南黃海沉積物磁性特征及其對(duì)物源變化的指示
——以南黃海中部泥質(zhì)區(qū)YSC-10孔為例

劉庚，韓喜彬，陳燕萍，胡邦琦，易亮

1.自然資源部第二海洋研究所，自然資源部海底科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310012

2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所，自然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

3.同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院，海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092

0 引言

氣候變化和環(huán)境過程控制著磁性礦物的形成、搬運(yùn)、沉積和改造，因此，沉積物磁性性質(zhì)可作為環(huán)境變化和氣候過程的有效代用指標(biāo)[1]，在陸地[2-3]和海洋沉積物[4]的研究中應(yīng)用廣泛。中國(guó)東部陸架海是研究海陸相互作用的良好靶區(qū)，磁學(xué)指標(biāo)在黃、東海海區(qū)沉積物研究中的應(yīng)用增進(jìn)了人們對(duì)古環(huán)境和古氣候變化的認(rèn)識(shí)[5-7]。

黃海是一個(gè)半封閉的陸架海，被中國(guó)大陸和朝鮮半島所包圍，黃海的物源主要來自長(zhǎng)江、黃河以及朝鮮半島的部分河流[8]。這些入海碎屑物質(zhì)在海洋水動(dòng)力的作用下，形成了多個(gè)泥質(zhì)區(qū)[9]，南黃海中部泥質(zhì)區(qū)是其中最大的一個(gè)（圖1）。該泥質(zhì)區(qū)的物源受諸多因素影響，如海平面變化[15]、冬季風(fēng)驅(qū)動(dòng)的沿岸流[16]、黃海暖流[12]、東亞夏季風(fēng)[8,17]、河口三角洲發(fā)育[10]及河流改道[13,18]等。因此，研究南黃海物源可以反映全新世以來的古氣候、古海洋變化及海陸相互作用等區(qū)域古環(huán)境演化特征。

圖1 黃東海流系[8]與 YSC-10，YDZ-3[10]，YSDP 102[11]，YSDP 103[12]，38002 和 31003[13]站位示意圖灰色區(qū)域表示黃海全新世沉積[14]Fig.1 Current systems in the Yellow Sea and East China Sea[8]and geographic location of boreholesLocation of sites YSC-10,YDZ-3[10],YSDP 102[11],YSDP 103[12],38002 and 31003[13];grey area represents Holocene deposition of the Yellow Sea[14]

河流入海物質(zhì)的輸運(yùn)和沉積受控于海洋環(huán)流，黃海暖流和兩側(cè)的沿岸流構(gòu)成了南黃海的主要環(huán)流體系[19]。黃海暖流對(duì)黃海海域的物質(zhì)搬運(yùn)、沉積環(huán)境變化有著重要影響，其演化歷史與環(huán)境效應(yīng)受到廣泛關(guān)注[20-22]。由于不同環(huán)境代用指標(biāo)的響應(yīng)和記錄站位的位置不同，關(guān)于黃海暖流的形成時(shí)間前人研究有較大差異。Konget al.[12]基于地球化學(xué)證據(jù)和有孔蟲分布規(guī)律推斷約4.3 ka B.P.黃海暖流進(jìn)入黃海東南部。劉健等[20]的研究表明約6 ka B.P.黃海暖流的進(jìn)入改變了南黃海東南側(cè)泥質(zhì)區(qū)的化學(xué)組成、沉積磁組構(gòu)特征和有孔蟲分布。南黃海東南部YSDP 102孔的有孔蟲記錄顯示黃海暖流及與其相伴的冷水團(tuán)形成于距今6.4 ka B.P.[21]。YE-2孔的海表溫度升高表明黃海暖流于6.9 ka B.P.進(jìn)入南黃海中部泥質(zhì)區(qū)[22]。本文將通過磁學(xué)指標(biāo)、巖性粒度等的綜合對(duì)比，分析影響南黃海中部YSC-10孔磁學(xué)指標(biāo)強(qiáng)弱變化的主要因素，進(jìn)而探討南黃海物源變化及其環(huán)境意義。

1 區(qū)域背景

南黃海陸架寬緩，平均水深55 m，以水深80 m為界有一西北—東南走向的海槽[15]（圖1）。南黃海水文環(huán)境主要受周圍入海河流和源自西太平洋的暖流影響[19]，南黃海入海淡水主要來自長(zhǎng)江（6.0×1011t/a）和黃河（3.0×1010t/a），朝鮮半島河流的影響較小[12]。全新世以來海平面快速上漲，8～9 ka B.P.海平面比現(xiàn)在低約15 m，海平面的快速上漲止于7 ka B.P.[23]。

南黃海存在由黃海暖流和沿岸流構(gòu)成的環(huán)流體系[19]。在冬季風(fēng)的驅(qū)動(dòng)下沿岸流將黃河入海物質(zhì)向南搬運(yùn)，此外在夏季風(fēng)和黃海暖流的影響下，長(zhǎng)江沖淡水?dāng)y帶的物質(zhì)向西北輸運(yùn)，共同影響南黃海沉積環(huán)境過程[24]。

2 樣品與方法

研究站位 YSC-10（122°25′E，35°58′N，水深56.8 m）位于南黃海中部泥質(zhì)區(qū)西緣，由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所于2015年以重力取樣法取得，巖芯長(zhǎng)454 cm。YSC-10孔巖性均一，沉積物表面呈灰色、青灰色，以黏土、粉砂顆粒為主，部分層位砂粒含量較高。巖芯0～150 cm按5 cm間隔取樣，150～454 cm按2 cm間隔取樣。

取浮游有孔蟲（混合種）用于14C定年，在美國(guó)Beta Analytic Inc以加速器質(zhì)譜法（AMS）測(cè)得其年齡。為消除碳儲(chǔ)庫影響[25]，用Calib7.1 program校正[26]，區(qū)域碳庫為-138 ± 68 a。

磁學(xué)實(shí)驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所古地磁與年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。樣品低頻（976 Hz,χlf）、高頻（15616 Hz,χhf）磁化率和磁化率—溫度（χ-T）曲線用卡帕橋磁化率儀（KLY-3S/CS-3）測(cè)得。頻率磁化率（χfd）由χlf和χhf差值的百分比計(jì)算獲得。因YSC-10孔巖性較為一致，等間距選取10個(gè)樣品，在氬氣環(huán)境下測(cè)量其χ-T曲線（室溫至700℃）。非磁滯剩磁（ARM）和等溫剩磁（IRM）利用2G-760巖石超導(dǎo)磁力儀測(cè)得，χARM由ARM值經(jīng)直流場(chǎng)矯正獲得。其中，ARM的交變場(chǎng)強(qiáng)和直流場(chǎng)強(qiáng)分別設(shè)定為100 mT和0.05 mT；IRM的外加場(chǎng)強(qiáng)為1 T、-0.1 T、-0.3 T，這里以1 T的IRM為飽和等溫剩磁（SIRM）。

樣品粒度測(cè)試在南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院進(jìn)行。將0.2 g干樣置于燒杯之中，加入20 mL去離子水溶解；然后向燒杯中加入30%的足量過氧化氫以去除有機(jī)質(zhì)，直至不再產(chǎn)生氣泡；再加入濃度為0.25 mol/L的鹽酸于樣品中，以除去鈣質(zhì)膠結(jié)物和生物殼體（CaCO3），直到無氣泡產(chǎn)生。然后加入去離子水靜置24 h，用吸管吸取上層清液，重復(fù)此過程，直到溶液接近中性。加5～10 mL濃度為0.5 mol/L的六偏磷酸鈉于燒杯中，攪拌后靜置24 h。在上機(jī)測(cè)試前用超聲波震蕩1 min使樣品充分分散，處理后的樣品用Malvern Mastersizer 2000型激光粒度儀測(cè)試。

3 結(jié)果

3.1 粒度特征與年齡框架

YSC-10孔巖性變化較為均一，粒度偏細(xì)，中值粒徑（M）為（6.57±0.65）μm，黏土、粉砂和砂含量分別為（63.22±4.22）%、（34.51±3.17）%和（2.28±1.57）%。依據(jù)沉積物黏土—粉砂—砂三組分含量和中值粒徑隨深度的變化特征（圖2），可將YSC-10孔以～250 cm深度分為上下兩個(gè)單元。其中，YSC-10孔下段（250 cm以深），粒度較粗且變化較大，中值粒徑為（7.02±0.55）μm，黏土、粉砂和砂含量分別為（60.35±3.53）% 、（36.63±2.69）% 和（3.03±1.91）% ；YSC-10孔上段（250 cm以淺），粒度相對(duì)較細(xì)且變化較小，中值粒徑為（6.01±0.26）μm，黏土、粉砂和砂含量分別為（66.78±1.95）%、（31.88±1.68）%和（1.34±0.67）%。

圖2 YSC-10孔粒度與磁學(xué)參數(shù)垂直變化圖（a）黏土（<8 μm）、粉砂（8～63 μm）和砂（>63 μm）百分含量；（b）年齡框架；（c）中值粒徑；（d）低頻質(zhì)量磁化率；（e）頻率磁化率；（f）非磁滯剩磁；（g）飽和等溫剩磁；（h）非磁滯剩磁與飽和等溫剩磁的比值Fig.2 Profiles of proxies in sediment of core YSC-10(a)clay percentage(<8 μ m),silt(8-63 μ m)and sand(>63 μ m);(b)chronological framework;(c)median grain size;(d)low-frequency mass susceptibility;(e)frequency susceptibility;(f)anhysteretic remanent magnetization(ARM);(g)saturation isothermal remanent magnetization(SIRM);and(h)ARM:SIRM ratio

根據(jù)獲得的有孔蟲14C年齡（表1），可以計(jì)算YSC-10孔的沉積速率變化：9.0～6.4 cal ka B.P.，沉積速率為88～99 cm/ka；6.4～5.1 cal ka B.P.，沉積速率降低 至 52 cm/ka；5.1～4.5 cal ka B.P.，沉積速率為YSC-10全孔最高時(shí)段，達(dá)到111 cm/ka；4.5～2.0 cal ka B.P.，沉積速率最低，僅為29 cm/ka；全孔平均沉積速率為63.65 cm/ka。盡管沉積速率發(fā)生了較大變化，但14C年齡總體隨深度的增加而增大，且時(shí)深關(guān)系較為穩(wěn)定（r=0.97，p<0.01）?？紤]到陸架沉積物有孔蟲14C的測(cè)年本身具有一定的不確定性[27]，去掉最后一個(gè)定年數(shù)據(jù)后，利用一元線性回歸分析獲得時(shí)深轉(zhuǎn)換關(guān)系，以線性內(nèi)插的方式建立YSC-10孔的年齡框架（圖2b）。根據(jù)這一年齡模式，推測(cè)YSC-10巖芯表層沉積物的年齡為1 881 cal a B.P.，底部年齡始于9 075 cal a B.P.。YSC-10孔表層沉積物的缺失，可能與研究站位處于南黃海中部泥質(zhì)區(qū)的邊緣且靠近山東半島南側(cè)侵蝕區(qū)[28]有關(guān)。

表1 YSC-10孔14C定年結(jié)果Table 1 Radiocarbon dates of materials from core YSC-10

3.2 沉積物磁性礦物

磁性礦物在加熱和冷卻過程中，磁化率會(huì)隨溫度的變化而發(fā)生改變，而不同磁性礦物的磁化率溫度特性具有顯著差異[29]。YSC-10孔樣品的χ-T曲線顯示從室溫加熱至280℃，磁化率呈緩慢衰減趨勢(shì)（圖3），指示了順磁性礦物的貢獻(xiàn)[30]；280℃～480℃磁化率逐漸上升，可能存在含鐵硅酸鹽礦物、黏土礦物、針鐵礦、水鐵礦等轉(zhuǎn)化成磁鐵礦[31]；480℃～520℃磁化率緩慢下降，可能受到了磁赤鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦的影響[1]；在加熱至540℃以上時(shí)磁化率急劇下降，在580℃達(dá)到低值，反映了磁鐵礦的特征[32]；580℃～650℃磁化率緩慢降低，表明少量赤鐵礦的存在[33]。樣品在冷卻至580℃、540℃和320℃時(shí)磁化率出現(xiàn)上升，最后冷卻至室溫。樣品經(jīng)過加熱冷卻后的磁化率是加熱前的8倍以上，反映了加熱—冷卻過程中有較多其他含鐵礦物轉(zhuǎn)化為磁鐵礦[33]。由于各深度的χ-T曲線形態(tài)相似，我們認(rèn)為YSC-10孔沉積物樣品中的磁性礦物以磁鐵礦和磁赤鐵礦為主，且在該孔沉積時(shí)段并未發(fā)生明顯改變。

圖3 YSC-10孔代表性樣品的χ-T曲線（紅色為升溫曲線，藍(lán)色為降溫曲線）Fig.3 Representative χ-T curves of core YSC-10(red=warming curve,blue=cooling curve)

3.3 環(huán)境磁學(xué)指標(biāo)變化

根據(jù)YSC-10孔沉積物磁學(xué)參數(shù)的變化可將巖芯以110 cm深度分為上下兩層（圖2）。

Ⅰ層（110 cm以深，時(shí)代為9.0～4.8 cal ka B.P.）。低頻質(zhì)量磁化率（χlf）、頻率磁化率（χfd）、非磁滯剩磁（χARM）、飽和等溫剩磁（SIRM）、非磁滯剩磁與飽和等溫剩磁的比值（χARM/SIRM）在110 cm以深處值較低且變化較小，分別為（9.20±1.15）×10-8m3/kg、（1.77±0.49）%、（7.96±3.86）×10-9m3/kg、（2.87±0.93）×10-4Am2/kg和（2.75±0.92）×10-5m/A。

Ⅱ?qū)樱?10 cm以上，時(shí)代為4.8～2.4 cal ka B.P.）。χlf、χfd和SIRM的值向上急劇增大，分別是（12.98±2.02）×10-8m3/kg、（2.63±0.48）% 和（12.01±4.92）×10-4Am2/kg。χARM和χARM/SIRM的值在110～50 cm明顯增大，50～15 cm處逐漸降低，其值分別為（81.16 54.68）×10-9m3/kg、（6.04±2.92）×10-5m/A。

4 討論

4.1 磁性指標(biāo)—粒度關(guān)系

磁性指標(biāo)與沉積物粒度關(guān)系有可能反映了物質(zhì)來源、沉積后期改造等環(huán)境要素的變化[34-35]。根據(jù)磁性參數(shù)的物理意義[35]，一般χ和磁性礦物的含量有關(guān)；χfd指示樣品中的超順磁（SP）亞鐵磁性顆粒含量；χARM則反映單疇（SD）顆粒含量；χARM/SIRM可指示磁性顆粒大小的變化，其高值指示較細(xì)的單疇（SD）顆粒含量較高，且不受SP顆粒的影響。因此，根據(jù)YSC-10孔沉積物環(huán)境磁學(xué)指標(biāo)的變化特征，對(duì)磁學(xué)指標(biāo)—粒度之間的相關(guān)性進(jìn)行分析（圖4）。結(jié)果顯示：Ⅰ層中（9.0～4.8 cal ka B.P.），沉積物中值粒徑（M）與χlf、χfd、χARM和SIRM均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.58～-0.16），表明磁性礦物大多賦存于較細(xì)的沉積顆粒中；Ⅱ?qū)又校?.8～2.4 cal ka B.P.），沉積物M值與χlf、χfd、χARM、SIRM和χARM/SIRM均為正相關(guān)關(guān)系（r=0.21～0.39），表明磁性礦物更多賦存于較粗的沉積物中。

圖4 YSC-10孔低頻質(zhì)量磁化率（χlf）、頻率磁化率（χfd）、非磁滯剩磁（χARM）、飽和等溫剩磁（SIRM）、非磁滯剩磁與飽和等溫剩磁比值（χARM/SIRM）與中值粒徑（M）散點(diǎn)圖紅色對(duì)應(yīng)Ⅱ?qū)樱?.8～2.4 cal ka B.P.）；藍(lán)色對(duì)應(yīng)Ⅰ層（9.0～4.8 cal ka B.P.）Fig.4 Relationship between magnetic proxies and median grain size of core YSC-10[Red=layer II(4.8-2.4 cal ka B.P.);blue=layer I(9.0-4.8 cal ka B.P.)]

由于各環(huán)境磁學(xué)指標(biāo)的變化具有較好的一致性，我們以χlf為研究對(duì)象，進(jìn)一步分析YSC-10孔沉積物磁性特征與各粒徑組分含量之間的關(guān)系（圖5）。結(jié)果顯示，Ⅰ層沉積物χlf明顯強(qiáng)于II層，反映了較高的磁性礦物含量，χlf與<8 μm的細(xì)顆粒含量為正相關(guān)關(guān)系，與8～63 μm含量為負(fù)相關(guān)，而與＞ 63 μm組分相關(guān)關(guān)系不顯著，指示了這些沉積物中的磁性礦物可能主要富集于<8 μm的細(xì)顆粒組分中。另一方面，Ⅱ?qū)映练e物χlf與16～63 μm顆粒含量呈正相關(guān)關(guān)系，指示了磁性礦物可能更多富集于粉砂顆粒中。

圖5 YSC-10孔沉積物χlf與各粒級(jí)含量散點(diǎn)圖紅色對(duì)應(yīng)Ⅱ?qū)樱?.8～2.4 cal ka B.P.）；藍(lán)色對(duì)應(yīng)Ⅰ層（9.0～4.8 cal ka B.P.）Fig.5 Relationship between low-frequency mass susceptibility and grain size of core YSC-10Red=layer II(4.8-2.4 cal ka B.P.);blue=layer I(9.0-4.8 cal ka B.P.)

4.2 不同來源的沉積物磁學(xué)特征差異

Qiaoet al.[36]指出在百年尺度上風(fēng)塵輸入僅占南黃海泥質(zhì)區(qū)物源的1%～2%。考慮到朝鮮半島的河流輸入對(duì)南黃海泥質(zhì)區(qū)的物源貢獻(xiàn)較小[12]，加之本文研究站位偏向中國(guó)大陸一側(cè)，以下僅討論長(zhǎng)江和黃河的可能影響。

長(zhǎng)江河口沉積物的磁性明顯強(qiáng)于黃河河口，在χ、χARM和SIRM數(shù)值上，長(zhǎng)江河口沉積物是后者的2倍以上（圖6）。這一特征與兩大河流的流域地質(zhì)特征及氣候類型差異密切相關(guān)[35]，因而可以利用磁性特征判別兩者在沉積物供給中的差異。此外，黃河與長(zhǎng)江沉積物的磁化率—粒度關(guān)系顯著不同，據(jù)此也可推測(cè)陸架沉積物的物源變化[13,35]。例如，由于黃土中磁性礦物主要賦存于與成土作用有關(guān)的細(xì)顆粒組分中[37]，北黃海38002孔的物源主要來自黃河搬運(yùn)的黃土物質(zhì)，該孔中值粒徑與磁化率呈現(xiàn)為顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖7）。相反的，長(zhǎng)江口31003孔沉積物的中值粒徑與磁化率為正相關(guān)（圖7），可能指示了長(zhǎng)江流域的風(fēng)化過程與河口水動(dòng)力狀況[13]。這些已有的研究為本文利用沉積物磁性特征的環(huán)境判別提供了基礎(chǔ)。通過對(duì)比（圖6，7），我們發(fā)現(xiàn)YSC-10孔的χ、χARM和SIRM等磁性指標(biāo)的變化在中全新世前后（～4.8 cal ka B.P.）具有顯著差異，此后分別為之前的1.4倍、10.2倍和4.2倍，指示了中全新世以來南黃海中部泥質(zhì)區(qū)沉積物的磁性顯著增強(qiáng)、磁性礦物含量明顯增多。同時(shí)，YSC-10孔沉積物的磁化率和中值粒徑的相關(guān)關(guān)系也在4.8 cal ka B.P.由之前的負(fù)相關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)檎嚓P(guān)。這些環(huán)境磁學(xué)參數(shù)及磁化率—粒度相關(guān)關(guān)系的變化與長(zhǎng)江、黃河河口沉積物的相關(guān)特征一致，指示了南黃海中部泥質(zhì)區(qū)沉積環(huán)境或物質(zhì)供給等要素在中全新世前后的顯著差異。

圖6 YSC-10孔、長(zhǎng)江和黃河沉積物[35]磁學(xué)特征差異長(zhǎng)江樣品取自目前主流河道的南支河道；黃河樣品取自黃河口門附近河道Fig.6 The difference of the magnetic characteristics of the sediment in the core YSC-10,the Changjiang River and the Yellow River[35]Samples from Yangtze River taken from southern branch of the current main river;samples of the Yellow River taken from the channel near the mouth of the Yellow River

圖7 YSC-10孔、北黃海38002孔和東海31003孔（中值粒徑M<20 μm的沉積物）[13]質(zhì)量磁化率—中值粒徑（χ-M）散點(diǎn)圖Fig.7 Relationship between mass susceptibility and median grain size of core YSC-10 at 4.8-2.4 cal ka B.P.(red),core YSC-10 at 9.0-4.8 cal ka B.P.(blue),core 38002 in the North Yellow Sea(yellow)and sediments with M(median grain size)<20 μm in core 31003 in the East China Sea(green)[13]

4.3 早期成巖作用的可能影響

沉積物在還原條件下發(fā)生的早期成巖作用會(huì)導(dǎo)致磁性礦物的溶解和相變[38-40]，并與沉積物中有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)[41]。有機(jī)質(zhì)的分解將消耗水體中的溶解氧，形成還原環(huán)境，促使含鐵礦物發(fā)生溶解和/或轉(zhuǎn)化[42]，導(dǎo)致沉積物磁化率值降低[43]。前人研究顯示，4.5～2.0 cal ka B.P.時(shí)，南黃海YSDP 103孔總有機(jī)碳（TOC）含量為0.55%～1.04%，顯著高于早中全新世（圖8c），指示南黃海底層沉積環(huán)境可能處于貧氧狀態(tài)。不過，此時(shí)YSC-10孔環(huán)境磁學(xué)代用指標(biāo)也有較高數(shù)值（圖8a，b），由此推測(cè)底層環(huán)境的還原作用對(duì)研究區(qū)沉積物磁性礦物的影響較弱。此外，更早期的沉積物受成巖作用影響較大，磁鐵礦在氧化環(huán)境中將向赤鐵礦轉(zhuǎn)化[45]。雖然本文的χ-T曲線的分析結(jié)果指示了赤鐵礦的存在（圖3），但各樣品χ-T曲線高溫段（580℃～650℃）的變化特征基本一致，指示YSC-10孔各層沉積物中的赤鐵礦含量相對(duì)其他磁性礦物未有明顯差異。這些特征共同說明YSC-10孔的環(huán)境磁學(xué)參數(shù)值在4.8 cal ka B.P.以來明顯升高可能是由不同時(shí)期長(zhǎng)江和黃河物質(zhì)輸運(yùn)對(duì)研究區(qū)沉積堆積的貢獻(xiàn)差異所造成。

圖8 （a）YSC-10孔低頻質(zhì)量磁化率（χlf）；（b）YSC-10孔非磁滯剩磁與飽和等溫磁化率比值（χARM/SIRM）；（c）YSDP 103孔總有機(jī)碳（TOC）[12]；（d）YSDP 102孔浮游有孔蟲暖水種G.ruber[11]；（e）臺(tái)灣 Retreat湖TOC含量[44]；（f）YZD-3孔粒度參數(shù) GSC-12[10]；（g）YSC-10孔沉積速率Fig.8 (a)Low-frequency mass susceptibility(χlf)of core YSC-10;(b)ratio of anhysteretic remanent magnetization(ARM):saturation isothermal remanent magnetization(SIRM)(χARM/SIRM)of core YSC-10;(c)total organic carbon(TOC)of core YSDP 103[12];(d)planktonic foraminifera warm water species G.ruber in core YSDP 102[11];(e)TOC content in Retreat Lake,Taiwan[44];(f)grain size parameter GSC-12 in core YZD-3[10];and(g)sedimentation rate of core YSC-10

4.4 影響沉積過程的可能因素

全新世以來海平面快速上漲，8～9 ka B.P.東海海平面比現(xiàn)在低約15 m[23]，約7 ka B.P.到達(dá)現(xiàn)今海平面高度[15]。東亞季風(fēng)是氣候變化的重要影響因素，臺(tái)灣Retreat湖TOC含量可以指示臺(tái)灣夏季降雨強(qiáng)度[44]。南黃海早全新世至4.3 ka B.P.的河口沉積環(huán)境可能指示了夏季風(fēng)增強(qiáng)導(dǎo)致河流入海淡水的影響增大[12]（圖8）。高溫高鹽的黃海暖流是黑潮的重要分支，與沿岸流組成了黃海環(huán)流體系，影響著南黃海沉積環(huán)境[19]。南黃海YSDP 103孔TOC從4.5 ka B.P.開始明顯增加（圖8c），由于冰后期海平面不斷上漲使得YSDP 103孔由濱海轉(zhuǎn)為淺海沉積環(huán)境，河流輸入的陸源有機(jī)質(zhì)減少，因此Konget al.推斷TOC主要受控于海水表層生物生產(chǎn)力，由此推測(cè)黃海暖流在4.5 ka B.P.進(jìn)入南黃海[12]。南黃海YSDP 102孔浮游有孔蟲暖水種G.ruber的數(shù)量自4.3 ka B.P.以來也明顯增多（圖8d），同樣指示了黃海暖流的影響增大[11]。此外，濟(jì)州島西南泥質(zhì)區(qū)B3孔從6 ka B.P.開始出現(xiàn)白云石，顯示出長(zhǎng)江的顯著影響及現(xiàn)代黃、東海環(huán)流體系的發(fā)育[46-47]。Liuet al.[48]還通過對(duì)北黃海NYS-101孔的微量和稀土元素分析推測(cè)8.2～6.5 ka B.P.物源主要來自沿岸流搬運(yùn)的黃河物質(zhì)，此后則增加了長(zhǎng)江和朝鮮半島河流輸運(yùn)物質(zhì)的貢獻(xiàn)。

在綜合考慮這些區(qū)域環(huán)境過程的基礎(chǔ)上，本研究基于環(huán)境磁學(xué)參數(shù)變化及磁化率—粒度相關(guān)性分析，推測(cè)9.0～4.8 cal ka B.P.南黃海中部YSC-10孔物源可能主要來自黃河，4.8～2.4 cal ka B.P.時(shí)期則更多地受長(zhǎng)江物源影響，且與黃海暖流的發(fā)育密切相關(guān)。

此前關(guān)于黃海暖流的形成時(shí)間還存在一定爭(zhēng)議，大致有 4.3 ka B.P.[12]、6 ka B.P.[20]、6.4 ka B.P.[21]和6.9 ka B.P.[22]等觀點(diǎn)。由于YSC-10孔位于南黃海中部泥質(zhì)區(qū)西緣，離岸較近，受沿岸流作用較大，因此YSC-10孔對(duì)黃海暖流演化的響應(yīng)可能較晚。另一方面，基于浮游有孔蟲的區(qū)域分布特征，Kimet al.推斷全新世黃海暖流并未入侵至35°N以北[49-50]，與現(xiàn)代觀測(cè)中黃海暖流可向北延伸至渤海[19]的情況存在較大差異。由于在受河流影響大的陸架海區(qū)浮游有孔蟲豐度低且易溶解[12]，基于有孔蟲分析的黃海暖流的演化重建可能存在一定偏差?？紤]到本研究站位已位于35°N以北，本文基于環(huán)境磁學(xué)的研究結(jié)果，推測(cè)中全新世以來黃海暖流對(duì)黃海35°N以北海域的沉積過程已產(chǎn)生重要影響，與現(xiàn)代觀測(cè)基本吻合，從而為彌補(bǔ)黃海暖流重建的不足提供了新的驗(yàn)證指標(biāo)。

此外，渤海西岸的YDZ-3孔粒度參數(shù)指示6.2 ka B.P.以來渤海黃河三角洲不斷發(fā)育[10]（圖8f），黃河搬運(yùn)的碎屑物質(zhì)可能主要堆積于渤海西岸，造成向外輸運(yùn)量的減少。同時(shí)中晚全新世以來，季風(fēng)降雨帶南移[51]，黃河入海物質(zhì)通量減少[17]。這些區(qū)域環(huán)境要素的關(guān)鍵過程，可能是4.8 cal ka B.P.以來YSC-10孔沉積速率的降低、沉積過程受長(zhǎng)江入海物質(zhì)影響增大的主要原因。

5 結(jié)論

長(zhǎng)江與黃河物質(zhì)在質(zhì)量磁化率、非磁滯剩磁、飽和等溫剩磁等環(huán)境磁學(xué)參數(shù)以及粒度—相關(guān)關(guān)系上的差異為研究南黃海物源變化提供了新證據(jù)。結(jié)果表明，9.0～4.8 cal ka B.P.，YSC-10孔的物源可能主要受黃河控制；4.8 cal ka B.P.以來，長(zhǎng)江物源的影響則相對(duì)較大。隨著中晚全新世以來東亞季風(fēng)降雨帶的南移和黃河三角洲的不斷發(fā)育，YSC-10孔的黃河物質(zhì)減少，沉積速率降低；自4.8 cal ka B.P.以來，與黃海暖流有關(guān)的長(zhǎng)江影響逐漸增加。受限于本文利用的研究站位與環(huán)境代用指標(biāo)，相關(guān)結(jié)論尚需該區(qū)域更多站位和多指標(biāo)分析的共同檢驗(yàn)。