鴨綠江口與鄰近西海岸沉積記錄的耦合

劉月，程巖*，李紅軍，高建華，鄭金華，張春鵬，張亮，劉敬偉

(1.遼東學院 城市建設學院，遼寧 丹東 118003；2. 南京大學 海岸與海島開發(fā)教育部重點實驗室，江蘇 南京 210093；3. 遼中縣水利局 水務與資源管理辦公室，遼寧 沈陽 110200)

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鴨綠江口與鄰近西海岸沉積記錄的耦合

劉月1，程巖1*，李紅軍1，高建華2，鄭金華3，張春鵬1，張亮1，劉敬偉1

(1.遼東學院 城市建設學院，遼寧 丹東 118003；2. 南京大學 海岸與海島開發(fā)教育部重點實驗室，江蘇 南京 210093；3. 遼中縣水利局 水務與資源管理辦公室，遼寧 沈陽 110200)

通過對采自鴨綠江口主汊道的5個柱狀樣的210Pb和137Cs測年以及粒度參數(shù)的分析，并與前期合作研究的西汊道及西岸潮灘的4個柱狀樣沉積物的測年和粒度研究成果進行比對，探討了流域來水來沙、河口沉積與海岸發(fā)育之間的耦合效應及鴨綠江河口地貌演化的新證據(jù)。結果表明：鴨綠江口主汊道存在河流和潮流兩種沉積作用，不同時期動力作用不同；以潮流作用為主的沉積時段，其沉積特征與西汊道及西岸潮灘的一致；主汊道沉積物的物質來源與西汊道和西岸潮灘的物質來源存在差異。鴨綠江口的主汊道、西汊道及鄰近海岸的沉積記錄對環(huán)境變化、人類活動、流域大洪水等事件均存在響應，響應的時間基本同步，具有耦合效應。沉積記錄中存在5個明顯的“事件信號”，其中1960年最為重要，是鴨綠江河口地貌發(fā)生巨變的時間。

沉積記錄；鴨綠江口；耦合

1 引言

河口是陸地與海洋交互作用的地帶，河口沉積物不僅承載著流域環(huán)境變化的豐富信息，也影響著鄰近海岸的發(fā)育。識別流域環(huán)境事件與河口沉積環(huán)境變化及與海岸發(fā)育之間的沉積聯(lián)系須以年代學研究為基礎。

210Pb作為鈾系的衰變子體，半衰期為22.26 a，適合百年時間尺度沉積物的測年和其他沉積事件的示蹤[1]。但河口區(qū)域沉積不穩(wěn)定、封閉性差，一定程度上限制了210Pb測年的應用。137Cs為人工核素，也是研究現(xiàn)代沉積過程的理想示蹤元素。137Cs在沉積中始見于1950年開始的大氣層核試驗。美蘇兩國簽訂禁止大氣層核試驗條約的前一年，即1963年，進行了大當量的大氣層核試驗使沉積物中的137Cs蓄積峰最大，成為主計年時標[2—3]。沉積物中其他的137Cs蓄積峰對應核試驗較多或者發(fā)生核事故的年份，構成了輔助計年時標；輔助計年時標包括1954年、1959年、1971年、1975年、1986年和2011年[2—7]。對于沉降量最大的1963年的計年時標，大家普遍認同，對其他輔助計年時標，因為各地沉積環(huán)境的差異還存有爭議[8]，但不影響137Cs測年方法的廣泛應用。另外，137Cs與210Pb測年方法的相互驗證，可以彌補各自的缺欠[9]。

粒度分析是經(jīng)典的沉積學方法，在河口、海岸、潮流沙脊等多種環(huán)境分析中得到應用，所得結果令人滿意[10]。粒度參數(shù)是推斷沉積物沉積過程的常用手段，前期在鴨綠江口西汊道和鄰近西岸潮灘的合作研究中也做過類似工作[11—12]，在本研究中其結果用來作為對比參照。

本文結合國家自然基金項目——海岸發(fā)育、河口沉積與入海通量耦合機制的沉積記錄研究，對采自鴨綠江主汊道的5個柱狀樣進行了210Pb與137Cs測年和粒度分析，并與前期合作完成的研究成果[11—12]進行對比，驗證依賴鴨綠江口西汊道和西岸潮灘研究得出的關于鴨綠江河口地貌演變的相應結論，探討流域來水來沙、河口沉積與海岸發(fā)育之間的耦合效應，尋找鴨綠江河口地貌演化的新證據(jù)。

2 研究區(qū)域

鴨綠江為中朝兩國界河，目前的鴨綠江河口以綢緞島為界分為西汊道和東汊道。東汊道為主汊道，東汊道又進一步分為中水道和東水道，構成鴨綠江口“二級分汊，三口入?！钡暮觿?圖1)。

圖1 研究區(qū)域及采樣點位置圖Fig.1 Location of the research area and the collected samples

近百年來鴨綠江口地貌發(fā)生了巨大的變化，已經(jīng)被眾多學者的研究所證實。早在20世紀80年代程巖等就指出：在1940年以前，鴨綠江處于自然淤積、延伸和頻繁擺動改道發(fā)展階段，每年挾帶大量泥沙在入海河口地區(qū)落淤。鴨綠江西汊道是當時“江口寬27 km內的唯一深水航道”[13]。程巖等又根據(jù)西水道沉積記錄中的測年、粒度、碎屑礦物、重金屬等數(shù)據(jù)，進一步闡述了西汊道成為“廢棄”汊道的演化過程：綢緞島擴張并向西并岸，西汊道上游淤淺，退化為潮汐通道，中水道成為鴨綠江的主要水流通道；并指出三角洲的發(fā)育近期逐漸停止，鄰近淺海沉積物已經(jīng)開始向陸運動[14]。此外，其他學者從重金屬、粒度、指示性礦物、常量元素、稀土元素的沉積記錄中，也找到了鴨綠江西汊道地貌發(fā)生巨變的證據(jù)[11—12,15—18]。

盡管已有的沉積記錄帶來了大量鴨綠江河口地貌演變和環(huán)境變化的信息，但受采樣條件的限制，這些研究所使用的沉積記錄都來自鴨綠江口“廢棄”的西汊道或鄰近的西岸潮灘，未涉及鴨綠江口主汊道。2013年終于采集到主汊道的5個柱狀樣，為研究鴨綠江口的地貌演化與鄰近海岸發(fā)育的沉積聯(lián)系提供了更為豐富的沉積記錄。

3 材料和方法

3.1 樣品來源

主汊道的5個柱狀樣采于2013年8月，地貌位置分別為：C1位于河口灣頂部，C2位于主汊道江心島南側，C3位于主汊道的邊灘，C4、C5位于主汊道口門附近。用做對比研究的柱狀樣采于2006-2011年，是南京大學與遼東學院圍繞著4個國家自然基金項目聯(lián)合采集的(4個柱狀樣部分成果已發(fā)表)。各柱狀樣采樣點位置見圖1，數(shù)據(jù)來源見表1。

表1 本研究樣品數(shù)據(jù)來源

圖2

圖2 鴨綠江口各柱狀樣210Pb、137Cs及粒度參數(shù)深度分布曲線(Z2、X-1、Z6、D1-3數(shù)據(jù)來自文獻[11-12])Fig.2 Vertical distribution curves of 210Pb, 137Cs and the granularity parameters(Z2、X-1、Z6、D1-3 data from reference [11-12])

各柱狀樣采樣地點用GPS進行定位。柱狀樣的采集均利用外徑90 mm、內徑85 mm的PVC管，在低潮位水深1 m左右時，通過重力打入灘面的方式獲取?，F(xiàn)場分別量取內柱及灘面至柱頂?shù)母卟睿蟮脴悠返膲嚎s比。實驗室內按2 cm間隔分樣進行粒度分析，按4～6 cm間隔取樣進行210Pb與137Cs測年。

3.2 樣品分析

粒度測試采用BT-9300HT激光粒度儀，測量范圍為0.1～2 000 μm，重復測量誤差小于3%。分析前，樣品中加入10～20 mL濃度為0.05 mol/L的[NaPO3]6作為分散劑，沉積物粒度參數(shù)根據(jù)Folk和Ward算法公式得出。采用粒級-標準偏差法提取柱狀樣的敏感粒度組分。其原理是通過每一粒級所對應含量的標準偏差變化而獲得粒度組分的個數(shù)和分布范圍，較大的標準偏差值所對應的粒度即為對沉積環(huán)境變化敏感的粒度眾數(shù)[19]。

210Pb和137Cs測試在中國科學院南京地理與湖泊研究所湖泊沉積與環(huán)境重點實驗室完成。210Pb和137Cs的測試采用γ譜分析系統(tǒng)(美國EG & GORTEC公司)，210Pb和137Cs標準樣品由中國原子能研究院提供；用英國利物浦大學標準樣品做比對標準[9]?？紤]流域來源的固相微粒隨機性大，柱狀樣不同取樣層中的226Ra比活度存在較大波動，影響沉積物相應取樣層中非過剩210Pb比活度的值，所以本次研究樣品均采用直接法剔除本底值，獲得過剩210Pb比活度(210Pb過剩)[20]。考慮到鴨綠江口的沉積物主要來自于流域，因此計算210Pb的沉積速率采用CIC模式[21]。

4 結果

4.1 沉積年代

通過測試和計算獲得的210Pb比活度和137Cs比活度的深度分布曲線見圖2。

由于主汊道各柱狀樣210Pb垂向分布曲線不是很典型，而137Cs計年時標已經(jīng)得到眾多學者的認可，137Cs向上或向下的擴散不會改變137Cs蓄積峰的賦存位置，因而不影響137Cs蓄積峰的斷代意義[8]。所以本文采用137Cs的計年時標建立年代框架，最大蓄積峰優(yōu)先考慮為1963年；同時，采用210Pb沉積速率獲得的年代進行對比校驗。

對于137Cs的其他輔助計年時標，先用主計年時標內插或外延判斷輔助計年時標蓄積峰年代的合理性，再用210Pb沉積速率進行校驗。取自主汊道的5個柱狀樣的137Cs剖面，其中4個都能檢測到基本連續(xù)的峰型，證實了137Cs在鴨綠江口具有標年的能力。只有C4的137Cs峰型不連續(xù)，所以C4采用210Pb沉積速率進行定年。前期研究的Z2、X-1、Z6、D1-3柱狀樣沒有137Cs數(shù)據(jù)，仍采用210Pb數(shù)據(jù)標年。各柱狀樣的沉積速率與年代框架見表2。

需要特別說明的是，C1的40 cm蓄積峰對應1963年更可信，與210Pb的測年結果驗證后也基本一致。而24 cm處的最大蓄積峰的出現(xiàn)過于突兀(該處137Cs測量值是其他樣品最高值的3倍)，上下層也沒有過渡值，極有可能是測量誤差造成的；即使不是測量誤差，也可能是1986年的計年時標，這種最大蓄積峰未對應1963年的情況在其他地區(qū)也有報道[9,22]。C2的144 cm處的蓄積峰推測是1959年的輔助計年時標；C2的114 cm和C3的60 cm蓄積峰推測是1971年的輔助計年時標。這3個蓄積峰還有以下兩種可能的解釋：混合擴散作用導致形成的連帶峰或者是流域泥沙所攜帶核素輸入的滯后效應[20]。C2、C3、C4都出現(xiàn)了137Cs的表層蓄積峰，是否是2011年日本福島核事故[7]的影響有待進一步的研究。

表2 鴨綠江口各柱狀樣210Pb與137Cs的沉積速率與年代框架

注：Z2、X-1、Z6、D1-3的210Pb測年數(shù)據(jù)來自文獻[11-12]，—表示未檢出或未檢測的指標項。

1963和1986年的計年時標在鴨綠江口主汊道柱狀樣中普遍存在，可信度高。但1954、1959、1971、1975、2011年計年時標的存在與否仍需進一步的確鑿證據(jù)。對于210Pb測年，各柱狀樣均選擇210Pb過剩與深度對數(shù)相關性較好的衰變段落來計算沉積速率[23]；存在衰變曲線分段情況時，沉積速率分段計算[24]。C2的210Pb曲線因無明顯衰變段，沒有獲得210Pb測年數(shù)據(jù)。

4.2 粒度分析

4.2.1 頻率曲線

沉積物的頻率曲線特征是判斷沉積作用形式的重要手段之一，頻率曲線的峰態(tài)類型反映了沉積作用形式的變化。

C1、C2各分層樣品的頻率曲線以單峰為主，分別占樣品總數(shù)的90%和85%；C2的134 cm(137Cs定年為1960年)以下雙峰曲線逐漸增多。C3、C4、C5各分層樣品的頻率曲線以雙峰為主，占樣品總數(shù)的85%、63%和97%；C3的表層、C4的50 cm(210Pb定年為1995年)以下樣品的單峰曲線偏多。

西汊道及西岸潮灘柱狀樣(X-1、Z2、Z6、D1-3)各分層樣品的頻率曲線都是雙峰曲線[11—12]，與主汊道的C3、C5及C4的50 cm以上分層樣品的頻率曲線相似，而主汊道的C1、C2、C4的50 cm以下的分層樣品以單峰曲線為主，在西汊道及西岸潮灘柱狀樣中沒有出現(xiàn)過這種類型。

4.2.2 敏感粒度

敏感粒度是指那些對沉積環(huán)境中能量變化敏感，能夠指示沉積環(huán)境中不同能量水動力的粒度組分。采用粒級-標準偏差算法提取主汊道柱狀樣的敏感粒度組分，結果見圖3。

注：圖中曲線上數(shù)字為敏感粒度的粒級值圖3 主汊道各柱狀樣沉積物粒級—標準偏差曲線Fig.3 Size fraction-standard deviation curve of the samples in the Main Branch

敏感粒度曲線皆為雙峰模式，可分為粗細兩個環(huán)境敏感粒度組分。細組分的敏感粒度分別是21.1 μm(C2、C4、C5)與23.5 μm(C1、C3)；粗組分的敏感粒度在145.1～247.8 μm之間，各柱狀樣按粗組分敏感粒度大小排列為C5>C4>C3>C1>C2。

西汊道與西岸潮灘的柱狀樣(Z2與Z6)細組分敏感粒度為12.0 μm，只相當主汊道細組分敏感粒度的1/2左右；粗組分敏感粒度分別是193.0 μm和162.0 μm[11]，落在主汊道柱狀樣的閾值范圍內。

4.2.3 垂向分布

主汊道的沉積物以灰黑色或黃色粉砂為主，向底部、向海方向顏色逐漸變淺，C4底部有貝殼碎片。其平均粒徑、分選系數(shù)、偏態(tài)、峰態(tài)等參數(shù)和沉積物組分見圖2。平均粒徑在3.03Φ～6.27Φ之間，除C1外都是自下而上逐漸變細；分選系數(shù)和偏態(tài)分別為1.32～2.18與-0.04～0.45；峰態(tài)為0.81～1.57。除C4底部外，分選系數(shù)、偏態(tài)、峰態(tài)的垂向變化都較小。沉積物組分以粉砂為主，砂次之，黏土含量少且變化小，入海方向砂的含量除C1外都明顯增加。

西汊道和西岸潮灘的沉積物以褐色、灰褐色粉砂為主，Z6、D1-3有少量貝殼碎片，其平均粒徑、分選系數(shù)、偏態(tài)、峰態(tài)等參數(shù)和沉積物組分如圖2所示(X-1、D1-3只有平均粒徑資料)。平均粒徑在2.58Φ～6.57Φ之間變化，自下而上的平均粒徑X-1逐漸變細，Z2逐漸變粗，Z6、D1-3是先逐漸變細而后又轉為逐漸變粗；Z2和Z6的分選系數(shù)為1.58～2.48、偏態(tài)為-1.15～2.43、峰態(tài)為2.27～3.09，其沉積物中砂的組分含量偏多。

5 討論

5.1137Cs與210Pb沉積曲線中“事件信號”的互動響應

鴨綠江口主汊道、西汊道及鄰近西海岸因不同的沉積物供給，以及沉積動力環(huán)境的差異，使得137Cs與210Pb的沉積曲線各不相同。但是，對于較大的環(huán)境變化或流域事件，137Cs與210Pb沉積曲線往往同步出現(xiàn)“事件信號”，這對于認識鴨綠江口的地貌演化與鄰近海岸發(fā)育之間的沉積關聯(lián)十分有效。

C1柱狀樣的137Cs曲線連續(xù)。1960年以前(40 cm以下)，210Pb過剩數(shù)值較高且近垂線分布，是快速沉積的標志[25]；1960年以后(40 cm以上)210Pb過剩沉積速率與137Cs沉積速率相近，表明這里自1960年以來緩慢的沉積狀態(tài)。1960年前后的巨大差異，使1960年成為重要事件信號的時間節(jié)點。

C2柱狀樣以極高的137Cs沉積速率、137Cs連帶峰、較高的210Pb過剩、210Pb過剩衰變曲線近垂直分布等特征，預示著這里快速的沉積過程和動蕩的沉積環(huán)境，這應該與江心島的迅速增長有關。1990年(60 cm以上)以后出現(xiàn)了137Cs間斷，結合210Pb過剩曲線近垂直分布、較高210Pb過剩和鴨綠江口沉積中心的地貌位置等信息，推測是沉積物充分混合后的快速沉積造成的。類似狀況在珠江口的研究中也被證實[26]。由此可見，1990年也是事件信號的時間節(jié)點。表層137Cs蓄積峰，疑是受到2011年日本福島事件的影響。

C3柱狀樣的底部是1960年。野外采樣只能達到這個深度，再往下是PVC管難以插入的堅硬細沙層，巖性的巨大差異又指向1960年這個值得特別關注的“事件信號”。C3柱狀樣的32 cm處出現(xiàn)了137Cs蓄積峰、210Pb過剩曲線在此深度以上呈現(xiàn)指數(shù)衰變的特征，均指向了1990年的“事件信號”。

C4柱狀樣的137Cs曲線，除表層外(疑是2011年日本福島事件的影響)都“缺失”。結合210Pb過剩極高的沉積速率，與C2的60 cm以后相似，反映出快速的沉積狀態(tài)。C4底部只能達到1990年，往下是PVC采樣管難以插入的堅硬細沙層，又一次指向了發(fā)生在1990年的“事件信號”。

C5柱狀樣的137Cs曲線連續(xù)。210Pb過剩垂向曲線分段沉積的沉積速率與137Cs相應分時段的沉積速率高度一致，顯示了這里沉積過程的階段性；具體表現(xiàn)為1960年前后的時段沉積速率較快，其他時段相對較慢。

將主汊道沉積與西汊道和西岸潮灘沉積的前期研究結果進行比較就會發(fā)現(xiàn)：

主汊道各柱狀樣210Pb過剩和137Cs曲線顯示的1960年的“事件信號”，同樣出現(xiàn)在西岸潮灘D1-3的210Pb沉積曲線中；該曲線為分段沉積，第一衰變段為1990年以來的沉積，沉積環(huán)境相對穩(wěn)定；第二衰變段則為1960年以前的沉積，顯示出1960年前后210Pb曲線的巨大差異[12]。

主汊道各柱狀樣137Cs與210Pb過剩顯示的1990年的“事件信號”，同樣出現(xiàn)在西岸潮灘記錄中，Z6柱狀樣的210Pb的剖面曲線在1990年出現(xiàn)跳躍性的間斷(圖2)。

需要特別指出的是，用做對比的柱狀樣Z2、X-1、Z6、D1-3分別采自2006年、2010年和2011年，當時沒有進行137Cs測試和粒級校正[20,27]，即使主汊道做了粒度校正也無法與其進行對比，所以不能完全排除有些“事件信號”是粒度因素干擾的結果。因此這些“事件信號”的確認，需要更多的年代學和沉積學方面的證據(jù)。

5.2 粒度參數(shù)變化的關聯(lián)響應

5.2.1 動力差異在頻率曲線上的反映

沉積動力單一通常表現(xiàn)為單峰頻率曲線，沉積動力多樣通常表現(xiàn)為多峰頻率曲線。

主汊道的C1全部、C2的134 cm(1960年)以上及C4的50 cm(1995年)以下，粒度頻率曲線以較為對稱的單峰態(tài)占主導，表明這些區(qū)域的相應時段是以單一河流作用為主的沉積環(huán)境。

主汊道C2的134 cm(1960年)以下C3、C4的50 cm(1995年)以上及C5的粒度頻率曲線以雙峰態(tài)占主導，反映出在不同動力強度下沉積物的混合，表明這些區(qū)域相應時段是潮控下往復流的沉積環(huán)境。

西汊道及其鄰近西岸潮灘的粒度頻率曲線都是雙峰態(tài)，顯示了潮控下往復流沉積環(huán)境所特有的粒度頻率曲線特征[11—12]。這與主汊道C2的134 cm(1960年)以下、C3、C4的50 cm(1995年)以上、C5的沉積環(huán)境基本一致。

5.2.2 敏感粒度的物源提示

對于沉積物的細組分敏感粒度，C2、C4、C5都是21.1 μm，與鴨綠江輸沙中的懸沙粒徑[12]范圍一致，表明其來源于鴨綠江輸沙的懸浮組分。C1、C3出現(xiàn)21.1 μm的細組分敏感粒度，可能來源于鴨綠江輸沙的躍移質組分，因為C1、C3地貌部位都在主泓線附近，水動力較強。西汊道與西岸潮灘的細組分敏感粒度為12.0 μm，只有主汊道的一半左右，應該是潮流影響下河口沉積的再懸浮物質。

對于沉積物的粗組分敏感粒度，各柱狀樣差異顯著，來源相對復雜。主汊道C1、C2、C3與西汊道和西岸潮灘的粗組分敏感粒度比較接近，應該同源，分析是早期鴨綠江作為自然狀態(tài)下的山溪型河流時的沉積物[14]。C4、C5的粗組分敏感粒度異常偏大，與西朝鮮灣水下潮流脊的淺黃色細沙殘留沉積[28]組分接近，這也驗證了前期研究提出的鴨綠江口鄰近淺海表層沉積物已經(jīng)開始向陸運動的結論[14]。

5.2.3 垂向粒度轉折變化的時間節(jié)點對比

沉積記錄中平均粒徑粗或細的轉折突變，是沉積環(huán)境發(fā)生轉變的重要依據(jù)。西汊道與西岸潮灘的前期研究，已經(jīng)標定出一些平均粒徑發(fā)生轉折突變的年代(其他粒度參數(shù)也隨之產(chǎn)生相應變化)，分別是1940、1970、1990和1995年[11—12]，這些年代的沉積在主汊道的沉積記錄中有明顯的耦合效應(圖2)。

1940年的粒度變化，主汊道的C5(其他柱狀樣未達到相應的沉積深度)是由細轉粗。這與西汊道的Z2和西岸潮灘的D1-3的突變轉折一致，與潮灘Z6的突變轉折相反。

1970年的粒度變化，在同期西汊道和西岸潮灘十分突出，但在主汊道只是位于東汊道與西汊道的匯合處的C1柱狀樣出現(xiàn)了粗化的極值，主汊道其他的柱狀樣沒有明顯的響應。

1990年的粒度變化，C1表現(xiàn)為由細轉粗，C4表現(xiàn)為由粗轉細，C2、C3、C5表現(xiàn)為波動加?。欢靼冻睘┖臀縻獾赖牧６绒D折都是跳躍性變粗再轉細。

1995年的粒度變化，C2表現(xiàn)為由細轉粗；C4、C5表現(xiàn)為由粗轉細；而同期西汊道和西岸潮灘的粒度轉折變化都是由細轉粗。

1960年和2000年的粒度變化，雖然前期研究并未提及，但在主汊道與西汊道和西岸潮灘的沉積記錄中都可以發(fā)現(xiàn)蹤跡。

1960年，C1表現(xiàn)為由細轉粗；C2表現(xiàn)為由粗轉細；C3、C5表現(xiàn)為跳躍性變化。同期，西岸潮灘及西汊道的粒度垂向曲線X-1、D1-3、Z2表現(xiàn)為由粗轉細，Z6表現(xiàn)為跳躍性的波動變化。

2000年，C1至C5都表現(xiàn)為粒度的跳躍性變化。同期西汊道和西岸潮灘的柱狀樣同樣存在粒度的突變。

5.3 沉積記錄時空變化的耦合效應分析

5.3.1 1940年以前

20世紀30年代以前，西汊道作為鴨綠江的主汊道，是當時“江口寬27 km內的唯一深水航道”[29]。20世紀30年代以后，鴨綠江流域先后修建了41座水庫[14]，大大改變了徑流的年內分配，使大量泥沙被攔蓄在庫內，入海泥沙急劇減少。據(jù)Cheng和Valle-Levinson關于強潮河口理想模型的分析，層化狀態(tài)對側向環(huán)流的對稱性影響很大，山潮水比值小、層化弱時側向環(huán)流對稱性不好，水道擺動變大[30]。1937年水豐電站的修建，極大地改變了河口的水沙條件，使層化狀態(tài)更弱，造成西汊道水道擺動加大，沖刷能力減弱，西汊道逐漸失去了主泓地位。

另外，Cheng和Valle-Levinson關于強潮河口理想模型的分析還表明，汊道規(guī)模對側向環(huán)流對稱性的影響也非常明顯[30]。汊道越寬，科氏力的影響越大，側向環(huán)流越不對稱，水道擺動就越大。所以，1940年前后，鴨綠江口地貌的演化逐漸變快，可能還與西汊道的側向環(huán)流不對稱越發(fā)加劇有關。西汊道的Z2和西岸潮灘的D1-3的粒度發(fā)生由粗轉細的變化，是西汊道水動力減弱，泥沙供給減少造成的。Z6的粒度跳躍性地由細轉粗，則是可能因為其位于當時的潮汐水道上的緣故。與此同時，得到大量徑流的東汊道成為主泓，逐漸轉變?yōu)楹恿髦縻獾馈?/p>

由于C2、C3、C4所處的空間位置都是在1940年以后才生成的東汊道上，所以普遍缺少1940年以前的沉積記錄。推測1940年以前，這些區(qū)域的基底應該是西朝鮮灣的水下潮流脊的一部分，是一種淺黃色以細沙為主的殘留沉積[28]，表現(xiàn)為PVC管難以插入的堅硬細沙層。C5柱狀樣位于鴨綠江口門外的淺灘上，1940年后粒度由細轉粗，是東汊道逐步向主汊道轉化的證據(jù)之一。

5.3.2 1960年前后

鴨綠江口主水道由西水道往中水道的轉移，是河口地貌演變的大事件。20世紀初鴨綠江干流建壩發(fā)電后，正是循著該發(fā)展趨勢，鴨綠江口最終進入廢棄西水道的新穩(wěn)定態(tài)。鴨綠江口目前“二級分汊，三口入?！毙路€(wěn)定態(tài)的形成，前期研究給出的時間段是1934—1982年[14]。地貌演化雖然自身是一個漸變過程，但“突變”與“漸變”在地貌演化中具有同樣重要的意義，有時突變的影響更大。1960年鴨綠江爆發(fā)了全流域的大洪水(據(jù)丹東市統(tǒng)計年鑒)，這次大洪水造成了鴨綠江口與鄰近海岸地貌演化的“突變”。本次研究涉及的9個柱狀樣，有8個都留下了各自不同的沉積記錄。通過主汊道與西汊道及西岸潮灘沉積剖面的“事件信號”的時空對比分析可知：

1960年以前，主汊道的江心島附近的河口灣沉積速率非?？?，沉積記錄中(C1)的雙峰曲線較多，表明這一區(qū)域潮流的影響比1960年以后要大很多；主汊道的其他區(qū)域(C2、C3、C4)都是像西朝鮮灣水下潮流脊一樣的細沙硬基底(PVC管難以插入)；口門外(C5)是沉積偏粗的高速沉積區(qū)。與此同期的西汊道沉積相對較細(X-1，Z2)；西岸潮灘連續(xù)的沉積過程也被1960年硬性“打斷”，D1-3的210Pb垂向曲線表現(xiàn)尤為突出。

1960年以后，上述各區(qū)域的沉積特征都發(fā)生了顯著改變。除江心島區(qū)域(C1)仍保留高速、動蕩的沉積態(tài)勢外，主汊道的不同區(qū)域(C2、C3、C5)先后進入平穩(wěn)的淤泥質粉砂沉積狀態(tài)。與此同期的西汊道受自然狀態(tài)水動力平衡調整的需要，水流歸“槽”，水面大幅度萎縮，灘面沉積加劇(灘面X-1柱狀樣的沉積速率高達5.84 cm/a，是非灘面Z2柱狀樣沉積速率的6.2倍)；而西岸潮灘D1-3的210Pb曲線顯示，沉積過程被隔斷后，沉積速率重新調整為1.71 cm/a。

1960年發(fā)生在鴨綠江河口的地貌巨變，是由于人類活動長期的累積效應、疊加大洪水事件觸發(fā)形成的。這個結果驗證了有關鴨綠江河口地貌演化過程的基本結論[14—16]，同時將鴨綠江河口地貌大格局的形成年代定格在了1960年。

5.3.3 1970年前后

西汊道和西岸潮灘在1970年前后，存在較為突出的沉積環(huán)境變化，X-1、D1-3、Z2、Z6柱狀樣上都有粒度突變或轉折的沉積記錄。究其原因推測與西汊道的圍墾、疏浚航道、港口建設等人類活動的反復擾動有關。

西汊道逐漸演變成一個河口灣后，灣內淺灘密布、水流散亂，從而引發(fā)大規(guī)模的圍海造田活動。在西汊道東岸，朝鮮方面為自身交通和農田保護的需要，人為堵截了綢緞島間的一些橫向支汊，開始圍海造地；在西汊道西岸，中方也在大東港一帶展開了大規(guī)模的圍海造田活動和港口建設。這些圍墾工程陸陸續(xù)續(xù)進行了十幾年，“塞支強干”的結果，使西汊道眾多支流歸槽，潮流得到顯著增加，而河流作用進一步減弱。為適應水動力條件的這種改變，西汊道下游的河床做了一定程度的自我調整，這與李炎等[31]在椒江河口所做的沉積中心縱向遷移規(guī)律的研究結論是一致的，表現(xiàn)為西汊道出口的西水道變成了潮汐水道逐年刷深，攔門沙逐漸外移，1964—1982年河口攔門沙外移了2.1 km[29]。

1970年前后，西汊道和西岸潮灘沉積環(huán)境發(fā)生的顯著變化，在主汊道的C2～C5的沉積記錄中并沒有顯著的表現(xiàn)，顯然這些變化不屬于整個流域的環(huán)境事件；而C1柱狀樣粒度的轉折變化，是綢緞島上口的航道疏浚造成的，也不屬于流域事件。

5.3.4 1990年前后

1990年前后，主汊道與西汊道和西岸潮灘同步發(fā)生137Cs與210Pb過剩的“事件曲線”和粒度的轉折變化，說明這是一次流域事件，推測是對鴨綠江下游大規(guī)模采砂活動的響應。

1990年前后，鴨綠江下游采砂一度達到0.38 Mt/a，相當于鴨綠江年輸沙量的25%[12]，采砂改變了河床形態(tài)，強化了潮流影響，加劇了再懸浮作用，使鴨綠江西岸潮灘的沉積跳躍性變細，西汊道的沉積跳躍性變粗；同期，主汊道C4開始接受淤泥質粉砂沉積(之前的基底始終是堅硬的細沙層)、C1和C3出現(xiàn)粗化峰值、C5也有跳躍性粒度變化。

鴨綠江主汊道附近灘面的粗化與西岸潮灘沉積的跳躍性變細是一種帶有“耦合效應”的沉積過程，西岸潮灘的細粒物質來源于主汊道再懸浮物質的沉降。

5.3.5 1995年以后

1995年發(fā)生了鴨綠江流域有水文記錄以來的最大洪水。前期研究在鴨綠江西汊道和西岸潮灘的地層剖面中確認了這次沉積事件的記錄，表現(xiàn)為粒度由細轉粗的轉折變化[11—12]。而主汊道的C4、C5則表現(xiàn)為由粗轉細的粒度變化。

主汊道灘面的沉積粗化與西岸潮灘的沉積細化同樣也是一種帶有“耦合效應”的沉積過程，西岸潮灘相應層位的細粒物質應該來源于同期C4、C5區(qū)域的再懸浮物質。

另外，2000年的粒度變化，也是一次與洪水有關的流域事件，主汊道與西汊道和西岸潮灘的沉積記錄都有反映，進一步顯示了三者之間的沉積聯(lián)系。

6 結論

主汊道的沉積記錄交互存在河流作用和潮流作用兩種沉積環(huán)境，自陸向海潮流作用影響的沉積記錄逐漸增多，沉積特征與西汊道和西岸潮灘一致；以河流作用為主的沉積記錄在西汊道和西岸潮灘沒有出現(xiàn)。

主汊道的細組分來源于鴨綠江徑流，西汊道的細組分來源于潮流影響下的河口再懸浮物質。粗組分的敏感粒度來源復雜，主汊道上部的粗組分與西汊道和西岸潮灘的接近，來源于鴨綠江早期徑流，主汊道下部的粗組分來源于西朝鮮灣水下潮流脊的殘留細沙。

鴨綠江主汊道與西汊道和鄰近西海岸的沉積記錄，對環(huán)境變化或流域事件的響應時間基本同步，其中1960年的環(huán)境變化最為突出，代表了鴨綠江河口地貌大格局的形成年代。

鴨綠江口主汊道的沉積記錄與西汊道和西岸潮灘的沉積記錄存在顯著的耦合，都是對環(huán)境變化、人類活動、流域事件(大洪水)的響應；前期借助于西汊道和西岸潮灘沉積記錄得出的關于鴨綠江口地貌演化的部分研究成果得到了進一步的驗證。

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The coupling of the sedimentary records in the Yalu River estuary and the adjacent western coasts

Liu Yue1, Cheng Yan1, Li Hongjun1, Gao Jianhua2, Zheng Jinhua3, Zhang Chunpeng1, Zhang Liang1, Liu Jingwei1

(1.UrbanConstructionCollege,EasternLiaoningUniversity,Dandong118003,China;2.KeyLaboratoryforCoastandIslandDevelopmentofMinistryofEducation,NanjingUniversity,Nanjing210093,China;3.WaterAffairsandResourceManagementOffice,WaterConservancyBureauofLiaozhongCounty,Shenyang110200,China)

New evidence of the geomorphic evolution in the Yalu River estuary and coupling effects between water, sand, estuarine deposit and coastal development were explored, based on the analysis of210Pb and137Cs dating and the granularity of the 5 sediment cores collected from the Main Branch of the Yalu River estuary and the formerly studied 4 sediment cores collected in the tidal flat of western coasts and the West Branch. The results indicated that the fluvial action and the tidal action individually dominated the different sedimentary periods in the Main Branch；and the deposit dominated by the tidal action in the Main Branch was in accord with those in the West Branch and the adjacent western coasts in the Yalu River estuary. The material sources in the Main Branch were different from the West Branch and the western coasts. For the sedimentary records in the Main Branch, West Branch and the western coasts were all coupled with the environmental changes, the human activities, and the watershed events like the floods, and the responding time was basically synchronous. 5 obvious “event signals” appeared the sedimentary records, and the year of 1960 was the most important time when the estuarine geomorphy changed greatly.

sedimentary record; Yalu River estuary; coupling

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.01.008

2016-04-06；

2016-07-10。

國家自然科學基金(41271028, 41576043)。

劉月(1972—)，女，遼寧省凌海市人，副教授，主要從事河口地貌與環(huán)境研究。E-mail:moonliudd@126.com.

*通信作者：程巖(1960—)，男，教授，主要從事河口地貌和河口沉積研究。E-mail:yancheng60@126.com.

P736.21

A

0253-4193(2017)01-0076-13

劉月, 程巖, 李紅軍, 等. 鴨綠江口與鄰近西海岸沉積記錄的耦合[J]. 海洋學報, 2017, 39(1): 76-88,

Liu Yue, Cheng Yan, Li Hongjun, et al. The coupling of the sedimentary records in the Yalu River estuary and the adjacent western coasts[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(1): 76-88, doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2017.01.008