1855年黃河改道事件在渤海的沉積記錄?

廖永杰, 范德江??, 劉 明,3, 王偉偉, 趙全民, 陳 彬

(1. 中國海洋大學(xué)海洋科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點實驗室，山東 青島 266100；2. 國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023；3. 海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國家海洋局重點實驗室，山東 青島 266061)

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1855年黃河改道事件在渤海的沉積記錄?

廖永杰1, 范德江1??, 劉 明1,3, 王偉偉2, 趙全民2, 陳 彬1

(1. 中國海洋大學(xué)海洋科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點實驗室，山東 青島 266100；2. 國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023；3. 海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國家海洋局重點實驗室，山東 青島 266061)

通過對渤海柱狀沉積物中粒度特征及常、微量元素含量變化的系統(tǒng)分析，揭示了1855年黃河改道事件在渤海中部的沉積記錄，探討了改道前后渤海沉積環(huán)境的變化。研究表明，2個沉積物柱樣上部的粒度、元素含量特征均明顯異于下部，可把兩柱樣分別劃分為Ⅰ類、Ⅱ類兩種類型，分別代表了黃河改道后和之前的物質(zhì)類型。Ⅰ類沉積物平均粒徑更細、分選更好，物質(zhì)組成更接近于黃河沉積物；Ⅱ類沉積物平均粒徑更粗、分選較差，物質(zhì)組成更接近于渤海周邊陸域物質(zhì)；Ⅰ、Ⅱ類沉積物中Ni、Zn、Sr、Ba、Zr等5種元素含量差異明顯，可作為區(qū)別黃河物質(zhì)和渤海周邊陸源物質(zhì)的指標。黃河改道后研究區(qū)水動力環(huán)境趨弱，同時還使初級生產(chǎn)力下降，并且研究區(qū)的沉積環(huán)境由濱-淺海的氧化環(huán)境，轉(zhuǎn)變?yōu)榍叭侵?、三角洲前緣的弱氧?還原環(huán)境。

渤海；黃河改道；沉積記錄

渤海是中國的內(nèi)海，其三面被陸地包圍，僅在東南一角通過渤海海峽與北黃海相連。渤海周邊陸地河流輸入的陸源物質(zhì)，是渤海最主要的沉積物來源，這些河流包括黃河、灤河、遼河等。其中，從東營注入渤海南部的黃河是世界上最混濁的河流，也是中國第二大河流，其多年平均徑流量達到31.6×109m3/a，多年平均輸沙量達到7.68×108t/a[1]，黃河物質(zhì)占渤海河流輸入的90%左右[2]。黃河入海物質(zhì)中超過了三分之二沉積形成了黃河三角洲，其余物質(zhì)向渤海灣中部及南部、萊州灣、渤海海峽南部及渤海中部海域擴散[2-3]，部分黃河物質(zhì)可繞過山東半島東端、沉積于黃海西部海域[4]。因此，黃河入海物質(zhì)不僅顯著影響了渤?，F(xiàn)代作用、對黃海的沉積物形成也有一定的影響。但是，黃河中下游的河道并不穩(wěn)定，黃河的入?？谠跉v史上有過多次變遷，發(fā)生在1855年最近的一次黃河自然改道事件導(dǎo)致了黃河由蘇北入黃海改道山東利津入渤海[5]。對于渤海中南部海域來說，由黃河改道所造成的巨大的入海淡水量及陸源物質(zhì)輸入量的差異，必然會造成沉積物來源、沉積環(huán)境的改變，并保留在沉積層序之中。迄今為止，對黃河改道在渤海的沉積記錄還鮮有報道。

為此，本研究基于采集自渤海中南部受黃河影響顯著海域的數(shù)根柱狀沉積物巖心，開展系統(tǒng)的粒度、常量元素、微量元素研究，探討黃河改道事件的沉積記錄，分析黃河改道事件對該海域沉積環(huán)境的影響。

1 研究方法

1.1 樣品采集

研究區(qū)位于自渤海灣中部至渤海中部，設(shè)置2個巖心站位：B83和B178(見圖1)。B83站位于渤海灣口外(118.86°E，38.60°N)，該站巖心長206 cm；B178位于渤海灣外的渤海中部泥質(zhì)區(qū)(119.29°E，38.60°N)，柱樣全長238 cm。柱狀樣采用青島海洋儀器儀表研究所生產(chǎn)的DDC4-2型重力取樣器獲得，樣品采集于2006年8月。

柱狀樣品采集后在實驗室內(nèi)多數(shù)按照10 cm間隔進行分樣，少量按照5 cm間隔進行分樣；常溫風(fēng)干后，使用瑪瑙研缽進行研磨后保存待測(粒度測試樣品除外)。

1.2 樣品測試

1.2.1 沉積物粒度測試 在中國海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點實驗室完成，所用儀器為英國Malvern公司生產(chǎn)的Mastersizer2000型激光粒度分布測量儀。取樣品0.1～0.6 g，加10 mL的10%H2O2，在60 ℃水浴中加熱60 min去除其中有機質(zhì)，離心后沉積物樣品加少量蒸餾水浸泡12 h，再加入0.05mol/L的(NaPO3)6溶液10 mL，并用超聲波分散2 min。采集粒級間隔Ф/4，重復(fù)測試的相對誤差<2%。粒度參數(shù)的計算采用Folk和Ward公式。

圖1 沉積物巖心位置及渤海環(huán)流圖(渤海環(huán)流據(jù)文獻[6]修改)Fig.1 Sampling stations of core sediments and regional circulation pattern in the Bohai Sea (the patten modified from reference[6])

1.2.2 沉積物元素地球化學(xué)測試 元素含量測試在中國海洋大學(xué)海洋科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點實驗室完成，采用SPECTRO XEPOS臺式偏振X射線熒光光譜儀。稱取已烘干的樣品4.0 g，放入模具內(nèi)撥平后用低壓聚乙烯鑲邊墊底，壓制成試樣直徑為32 mm、鑲邊外徑為40 mm的圓片。在X熒光光譜儀上測定元素的含量。本方法最低檢出限為2.4×10-6。對標準物質(zhì)的多次重復(fù)測試表明，大多數(shù)元素的相對標準偏差在2%之下；對平行樣和重復(fù)樣分析結(jié)果比較顯示各元素的絕對誤差均較小，大部分元素的誤差接近0。

2 結(jié)果

2.1 沉積物巖心的粒度特征

B83柱樣沉積物粒度組成和粒度參數(shù)分布如圖2所示。該孔垂向平均粒度組成以粉砂為主(63%)，黏土次之(30%)，砂含量最少(7%)。從沉積物粒級組成看，B83從下到上呈逐漸變細的趨勢，大致可分為兩段：上段0～160 cm段砂含量少，平均粒徑7.06～7.78Φ；下段160～208 cm砂含量明顯增加，平均粒徑6.55～6.92Φ。垂向上分選系數(shù)、偏態(tài)和峰態(tài)表現(xiàn)為漸變的趨勢。

A178柱樣沉積物粒度組成和粒度參數(shù)分布如圖3所示。該孔沉積物垂向粒度組成以粉砂為主(61%)，黏土次之(29%)，砂含量最少(11%)。總體上看，該孔粒度也具有向上變細的趨勢，大致可以分成3段：表層0～20 cm段砂含量較高，平均粒徑6.86～6.95Φ；中段20～147 cm砂含量有所減少，平均粒徑7.10～7.63Φ；下段147～238 cm砂含量高，平均粒徑5.63～7.06Φ。上述3段中的分選系數(shù)、偏態(tài)和峰態(tài)也有較為明顯的差異。

圖2 B83巖心粒度組成和粒度參數(shù)特征

圖3 A178柱樣粒度組成及參數(shù)變化

從粒度特征看，B178柱與B83柱的特征相似：兩者都表現(xiàn)出從下往上砂級組分減少、平均粒徑趨小、分選系數(shù)降低、偏態(tài)與峰態(tài)增大的趨勢，體現(xiàn)了兩處沉積動力環(huán)境的相似性及變化的一致性。

2.2 沉積物巖心的元素特征

A178、B83柱樣沉積物中主量元素及微量元素的統(tǒng)計特征如表1所示。主量元素中Si含量最高，其次是Al、Ca、Fe、K、Mg等；微量元素中Sr、Ba和Zr含量較高，在數(shù)百μg·g-1，其它元素含量僅數(shù)十μg·g-1。主量元素中Mn、Na變異系數(shù)較大，而微量元素則普遍具有較高的變異系數(shù)。

表1 B83、A178柱樣平均粒徑Mz與元素含量統(tǒng)計

注：平均粒徑Mz單位為Ф；常量元素Si、Al、Fe、Mg、Mn、Ca、Na、K、Ti、P單位為%；其余均為μg·g-1。

B83柱常量元素、微量元素含量變化如圖4、5所示。總體上元素Al-Fe-Mg-K的含量變化趨勢較為相似，從底部向上至180～190 cm處含量增加，180～190 cm之上含量較為穩(wěn)定；Si元素含量則是在從柱樣底部至170 cm之間基本穩(wěn)定、170～30 cm之間含量緩慢降低、30 cm之上呈增加的趨勢；Ca元素的含量變化則呈在180 cm之下降低、之上緩慢增加的趨勢；Mn元素含量在190 cm之下降低明顯、之上總體趨勢是緩慢降低；Na與P元素含量并無明顯變化趨勢；Ti元素含量在40～140 cm之間明顯偏低。該巖心微量元素V-Cu-Co-Ni-Pb-Zn-Cr的含量變化趨勢相似：從最底部向上均有不同程度的波動、但總體為緩慢增加的趨勢，其中Pb元素稍有差異，在10 cm之上明顯含量增加；元素Sr-Ba-Zr含量則是在180 cm以下有相對明顯的降低、180～10 cm之間含量較穩(wěn)定，10 cm之上含量均有所增加。

A178柱主量元素、微量元素含量變化如圖6、7所示。從整個柱樣來看，元素Al-Fe-Mg-K-Ti的變化趨勢較為一致，從底部向上至120 cm含量緩慢增加，120～20 cm間含量較為穩(wěn)定，20 cm之上轉(zhuǎn)為降低；Si元素含量則是在120 cm之下緩慢降低、之上呈增加的趨勢，Ca元素含量變化與之相反；Mn元素含量在120 cm之下總體趨勢是降低、之上較穩(wěn)定；Na與P元素含量無明顯變化。A178柱微量元素V-Cu-Co-Ni-Pb-Zn-Cr的含量變化較為相似：底部至120 cm均為緩慢增加的趨勢、120 cm至10～20 cm處含量較為穩(wěn)定且在近表層含量均有所降低；Sr-Ba-Zr含量變化則是與上述元素相反。

圖4 B83柱樣常量元素垂向變化

圖5 B83柱樣微量元素垂向變化

圖6 A178柱樣常量元素含量垂向變化

圖7 A178柱樣微量元素含量變化

海洋沉積物中元素組成是多種因素綜合作用的結(jié)果[7]，因此在B83與A178柱樣中相似的元素組合變化，指示了兩者是在包括物質(zhì)來源、沉積環(huán)境等相似的因素作用下的產(chǎn)物。

3 討論

3.1 沉積記錄的階段性分析

3.1.1 沉積記錄的階段性劃分 使用SPSS13分析軟件對兩柱樣進行了Q型聚類分析。為消除粒度的影響，分析以各元素含量與Al元素的比值為指標(Si、Al除外)，并進行了標準化處理。聚類分析結(jié)果(見圖8)表明：B83巖心被分成兩段，上段包含樣品號2～15，位于0～130 cm在粒度、元素含量特征相似，簡稱為B83-Ⅰ類；下段包含樣品號16～23，位于140 cm以下，簡稱B83-Ⅱ類；A178也被分成兩段，上段樣品號2～13，位于0～120 cm，下段樣品號14～25，位于130 cm以下層位，分別簡稱為A178-Ⅰ類、A178-Ⅱ類。兩根巖心中的最表層一個樣品都與下段樣品被歸為一類(見圖8)，顯示它們具有相似的元素組成特征，這可能與黃河三角洲沉積物的再改造沉積有關(guān)，將在另文深入探討。

圖8 B83(a)、A178(b)柱樣沉積物元素含量Q型聚類

3.1.2 不同階段的粒度組成比較 根據(jù)上述對于沉積物的階段性劃分，對各個階段的粒度特征分別進行了統(tǒng)計(見表2)。兩柱樣沉積物中，Ⅰ類沉積物明顯較Ⅰ類沉積物細，粉砂含量高、砂含量少，且分選較好、正偏明顯，特別是其頻率曲線呈單峰式(見圖9)。Ⅱ類沉積物較粗，砂含量明顯增加，粒度頻率分布曲線呈現(xiàn)雙峰(見圖9)，明顯區(qū)別于Ⅰ類沉積物。兩類沉積物粒度特征的差異，顯示了沉積動力過程的不同[18]。

表2 沉積物粒度類型特征

圖9 沉積物典型粒度頻率

3.1.3 元素含量的階段性比較 沉積物中元素含量的變化，可以反映出其物質(zhì)來源的性質(zhì)[9]；此外，渤海沉積物中元素含量的差異，也是水動力狀況的直接體現(xiàn)[2]。表3、4列出了兩柱樣沉積物中不同階段的元素含量統(tǒng)計以便于對比。

主量元素組成上，兩柱樣的Si-Mn一致表現(xiàn)為Ⅰ類較Ⅱ類低；Al-Fe-Mg-K則是Ⅰ類較Ⅱ類高；Ca-Na-Ti-P四種元素含量差異不甚一致(見表3)。

微量元素平均含量差異同樣分為3種類型：Cu-Co-Ni-Zn-Cr-Pb 6種元素Ⅰ類較Ⅱ類高，Sr-Ba-Zr 3種元素Ⅰ類低于Ⅱ類，V元素?zé)o一致差異(見表4)。

表3 B83、A178柱樣沉積物主量元素含量階段統(tǒng)計

表4 B83、A178柱樣沉積物微量元素含量階段統(tǒng)計

以上分析結(jié)果表明，B83-Ⅰ類與A178-Ⅰ類沉積物、B83-Ⅱ類與A178-Ⅱ類沉積物分別在粒度特征及大多數(shù)元素含量特征上很相似，且B83-Ⅰ與B83-Ⅱ、A178-Ⅰ與A178-Ⅱ之間在大多數(shù)元素含量差異上也表現(xiàn)出了一致性。海洋沉積物的元素地球化學(xué)特征是在物源、沉積環(huán)境、水動力條件等諸多因素共同影響下形成的，一定來源的物質(zhì)通常情況下具有特定的元素組合特征，改變沉積物元素組合的最根本原因是多因素影響下沉積大環(huán)境的變化[10-11]。因此B83與A178柱樣中元素地球化學(xué)相似的特征及變化，表明這兩處沉積物形成于相似的沉積大環(huán)境下，并經(jīng)歷了相似的沉積大環(huán)境變化。

渤海屬于內(nèi)海，在冰后期高海平面以來總體上沉積環(huán)境穩(wěn)定，能導(dǎo)致B83、A178兩處沉積記錄明顯變化的最可能原因為黃河在1855年從黃海入海改道從渤海入海[5]。因為改道，導(dǎo)致了該處沉積物來源、沉積環(huán)境的突變，并反映為沉積物粒度、地球化學(xué)組成上的差異。

3.2 黃河改道前后沉積物來源的變化

渤海作為半封閉的淺海，沉積物最主要來自于周邊入海河流輸入的物質(zhì)，外海進入、大氣沉降輸入物較少[2]。本研究所討論的沉積物柱樣位于渤海中部，前人研究從多個角度證明了黃河的入海物質(zhì)對這一區(qū)域現(xiàn)代沉積作用的控制性影響[12-14]。如果在黃河物質(zhì)穩(wěn)定輸入的情形下，渤海中部的沉積記錄中不會出現(xiàn)上述明顯且長時間持續(xù)的粒度特征及元素含量的差異。但歷史上黃河的入?？谟羞^多次改變[5]，有研究表明黃河在1855年的改道事件造成了東海沉積物中多種元素含量的明顯變化[15-16]，而這次改道使得巨量的黃河物質(zhì)開始輸入渤海、同樣改變了渤海中部沉積物的來源，造成B83及A178柱樣中沉積物元素含量的階段性變化。表5、6列出了B83及A178柱樣沉積物經(jīng)聚類分析后提取的元素含量特征，其中選取的均為上述分析中元素含量階段性差異較明顯的元素，Ca、V兩元素被前人作為黃河物質(zhì)的標志性元素作了大量研究[17-18]，也一并列入加以分析；而Na元素可能是由于未進行洗鹽前處理[19]，Ti和P兩元素由于早期成巖作用或生物作用的影響[7,19]，Pb元素的大氣沉降輸入占有重要地位，這些原因使得Na、Ti、P和Pb四元素含量差異變化不明顯，故不在此討論。

相對而言，Ⅰ類沉積物、黃土及黃河沉積物總體上以較高的Al-Fe-Mg-Ca-K、較低的Si-Mn含量與Ⅱ類沉積物、海河、灤河等物質(zhì)相區(qū)別?？紤]到Ⅰ類沉積物較細、Ⅱ類沉積物較粗(見表4)，渤?，F(xiàn)代沉積物中Si元素的主要來源是周邊陸地輸入的碎屑石英，較多賦存于粗粒沉積物中[7,13]；而Fe、Mg等元素富集于以Al為代表的細粒沉積物中，兩者均體現(xiàn)了元素的?？匦?yīng)[14,20]，因此Ⅰ、Ⅱ類沉積物間在Si、Al、Fe和Mg四元素含量上的差別實際上是沉積物粒度差異的體現(xiàn)；通常情況下Mn元素含量同樣隨沉積物粒度的細化而增高，但Ⅰ、Ⅱ沉積物中Mn元素的含量差異恰好相反，這是由于在氧化環(huán)境中造成了較多自生Mn沉積的原因[2,7,21]。黃河沉積物超過90%源于黃土高原[22]，黃土的主要礦物為長石、石英、角閃石、云母、綠泥石和方解石，總體上以富鉀和富鈣為特征[23]，雖然海洋沉積物中也有著生物來源的鈣質(zhì)物質(zhì)，但生物碎屑通常都大于0.125 mm[24]，因此較細的Ⅰ類沉積物中高K、Ca的特征顯然是繼承自黃河物質(zhì)。

表5 B83、A178柱樣常量元素聚類分析特征及比較

注：數(shù)據(jù)來源：a.文獻[38]；b.文獻[39]；c.文獻[40]；d.文獻[41]；e.文獻[42]；f.文獻[43]；“-”表示未能取得數(shù)據(jù)。a-f：Data are from References[38]～[43];“-”Data are not available.

表6 B83、A178柱樣微量元素聚類分析特征及比較

注：“-”表示未能取得數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)來源同表5。“-”Data are not available;Data are from References[38]～[43].

微量元素中，V、Cu等六元素總體上以Ⅰ類沉積物含量較高相區(qū)別于Ⅱ類沉積物，但如考慮到這些元素更易富集于細粒沉積物中[7]，則這些差異會趨于更小，因此僅依據(jù)這些差異并不能很好的把Ⅰ、Ⅱ類沉積物區(qū)別開來。

Sr、Ba和Zr三元素則與前述六元素相反，它們的含量在Ⅱ類沉積物中更高。Ba、Zr的地球化學(xué)行為相對保守，前者更多以類質(zhì)同像形式存在于富K礦物中，

后者主要以鋯石的形式存在[7,25]，兩者都較富集于較粗粒級的沉積物中[7,13,26]。Sr的情況較為復(fù)雜，由于Sr元素的離子半徑近于K、Ca，一般來說Sr易于以類質(zhì)同象的方式存在于富K(如鉀長石、斜長石和角閃石等)或富Ca(如文石和方解石)的礦物中[7,25,27]，Ⅰ類沉積物中Sr與Ca、Ba都具有一定的正相關(guān)性(見表7)，表明了其來源的多樣性。Ⅱ類沉積物中Sr-Ca的相關(guān)性極低，Sr-Ba、Zr-Ba的相關(guān)系數(shù)分別達0.81、0.76(見表7、圖10)，說明Sr與Ba、Zr主要來源是一致的而與Ca聯(lián)系不大。而以遼河、灤河物質(zhì)為代表渤海周邊陸源物質(zhì)中特征礦物就是鉀長石及鋯石[28-29]，因此Ⅱ類沉積物中Sr、Ba和Zr三元素的富集，應(yīng)主要是周邊陸源物質(zhì)輸入所致，而非源于黃河物質(zhì)或是生物作用。

元素比值既能表示元素的比例關(guān)系，而且依據(jù)比值的變化還可以說明元素的相對富集或分散以及變化幅度的大小，進而作為特征值揭示特定地質(zhì)過程[7,11]。Al主要富集在較細的粘土粒級中并且地球化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，因此可采用相對Al元素含量的比值以消除粒控效應(yīng)對元素含量的影響。基于各元素與Al的比值所作的三角圖解顯示，Ⅰ類沉積物接近于黃河物質(zhì)而Ⅱ類沉積物更接近遼寧表層巖石(見圖11)。

表7 Ⅰ類、Ⅱ類沉積物元素相關(guān)性對比

注：*在0.05置信水平上相關(guān)性顯著；**在0.01置信水平上相關(guān)性顯著。*Correlation is significant at the 0.05 level;**：Correlation is significant at the 0.01 level.

圖10 沉積物Sr-Ba相關(guān)性

其中Ni、Zn、Sr、Ba、Zr五元素含量的比Al值差異尤其明顯，因此可以用這些元素的特征值把源于黃河的沉積物與源于周邊陸域物質(zhì)的沉積物區(qū)分開來(見表8)。

綜上所述，B83與A178柱樣中沉積物元素含量由Ⅱ類向Ⅰ類的轉(zhuǎn)變，其實質(zhì)是研究區(qū)物質(zhì)來源由周邊陸域物質(zhì)向黃河物質(zhì)主導(dǎo)的轉(zhuǎn)變。

3.3 1855年改道前后沉積環(huán)境的改變

據(jù)此計算，B83柱樣在130～140cm的深度上、A178柱樣在120～130cm間開始接受黃河物質(zhì)，則兩者150余年間平均沉積速率分別是0.86～0.92 cm/a、0.79～0.86 cm/a(見圖12)，前人基于210Pb的研究獲得的區(qū)域沉積速率值介于0.15～0.71 cm/a[30-34]，本研究的結(jié)果與之相比尚處一個量級但有一定差異，其原因可能是基于Pb同位素的測年有較多的影響因素[35]，其中一個原因是黃河輸沙量的改變所致。黃河水量和輸砂量自1950年以來持續(xù)降低、尤其是1985年以后更為明顯的下降所造成的，有統(tǒng)計顯示黃河水量1986—2007年均值僅為1950—1968年間的25%(頭道拐站)，而利津的記錄顯示黃河輸砂量1986—1999年均值為1950—1959年間的30%，在2000—2007年間進一步降為11%[1]。但是在利用210Pb進行沉積速率計算時并沒有考慮到沉積物供給階段性差異的影響，導(dǎo)致在不穩(wěn)定的沉積環(huán)境下使用210Pb定年誤差較大。

圖11 元素比值三角圖解

Ni/AlZn/AlSr/AlBa/AlZr/Al1/4四分值6.511.823.066.420.1黃河源沉積物SedimentsoriginatedfromHuangheRiver3/4四分值6.712.124.773.621.5中值6.611.923.370.920.91/4四分值6.010.626.879.623.8周邊陸源沉積物SedimentsoriginatedfromlandsurroundingBohaisea3/4四分值6.211.328.591.128.6中值6.111.027.785.026.0

注：陰影段表示黃河改道事件

改道前，渤海中部無大型河流注入，沉積環(huán)境屬于典型的濱-淺海環(huán)境。在這樣的沉積環(huán)境下，沉積動力因素以波浪作用占主導(dǎo)，特別是冬季風(fēng)暴強烈，最大風(fēng)速可達34 m/s以上，N、NNE向波浪年平均波高可達1.7～1.8 m[2]，粗顆粒沉積物被搬運和沉積，使該處沉積了較多砂粒級沉積物，在粒度頻率分布上表現(xiàn)為雙峰分布。同時，由于處于正常濱-淺海環(huán)境，底部處于氧化環(huán)境，有利于錳氧化物的形成，使得巖心中Mn元素含量高；也由于同樣的原因，有利于各類底棲生物發(fā)育，鈣質(zhì)生物碎屑較多，兩個巖心下部沉積物中鈣質(zhì)生物碎屑明顯較其上部多，元素Ca含量較高，同時遼東半島特征礦物鉀長石的輸入也增加了Sr的含量，Sr/Ca為49.10～49.89。

黃河由利津入渤海之后，該處接受巨量的黃河沉積物，沉積環(huán)境從典型的濱-淺海環(huán)境向黃河三角洲前緣、前三角洲環(huán)境演變，三角洲的進積作用占主導(dǎo)地位，而波浪作用退居次要地位，沉積動力環(huán)境趨弱，使得更細粒的沉積物能沉積下來。兩巖心的平均粒徑由6.64～6.92Ф變?yōu)?.31～7.41Ф，粒度頻率分布僅出現(xiàn)單峰，都顯示了黃河改道造成的影響。由于黃河改道渤海入海，造成了研究區(qū)沉積物供給巨大、水體濁度大、沉積速率高，不利于底棲生物發(fā)育，鈣質(zhì)生物碎屑減少，導(dǎo)致沉積物中的生源Ca降低，同時大量輸入的黃河物質(zhì)富方解石和斜長石而貧鉀長石，Sr/Ca降到39.63～44.39。鈣質(zhì)生物碎屑主要是文石，Sr的元素特性使得它更容易類質(zhì)同像替換文石、鉀長石中的Ca[7,25,27]，因此在研究區(qū)沉積物中Ca含量并無明顯增加的前提下，Sr/Ca比的下降意味著文石、鉀長石含量的下降，也就是鈣質(zhì)生物碎屑的減少以及黃河物質(zhì)的輸入。已有的研究表明，研究區(qū)現(xiàn)代表層沉積環(huán)境為弱氧化-還原環(huán)境[36-37]，在三角洲的快速進積作用下，底質(zhì)環(huán)境很容易偏向還原狀態(tài)，使得Mn等氧化還原制約的元素活化并進入水體，導(dǎo)致沉積物中Mn含量偏低。

4 結(jié)論

(1)渤海中部沉積物巖心B83、A178的粒度、地球化學(xué)組成上可以明顯地分成兩段，上段粒度特征以平均粒徑細、分選好及單峰形態(tài)、元素含量方面以高Ni、Zn及低Mn、Sr、Ba和Zr為特征，下段粒度特征以平均粒徑粗、分選差及雙峰形態(tài)、元素含量方面以低Ni、Zn及高Mn、Sr、Ba和Zr為特征。這種差異是由于1855年黃河改道所致。

(2)黃河改道入海渤海使得渤海中部沉積物來源、沉積動力環(huán)境發(fā)生明顯的改變，改道前為濱—淺海沉積環(huán)境，沉積物來源復(fù)雜，波浪作用強，屬于氧化環(huán)境，有利于底棲生物發(fā)育；改道后為前三角洲、三角洲前緣環(huán)境，沉積物來源單一，三角洲的進積作用占主導(dǎo)，偏向還原環(huán)境，底棲生物不發(fā)育。

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責(zé)任編輯 徐 環(huán)

Sedimentary Records Correspond to Relocation of Huanghe River in Bohai Sea

LIAO Yong-Jie1, FAN De-Jiang*1, LIU Ming1，3， WANG Wei-Wei2， ZHAO Quan-Min2， CHEN Bin1

(1. The Key Lab of Submarine Geosciences and Technology, Ministry of Education,Ocean University of China, Qingdao 266100, China;2. Enviromental Monitoring Center,SOA,Dalian 116023,China; 3. The Key Laboratory of Marine Sedimentology & Environmental Geology,SOA,Qingdao 266061,China)

In this study, the impact on the sedimentary record and environment in central Bohai Sea by the event of the Yellow River diversion in 1855 was discussed, through studies of the grain size characteristics and chemical elements concentrations in 2 core sediments collected from Bohai Sea. Research showed that there were significantly differences between the upper and lower parts in the 2 cores. They could be divided into two types, representing the Yellow River sediments and the terrigenous substance around Bohai Sea, respectively. The material composition of Class I were closer to the Yellow River sediments, with finer, better sorting characteristics, and class II were more coarse, poor sorting, which possible illustrated the land substances surrounding the Bohai. The elements of Ni, Zn, Sr, Ba, Zr had significant differences between the two type sediments, could be used as identification indicators of the Yellow and terrigenous substance surrounding Bohai Sea. After Yellow River diversion, the hydrodynamic force of study area became weaker, and primary productivity was also declined. The sedimentary environment in the study area were transfered to delta-delta front with weak oxidation-reduction conditions, from the oxydic shore-shallow environment before.

Bohai Sea; relocation of Huanghe River; sedimentary records

國家自然科學(xué)基金項目(41376055, 41030856)；國家重大基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(2010CB951202)；海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國家海洋局重點實驗室開放基金項目(MASEG201204)資助

2014-03-10；

2014-05-13

廖永杰(1974-)，男，碩士生,研究方向為海洋沉積學(xué)。

?? 通訊作者： E-mail: djfan@ouc.edu.cn

P736.2

A

1672-5174(2015)02-088-13

10.16441/j.cnki.hdxb.20140055