濰坊港臨近海域WF01鉆孔沉積物磁化率與粒度變化相關(guān)性及其物源意義?

劉 杰， 馮秀麗， 劉 瀟， 高 偉， 徐元芹(1. 國(guó)家海洋局第一海洋研究所 海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266061；2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266061；3. 中國(guó)海洋大學(xué) 海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266100；4. 中國(guó)海洋大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,山東 青島 266100)

濰坊港臨近海域WF01鉆孔沉積物磁化率與粒度變化相關(guān)性及其物源意義?

劉 杰1, 2， 馮秀麗2, 3??， 劉 瀟2, 4， 高 偉1, 2， 徐元芹1, 2
(1. 國(guó)家海洋局第一海洋研究所 海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266061；2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266061；3. 中國(guó)海洋大學(xué) 海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266100；4. 中國(guó)海洋大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,山東 青島 266100)

本文通過對(duì)位于萊州灣南側(cè)、濰坊港東側(cè)近岸海域300 cm長(zhǎng)的WF01鉆孔進(jìn)行磁化率和粒度測(cè)試，結(jié)合測(cè)年數(shù)據(jù)，分析了研究區(qū)海域沉積速率、沉積物粒度和磁化率的演化特征，探討了不同沉積物粒度組分與磁化率變化的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明：WF01孔0～300 cm沉積物可分為四段，分別體現(xiàn)了不同時(shí)期研究區(qū)沉積環(huán)境的變化。WF01孔以218 cm為界，上段與下段沉積物磁化率與各粒組百分含量的相關(guān)關(guān)系基本呈相反趨勢(shì)。上段沉積物磁化率與63 μm以下各組分的百分含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與大于63 μm粗顆粒的百分含量呈正相關(guān)；下段沉積物磁化率值與小于32 μm各組分的百分含量呈正相關(guān)關(guān)系，而與大于32 μm的顆粒組分含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。這種相關(guān)性的差異，可以從很大程度上指示研究區(qū)上下兩段沉積物物質(zhì)來源的不同，而造成這種物源差異的原因很可能是1855年黃河從蘇北改道進(jìn)入渤海，巨量黃河泥沙在渤海沉積、擴(kuò)散造成的。

粒度；磁化率；210Pb測(cè)年；沉積環(huán)境演變；萊州灣南岸

沉積物粒度是判別沉積環(huán)境的一個(gè)重要物理指標(biāo)[1-2]，廣泛應(yīng)用于沉積物再懸浮、輸運(yùn)、物源及沉積環(huán)境演變研究[3-5]。沉積物磁化率是指示沉積物磁性特征的參數(shù)，從磁化率變化特征可以分析相應(yīng)的沉積環(huán)境演變信息[6-8]。研究表明，控制碎屑沉積物磁化率的礦物主要是磁鐵礦和赤鐵礦，沉積物磁化率和粒度參數(shù)結(jié)合，能較好的反映沉積動(dòng)力環(huán)境、沉積物來源等[9]。對(duì)大陸沉積體，尤其是黃土沉積物粒度和磁化率的研究，可以作為地層劃分、沉積序列重建的替代性指標(biāo)[10-11]。湖泊、海洋沉積物的粒度和磁化率特征可以在很大程度上反映沉積物物源、沉積動(dòng)力條件及其它蘊(yùn)含的環(huán)境信息，進(jìn)而可以揭示沉積環(huán)境的演變以及人類活動(dòng)對(duì)沉積環(huán)境的影響程度[12-14]。不同沉積環(huán)境中沉積物磁化率的形成機(jī)制有所差別，使得磁化率值與沉積環(huán)境之間的相關(guān)關(guān)系有所差異[15-16]，探討磁化率與粒度的相關(guān)關(guān)系，有助于研究磁化率的變化機(jī)理和相應(yīng)的物理意義，包括沉積環(huán)境特征[17-19]。

近年來，在大型港口工程特別是濰坊港工程的影響下，萊州灣南岸的海洋沉積環(huán)境不斷演化。本文基于萊州灣南側(cè)、濰坊港附近海域的柱狀沉積物，通過210Pb測(cè)年、磁化率和粒度等數(shù)據(jù)，確定沉積年代特征并計(jì)算沉積速率，分析研究區(qū)沉積速率、沉積物粒度及磁化率演化特征，研究磁化率與沉積物粒度組成的相關(guān)關(guān)系及其變化特征，進(jìn)而探討巖芯所在海域沉積環(huán)境對(duì)自然因素和人為因素的響應(yīng)。

1 研究區(qū)概況

濰坊港位于山東半島中部北側(cè)，萊州灣南側(cè)近岸海域(見圖1)。港區(qū)自1996年5月開工建設(shè)，至1997年8月，向北伸入萊州灣的10 km引堤工程及位于引堤端頭的碼頭工程基本建成(1996—1997段)；2007年4月開始，在10 km引堤的基礎(chǔ)上順利完成了西疏港公路路堤及萬噸級(jí)碼頭工程(2007—2008段)，形成了NE向環(huán)抱式雙堤；為了減少港池、航道的回淤，在環(huán)抱式雙堤的基礎(chǔ)上建設(shè)了NE向的潛堤(2008—2009段)。

受淄脈溝、小清河、白浪河、濰河等入海河流輸沙反復(fù)淤積、堆砌的影響，在研究區(qū)海域形成了典型的粉砂質(zhì)海岸[20]。該海域潮汐類型主要為不正規(guī)混合半日潮[21]，波浪以風(fēng)浪為主，常浪向?yàn)镹向，次常浪向?yàn)镹NE向，強(qiáng)浪向?yàn)镹NE向[22]。潮流屬于正規(guī)半日潮流，以往復(fù)流為主，落潮和漲潮平均流速相差不大，一般情況下，余流小于5.50 cm/s[23]。

2 樣品與方法

研究樣品為2011年11月在濰坊港東側(cè)附近海域取得的柱狀沉積物，采用重力取樣管取得，地理坐標(biāo)為119°12′46.20″E，37°14′40.80″N。柱長(zhǎng)3.0 m，鉆孔處水深2.8 m，研究區(qū)及鉆孔相對(duì)位置見圖1。

柱狀沉積物樣品以1 cm間隔進(jìn)行粒度分析實(shí)驗(yàn)，測(cè)試儀器為英國(guó)Malvern公司生產(chǎn)的Mastersizer2000激光粒度儀，測(cè)試步驟為：取適量沉積物樣品，加入過量雙氧水(30%)浸泡24 h去除樣品中的有機(jī)質(zhì)；加入0.25 mol/L的鹽酸去除樣品中的碳酸鹽；使用大量蒸餾水反復(fù)多次離心，至樣品溶液呈中性；加入5 mL六偏磷酸鈉溶液(0.5 mol/L)，超聲分散后進(jìn)行測(cè)試。沉積物分類和定名采用Shepard方法[24]，并采用Folk-Ward圖解法[25]進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。

沉積物磁化率測(cè)量采用英國(guó)Bartington公司生產(chǎn)的MS2型磁化率儀、MS2B探頭，儀器測(cè)量誤差小于1%，測(cè)量精度為0.1×10-5SI，所得結(jié)果經(jīng)質(zhì)量校正后得到樣品的質(zhì)量磁化率。粒度分析和磁化率測(cè)試工作均在中國(guó)海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

沉積速率分析采用210Pb測(cè)年，對(duì)0～163 cm段沉積物選擇了12個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)試。由于本文柱狀樣取自近岸淺海區(qū)，沉積通量和沉積速率受周邊環(huán)境影響較難保持穩(wěn)定，沉積物來源主要為水平搬運(yùn)的混合沉積物，沉積物中的過剩210Pb初始濃度近似恒定，因此采用初始濃度恒定模式(Constant Initial Concentration Model，CIC)計(jì)算沉積速率[26-28]。測(cè)試工作在國(guó)土資源部青島海洋地質(zhì)研究所海洋地質(zhì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中心完成。

通過測(cè)量不同深度處巖芯樣品的210Pb放射性活度，扣除本底值后根據(jù)210Pbex計(jì)算沉積速率，依據(jù)初始濃度恒定模式，210Pbex放射性活度沿深度方向上呈指數(shù)衰減，即：

式中：t為某一深度沉積物沉積時(shí)間(a)；λ為210Pb的衰變常數(shù)，取0.031 1a-1；C0為Z=0處210Pbex濃度(dpm/g)，CZ為深度Z處的210Pbex濃度(dpm/g)；S為平均沉積速率(cm/a)；Z為埋藏深度(cm)。

3 結(jié)果

3.1 沉積速率演變特征

210Pb測(cè)年結(jié)果如圖2所示，從圖中可以看出：沉積物中210Pb和210Pbex放射性活度均較低，210Pb放射性活度為0.467～0.700 dpm/g，這可能是由于210Pb主要吸附于細(xì)顆粒物質(zhì)，沉積物黏土組分含量越高，210Pb的放射性活度越高[29]，而WF01孔沉積物粒度相對(duì)較粗，黏土含量相對(duì)較低，導(dǎo)致210Pb放射性活度較低。整體上，柱狀沉積物中210Pbex活性隨深度的增加呈指數(shù)衰減趨勢(shì)，個(gè)別層位出現(xiàn)波動(dòng)，衰減趨勢(shì)呈多段連續(xù)分布特征，指示了沉積速率的變化。根據(jù)210Pbex活度變化曲線，整個(gè)鉆孔可分為四段：前三段為指數(shù)衰變段，其中，0～58 cm段沉積速率為10.2 cm/a，沉積歷時(shí)約5.7 a；58～103 cm段沉積速率為3.5 cm/a，沉積歷時(shí)約12.9 a；103～138 cm段沉積速率大幅減小為0.5 cm/a；138 cm以下為本底段。

3.2 沉積物粒度參數(shù)變化特征

沉積物粒度組成、平均粒徑、分選系數(shù)、偏態(tài)、峰態(tài)等參數(shù)變化曲線如圖3所示，從圖中可以看出：整個(gè)巖芯沉積物粒度參數(shù)波動(dòng)明顯，各參數(shù)之間變化趨勢(shì)相似。沉積物組成以細(xì)砂和粉砂為主，細(xì)砂含量為42.4%～74.4%，粉砂含量為23.2%～51.2%。平均粒徑(MZ)為0.041～0.080 mm；分選系數(shù)(σ)在0.78～1.74之間，分選等級(jí)為中等至差；偏態(tài)(Sk)在0.26～0.60之間，屬正偏至極正偏，粗粒組分總體占優(yōu)勢(shì)；峰態(tài)(Kg)在1.44～2.78之間，峰態(tài)為窄至很窄。根據(jù)沉積物粒度變化特征，可將WF01孔柱狀沉積物分為4段：

第一段：0～58 cm，沉積物組成和粒度參數(shù)呈頻繁波動(dòng)狀態(tài)，但變化幅度不大。除個(gè)別層位出現(xiàn)極值外，平均粒徑在0.06～0.08 mm之間；分選系數(shù)在0.8～1.2之間；偏態(tài)介于0.30～0.43之間，為極正偏；峰態(tài)在1.6～2.2之間，峰態(tài)很窄；由下至上平均粒徑總體上有一定的減小趨勢(shì)。

第二段：58～103 cm，粒度參數(shù)呈波動(dòng)狀態(tài)，幅度較上部沉積物更為劇烈，在72 cm附近粒度參數(shù)出現(xiàn)了一次非常明顯的波動(dòng)，平均粒徑減小為0.049 mm，分選變差，考慮是極端天氣或人為影響對(duì)沉積物造成較大擾動(dòng)；該段沉積物平均粒徑在0.049～0.077 mm之間，沉積物組成以細(xì)砂為主，平均含量為62%；由下至上平均粒徑總體上有一定的增大趨勢(shì)。

第三段：103～218 cm，粒度參數(shù)呈波動(dòng)狀態(tài)，幅度較上部沉積物更為劇烈，其間出現(xiàn)了多個(gè)厚2～5 cm的分選較差的細(xì)粒薄層，受這些層位的影響，粒度各參數(shù)均出現(xiàn)了柱狀沉積物中的極值。細(xì)粒薄層的平均粒徑普遍在0.041～0.061 mm之間，分選系數(shù)介于1.3～1.7之間，偏態(tài)在0.43～0.59之間，峰態(tài)變化不明顯；波動(dòng)的粒度數(shù)據(jù)也反映出了研究區(qū)這一時(shí)期沉積環(huán)境主要是水動(dòng)力環(huán)境和物源條件的不穩(wěn)定。

第四段：218～300 cm，各粒度參數(shù)波動(dòng)幅度較上部沉積物顯著減弱，除在248～252 cm處波動(dòng)較大外，總體較為穩(wěn)定，各參數(shù)隨深度變化不大。

3.3 沉積物磁化率變化特征

根據(jù)柱狀沉積物質(zhì)量磁化率變化曲線(見圖3)，該柱狀沉積物樣品的質(zhì)量磁化率在(19.5～37.9)×10-8m3/kg之間，平均值為25.9×10-8m3/kg。從變化曲線可以看出：質(zhì)量磁化率在103 cm以淺范圍內(nèi)波動(dòng)較小，在103～218 cm段波動(dòng)幅度加大， 218 cm以深柱狀沉積物的質(zhì)量磁化率呈高低值震蕩狀態(tài)，中間出現(xiàn)若干次峰值。根據(jù)鉆孔質(zhì)量磁化率變化曲線，可以將其分為三段：

第一段：0～103 cm，沉積物質(zhì)量磁化率波動(dòng)幅度較小，除表層(0～10 cm)波動(dòng)較大外，質(zhì)量磁化率均在(20.7～25.5)×10-8m3/kg之間，平均值為22.9×10-8m3/kg。

第二段：103～218 cm，質(zhì)量磁化率波動(dòng)幅度較上層略有增加，波動(dòng)范圍在(19.5～34.3)×10-8m3/kg之間，平均值為25.7×10-8m3/kg。

第三段：218～300 cm，質(zhì)量磁化率值較上層明顯增大，平均值為30.2×10-8m3/kg，呈高低值震蕩狀態(tài)，中間出現(xiàn)若干次峰值，其中在276 cm處出現(xiàn)最大值。

4 討論

4.1 沉積年代與沉積條件變化分析

研究區(qū)位于萊州灣南側(cè)近岸海域，影響沉積環(huán)境演變的因素主要包括自然因素和人為因素，其中人為因素主要是港口建設(shè)，海洋工程建設(shè)改變了附近海域的岸線形態(tài)和水動(dòng)力條件，從而影響了周邊海域的沉積環(huán)境。1997年濰坊港建設(shè)之前，萊州灣南側(cè)岸線整體相對(duì)平滑，周邊海域水深岸線及物源條件穩(wěn)定，可認(rèn)為這一時(shí)期研究區(qū)的沉積條件相對(duì)穩(wěn)定，沉積速率也相應(yīng)地保持穩(wěn)定狀態(tài)。從1997年起，伴隨著濰坊港兩期工程建設(shè)，分別是97年前后10 km引堤的建成和2007年前后環(huán)抱式防波堤的建成，WF01孔所在位置的水動(dòng)力條件發(fā)生明顯改變。濰坊港10 km引堤建成后，工程周邊海域水動(dòng)力條件減弱，2007年受環(huán)抱式防波堤影響，WF01孔處水動(dòng)力條件進(jìn)一步減弱。

WF01孔測(cè)年結(jié)果顯示出的多段沉積模式，指示了該區(qū)域沉積速率的變化：(1)0～58 cm段沉積速率為10.2 cm/a，沉積歷時(shí)約為5.7 a，該穩(wěn)定衰變段可近似認(rèn)為是2007—2011年(取樣時(shí)間)間的沉積。2007年環(huán)抱式防波堤建成后，WF01孔受到工程掩護(hù)水動(dòng)力作用明顯減弱，沉積物易在此處發(fā)生淤積，因此沉積速率相對(duì)較大，同時(shí)沉積物的平均粒徑由下至上也表現(xiàn)出了一定的減小趨勢(shì)。(2)58～103 cm段沉積速率明顯與上段不同，為3.5 cm/a，沉積歷時(shí)約為12.9 a，該穩(wěn)定衰變段可近似認(rèn)為是1997年引堤建成直至2007年間的沉積。雖然1997年10 km引堤的建設(shè)使其周邊海域水動(dòng)力減弱，但這一時(shí)期WF01孔位于引堤?hào)|側(cè)靠近端頭處，流速雖較引堤建設(shè)之前有所減弱，但受到堤頭挑流作用的影響其流速仍大于2007年后該位置的流速，因此其沉積速率小于2007—2011年間的沉積速率。(3)103～138 cm段沉積速率大幅減小，約為0.5 cm/a，可認(rèn)為是在1997年港口建設(shè)之前的沉積。這一研究結(jié)果與前人在上世紀(jì)90年代研究得出的萊州灣東部和南部沉積速率約為0.31～0.61 cm/a的結(jié)果相符[30-32]。因此由沉積物測(cè)年結(jié)果同時(shí)結(jié)合區(qū)域工程建設(shè)對(duì)水動(dòng)力環(huán)境的影響可以初步判定出該巖芯的沉積年代，同時(shí)也分析得出了這一時(shí)期研究區(qū)沉積環(huán)境的演變。

4.2 WF01孔218 cm處上下段沉積物性質(zhì)差異的影響因素分析

由沉積物粒度分析結(jié)果可知，WF01孔218～300 cm段沉積物的粒度參數(shù)與218 cm以淺有明顯不同，218～300 cm段各粒度參數(shù)波動(dòng)幅度較上部沉積物顯著減弱，總體較為穩(wěn)定，各參數(shù)隨深度變化不大，說明該時(shí)期沉積條件較為穩(wěn)定。而218 cm以淺沉積物粒度參數(shù)呈明顯波動(dòng)狀態(tài)，沉積物粒度組分明顯與下部不同。同樣，沉積物磁化率曲線也以這一深度為界，上下兩段表現(xiàn)出較明顯的不同。因此，WF01孔沉積物從粒度和磁化率兩方面共同反映出這一時(shí)期研究區(qū)沉積環(huán)境發(fā)生了較大的改變。

海洋沉積物中磁化率的大小主要由磁性礦物含量、種類及顆粒大小決定，而這些條件主要由沉積物物源、沉積動(dòng)力環(huán)境及次生條件等因素控制[33]。而海洋沉積物粒度的大小則與海洋水動(dòng)力條件息息相關(guān)。據(jù)此推斷，研究區(qū)218 cm處上下段沉積物性質(zhì)的差異很有可能是受到了沉積物物源和水動(dòng)力條件的共同影響。

分析萊州灣的現(xiàn)代演化歷史可以發(fā)現(xiàn)，萊州灣在現(xiàn)代時(shí)期發(fā)生的主要事件是1855年黃河從蘇北改道由渤海入海，攜帶巨量沉積物的黃河進(jìn)入渤海后給這一地區(qū)的沉積環(huán)境帶來重大改變。一般氣象條件下，黃河攜帶的粗粒泥沙主要在河口附近海域沉積，而對(duì)萊州灣南岸海域影響較小。但是萊州灣地區(qū)地處北溫帶，氣象擾動(dòng)頻繁，易受臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮和冷鋒風(fēng)暴潮的侵襲，為我國(guó)風(fēng)暴潮的多發(fā)區(qū)。前人研究發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)偏北向大風(fēng)的作用下黃河入海物質(zhì)可以到達(dá)萊州灣西南部小清河口附近海域[34]。因此WF01孔218 cm以淺的沉積物中粒度參數(shù)的波動(dòng)有可能是由于在風(fēng)暴潮等天氣條件下擴(kuò)散至此處的黃河泥沙造成的。同樣，1855年后大量黃河泥沙進(jìn)入萊州灣，改變了研究區(qū)的沉積物物源條件，會(huì)造成沉積物磁化率性質(zhì)的不同。基于以上的分析可以推測(cè)得出，WF01孔218cm這一深度處可能與1855年前后黃河改道進(jìn)入渤海的時(shí)間相對(duì)應(yīng)，由于風(fēng)暴潮等極端天氣的作用，將黃河物質(zhì)帶到萊州灣南側(cè)海域，因此造成沉積物粒度和磁化率性質(zhì)的改變。

4.3 沉積物磁化率與粒度的相關(guān)性分析

不同區(qū)域、不同沉積物類型其磁化率和粒度的相關(guān)性存在明顯差異，對(duì)沉積物磁化率和粒度之間的關(guān)系進(jìn)行研究有助于了解沉積物物源的變化，若再能與礦物成分相結(jié)合則可以對(duì)物源進(jìn)行判別[35-36]。為了研究濰坊港附近海域沉積物磁化率與粒度的相關(guān)關(guān)系，繪制了質(zhì)量磁化率值與不同粒度參數(shù)垂向上的變化曲線(見圖3)，同時(shí)統(tǒng)計(jì)了整個(gè)鉆孔不同深度沉積物磁化率與不同沉積物組分間的相關(guān)系數(shù)(見表1)。

注:**代表顯著相關(guān)；*代表一般相關(guān)；D50代表中值粒徑。**represents significant correlation;*represents general correlation; D50 represents mean grain size.

4.3.1 WF01孔整體沉積物磁化率與粒度的相關(guān)性分析 從WF01孔0～300 cm整體分析，由圖3和表1可知，WF01孔磁化率與平均粒徑及中值粒徑的相關(guān)關(guān)系不明顯，磁化率與D50的相關(guān)系數(shù)僅為0.128。整個(gè)鉆孔磁化率與黏土組分含量的相關(guān)性不明顯，這主要與粘土組分含量較低有關(guān)，粒徑<4 μm的組分百分含量均小于8%，平均為4.31%，磁化率與黏土組分含量的相關(guān)系數(shù)僅為-0.118。整體上，質(zhì)量磁化率與沉積物中粉砂(4～63 μm之間)含量呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.339，與砂(>63 μm)的含量呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.332。

4.3.2 不同深度沉積物磁化率與粒度的相關(guān)性分析 不同歷史時(shí)期，由于物源的改變和海洋工程的建設(shè)，相應(yīng)的沉積環(huán)境不同，磁化率與不同粒度組分百分含量的相關(guān)關(guān)系也會(huì)有所差異。因此，為了探討研究區(qū)沉積物粒度和磁化率對(duì)不同時(shí)期沉積環(huán)境的響應(yīng)，本文統(tǒng)計(jì)了不同深度上(0～58、58～103、103～218、218～300 cm)磁化率與沉積物粒度組分百分含量之間的相關(guān)關(guān)系(表1)。

按不同深度計(jì)算后可以從中發(fā)現(xiàn)一個(gè)非常顯著的規(guī)律：WF01孔以218 cm為界，上段(0～218 cm)與下段(218～300 cm)磁化率與各粒組百分含量的相關(guān)關(guān)系基本呈相反趨勢(shì)，當(dāng)上段的相關(guān)系數(shù)為負(fù)值時(shí)，下段的相關(guān)系數(shù)則為正值，反之亦然。其中，上段沉積物磁化率與63 μm以下各組分的百分含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與大于63 μm粗顆粒的百分含量呈正相關(guān)；與上段相反，下段沉積物磁化率值與小于32 μm各組分的百分含量呈正相關(guān)關(guān)系，而與大于32 μm的顆粒組分含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

這種上下兩部分沉積物磁化率與粒度組分百分含量之間的反相關(guān)性表明，在上段(0～218 cm)沉積物中磁化率主要由粗顆粒(63～125 μm)中的磁性礦物貢獻(xiàn)，其磁性礦物含量較細(xì)顆粒明顯偏多，下段(218～300 cm)沉積物中的磁性礦物則主要富集在細(xì)顆粒(<32 μm)沉積物中，粗顆粒中磁性礦物較少。這種相關(guān)性的差異有著非常重要的意義，可以從很大程度上說明研究區(qū)上下兩段沉積物物質(zhì)來源的不同，說明研究區(qū)在218 cm深度上下發(fā)生了改變沉積環(huán)境的明顯事件，有新的沉積物物源輸入研究區(qū)并持續(xù)至今。1855年黃河從蘇北改道進(jìn)入渤海，其所攜帶的巨量沉積物在渤海沉積、擴(kuò)散，可能正是這次事件的發(fā)生，導(dǎo)致了研究區(qū)218 cm上下兩段沉積物物源的不同。這一證據(jù)也與本文之前所得出的“218 cm這一深度處可能與1855年前后黃河改道進(jìn)入渤海的時(shí)間相對(duì)應(yīng)”的推測(cè)相符。在今后的研究中，可以進(jìn)一步通過礦物分析來對(duì)沉積物物源進(jìn)行判別，對(duì)這一推測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證。

所以，通過本文對(duì)靠近萊州灣南岸的WF01孔沉積物粒度和磁化率相關(guān)性的分析可以得出，1855年后受黃河改道的影響萊州灣的物源發(fā)生了明顯的改變，這種變化在靠近萊州灣南岸的WF01孔沉積物中也已非常明顯，說明黃河物質(zhì)的擴(kuò)散對(duì)于萊州灣的影響還是比較大的。

5 結(jié)論

(1)通過210Pb測(cè)年、粒度及磁化率分析，WF01孔0～300 cm沉積物可分為四段，分別體現(xiàn)了不同時(shí)期研究區(qū)沉積速率、水動(dòng)力條件及沉積物物源條件等沉積環(huán)境的變化。

(2)WF01孔以218 cm為界，上段(0～218 cm)與下段(218～300 cm)磁化率與各粒組百分含量的相關(guān)關(guān)系基本呈相反趨勢(shì)。上段沉積物磁化率與63 μm以下各組分的百分含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與大于63 μm粗顆粒的百分含量呈正相關(guān)，說明粗顆粒中磁性礦物含量較細(xì)顆粒明顯偏多；下段沉積物磁化率值與小于32 μm各組分的百分含量呈正相關(guān)關(guān)系，而與大于32 μm的顆粒組分含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明磁性礦物主要富集在細(xì)顆粒沉積物中，粗顆粒中磁性礦物較少。

(3)WF01孔上下兩部分沉積物磁化率與粒度組分百分含量之間相關(guān)性的差異表明研究區(qū)上下兩段沉積物物質(zhì)來源的不同，而造成這種物源差異的原因很可能是1855年黃河從蘇北改道進(jìn)入渤海，大量黃河泥沙在渤海沉積、擴(kuò)散造成的。

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責(zé)任編輯 徐 環(huán)

Correlation Between the Grain Size Distribution and Magnetic Susceptibility of Drill Hole WF01 and Its Source Significance in the Adjacent Waters of Weifang Port

LIU Jie1, 2, FENG Xiu-Li2, 3, LIU Xiao2, 4, GAO Wei1, 2, XU Yuan-Qin1, 2

(1. The Key Laboratory of Marine Sedimentology and Environmental Geology, First Institute of Oceanography, SOA, Qingdao 266061, China;2. Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao, 266061, China; 3. The Key Lab Laboratory of Submarine Geosciences and Prospecting Techniques, Ocean University of China, Qingdao 266100, China;4. College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

The magnetic susceptibility and grain size of a marine sediment core WF01, located in the east side of Weifang port, were measured and the correlation between them was analyzed. In results, sediments of the drill hole could be divided into four sections, indicating depositional environment change during different periods. The correlation coefficient between magnetic susceptibility and the mean grain size was opposite at 218 cm. The correlation coefficient of magnetic susceptibility with the content below 63 μm was negative, and with the content greater than 63 μm was positive in the depth of 0～218 cm. The correlation coefficient of magnetic susceptibility with the content below 32 μm was positive, and with the content greater than 63 μm was negative in the depth of 218～300 cm. The verschiedenheit indicates the differences of sediments source in the two section, and this was mainly because that the modern Yellow River delta was formed since 1855 when a major switch took place at Tongwaxiang and most suspended load appeared to diffuse and deposit in the Bohai Sea.

grain size; magnetic susceptibility;210Pb dating; sedimentary environment changes; South Laizhou Bay

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)-山東省人民政府海洋科學(xué)研究中心聯(lián)合資助項(xiàng)目(U1606401)；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(2015G08)資助 Supported by the NSFC-Shandong Joint Fund for Marine Science Research Centers (U1606401) and Basic Scientific Fund for National Public Research Institutes of China (2015G08)

2015-07-01；

2016-07-01

劉杰(1987-)，男，博士。E-mail：liujie@fio.org.cn

?? 通訊作者：E-mail：fengxiuli@ouc.edu.cn

P736.21

A

1672-5174(2017)06-104-08

10.16441/j.cnki.hdxb.20150237

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