MIS3中期以來北黃海中部陸架古環(huán)境演化

陳曉輝　李日輝　藍(lán)先洪　王　燕

(1.國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　山東青島　266071；2.青島海洋地質(zhì)研究所　山東青島　266071)

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MIS3中期以來北黃海中部陸架古環(huán)境演化

陳曉輝1,2李日輝1,2藍(lán)先洪1,2王燕1,2

(1.國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山東青島266071；2.青島海洋地質(zhì)研究所山東青島266071)

摘要通過對(duì)北黃海中部陸架DLC70-2孔的巖性、粒度、微體古生物以及AMS14C年代學(xué)的分析，探討了研究區(qū)MIS3中期以來的古環(huán)境演化。研究表明，北黃海中部陸架MIS3中期以來的沉積環(huán)境演化與海平面變化存在良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，具有明顯的階段性特征：巖芯22.89～18.50 m段(43 639～42 558 cal yr B.P.)對(duì)應(yīng)MIS3中期海平面上升過程中形成的河口灣相，與上覆地層之間存在明顯的沉積間斷；隨著海平面的逐漸上升，海水自14 602 cal yr B.P. 開始侵入研究區(qū)，形成了18.50 m以上的沉積地層，自下而上可劃分為末次冰盛期以來海平面上升過程中的河口充填相(18.50～10.02 m，14 602～12 602 cal yr B.P.)—新仙女木事件中晚期海平面停滯期間的河流泛濫平原相(10.02～5.10 m，12 602～10 357 cal yr B.P.)—全新世早中期海平面上升過程中的濱海、淺海相(5.10～0 m，10 357～4 913 cal yr B.P.)。巖芯10.02～5.10 m段(12 602～10 357 cal yr B.P.)記錄的源自河流泛濫平原沉積的硬質(zhì)黏土層與新仙女木事件的全球效應(yīng)密切相關(guān)，可作為新仙女木事件在北黃海陸架響應(yīng)的一個(gè)重要證據(jù)。

關(guān)鍵詞MIS3中期北黃海古環(huán)境新仙女木事件

0引言

北黃海為一半封閉陸架淺海，每年從中國大陸和朝鮮半島接納大量河流搬運(yùn)入海的陸源碎屑物質(zhì)[1-10]，第四系厚度為100～300 m[11]；冰期—間冰期旋回中伴隨的季風(fēng)變遷與海平面的波動(dòng)控制著陸源沉積物的入海通量和北黃海的沉積格局[4-5,12-13]；同時(shí)，北黃海是渤海與南黃海物質(zhì)和能量交換的重要通道[14]。因此，北黃海陸架沉積記錄了豐富的地質(zhì)和古環(huán)境信息，是研究晚第四紀(jì)海平面變化、海陸相互作用和沉積環(huán)境演化的典型區(qū)域之一。

近年來國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)北黃海陸架陸續(xù)開展了沉積物的粒度[15-16]、礦物學(xué)[8-9,17-20]、地球化學(xué)[2-3,10,21-22]、微體古生物[23-25]等方面的研究，取得了豐富的研究成果，基本已查明北黃海西部全新世海侵以來的沉積地層可劃分為濱海相—淺海相的沉積。然而這些研究多集中在山東半島與遼東半島近岸海域，時(shí)代局限于全新世，針對(duì)北黃海中部陸架晚更新世以來沉積環(huán)境的研究至今仍未見報(bào)道。

本文以位于北黃海中部陸架區(qū)的DLC70-2鉆孔為研究對(duì)象，通過沉積物粒度特征的研究，結(jié)合沉積物巖性、微體古生物及AMS14C測(cè)年數(shù)據(jù)，對(duì)晚更新世MIS3中期以來北黃海中部陸架的古環(huán)境演化進(jìn)行了恢復(fù)。

1材料與方法

本研究所分析的北黃海中部DLC70-2孔(122°24.15′ E，38°27.00′ N，巖芯長(zhǎng)70.6 m，水深52.8 m)(圖1)是由青島海洋地質(zhì)研究所于2009年10月利用“勘407”所采集。在室內(nèi)對(duì)該巖芯進(jìn)行了詳細(xì)描述和精細(xì)分樣，本文研究層段為DLC70-2孔的0～22.89 m段，共采集不同層位的巖芯樣品101個(gè)(大致20 cm間隔取樣，避開生物碎屑含量多的層位，巖性分層時(shí)加密)。粒度分析在國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，粒度分析預(yù)處理分別采用10%的H2O2和0.1 N HCl去除有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽，處理后的樣品在英國Malvern公司生產(chǎn)的Mastersizer2000型激光粒度儀上進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量范圍0.5～2 000 μm，重復(fù)測(cè)量相對(duì)誤差小于1%，采用矩法[26]計(jì)算了DLC70-2孔沉積物各粒度參數(shù)。微體古生物鑒定在中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，樣品充分浸泡后過250目(0.063 mm)的標(biāo)準(zhǔn)篩沖洗并烘干，之后用CCl4浮選，鑒定時(shí)過120目(0.125 mm)標(biāo)準(zhǔn)篩，顯微鏡下對(duì)粗樣(>0.125 mm)中的有孔蟲和介形蟲進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由于DLC70-2孔中介形蟲含量極低，僅在個(gè)別層位出現(xiàn)，個(gè)數(shù)過少而不具有統(tǒng)計(jì)意義，本研究?jī)H對(duì)底棲有孔蟲的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行了分析。

圖1　研究區(qū)及鉆孔位置圖Fig.1　Location of the study area and core site

選取混合底棲有孔蟲樣品送美國Woods Hole海洋研究所AMS14C實(shí)驗(yàn)室完成年代測(cè)試，本文原始測(cè)年數(shù)據(jù)采用CALIB6.0.2軟件進(jìn)行日歷年校正，采用的海洋碳儲(chǔ)庫差值ΔR=-127±29 yr (依據(jù)CALIB6.0.2提供的渤海西部(Map No.415)、南黃海西部(Map No.416)[27]與南黃海東部(Map No.417)[28]3個(gè)海洋庫存年齡的加權(quán)平均獲得)。本文所用的日歷年齡均從公元1950年向前推算，以cal yr B.P.標(biāo)識(shí)。數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。

表1　北黃海中部陸架DLC70-2孔AMS14C年代數(shù)據(jù)

2數(shù)據(jù)結(jié)果

2.1沉積特征

年代數(shù)據(jù)表明(表1)，DLC70-2孔0～22.89 m段地層記錄了北黃海中部陸架晚更新世(MIS3中期)以來的沉積歷史。依據(jù)沉積物顏色、巖性、沉積構(gòu)造等特征的分析，將該段巖芯沉積物自老至新劃分為4層(圖2)：

(1) 層3(22.89～18.50 m)：巖性主要為灰褐色粉砂，局部夾黏土質(zhì)條帶，含水量較高(圖3E)，21.43～21.50 m段及22.10～22.20 m段發(fā)育兩層貝殼碎屑層，見蟲孔構(gòu)造，與上覆地層為侵蝕不整合接觸。

(2) 層2b (18.50～10.02 m)：巖性自上而下由黃褐色細(xì)粉砂過渡至灰褐色粉砂，局部夾黏土質(zhì)條帶，其中16.10～16.60 m段為粉砂質(zhì)黏土，夾薄粉砂層(圖3D)，17.70～18.50 m段為灰色粉砂，含水量較上下地層高，巖性均一，與上覆地層為漸變接觸。

(3) 層2a(10.02～5.10 m)：巖性主要為灰褐色、黃褐色粉砂質(zhì)黏土，含水量較低，質(zhì)地堅(jiān)硬(圖3C)，該段地層中可見大量植物根孔，上部發(fā)育有機(jī)質(zhì)條帶及炭質(zhì)斑點(diǎn)，無明顯層理，呈塊狀構(gòu)造，其中5.77～5.95 m段及6.25～6.28 m段發(fā)育貝殼碎片。

(4)層1(5.10～0 m)：巖性可分為三段：下段(5.10～3.16 m)巖性整體為灰褐色黏土質(zhì)粉砂，其中3.70～4.40 m段為深灰色粉砂質(zhì)黏土，含水量自上而下，由低到高再到低，生物擾動(dòng)強(qiáng)，無明顯層理，其中3.23～3.16 m段與5.10～4.95 m段發(fā)育兩層貝殼碎屑層，與下伏地層為侵蝕接觸；中段(3.16～1.32 m)巖性主要為灰褐色、黃褐色黏土質(zhì)粉砂，含水量較低，生物擾動(dòng)強(qiáng)，其中2.47～2.42 m段與2.85～2.80 m段均發(fā)育厚5 cm的貝殼碎屑層(圖3B)，與下伏地層為侵蝕不整合接觸；上段(1.32～0 m)巖性為深灰色粉砂質(zhì)黏土，巖性均一，含水量高(圖3A)。

2.2沉積物的粒度組成與粒度參數(shù)

北黃海中部DLC70-2孔沉積物依據(jù)Uddon-Wentworth粒度標(biāo)準(zhǔn)可劃分為砂(-1～4 φ)、粉砂(4～8 φ)、黏土(>8 φ)三種粒度組分。根據(jù)沉積物粒度組成和各粒度參數(shù)垂向變化，亦可將北黃海中部陸架DLC70-2孔自下而上劃分為4層(圖2)：

圖2　MIS3中期以來北黃海中部DLC70-2孔巖性、粒度組成及粒度參數(shù)綜合圖(鉆孔位置見圖1)Fig.2　Lithology, grain size composition and parameters of Core DLC70-2 (see location in Fig.1) in the central shelf of NYS since mid-MIS3

圖3　MIS3中期以來北黃海中部陸架DLC70-2孔不同沉積環(huán)境典型巖芯照片F(xiàn)ig.3　Photographs of typical facies of Core DLC70-2 in the central shelf of NYS since mid-MIS3

層3 (22.89～18.50 m)：該段沉積物以砂為主，平均含量可達(dá)78.98%，黏土含量最低，平均值為4.19%。該段沉積物粒度較粗，平均粒徑介于3.09～4.72 φ，平均值為3.51 φ，標(biāo)準(zhǔn)偏差介于0.56～2.20 φ，分選較差，偏態(tài)與峰態(tài)波動(dòng)較大，偏態(tài)介于0.06～0.58，為正偏，峰態(tài)中等尖銳，介于0.86～2.20。該段沉積物砂含量自下而上逐漸減少，粉砂含量逐漸增加，黏土含量基本不變，平均粒徑逐漸變細(xì)，分選變差，反映了水動(dòng)力由強(qiáng)到弱的變化趨勢(shì)。

層2b (18.50～10.02 m)：該段沉積物砂含量仍占主導(dǎo)，較層3含量有所降低，平均含量為54.92%，黏土含量最低，平均含量為8.41%。該段沉積物粒度較層3變細(xì)，平均粒徑平均值為4.39 φ，標(biāo)準(zhǔn)偏差介于0.85～2.25，分選較層3變差，偏態(tài)與峰態(tài)與層3基本類似，平均值分別為0.38與1.59。該段沉積物自下而上，砂含量明顯減少，粉砂含量逐漸增加，黏土含量變化趨勢(shì)不明顯，粒度逐漸變細(xì)，反映了水動(dòng)力逐漸減弱的過程。

層2a (10.02～5.10 m)：該段沉積物粉砂含量為研究剖面最高，平均含量68.61%，其次為黏土，平均含量25.68%，砂含量最低，平均含量為5.71%。該段沉積物粒度為研究區(qū)段最細(xì)，平均粒徑平均值為6.73 φ，標(biāo)準(zhǔn)偏差平均為1.78，分選較層2b變差，偏態(tài)與峰態(tài)較層2b有所降低，平均值分別為0.14與0.95。該段沉積物自下而上，砂含量有所增加，粉砂含量逐漸減少，黏土含量基本不變，粒度變粗，分選變差，反映了水動(dòng)力逐漸增強(qiáng)的過程。

層1 (5.10～0 m)：該段沉積物以粉砂為主，平均含量65.10%，其次為黏土與砂，平均含量分別為18.97%與15.93%。該段沉積物粒度較細(xì)，平均粒徑平均值為6.16 φ，標(biāo)準(zhǔn)偏差平均值為1.90 φ，分選為研究剖面最差，偏態(tài)與峰態(tài)平均值分別為0.12與0.94。該段沉積物自下而上砂含量明顯減少，粉砂含量與其呈現(xiàn)此消彼長(zhǎng)的變化趨勢(shì)，黏土含量變化不大，粒度呈現(xiàn)變細(xì)的趨勢(shì)，分選逐漸變好，反映了水動(dòng)力由強(qiáng)到弱的變化過程。

2.3沉積物粒度頻率分布曲線與概率累積分布曲線

圖4給出了MIS3期以來北黃海中部陸架DLC70-2孔不同沉積階段的沉積物粒度頻率分布曲線和粒度概率累積分布曲線，詳述如下：

層3 (22.89～18.50 m)：頻率分布表現(xiàn)出明顯的單峰細(xì)尾特征，主峰眾數(shù)值為3.25～3.50 φ，細(xì)尾主峰值為6.00～6.25 φ，且自下而上細(xì)尾影響有增加的趨勢(shì)，表現(xiàn)出除強(qiáng)動(dòng)力沉積環(huán)境之外，不同動(dòng)力疊加的效果，且疊加的影響自下而上有所加強(qiáng)。概率累積曲線是典型的兩段式，以躍移組分為主，含量超過65%，某些層段可達(dá)95%，懸移組分含量相對(duì)較低，兩組分的分界點(diǎn)為3.75～4.00 φ。該段沉積物概率累積曲線及兩組分分選均變化較小，且躍移組分分選較懸移組分要好，反映了相對(duì)較強(qiáng)的水動(dòng)力環(huán)境，且沉積環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。

層2b (18.50～10.02 m)：頻率分布變化較大，主要為單峰細(xì)尾分布，主峰眾數(shù)值為3.50～4.00 φ，細(xì)尾主峰值為6.50～6.75 φ，少數(shù)層位為單峰分布，主峰眾數(shù)值為6.75 φ，反映了水動(dòng)力條件總體較強(qiáng)，沉積環(huán)境不穩(wěn)定。概率累積曲線是典型的兩段式，大部分層位以躍移組分為主，含量超過60%，懸移組分含量相對(duì)較低，兩組分的分界點(diǎn)為4.00～4.25 φ；少數(shù)層位以懸移組分含量為主，而躍移組分含量低于5%，兩組分的分界點(diǎn)為3.00 φ。該段沉積物兩組分分選均變化較小，且躍移組分分選較懸移組分要好，較層3水動(dòng)力環(huán)境減弱，且沉積環(huán)境相對(duì)動(dòng)蕩。

層2a (10.02～5.10 m)：該階段頻率分布主要為單峰細(xì)尾分布，單峰主峰眾數(shù)值變化較大，介于3.75～7.50 φ之間，上部層位出現(xiàn)雙峰分布，眾數(shù)值為3.75～5.25 φ、7.50 φ，水動(dòng)力環(huán)境較上段有所減弱，沉積環(huán)境不穩(wěn)定。概率累積曲線為典型的兩段式，懸移組分含量較上段明顯增加，含量超過50%，部分層位超過95%，與躍移組分的分界點(diǎn)為3.00～4.25 φ，兩組分的分選系數(shù)變化較大，反映出該階段水動(dòng)力條件變化較大，沉積環(huán)境較不穩(wěn)定。

層1 (5.10～0 m)：該階段頻率分布下部層位主要為雙峰分布，眾數(shù)值為3.75 φ，7.25～7.50 φ，而上部層位主要為單峰細(xì)尾分布，主峰眾數(shù)值為7.25～7.50 φ。概率累積曲線表現(xiàn)為兩段式特征，以懸移組分含量為主，下部層位含量可達(dá)60%，上部層位含量增加至95%以上，兩組分分界點(diǎn)為3.25～4.25 φ，分選變化較大，表明該階段水動(dòng)力條件自下而上逐漸減弱，沉積環(huán)境趨于穩(wěn)定。

2.4底棲有孔蟲組合特征

研究剖面共鑒定出底棲有孔蟲39屬80種，底棲有孔蟲豐度變化非常明顯，范圍介于0～392枚/g，簡(jiǎn)單分異度與復(fù)合分異度變化相似，且波動(dòng)幅度大，變化范圍分別為1.7～20.2種與0.3～2.3。研究剖面中底棲有孔蟲化石群的一個(gè)顯著特點(diǎn)為優(yōu)勢(shì)種多為冷水種與廣鹽性淺水種，主要出現(xiàn)的屬種為：縫裂希望蟲Elphidiummagellanicum、具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum、冷水面頰蟲Buccellafrigida、畢克卷轉(zhuǎn)蟲Ammoniabecariivars.、葡萄蟲Ammoniadominicana、異地希望蟲Elphidimuadvenum等。

依據(jù)不同深度中有孔蟲豐度、簡(jiǎn)單分異度、復(fù)合分異度與主要優(yōu)勢(shì)種的變化特征，研究剖面共識(shí)別出4個(gè)不同的有孔蟲組合(圖5)。自下而上詳述如下：

圖4　MIS3中期以來北黃海中部陸架DLC70-2孔不同沉積階段粒度概率累積曲線和頻率分布曲線Fig.4　Probability accumulation and frequency distribution curves at different stages of Core DLC70-2 in the central shelf of NYS since mid-MIS3

圖5　MIS3中期以來北黃海中部陸架DLC70-2孔沉積物中底棲有孔蟲的垂向變化Fig.5　Vertical variations of benthic foraminifera from sediments of Core DLC70-2 in the central shelf of NYS since mid-MIS3

組合III (22.89～18.50 m)：該組合底棲有孔蟲的豐度較低，平均值為3.2枚/g，簡(jiǎn)單分異度與復(fù)合分異度分別為6.3種與0.8。優(yōu)勢(shì)種以典型的廣鹽性濱岸淺水種畢克卷轉(zhuǎn)蟲Ammoniabecariivars.為主，該屬種主要生活在潮間帶、澙湖、河口與海灣等半咸水環(huán)境[29-31]；其次為近岸低溫低鹽類型縫裂希望蟲Elphidiummagellanicum與冷水種(具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum+冷水面頰蟲Buccellafrigida)。

組合IIb (18.50～10.02 m)：該組合底棲有孔蟲豐度與組合III相當(dāng)，平均值為3.0枚/g，簡(jiǎn)單分異度與復(fù)合分異度均有所增加，分別為20.2種與2.3。優(yōu)勢(shì)種以其次為近岸低溫低鹽類型縫裂希望蟲Elphidiummagellanicum為主，其次為冷水種(具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum+冷水面頰蟲Buccellafrigida)與廣鹽性濱岸淺水種畢克卷轉(zhuǎn)蟲Ammoniabecariivars.。

組合IIa(10.02～5.10 m)：該組合中底棲有孔蟲豐度、簡(jiǎn)單分異度與復(fù)合分異度均為研究剖面最低，大部分層位未發(fā)現(xiàn)底棲有孔蟲，僅上部出現(xiàn)少量的以近岸低溫低鹽類型縫裂希望蟲Elphidiummagellanicum與冷水種(具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum+冷水面頰蟲Buccellafrigida)為主的特征種。

組合I (5.10～0 m)：該組合中底棲有孔蟲的豐度為研究剖面最高，平均值為100.0枚/g，簡(jiǎn)單分異度與復(fù)合分異度的平均值分別為10.0種與1.5。優(yōu)勢(shì)種以近岸低溫低鹽類型縫裂希望蟲Elphidiummagellanicum與冷水種(具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum+冷水面頰蟲Buccellafrigida)為主，且兩種優(yōu)勢(shì)種在垂向上呈此消彼長(zhǎng)的變化趨勢(shì)，顯示了沉積環(huán)境的轉(zhuǎn)變。

3沉積相分析

研究剖面底部年齡為43 639 cal yr B.P.，即該剖面保存了MIS3中期以來的沉積記錄。研究表明，MIS3期以來北黃海陸架的海平面一直處于波動(dòng)之中[4,32]，使沉積環(huán)境發(fā)生相應(yīng)的變化。依據(jù)北黃海中部DLC70-2孔0～22.89 m段的巖性、粒度、微體古生物分布特征，結(jié)合年代數(shù)據(jù)及海平面變化曲線，自下而上識(shí)別出MIS3中期以來北黃海中部陸架4種沉積相：河口灣相、潮控河口灣相、河流泛濫平原相、濱海—淺海相。

3.1河口灣相(22.89～18.50 m，43 639～42 558 cal yr B.P.)

該段沉積物巖性以粉砂為主，下部層位出現(xiàn)兩處貝殼層，上部層位出現(xiàn)黏土質(zhì)條帶(圖3E)，自下而上，砂含量減少，粒度逐漸變細(xì)，分選變差，表現(xiàn)出細(xì)粒物質(zhì)的影響逐漸增強(qiáng)，反映了水深逐漸增加、水動(dòng)力條件逐漸變?nèi)醯内厔?shì)。頻率分布為較為一致的眾數(shù)值3.25～3.50 φ的單峰細(xì)尾分布，而概率累積曲線也顯示了較為一致的躍移組分占主導(dǎo)的兩段式結(jié)構(gòu)，表明該階段水動(dòng)力條件強(qiáng)且較為穩(wěn)定的特征。該段地層沉積物中底棲有孔蟲以廣鹽性近岸淺水種畢克卷轉(zhuǎn)蟲Ammonia.becariivars.、縫裂希望蟲Elphidiummagellanicum及冷水種(具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum+冷水面頰蟲Buccellafrigida)作為優(yōu)勢(shì)種，自下而上，冷水種(具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum+冷水面頰蟲Buccellafrigida)的豐度及顆粒數(shù)有所增加，而畢克卷轉(zhuǎn)蟲Ammoniabecariivars.的豐度及顆粒數(shù)逐漸減少 (圖5)。19.62 m與22.87 m處的混合底棲有孔蟲的AMS14C測(cè)年的日歷年齡分別為42 558 cal yr B.P.與43 639 cal yr B.P.，該段地層底部沉積埋深22.89 m，位于現(xiàn)代海平面以下75.69 m，略低于當(dāng)時(shí)的海平面或與之相持平 (圖6)，顯示該段為MIS3中期海平面上升過程中的河口灣相沉積。

3.2河口充填相 (18.50～10.02 m，14 602～12 602 cal yr B.P.)

該段沉積物巖性自下而上由灰褐色粉砂過渡至黃褐色細(xì)粉砂，局部夾黏土質(zhì)條帶(圖3D)，與下部地層為侵蝕接觸。該階段自下而上，砂含量逐漸減少，粒度細(xì)化，反映了水動(dòng)力條件逐漸變?nèi)醯奶卣鳌ｎl率分布主要為眾數(shù)值3.50～4.00 φ的單峰細(xì)尾分布，少數(shù)層位為眾數(shù)值6.75 φ的單峰分布，概率累積曲線顯示多數(shù)層位為躍移組分占主導(dǎo)的兩段式結(jié)構(gòu)，少數(shù)層位為懸移組分占優(yōu)勢(shì)的兩段式結(jié)構(gòu)，表明該階段水動(dòng)力條件強(qiáng)且不穩(wěn)定的特征。該段地層沉積物中底棲有孔蟲以近岸低溫低鹽類型縫裂希望蟲Elphidiummagellanicum作為優(yōu)勢(shì)種，其次為冷水種(具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum+冷水面頰蟲Buccellafrigida)與廣鹽性近岸淺水種畢克卷轉(zhuǎn)蟲Ammoniabecariivars.(圖5)，17.82 m與10.25 m處的混合底棲有孔蟲的AMS14C測(cè)年的日歷年齡分別為14 602 cal yr B.P.與12 602 cal yr B.P.，該段地層底部沉積位于現(xiàn)代海平面以下71.30 m，與當(dāng)時(shí)的海平面相當(dāng)(圖6)，而該段沉積下覆地層由于末次冰盛期低海面甚至陸架裸露過程中[4,32]，長(zhǎng)時(shí)期遭受侵蝕，導(dǎo)致與該段地層之間存在明顯的沉積間斷，總體顯示該段為末次盛冰期以來海平面上升過程中的河口充填相沉積。

3.3河流泛濫平原相(10.02～5.10 m，12 602～10 357 cal yr B.P.)

該階段沉積物巖性為粉砂質(zhì)黏土，顏色自下而上由黃褐色逐漸過渡至灰褐色，發(fā)育大量植物根孔，上部地層可見有機(jī)質(zhì)條帶及貝殼碎片，該段地層為硬質(zhì)黏土層(圖3C)。該階段自下而上，砂含量增加，粒度粗化，分選變差，反映了水動(dòng)力逐漸增強(qiáng)的特征。頻率分布主要為眾數(shù)值3.75～7.50 φ的單峰細(xì)尾分布，眾數(shù)值變化較大，上部層位出現(xiàn)雙峰分布，概率累積曲線為懸移組分占優(yōu)勢(shì)的兩段式結(jié)構(gòu)，表明該階段水動(dòng)力條件穩(wěn)定性較差。該段地層沉積物中底棲有孔蟲豐度為研究剖面最低，僅上部層位見冷水種(具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum+冷水面頰蟲Buccellafrigida)和近岸低溫低鹽類型縫裂希望蟲Elphidiummagellanicum(圖5)，高含量的淡水藻類(環(huán)紋藻、盤星藻)與水生草本香蒲的出現(xiàn)表明該階段地層沉積物形成環(huán)境主要為淡水水域，源自河流泛濫平原的沉積[33]。據(jù)上覆與下伏地層中底棲有孔蟲AMS14C測(cè)年可知，該階段地層形成時(shí)代介于12 602～10 357 cal yr B.P.之間，年代學(xué)角度上，與發(fā)生12.9～11.6 ka的末次冰消氣候回冷事件——新仙女木事件[34]相吻合，可作為新鮮女木事件在北黃海陸架響應(yīng)的一個(gè)重要證據(jù)。該段地層底部沉積位于現(xiàn)代海平面以下62.80 m，略高于當(dāng)時(shí)海平面 (圖6)，反應(yīng)了該階段主要為新仙女木事件中晚期海平面停滯或回落期間的河流泛濫平原相沉積，地層上部由于海平面的上升受到海水的影響。

圖6　MIS3中期以來北黃海中部陸架DLC70-2孔的沉積環(huán)境演化(a[4]，b[32])Fig.6　Sedimentary environmental evolution of Core DLC70-2 in the central shelf of NYS since mid-MIS3

3.4濱海—淺海相(5.10～0 m，10 357～4 913 cal yr B.P.)

該階段沉積物巖性自下而上由黃褐色、灰褐色黏土質(zhì)粉砂過渡至深灰色粉砂質(zhì)黏土(圖3B,A)，地層下部粒度參數(shù)波動(dòng)較大，變化趨勢(shì)不明顯，地層上部，自下而上，砂含量減少、粒度細(xì)化、分選變好，反映了下部水動(dòng)力較強(qiáng)，向上水深逐漸增加、水動(dòng)力逐漸減弱的過程。頻率分布下部層位主要為雙峰分布，向上過渡至眾數(shù)值7.25～7.50 φ的單峰細(xì)尾分布，概率累積分布曲線為懸移組分占優(yōu)勢(shì)的兩段式結(jié)構(gòu)，自下而上，懸移組分含量逐漸增加，表明水動(dòng)力條件自下而上逐漸減弱，沉積環(huán)境趨于穩(wěn)定。該階段地層沉積物中底棲有孔蟲豐度含量為研究剖面最高，優(yōu)勢(shì)種為冷水種(具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum+冷水面頰蟲Buccellafrigida)與近岸低溫低鹽類型縫裂希望蟲Elphidiummagellanicum，兩優(yōu)勢(shì)種在垂向上呈此消彼長(zhǎng)變化特征，且冷水種豐度在該階段地層上部自下而上逐漸增加(圖5)。冷水種(具瘤先希望蟲Protelphidiumtuberculatum+冷水面頰蟲Buccellafrigida)在北黃海主要分布在黃海冷水團(tuán)邊緣的冷水控制區(qū)[25]，代表了與目前相似的冷渦邊緣的冷水環(huán)境。0.42 m、1.72 m、2.32 m、2.82 m、3.38 m與4.62 m處的混合底棲有孔蟲的AMS14C測(cè)年的日歷年齡分別為4 913 cal yr B.P.、9 346 cal yr B.P.、10 085 cal yr B.P.、10 168 cal yr B.P.、10 060 cal yr B.P.與10 357 cal yr B.P.，顯示該段為全新世早中期海平面上升過程中的濱?！獪\海相沉積(圖6)。

4結(jié)論

北黃海中部陸架MIS3中期以來的沉積環(huán)境演化與海平面變化存在良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，具有明顯的階段性特征：巖芯22.89～18.50 m段(43 639～42 558 cal yr B.P.)為MIS3中期海平面上升過程中的河口灣相，與上覆沉積地層存在明顯的沉積間斷；隨著海平面的逐漸上升，海水自14 602 cal yr B.P.開始侵入研究區(qū)，形成了18.50 m以上的沉積地層，自下而上分別為：末次冰盛期以來海平面上升過程中的河口充填相(18.50～10.02 m，14 602～12 602 cal yr B.P.)—新仙女木事件中晚期海平面停滯或回落期間的河流泛濫平原相(10.02～5.10 m，12 602～10 357 cal yr B.P.)—全新世早中期海平面上升過程中的濱海、淺海相(5.10～0 m，10 357～4 913 cal yr B.P.)。

巖芯10.02～5.10 m(12 602～10 357 cal yr B.P.)記錄的源自河流泛濫平原沉積的硬質(zhì)黏土層與新仙女木事件的全球效應(yīng)密切相關(guān)，與北黃海泥炭層為同期的沉積，可作為新仙女木事件在北黃海陸架響應(yīng)的一個(gè)重要證據(jù)。

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Paleo-environmental Evolution in the Central Shelf of the North Yellow Sea Since mid-MIS3

CHEN XiaoHui1,2LI RiHui1,2LAN XianHong1,2WANG Yan1,2

(1. Key Laboratory of Marine Petroleum Resources and Environmental Geology, Ministry of Land and Resources, Qingdao, Shandong 266071, China;2. Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao, Shandong 266071, China)

Abstract:The North Yellow Sea is a typical semi-enclosed epicontinental sea and is characterized by strong land-sea interaction and paleoenvironmental changes during the Late Quaternary with sea-level fluctuations. In this study, based upon analysis of lithology, grain-size, micropaleontology and AMS14C dating for Core DLC70-2, located in the central shelf of the North Yellow Sea (NYS), the paleo-environmental evolution can be ascertained. The study suggests that the sedimentary environmental evolution in the central shelf of NYS since mid-MIS3, which was well corresponding to the relative sea level changes, shows prominent multistage characteristics. From 22.89 m to 18.50 m (43 639～42 558 cal yr B.P.), an estuarine facies, developed by sea level rise in the middle of MIS3, and there exists an apparent sedimentary hiatus between the facies and its overlying strata. The seawater arrived at the study area since 14 602 cal yr B.P. and a 18.50 m thick sediment formed from then on, which can be divided into estuarine filling facies (18.50～10.02 m, 14 602～12 602 cal yr B.P. ), riverine floodplain facies (10.02～5.10 m, 12 602～10 357 cal yr B.P.)and littoral- neritic facies (5.10～0 m, 10 357～4 913 cal yr B.P.) from the bottom up, corresponding to the process of sea level rising since Last Glacial Maximum, the short stagnated period of sea level during the Younger Dryas event, and the process of sea level rising during the early-middle Holocene, respectively. The section from 10.02 m to 5.10 m (12 602～10 357 cal yr B.P.), a hard clay, the result of the riverine floodplain, may be closely correlated with the global impact of Younger Dryas event and can be regard as a significant evidence of the response of the NYS area to it.

Key words:mid-MIS3; North Yellow Sea; Paleo-environment; Younger Dryas event

中圖分類號(hào)P736.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

作者簡(jiǎn)介第一陳曉輝男1981年出生博士助理研究員晚第四紀(jì)沉積研究E-mail:hongzi1982@163.com

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41406077);國土資源大調(diào)查項(xiàng)目(1212011220113,GZH201500203,GZH201400205)[Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.41406077; China Geological Survey Project, No.1212011220113,GZH201500203,GZH201400205]

收稿日期：2014-11-06； 收修改稿日期： 2015-04-07

doi:10.14027/j.cnki.cjxb.2016.01.009

文章編號(hào)：1000-0550(2016)01-0102-09