渤海東部晚第四紀(jì)沉積環(huán)境變化的稀土元素地球化學(xué)記錄

藍(lán)先洪，秦亞超，陳曉輝，王中波，李杰，梅西

（1.國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，山東 青島 266071；2.青島海洋地質(zhì)研究所，山東 青島 266071）

渤海東部晚第四紀(jì)沉積環(huán)境變化的稀土元素地球化學(xué)記錄

藍(lán)先洪1，2，秦亞超1，2，陳曉輝1，2，王中波1，2，李杰1，2，梅西1，2

（1.國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，山東 青島 266071；2.青島海洋地質(zhì)研究所，山東 青島 266071）

對渤海東部DLC70-1孔157個沉積物樣品進(jìn)行了稀土元素（REE）測定，結(jié)合有孔蟲豐度和粒度參數(shù)研究，探討了該孔稀土元素地球化學(xué)特征與晚第四紀(jì)環(huán)境變化關(guān)系。DLC70-1孔沉積物物源分析表明，該孔沉積物物質(zhì)來源比較穩(wěn)定，其沉積物主要來源于黃河。渤海東部DLC70-1孔REE的分布特征與晚第四紀(jì)沉積環(huán)境變化密切相關(guān)，約100 ka BP以前，研究區(qū)發(fā)育淺海環(huán)境，ΣREE含量較高，且HREE相對富集。100～75 ka BP期間，ΣREE含量受沉積物粒度的影響，明顯低于前一階段，LREE相對富集，稀土元素分布表現(xiàn)為河口半咸水環(huán)境特征。75～60 ka BP期間，研究區(qū)發(fā)育以細(xì)顆粒沉積物為主，ΣREE含量達(dá)到高值。60～35 ka BP期間為晚更新世玉木冰期中間冰階（暖期）沉積，研究區(qū)發(fā)育濱海沉積環(huán)境，其ΣREE含量總體較低，并顯示LREE相對富集；隨著水體深度和鹽度條件發(fā)生多次波動，稀土元素分布特征也表現(xiàn)出小幅度變化。35～30 ka BP期間，研究區(qū)發(fā)育濱岸和濱海沉積環(huán)境，其ΣREE含量總體較高。30～10 ka BP期間，研究區(qū)表現(xiàn)為河流環(huán)境，受礦物組成和沉積物粒度的影響，ΣREE含量總體較低，顯示向上HREE相對富集。10 ka BP以來為全新世海侵期，研究區(qū)持續(xù)發(fā)育濱海-淺海沉積環(huán)境，其ΣREE含量總體較高，顯示LREE富集。

環(huán)境；稀土元素；晚第四紀(jì)；渤海東部

渤海是一個深入中國大陸的淺海，南北長約480 km，東西寬約300 km，面積7.7×104km2，其東北、西、南面分別被遼寧、河北、天津、山東省包圍，僅東南方向渤海海峽與黃海相連（孫湘平，2006）。渤海為陸架淺海盆地，水體較淺、地形平緩，有黃河、海河、遼河、灤河等較高泥沙含量河流注入。渤海地區(qū)晚第四紀(jì)期間經(jīng)歷了多次古環(huán)境變遷，其中包括分別發(fā)生于晚更新世和全新世的兩次海侵旋回，形成了兩套海侵層序（中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室，1985）。海侵期間，廣泛發(fā)育河口、近岸濱海和淺海沉積。以往對渤海地區(qū)鉆孔巖芯的海平面與古環(huán)境變化已做過一些研究工作，并取得了一些研究成果（中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室，1985；劉建國等，2007；張現(xiàn)榮等，2014）。渤海Bc-1孔從距今163 000年以來，共發(fā)生了7次海侵，形成了7期海相地層和介于海相層間的陸相地層（中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室，1985）；渤海泥質(zhì)區(qū)柱狀沉積物的粒度與化學(xué)成分研究表明，全新世以來本區(qū)泥質(zhì)沉積物的物質(zhì)來源與沉積環(huán)境較為穩(wěn)定（劉建國等，2007）；張現(xiàn)榮等（2014）依據(jù)遼東灣東南部海域柱狀樣沉積物稀土元素數(shù)據(jù)，對稀土元素組成特征、控制因素以及物質(zhì)來源作了探討。但以往對渤?；瘜W(xué)特征的研究，大多集中于表層沉積物（周永芝等，1991；李淑媛等，1994，2010；劉彬昌等，1992；呂成功，1993）、巖芯古地理（中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室，1985；劉建國等，2007；張現(xiàn)榮等，2014）和海水營養(yǎng)鹽研究（褚帆等，2015；張錦峰等，2015），而從稀土元素地球化學(xué)角度揭示該地區(qū)晚第四紀(jì)以來的古環(huán)境變化仍是空白。本文以取自渤海東部的巖芯沉積物為分析材料，結(jié)合沉積特征和微體古生物證據(jù)，對渤海東部晚第四紀(jì)沉積物的稀土元素分布特征及其與環(huán)境變化的關(guān)系進(jìn)行探討。

1 采樣與方法

1.1樣品采集

2009年9月青島海洋地質(zhì)研究所在渤海東部海域進(jìn)行了地質(zhì)淺鉆取樣，獲得鉆孔（鉆孔編號為DLC70-1）孔深為70.20 m（圖1，水深27.5 m），取心率為67.0%～99.3%。所有處理分析過程依照《1:1 000 000海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查規(guī)范》（中國地質(zhì)調(diào)查局，2009）進(jìn)行。在進(jìn)行詳細(xì)巖芯描述之后，妥善保存樣品并盡快運(yùn)回實驗室分析。DLC70-1孔共采集不同層位的各類巖芯樣品（大致按0.30～0.50 m的間隔，巖性分層時加密）157個用于稀土元素分析。

1.2分析方法

自孔深0.14～69.84 m采集157個樣品用于稀土元素分析。樣品處理流程為：樣品經(jīng)105℃烘干，研磨成分析級粉末；試樣（干樣）采用氧化鈉熔融，稀土元素形成氫氧化物沉淀，加三乙醇胺掩蔽鐵、鋁，加EDTA絡(luò)合鈣、鋇，過濾。稀土元素氫氧化物沉淀溶于2 mol·L-1鹽酸，經(jīng)強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂分離富集后，再用5 mol·L-1鹽酸洗提，將淋洗液蒸發(fā)、定容后采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定15個稀土元素含量。利用流程和試劑空白樣以及國標(biāo)樣GBW07315來監(jiān)控分析誤差，在測試過程中每測量30個樣品就測量一次標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行對比檢驗，以確保儀器穩(wěn)定性和測試精度優(yōu)于5%。元素分析分別進(jìn)行了若干樣品的重復(fù)分析與標(biāo)樣分析結(jié)果表明，稀土元素測試精度優(yōu)于5%。同時進(jìn)行了粒度分析，稱取烘干樣品加雙氧水除去有機(jī)質(zhì)，反應(yīng)完全后加入醋酸，除去生物碳酸鹽沉積物，最后加氫氧化鈉溶液除去蛋白石，采用英國MALVERN公司產(chǎn)的Mastersizer 2000型激光粒度分析儀上進(jìn)行測試；DLC70-1孔巖芯按照20 cm間隔共取313個樣品進(jìn)行了粒度分析，分析結(jié)果間隔為1/2 Φ，待測樣品質(zhì)量不低于50 g。

圖1 渤海東部DLC70-1鉆孔位置

底棲有孔蟲分析按照20 cm間隔取樣，共選取樣品313個。樣品先在60℃的恒溫下烘干，稱取25 g干樣放入燒杯中加清水浸泡24 h，使樣品充分分散，然后利用孔徑為0.063 mm的銅篩反復(fù)沖洗，篩上部分在60℃下烘干并稱重后進(jìn)行鑒定統(tǒng)計，按樣品含化石的具體情況對樣品縮分后取其中一份進(jìn)行鑒定統(tǒng)計，有孔蟲的種屬鑒定和統(tǒng)計在實體顯微鏡下進(jìn)行，一般統(tǒng)計的個體數(shù)在200粒以上，不足200粒的樣品則全樣統(tǒng)計。以上分析均由青島海洋地質(zhì)研究所測試中心完成。

采用低本底的液體閃爍計數(shù)方法（以1950年作為計時零年，半衰期取5 730年）由青島海洋地質(zhì)研究所測試中心年代實驗室對DLC70-1孔上部5個樣品做了14C測定，樣品為深灰粉砂和砂質(zhì)粉砂；另外還在美國伍茲霍爾海洋研究所對底棲有孔蟲3個樣品進(jìn)行了AMS14C年代測試，結(jié)果如表1所示，文中均為未校正年齡。由青島海洋地質(zhì)研究所測試中心年代實驗室采用光釋光（OSL）測年對6個樣品（巖性為粉砂）作了年代測定（表1）。

表1 DLC70-1孔年代數(shù)據(jù)

2 結(jié)果分析

2.1沉積特征與有孔蟲分布概況

DLC70-1孔巖芯沉積物的巖性、粒度和有孔蟲分布特征（介形蟲含量極低，不具有統(tǒng)計意義）簡述如下（圖2）：

70.20-68.50 m：由灰黑色的砂質(zhì)粉砂和粉砂組成，砂含量由下而上變少，平均粒徑（Mz）在6～4 Φ之間變化。底棲有孔蟲豐度處于極低水平，平均僅為0.2枚/g干樣，簡單分異度和復(fù)合分異度波動幅度很大（簡單分異度（S）：為單個樣品中有孔蟲的全部種數(shù)；復(fù)合分異度：

其中S為樣品中有孔蟲的種（屬）數(shù)，Pi為第i個種（屬）的個數(shù)，Ni在全群總個數(shù)N中所占的比例。ln Pi為Pi的自然對數(shù)（邵全琴等，1996）；層內(nèi)零星出現(xiàn)的底棲有孔蟲異地搬運(yùn)殼體（保存狀況通常較差，多數(shù)呈乳白色，不透明，少數(shù)已經(jīng)礦化）。

68.50-55.40 m：下部為灰黑色的砂質(zhì)粉砂和粉砂，向上漸變?yōu)榉凵百|(zhì)砂和砂，底棲有孔蟲豐度較之下部明顯升高，平均值增至5枚/g干樣。簡單分異度和復(fù)合分異度增加更為明顯，其均值分別是10種和1.6。底棲有孔蟲優(yōu)勢種比較集中，主要包括Ammonia compressiuscula，占總數(shù)的17.18%；A.becarii var.，占總數(shù)的15.52%；Elphidium magellanicum,A.dominicana,Protelphidium turberculatum，Buccella frigida，Cribrononion subincertum,和Elphidium advenum，相對豐度均在5%以上。

圖2 渤海東部DLC70-1孔沉積特征和有孔蟲分布與年代

55.40～49.10 m：以砂質(zhì)粉砂為主，砂含量由下而上減少，平均粒徑在6Φ附近波動；底棲有孔蟲豐度降至極低水平，平均僅為0.5枚/g干樣。簡單分異度和復(fù)合分異度也隨之下降，其均值分別是2種和0.33。零星出現(xiàn)的異地搬運(yùn)后再沉積的底棲有孔蟲個體。

49.10～32.30 m：下部（49.10～46.20 m）為粉砂質(zhì)砂和少量砂質(zhì)粉砂；中部（46.20～42.70 m）：為灰色砂質(zhì)粉砂；上部（42.70～32.30 m）：灰黑色細(xì)砂和粉砂質(zhì)砂、砂質(zhì)粉砂；底棲有孔蟲豐度較之下部明顯升高，但不同層位間差異很大，平均值增至25枚/g干樣。簡單分異度和復(fù)合分異度也處于相對高值期，其均值分別是11種和1.6。底棲有孔蟲優(yōu)勢種以 Ammonia becarii var.，Protelphidium turberculatum，Elphidium magellanicum和 A.dominicana為主，分別占總數(shù)的19.03%，10.85%，10.15%，9.29%；其他相對豐度在3%以上的屬種包括 A.compressiuscula,Buccella frigida,Cribrononion subincertum和Elphidium advenum。

32.30～28.70 m：巖性為灰色粉砂和砂質(zhì)粉砂，底棲有孔蟲豐度又降至極低水平，僅在3個層位中有幾枚Ammoniabecarii var.殼體出現(xiàn)。

28.70～19.50 m：下部（28.70～23.20 m）為灰色粉砂和砂質(zhì)粉砂，上部（23.20～19.50 m）為淺灰黑色粉砂質(zhì)砂和細(xì)砂；底棲有孔蟲豐度較之下部明顯升高，平均值增至38枚/g干樣。簡單分異度和復(fù)合分異度也隨之升高，其均值分別是5種和0.8。底棲有孔蟲優(yōu)勢種主要包括Ammonia becarii var.,A.dominicana,A.compressiuscula和Elphidium magellanicum，分別占總數(shù)的21.97%，10.39%，8.78%，5.86%；這一階段是玉木冰期進(jìn)入極盛期之前的最后一個溫暖期，此次海侵在渤海東部的影響有限（中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室，1985）。

19.50～12.50 m：巖性為黃褐色粉砂及少量砂質(zhì)粉砂，底棲有孔蟲豐度又降至極低水平，僅在3個層位中有幾枚 Ammonia becarii var.和 Ammonia compressiuscula殼體出現(xiàn)，而且均屬于異地搬運(yùn)的再沉積個體。19.50～15.20 m缺失有孔蟲，在層位上與南黃海QC2孔的CI陸相層相符，為陸相沉積（鄭光膺等，1991）。

12.50～0 m：下部（12.50～9.30 m）為淺灰黑色粉砂質(zhì)砂，上部（9.30 m以上）灰色砂質(zhì)粉砂，底棲有孔蟲呈現(xiàn)兩段式變化，6.40 m以下豐度極低，而分異度的變化則明顯以6.40 m和10.00 cm為界分為3個階段，說明了這一階段沉積環(huán)境的不穩(wěn)定性。底棲有孔蟲的總平均豐度為78枚/g。簡單分異度和復(fù)合分異度的均值也分別上升至9種和1.25。底棲有孔蟲以 Ammonia compressiuscula和Elphidium magellanicum最為豐富，分別占總數(shù)的20.33%和17.91%；其次為Protelphidium turberculatum，Cribrononion subincertum和 Buccella frigida。古生物特征反映6.40 m向上海平面迅速上升，DLC70-1孔所在區(qū)域為海相環(huán)境。

2.2稀土元素變化特征

圖3 DLC70-1孔的∑REE、∑LREE/∑HREE、δCeN和δEuN變化與相應(yīng)的古環(huán)境階段

DLC70-1孔的REE垂直分布特征和經(jīng)上陸殼（UCC）標(biāo)準(zhǔn)化（Taylor et al，1995）后獲得的REE配分模式見圖3和圖4。DLC70-1孔的總稀土元素（ΣREE）含量波動較大，變化于72.2～233.8 μg/g之間，平均值為158.9 μg/g。輕稀土元素（LREE： La-Eu）相對較富集，平均值為124.9 μg/g；重稀土元素（HREE：Gd-Y）豐度較低，平均值為34.0μg/g。δEuN的平均值為0.68，為中度虧損，δCeN的平均值為0.87，呈弱負(fù)異常（δEuN=δEuN/（（δSmN+δGdN）/ 2），δCeN=δCeN/（（δLaN+δPrN）/2），其中下標(biāo)N表示經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后獲得數(shù)值）。

孔深69.84～61.80 m，該層段∑REE含量在層段內(nèi)有一定波動，向上部逐漸增加，為整個巖芯的較高值層段，其變化趨勢與∑LREE/∑HREE值差異較大，底部∑LREE/∑HREE值為整個巖芯的最高值；ΣREE平均值為184.7μg/g。δCeN值變化類似于∑REE含量變化，波動較大；δEuN值處于整個巖芯的較低值，向上部δEuN值逐漸降低。自孔深61.80以上，∑REE含量迅速降低，58.70 m含量達(dá)到最低值；∑LREE/∑HREE值與∑REE含量變化不同，呈下到上逐漸降低?？咨?1.80～55.30m的ΣREE平均值為126.6 μg/g，下部先降后逐漸升高，頂部含量明顯升高；δCeN值變化類似于∑REE含量變化；δEuN值向中部逐漸增高，然后又逐漸下降。孔深55.30～49.00 m，ΣREE平均值為192.6 μg/g，其含量波動明顯，與∑LREE/∑HREE值變化相一致；δCeN值變化向上部逐漸降低；δEuN值波動較大小?？咨?9.00～32.30 m，∑REE含量處于整個巖芯的較低值，ΣREE平均值為135.4 μg/g，下部比上部波動稍大些，從下向上含量有增加趨勢，中下部∑REE含量迅速增高，然后又下降，波動較明顯；∑LREE/∑HREE值下部高于上部；δCeN值變化從下到上呈增加趨勢，δEuN值變化則相反，從下到上略有降低趨勢?？咨?2.30～23.20m，ΣREE含量處于整個巖芯的較高值，ΣREE平均值為204.8 μg/g，從下向上逐漸升高，與∑LREE/∑HREE值變化基本一致。δCeN值和δEuN值變化較為穩(wěn)定，波動相對較小?？咨?3.20～9.30 m，∑REE含量波動可分為三段式，下部含量穩(wěn)定，為全巖芯的最低值區(qū)域（72.24～90.08 μg/g）；中部含量有一個逐漸升高和下降過程，上部含量高于下部（圖3）；∑LREE/∑HREE值變化與∑REE含量變化不同，從下向上趨勢降低；ΣREE平均值為119.5 μg/g；δCeN值變化與∑REE含量變化相一致；δEuN值下部升至最高值后突然下降。孔深9.30～0.00 m，∑REE含量處于較高值，平均值為173.2 μg/g，從下部到中部含量逐漸增高，中部向上部含量逐漸降低，與∑LREE/∑HREE值變化基本一致；δCeN值和δEuN值變化較小。

DLC70-1孔REE數(shù)據(jù)的上陸殼稀土元素平均值（UCC）標(biāo)準(zhǔn)化分布模式表明（Taylor et al，1995），各層段稀土元素富集程度雖有不同（圖4），但REE配分模式相近，MREE（Sm-Ho）不同程度富集，顯示Ce弱負(fù)異常和弱的Eu正異常，表明其具有大致相同的物源。從DLC70-1孔巖芯的稀土元素分布模式來看，與黃河沉積物稀土元素分布模式（楊守業(yè)等，1999）較接近。

為了解遼東灣周邊河流輸入物質(zhì)可能對DLC70-1孔沉積物的影響，本文采用稀土元素參數(shù)（La/Yb）UCC與δEuN進(jìn)行物源的判別（張現(xiàn)榮等，2014），周邊河流資料據(jù)張現(xiàn)榮等（2014）文獻(xiàn)。圖5分析結(jié)果表明DLC70-1孔稀土元素的參數(shù)分布比較集中，與黃河沉積物較為相近，極少數(shù)樣品靠近灤河和復(fù)州河區(qū)域邊緣，與遼河、雙臺子河、六股河則明顯不同，說明遼東灣周邊河流沉積物對DLC70-1孔物質(zhì)影響較小。

圖5 DLC70-1孔沉積物（La/Yb）UCC與δEuN物源判別圖

3 討論

渤海作為我國半封閉的內(nèi)海，直接接受巨量的黃河泥沙，并將大量泥沙輸送到黃海（圖1）。渤海沉積物主要為黃河物質(zhì)向西、向北和向南運(yùn)移進(jìn)入渤海灣、渤海中東部和渤海南部的結(jié)果（秦蘊(yùn)珊等，1986；趙一陽等，1994）。晚第四紀(jì)期間經(jīng)歷了多次環(huán)境變化，隨著不同時期沉積環(huán)境的波動，稀土元素分布特征也發(fā)生相應(yīng)的變化（藍(lán)先洪等，2002；嚴(yán)杰等，2013）。在物源區(qū)及剝蝕情況基本穩(wěn)定的情況下，這些變化主要受咸、淡水混合作用的影響，沉積物粒度和礦物組成對稀土元素含量有一定影響（趙一陽等，1994；Yang et al，2002；Li et al，2009；張現(xiàn)榮等，2014）。

3.1約75 000 a BP以前（孔深70.20～55.30 m）

孔深70.20～55.30 m（約125 000～75 000 a BP），其下部（70.20～61.80 m，65.32 m和 64.65 m處OSL年代分別為（112±11）ka BP和（110±10）ka BP）以砂質(zhì)粉砂和粉砂沉積為主，向上逐漸變細(xì)，細(xì)組分（粉砂和黏土）含量相應(yīng)增加（圖2），反映水動力條件由強(qiáng)漸弱的沉積環(huán)境；底部底棲有孔蟲豐度處于極低水平（圖2），代表晚更新世末次間冰期初期的沉積記錄。這一階段沉積環(huán)境以淺海沉積為主，其沉積物的ΣREE含量較高（圖3），∑LREE/∑HREE值相對較低，δCeN值較高，（La/ Yb）N和（La/Gd）N值較低；其配分模式與黃河沉積物相似（圖4）。其REE富集在河海水混合的最初階段，大量的稀土被從水體中去除而轉(zhuǎn)入沉積物中，從而導(dǎo)致沉積物中稀土得到的富集（洪華生等，1998）。其上部（61.80～55.30 m，56.39 m處OSL年代為（92±9） ka BP）以粉砂質(zhì)砂和砂沉積為主，有孔蟲簡單分異度和復(fù)合分異度較豐富，為濱海沉積環(huán)境，其沉積物的ΣREE含量較低（圖3）；圖2顯示該部砂含量明顯增加，粉砂和黏土含量則顯著減少，研究表明沉積物粒度對REE的分布有一定的影響（Vital et al，1999；Yang et al，2002；Li et al，2009）。該部下段∑LREE/∑HREE值明顯高于上段，并逐漸降低，（La/Yb）N值和（La/Gd）N值也迅速下降，δCeN值較低，呈弱負(fù)異常，反映了在相對較低鹽度的水體條件下，LREE通常優(yōu)先從水體中去除而轉(zhuǎn)入沉積物中（劉巖等，1999；Sholkovitz et al，2000）。該海相層是晚更新世早期里斯—玉木間冰期沉積，相當(dāng)于渤海Bc-1孔中下滄州海侵階段的海相層（中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室，1985）。

3.2 75 000～60 000 a BP（孔深55.30～49.00 m）

孔深55.30～49.00m（50.82m處OSL年代為（61± 6）kaBP）的巖性變?yōu)橐陨百|(zhì)粉砂為主，砂含量由下而上減少；底棲有孔蟲豐度降至極低水平，簡單分異度和復(fù)合分異度也隨之下降（圖3），其REE含量顯著高于前一階段，ΣREE含量達(dá)192.6 μg/g；其UCC配分模式顯示與黃河沉積物配分模式相似（圖4）。其稀土元素含量普遍較高，可能與沉積物顆粒較細(xì)有關(guān)，圖2表明該層沉積物平均粒徑在5～7φ，相對較細(xì)?！芁REE/∑HREE值略有上升，但趨勢變化不明顯，（La/Yb）N值和（La/Gd）N值較低，反映沉積環(huán)境較為穩(wěn)定。該層是海退時期的陸相沉積，時間上為MIS4期（圖3）。

3.3 60 000～35 000 a BP（孔深49.00～32.30 m）

孔深49.00m（60000aBP，41.24m處OSL年代為（53±5）ka BP和32.30 m處14C年代為（35 010 ±1640） a BP）向上，開始出現(xiàn)海相—半咸水相有孔蟲分子，且豐度和分異度逐漸增加，表明渤海海平面開始迅速上升（中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室，1985）?？咨?9.00～32.30 m微體生物連續(xù)出現(xiàn)，平均值增至25枚/g干樣（圖3），巖性以粉砂質(zhì)砂為主，為濱海沉積環(huán)境。期間微體古生物的豐度和分異度發(fā)生波動，反映水體深度和鹽度條件的變化。該層段∑REE含量處于整個巖芯的較低值，下部比上部波動稍大些，ΣREE平均值為135.4 μg/g。該部下段∑LREE/∑HREE值波動較大，中部該值有所升高，（La/Yb）N值和（La/Gd）N值迅速升高，δCeN值從下到上弱負(fù)異常程度降低，也反映了沉積環(huán)境的變化；這一時期為晚更新世玉木冰期中亞間冰期沉積，相當(dāng)于渤海Bc-1孔中的渤海海侵層（中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室，1985）和南黃海QC2孔內(nèi)的HIII海相層（鄭光膺等，1991）。層內(nèi)底棲有孔蟲優(yōu)勢種以近岸淺水種和濱岸廣鹽種為主，說明這一時期是濱岸淺水環(huán)境，水深在5～10 m左右。

3.4 35 000～30 000 a BP（孔深32.30～23.20 m）

孔深32.30～23.20 m（27.70 m、23.40 m處14C年代分別為（33 620±9 200） a BP和（2 9060±775） a BP），下部（32.30-28.70 m）巖性為灰色粉砂和砂質(zhì)粉砂，底棲有孔蟲豐度又降至極低水平（圖3），相當(dāng)于氧同位素3期中段，是一個明顯的海退時期，在層位上與南黃海QC2孔的CII陸相層相符（鄭光膺等，1991）。上部（28.70～23.20 m）為灰色粉砂和砂質(zhì)粉砂，底棲有孔蟲豐度較之下部明顯升高，簡單分異度和復(fù)合分異度也隨之升高（圖2）。這部分是玉木冰期中晚間冰階的沉積，與渤海BC-1孔中的獻(xiàn)縣海侵層和南黃海QC2孔內(nèi)的HII海相層相當(dāng)（中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室，1985；鄭光膺等，1991），表現(xiàn)為底棲有孔蟲以廣鹽性近岸淺水種占絕對優(yōu)勢，而且沒有穩(wěn)定的海相層連續(xù)沉積，表現(xiàn)為頻繁的海進(jìn)和海退過程的交替，說明這次海侵在渤海的影響范圍非常有限。

該層段ΣREE含量處于整個巖芯的較高值，∑REE從下向上逐漸升高，與∑LREE/∑HREE變化一致。ΣREE平均值為204.8 μg/g，反映了河流帶來的懸浮體表面吸附的REE進(jìn)入河口區(qū)后，由于表面化學(xué)反應(yīng)及徑流速度的迅速下降而隨懸浮顆粒物沉入海底，造成入?？趨^(qū)REE迅速增加（洪華生等，1998）。

3.5 30 000～10 300 a BP（孔深23.20～9.30 m）

孔深23.20～9.30 m（14.47 m～14.60 m處14C年代為（16720±1530）aBP），下部（23.20～19.50m）為淺灰黑色粉砂質(zhì)砂和細(xì)砂，底棲有孔蟲豐度迅速下降，呈零星分布；中部（19.50～12.50 m）巖性為黃褐色粉砂及少量砂質(zhì)粉砂，底棲有孔蟲豐度極低，僅在3個層位中有幾枚底棲有孔蟲殼體出現(xiàn)；上部（12.50～9.30 m）為淺灰黑色粉砂質(zhì)砂，底棲有孔蟲豐度極低；中部和上部是末次冰期中海退規(guī)模最大的時期，與南黃海QC2孔的CI陸相層相符（鄭光膺等，1991）。ΣREE平均值為119.5 μg/g，為整個巖芯中較低值，∑REE含量變化與環(huán)境變化相對應(yīng)，分為三段式，下部含量穩(wěn)定，為全巖芯的最低值區(qū)域，其含量低應(yīng)與沉積物為粗粒級有關(guān)，δCeN值降低，（La/Gd）N值升高，反映了河口環(huán)境沉積特點（劉巖等，1999）；中部河流沉積物環(huán)境REE含量有一個逐漸升高和下降過程，上部含量高于下部；ΣREE含量變化與∑LREE/∑HREE值、（La/Gd）N值變化則相反（圖3），∑LREE/∑HREE值向上呈逐漸降低趨勢，說明HREE含量增加。從現(xiàn)代河流沉積物的稀土元素分析結(jié)果來看，其REE配分模式大多顯示HREE虧損（Yang et al.，2002；李俊等，2005）。DLC70-1孔該層位沉積物顯示的HREE相對富集可能與礦物組分有關(guān)，該層段普通角閃石含量明顯高于其他巖段，而普通角閃石是稀土元素的重要載體，并且普通角閃石中含有較高的HREE含量（金秉福等，2014），因而可能影響沉積物的∑LREE/∑HREE值。

3.6 10 030 a BP以來（孔深9.30 m以上）

孔深9.30 m（10 030 a BP）以上，沉積物為灰色砂質(zhì)粉砂，6.40 m以下底棲有孔蟲豐度較低，底棲有孔蟲的總平均豐度為78枚/g。隨著冰消期海平面的上升，海相環(huán)境的擴(kuò)張，6.40 m向上海平面迅速上升，DLC70-1孔所在區(qū)域轉(zhuǎn)為海相環(huán)境，相當(dāng)于渤海Bc-1孔中的黃驊海侵層（中國科學(xué)院海洋研究所海洋地質(zhì)研究室，1985）。該層段∑REE含量處于較高值，均值為173.2 μg/g，∑REE含量從下部到中部含量逐漸增高，中部向上部含量逐漸降低，與∑LREE/∑HREE值和（La/Gd）N值變化基本一致，表明LREE富集程度有所降低，這與現(xiàn)代河口、近海沉積物稀土元素分布的研究結(jié)果表明淺海沉積物的LREE富集要低于河口區(qū)沉積物的一致（劉巖等，1999）。

4 結(jié)論

渤海東部DLC70-1孔沉積物物源分析發(fā)現(xiàn)，該孔沉積物具有強(qiáng)烈的陸源特征，并且其物質(zhì)來源比較穩(wěn)定，其沉積物主要來源于黃河。渤海東部在晚第四紀(jì)期間經(jīng)歷了多次環(huán)境變化，隨著不同時期沉積環(huán)境的波動，稀土元素分布也發(fā)生相應(yīng)的變化。約10 ka BP以前主要發(fā)育淺海沉積環(huán)境，ΣREE含量較高，∑LREE/∑HREE值和（La/Gd）N值相對較低。10～75 ka BP期間，稀土元素分布表現(xiàn)為河口半咸水環(huán)境特征，LREE相對富集，ΣREE含量受沉積物粒度的影響，明顯低于前一階段。75～60 ka BP期間，由于以細(xì)顆粒沉積物為主導(dǎo)致ΣREE含量達(dá)到高值。

在60～35 ka BP期間，研究區(qū)發(fā)育濱海沉積環(huán)境，其ΣREE含量總體較低，并顯示LREE相對富集。35～30 ka BP期間，其ΣREE含量總體較高，研究區(qū)發(fā)育陸相和濱海沉積環(huán)境。30～10 ka BP期間，受礦物組成和沉積物粒度的影響，其ΣREE含量總體較低，顯示向上HREE相對富集。10 ka BP以來為全新世海侵期，研究區(qū)持續(xù)發(fā)育濱?！獪\海沉積環(huán)境，其ΣREE含量總體較高，并顯示LREE富集。在全新世最大海侵時期，研究區(qū)水體條件為淺海環(huán)境，其LREE富集度低于水體鹽度相對較低的河口半咸水環(huán)境。

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（本文編輯：袁澤軼）

Rare earth element records of palaeoenvironmental changes during the Late Quaternary from core sediments of the eastern Bohai Sea

LAN Xian-hong1,2,QIN Ya-chao1,2,CHEN Xiao-hui1,2,WANG Zhong-bo1,2,LI Jie1,2,MEI Xi1,2

（1.The key Laboratory of MarineHydrocarbon Resource and Environmental Geology,Ministry of Land and Resources, Qingdao 266071,China;2.QingdaoInstitute of Marine Geology,Qingdao 266071,China）

157 sediment samples were collected from core DLC70-1 in the eastern Bohai Sea.These samples were analyzed for rare earth element(REE)composition,foraminifera abundance and grain size parameters.The rare earth element distribution and sedimentary environmental changes during the Late Quaternary were studied.Discrimination plots based on REE fractionation parameters showed that the cored sediments originated mostly from the Yellow River.The REE distribution in core DLC70-1 was closely related to sedimentary environmental changes during the Late Quaternary in the eastern Bohai Sea.Before approximately 100 ka BP,a shallow sea environment developed in the study area.The sediments had a higher ΣREE concentration and showed HREE enrichment.The sediments dated from 100 to 75 ka BP were possibly deposited in a brackish-water environment,with a low ΣREE and a clear enrichment of LREE relative to HREE,which was under the effect of grain size.The sediments dated from 75 to 60 ka BP were possibly deposited in fine-grained sediments resulting in highest ΣREE concentrations.During late last interglacial cycle(warm period)from around 60 to 35 ka BP,a littoral environmentdeveloped in the study area.The sediments had a lower ΣREE concentration and showed LREE enrichment.The beach and littoral environments developed in the study area from around 35 to 30 ka BP,and the sediments had a higher ΣREE concentration.During the first phase of the postglacial sea-level rise (from around 30 to 10 ka BP),a river environment developed in the study area,which was under the effect of heavy mineral concentration and grain size,with a lower ΣREE and a clear enrichment HREE upper.Since 10 ka BP,a littoral shallow sea environment developed in the study area. Correspondingly,the sediments generally exhibited an enrichment of ΣREE,particularly LREE.

palaeoenvironment;rare earth element;Late Quaternary;eastern Bohai Sea

P736.21 P736.4

A

1001-6932（2016）06-0674-09

10.11840/j.issn.1001-6392.2016.06.010

2015-06-23；

2015-10-08

國家自然科學(xué)基金（41206053；41406077）；國家自然科學(xué)重點基金（41330964）；國土資源部海洋區(qū)域地質(zhì)調(diào)查（GZH200800501；GZH201400205；GZH201400206）

藍(lán)先洪 （1958-），男，研究員，主要從事海洋地質(zhì)與沉積地球化學(xué)研究。電子郵箱：lanxh@qingdaonews.com。