可用砂、粉砂和黏土为端元的三角图表示, 分为16种类型(Pejrup, 1988)。根据沉积物中砂的百分含量为10%、50%、90%作为界线划分为4个区域, 即A、B、C、D四大类。按4:1、1:1、1:4的粉砂/黏土比例作界线, 划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类。Pejrup分类对沉积物成因有很好的解释功能。A、B、C、D反映沉积物中砂、泥含量比, 这一比重取决于物源区的远近、搬运介质的强弱和介质的浑浊度。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ反映了沉积介质的扰动程度。Ⅰ类属于悬浮组分均为黏土质的情况, 代表平静介质, Ⅳ类沉积物属于悬浮组分均为粉砂的情况, 代表扰动环境。Ⅱ、Ⅲ类沉积物介于其间。Pejrup分类常用于研究沉积环境(吕纪轩 等, 2020; 郝连成 等, 2022)。
Flemming于2000年提出的沉积物分类法, 即Flemming分类法, 该分类用砂、粉砂和黏土为端元的三角图表示, 分为25种类型(Flemming, 2000)。根据沉积物中砂的百分含量为5%、25%、50%、70%、95%作为界线划分为6个区域, 依次为S、A—E, 从S区到E区沉积物中砂含量减少, 粉砂和黏土的含量增加, 沉积物粒径变细。按9:1、3:1、1:1、1:3和1:9的粉砂/黏土比例作界线, 划分为6个不同的水动力区, 从Ⅰ到Ⅵ表示水动力逐渐减弱。Flemming分类常用于研究动力沉积分区(肖晓 等, 2016; 瞿洪宝 等, 2021)。
本文把海南岛周边海域海砂勘查粒度数据在Shepard、薛春汀、Pejrup、Flemming等4种分类三角图进行投点(图2), 对4种分类的特点及应用效果进行比较。Shepard分类与薛春汀分类整体上类似, 均划分10种类型, 其中“砂-粉砂-黏土”划分完全一致, 其余类型划分存在细微差别。本文粒度数据均投影在砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂、黏土质粉砂、砂-粉砂-黏土、粉砂质黏土等7种类型区域, Shepard分类更突出砂和粉砂等以一种组分命名的类型(图2a、b)。显然, 这也验证了薛春汀分类第二高含量粒度组分的百分含量具有重要意义(薛春汀, 1994)。
图2 Shepard分类(a)、薛春汀分类(b)、Pejrup分类(c)和Flemming分类(d)的不含砾三角图式及沉积物类型分布图

Fig. 2 Gravel-free triangle patterns and sediment type distribution of Shepard (a), Xue Chunting (b), Pejrup (c), and Flemming (d) classification methods

Pejrup分类与Flemming分类思想类似, 主要根据砂含量和粉砂/黏土比例, 反映的目标基本一致, 主要为物源、水动力、沉积环境等。对于划分界线而言, 砂含量50%和粉砂/黏土比例1:1两种分类一致, 其他划分界线均不一致, Flemming分类划分更细。本文粒度数据主要投影在Pejrup分类的Ⅲ—Ⅳ区域, Flemming分类的Ⅰ—Ⅲ区域, 反映的是较强的、扰动的水动力条件(图2c、d)。
Shepard分类、薛春汀分类更倾向于描述性分类, Pejrup分类、Flemming分类更能反映沉积环境。基于描述性分类易于接受, 也能满足相当研究者的需要, 许多研究者习惯于使用Shepard分类或薛春汀分类, 而进一步研究沉积环境则需要选择Pejrup分类或Flemming分类。

2.2 含砾沉积物分类

Folk分类是由Folk等人在1970年提出的沉积物分类(Folk et al, 1970), 该分类包含了含砾沉积物分类和不含砾沉积物分类, 可用两个三角图表示, 以砾、砂和泥(粉砂和黏土统称)为三个端元划分了14种含砾沉积物类型, 以砂、粉砂、黏土为三个端元划分了10种不含砾沉积物类型。Folk分类既兼具描述性和解释性分类的功能, 在一定程度上反映了介质的运动强度和浑浊度, 具有明显的动力及成因意义, 也易于绘制成因类型图(何起祥 等, 2002; 王中波 等, 2007)。Folk分类逐步被广泛使用, 也常与Shepard分类结合使用(王中波 等, 2008; 赵东波, 2009; 刘志杰 等, 2011)。
倪玉根等在2021年提出的沉积物分类法, 基于优势粒级思想, 以砾、砂和泥为三个端元, 给出了三端元图解, 划分出10种沉积物类型(倪玉根 等, 2021)。两个端元组分含量均不大于20%时, 以第三端元组分命名。三个端元组分含量均大于20%时, 则以三重名称命名, 即泥-砂-砾。两个端元组分含量均大于20%, 第三端元组分含量小于20%, 则以含量高端元的为基本名称, 含量中等的端元名称后加“质”字置于其前。该分类思想与薛春汀分类图基本一致, 主要区别在于三个端元选取不一样。
Folk法和倪玉根法均充分考虑了砾端元, 但在分类思想、划分原则和三角图解等方面有一定区别, Folk分类把含砾和不含砾分类用两个三角图解说明, 不含砾的沉积物可以用任一三角图划分, 含砾的沉积物只能用含砾三角图划分。倪玉根分类使用一个三角图解表示, 含砾和不含砾均投影在一个三角图上。对于Folk分类图解, 选择将含砾和不含砾的沉积物分别投影至相应三角图中(图3a、b)。对于倪玉根分类图解, 为了方便与Folk分类对比, 选择对含砾和不含砾(以砾含量0.01%为界线)的沉积物分开投影(图3c、d)。
图3 Folk分类(a、b)、倪玉根分类(c、d)三角图式及沉积物类型分布图

Fig. 3 Triangle patterns and sediment type distribution of Folk (a, b) and Ni Yugen (c, d) classification methods

通过不含砾沉积物三角图投点, 按Folk分类划分为砂、粉砂质砂、砂质粉砂、泥质砂、砂质泥、粉砂、泥、黏土8种不含砾沉积物类型; 按倪玉根分类划分为砂、泥质砂、砂质泥、泥4种不含砾沉积物类型, Folk分类法划分更细, 倪玉根分类法划分更简单。
通过含砾沉积物三角图投点, 按Folk分类法划分为砂质砾、泥质砂质砾、泥质砾、砾质砂、砾质泥质砂、砾质泥、含砾砂、含砾泥质砂、含砾泥9种含砾沉积物类型, 以砾质砂、含砾砂、砾质泥质砂和含砾泥质砂居多; 按倪玉根分类法划分为砾、砂质砾、泥质砾、砾质砂、泥-砂-砾、砂、泥质砂、砂质泥、泥9种沉积物类型, 以砂和泥质砂居多。可以看出, 倪玉根分类法含砾和不含砾沉积物以砾含量20%为界线, Folk分类法则以砾含量0.01%为界线, Folk和倪玉根分类法存在明显差别。相比之下, 倪玉根分类法采用一个三角图解更简单, 对不含砾沉积物描述功能较强, 但解释意义不明确。

3 沉积物分类菱形图法

海砂的勘查对象一般为含砂量≥50%的沉积物, 《矿产地质勘查规范 海砂》(中华人民共和国自然资源部, 2024)和《海砂地质勘查规范》(海南省市场监督管理局, 2024)也将其作为回填用海砂质量指标之一。《建设用砂》(国家市场监督管理总局 等, 2022)规定了以0.15~4.75mm方孔筛筛余颗粒作为评价建设用砂质量指标之一。基于海砂的评价要求, 砂、砾显然已成为海砂常见组分, 尤其是评价适用于建设用的海砂, 砾组分占据了重要地位, 因此海砂的命名要充分考虑砂、砾组分。然而, 海砂勘查中也可能出现细粒沉积物, 其对于了解沉积物成因、沉积环境和水动力条件同样具有重要意义。此外, 已有沉积物分类方案众多, 沉积物的命名还需要考虑易于接受和方便交流。显然, 已有沉积物分类方案中, Folk分类法不失为一种可选方案之一。然而, Folk分类分为含砾和不含砾两个三角图解, 且划分为24种类型, 对于海砂勘查来说, 划分过细, 不够直观, 不易于野外操作。
现有的沉积物分类多采用等边三角图表示。等边三角图具有明显的特点, 三角形内任意一点到三边的距离之和为固定值, 平行端元的对边的直线是端元组分含量等值线, 一个端元引出的辐射线是另外两个端元的等比线。
本文以Folk沉积物分类为基础, 充分考虑砾、砂、粉砂和黏土组分, 采用“粉土”为粉砂和黏土的统称, 避免了“泥”的混淆使用, 提出一种新的沉积物分类方案(表1), 结合等边三角图的特点, 整体上采用菱形设计, 但是仍然保持了等边三角图的特点, 菱形分为上部三角图和下部三角图。上部三角图为含砾分类, 下部三角图为不含砾分类(图4)。对于含砾和不含砾界线不进行限定, 实际粒度分析结果精度一般为0.01%, 相当于默认0.01%为含砾和不含砾界线。提出海砂沉积物命名方案如下。
表1 本文的海砂沉积物分类命名

Tab. 1 Classification and naming of marine sand sediments in this paper

沉积物类型 分类依据 沉积物细分类型 细分依据
砾 砾≥80% 砾
砂质砾 砾≥30%, 砂/粉土≥1 砂质砾、泥质砂质砾 砂/粉土比值9:1
泥质砾 砾≥30%, 砂/粉土<1 泥质砾
砾质砂 0%<砾<30%, 砂/粉土≥1 砾质砂、砾质泥质砂、含砾砂、含砾泥质砂 砂/粉土比值9:1
砾质泥 0%<砾<30%, 砂/粉土<1 砾质泥、含砾泥 砂/粉土比值9:1
砂 砂≥90% 砂
泥质砂 50%≤砂<90% 粉砂质砂、泥质砂、黏土质砂 粉砂/黏土比值2:1和1:2
砂质泥 10%≤砂<50% 砂质粉砂、砂质泥、砂质黏土 粉砂/黏土比值2:1和1:2
泥 砂<10% 粉砂、泥、黏土 粉砂/黏土比值2:1和1:2
图4 本文的海砂沉积物分类(a)及细分类(b)菱形图解

Fig. 4 Classification (a) and detailed classification (b) diamond diagrams of marine sand sediments in this paper

1) 含砾沉积物根据平行于上部三角图砾端元对边的平行线, 按照砾含量80%和30%将沉积物划分为3大类, 再以砂/粉土比值1:1将其中2大类分为4类, 最终划分为5个含砾沉积物类型, 即砾(G)、砂质砾(sG)、泥质砾(mG)、砾质砂(gS)和砾质泥(gM)。
2) 不含砾沉积物根据平行于下部三角图砂端元对边的平行线, 按照砂含量90%、50%和10%将沉积物分成4个不含砾沉积物类型, 即砂(S)、泥质砂(mS)、砂质泥(sM)、泥(M)。
3) 根据需要可进一步细分, 对含砾沉积物增加砂/粉土比值9:1, 对不含砾沉积物增加粉砂/黏土比值2:1和1:2, 以达到与Folk沉积物分类方法基本一致(表2)。
表2 本文的海砂沉积物分类与Folk分类对比

Tab. 2 Comparison between the classification of marine sand sediments in this paper and Folk’s classification

本文的沉积物类型 Folk分类沉积物类型
简分类型 细分类型 含砾分类 不含砾分类
砾(G) 砾(G) 砾(G)
砂质砾(sG) 砂质砾(sG) 砂质砾(sG)
泥质砂质砾(msG) 泥质砂质砾(msG)
泥质砾(mG) 泥质砾(mG) 泥质砾(mG)
砾质砂(gS) 砾质砂(gS) 砾质砂(gS)
砾质泥质砂(gmS) 砾质泥质砂(gmS)
含砾砂((g)S) 含砾砂((g)S)
含砾泥质砂((g)mS) 含砾泥质砂((g)mS)
砾质泥(gM) 砾质泥(gM) 砾质泥(gM)
含砾泥((g)m) 含砾泥((g)m)
砂(S) 砂(S) 砂(S) 砂(S)
泥质砂(mS) 粉砂质砂(zS) 泥质砂(mS) 粉砂质砂(zS)
泥质砂(mS) 泥质砂(mS) 泥质砂(mS)
黏土质砂(cS) 泥质砂(mS) 黏土质砂(cS)
砂质泥(sM) 砂质粉砂(sZ) 砂质泥(sM) 砂质粉砂(sZ)
砂质泥(sM) 砂质泥(sM) 砂质泥(sM)
砂质黏土(sC) 砂质泥(sM) 砂质黏土(sC)
泥(M) 粉砂(Z) 泥(M) 粉砂(Z)
泥(M) 泥(M) 泥(M)
黏土(C) 泥(M) 黏土(C)
本文的海砂沉积物分类图主要以菱形的三个端元为基础, 即砾、砂、粉砂三个端元, 含砾沉积物采用砾、砂端元投影, 不含砾沉积物采用砂、粉砂投影。至于第四个端元, 划分沉积物类型可以忽略其作用, 仅在研究沉积物类型内在含义时把其作为粉土或黏土。分类图采用的砾/(砂+粉土)二元系, 砂/粉土二元系, 含砾部分采用的是2套重叠的二元系, 不含砾部分仅采用砂/粉土二元系。细分类则增加了粉砂/黏土二元系, 是并行的2套重叠的二元系, 重点突出与Folk分类的兼容。
砂/粉土二元系反映沉积物的基本粒度组成、分选程度、介质的流动强度和浑浊度, 粉砂/黏土二元系反映介质扰动度(何起祥 等, 2002)。砾/(砂+粉土)二元系则反映基本粒度组成、分选程度、介质的流动强度。地质学家所追求的是一种较好的解释性分类或者成因分类, 且不能没有描述性的基础(何起祥 等, 2002)。显然, 本文的海砂沉积物分类符合这一特性。
本文的简分类型比Folk含砾分类更简化, 沉积物类型由14种简化为9种; 细分类型则是将Folk分类两个三角形融合至一个菱形图中, 避免了砂(S)、泥质砂(mS)、砂质泥(sM)和泥(M)在Folk分类两个三角形中重复出现且命名不完全一致的情况。
Folk分类分类图解在野外工作中粉砂-黏土质量比很难确定(王中波 等, 2007), 本文的简分类不需要确定, 仅在细分类方案中才需要确定粉砂/黏土比值, 这也说明了本文沉积物分类法更简洁、更直观、更具有操作性。

4 讨论

含砂量≥50%是评价回填用海砂质量指标之一。对于不含砾沉积物而言, 指的是砂的含量≥50%。对于含砾沉积物而言, 含砂量实际为砂砾的总含量≥50%。本文提出的分类方案, 能够很好地指示海砂体的存在, 对于海南岛周边海域海砂勘查数据, 按简分类统计, 含砂量≥50%的沉积物主要为砂质砾(sG)、砾质砂(gS)、砂(S)、泥质砂(mS)4种, 进一步细分主要为砾(G)、泥质砂质砾(msG)、砾质砂(gS)、砾质泥质砂(gmS)、含砾砂[(g)S]、含砾泥质砂[(g)mS]、砂(S)、粉砂质砂(zS)、泥质砂(mS)(图5)。显然, 简分类更能突出海砂的资源属性。图5a中增加了一条辅助虚线, 即砂砾总含量50%的界线, 其是砂含量50%的界线的延长线, 一同把菱形划分为两个四边形, 右上四边形为海砂资源的分布区, 左下四边形为海砂资源底板或夹层的分布区。因此, 这条砂含量50%的线及其延长线可以称为海砂资源界线。图5a显示, 只有极少部分泥质砾(mG)和砾质泥(gM)符合海砂资源含量要求。为了更好地与Folk分类兼容, 也是为了更容易被接受, 无须根据海砂资源界线对泥质砾(mG)和砾质泥(gM)细分。
图5 海南岛周边海域沉积物分类(a)及细分分类(b)

Fig. 5 Classification (a) and detailed classification (b) of sediments in the waters around Hainan Island

进一步按海域统计海南岛周边海域海砂沉积物类型, 可以看出满足回填用或建设用的海砂资源分布情况, 海域1以砂、砾质砂为主, 海域2以砾质砂、砂和泥质砂为主, 海域3以泥质砂、砂和砾质砂为主, 海域4以泥质砂、砂质砾为主, 海域5以砾质砂、砂和泥质砂为主, 海域6以砾质砂为主, 海域7以泥质砂和砂为主, 海域8以砾质砂为主(图6a)。从分类图下部三角图可以看出, 同一个海域不同沉积物类型基本沿着砂端元向对边呈线状分布, 沉积动力条件基本一致, 即粉砂/黏土比值基本一致, 比值越大水动力条件越强, 如海域3比海域2水动力更强, 离岸距离远的海域7比海域5水动力更强。这也说明了, 本文的海砂沉积物分类法不仅侧重于海砂资源属性本身, 还能反映水动力条件情况以及海砂的沉积环境。
图6 海南岛周边海域沉积物类型分布(a)及海砂资源分布(b)

Fig. 6 Distribution of sediment types (a) and marine sand resources (b) in the waters around Hainan Island

《建设用砂》(国家市场监督管理总局 等, 2022)规定了砂按细度模数划分为粗砂(3.7~3.1)、中砂(3.0~2.3)、细砂(2.2~1.6)和特细砂(1.5~0.7), 细度模数则根据4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm方孔筛累计筛余百分率按固定公式计算而得。通过对海南岛周边海域海砂勘查样品进一步做细度模数测试, 并投影至本文的分类方案进行对比, 粗砂资源主要分布在砾质砂(gS)和砂质砾(sG)区域, 中砂资源主要分布在砾质砂(gS)区域, 细砂资源主要分布在砾质砂(gS)、砂(S)、泥质砂(mS)区域, 特细砂资源主要分布在泥质砂区域, 而细度模数< 0.7和不做细度模数测试的样品划分为“非海砂资源”表示, 主要分布在砾质泥(gM)、砂质泥(sM)、泥(M)区域(图6b)。需要说明的是, 图6b中作为海砂资源底板或夹层的“非海砂资源”也投影在三角图的砾质砂和砂质砾区域, 主要由于此部分样品厚度较薄, 仅做了粒度分析, 未进行细度模数分析, 不具有统计意义。图6b中个别粗砂和中砂资源分布在泥质砾(mG)、砾质泥(gM)区域, 其主要为靠近海砂资源层位分界线附近或不具有规模的海砂层。可以认为, 海砂勘查目标沉积物类型主要分布在菱形图解的右中部区域, 且海砂沉积物类型与按细度模数分类的海砂资源具有相关性, 其余区域为海砂资源的底板或夹层。
本文的海砂沉积物分类方案应用于海底表层沉积物类型图绘制同样也具有明显优势, 尤其是本文的简分类, 更加突出了海砂资源的分布特征。图7a直观反映出了海南岛西南海域海砂资源以砾质砂为主, 零星分布砂质砾, 结合沉积物分类与细度模数分类的匹配关系, 海砂资源以粗砂和中砂为主, 可以作为建设用海砂。图7b为细分类, 与按Folk分类含砾和不含砾分类定名一致, 这体现了本文的海砂沉积物分类的通用性, 具有推广的意义。
图7 海域6简分类(a)和细分类(b)海底表层沉积物类型图

Fig. 7 Simple classification (a) and detailed classification (b) of the types of seafloor surface sediments in Area 6 of the sea region

本文的海砂沉积物分类方案应用于钻孔的编录和绘制柱状图也具有明显优势。图8中的柱状图分别按简分类与细分类绘制, 其中细分类与Folk分类基本一致, 而简分类更方便编录, 图面更直观, 也易于后期剖面图的圈连, 某种程度上可用于划分层位。
图8 海域6简分类和细分类钻孔柱状图

Fig. 8 Simple classification and detailed classification of the drilling columnar diagram in Area 6 of the sea region

5 结论与建议

本文在总结海南岛周边海域海砂勘查实践经验的基础上, 系统研究对比前人的沉积物分类法, 提出了与当前应用广泛的Folk分类兼容的海砂沉积物分类法, 总结如下。
1) 提出的海砂沉积物分类法可用一个菱形图(包含两个三角图)表示, 含砾分类和不含砾分类可以有机结合。
2) 分类方案可以简分为砾(G)、砂质砾(sG)、泥质砾(mG)、砾质砂(gS)、砾质泥(gM)、砂(S)、泥质砂(mS)、砂质泥(sM)、泥(M)等9种沉积物类型, 还可以进一步细分, 细分沉积物类型与Folk分类高度兼容, 且有效避免了Folk分类中不含砾沉积物的双重分类标准。
3) 提出的分类法对回填用海砂有直接指示效果, 也能有效指导建设用海砂勘查。结合Flemming分类、Pejrup分类等分类法, 根据粉砂/黏土比值进一步对海砂沉积物进行细分, 可更好区分沉积环境。
4) 本文提出的分类法适用于海砂勘查, 也可供基础性海洋地质调查参考使用, 但需要与Folk分类法、Shepard分类法等主流方法充分对比, 才能最大程度提取粒度数据反馈的有效信息。

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