基于粒級分離的長江口及鄰近陸架沉積物磁性特征及其環(huán)境意義

葛燦 張衛(wèi)國

摘要：在粒級分離的基礎上，對長江河口及鄰近陸架22個表層沉積物進行了磁學表征，探討了磁性特征對物源、輸運、沉積動力等環(huán)境信息的指示意義。研究結果表明，長江入海泥沙、殘留砂及廢黃河物質(zhì)是長江口外水下三角洲及鄰近陸架沉積物磁性特征的主要物源影響因素，但3者的空間分布不同。沉積物磁化率（c）、飽和等溫剩磁（SIRM）、硬剩磁（HIRM）及非磁滯剩磁磁化率（cARM）的空間變化指示了長江入海泥沙出口門后向南及東南方向輸運。SIRM與c及退磁參數(shù)（S–100）與SIRM關系圖表明，大于63?m粒級沉積物來自殘留砂與現(xiàn)代長江粗顆粒，其分布大致以30m等深線為界;小于16?m粒級沉積物受長江和廢黃河物質(zhì)的影響，口內(nèi)為長江源，口外北部貼岸以廢黃河源為主，口外其他區(qū)域則表現(xiàn)為以長江物質(zhì)占主導的混合源。沉積物粒度和磁學特征的空間變化反映了動力的粒度和密度分選作用，并體現(xiàn)在沉積環(huán)境分區(qū)磁性特征差異及分粒級組分對全樣SIRM貢獻的空間變化上。粒級分離減小了粒度效應對全樣磁性特征的干擾，提高了沉積物物源判別的準確性，在反映三角洲地貌變化及物源定量識別上具有重要意義。

關鍵詞：磁性特征;粒級分離;物源;動力分選;長江口;東海陸架

中圖分類號：P736.21+2文獻標志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.004

Magneticpropertiesofparticle-sizedfractionsofsedimentsintheChangjiangEstuaryandneighboringshelf，anditsenvironmentalimplications

GECan1，2，3，ZHANGWeiguo2

（1.ZhejiangInstituteofHydraulicsandEstuary，Hangzhou310020，China;

2.StateKeyLaboratoryofEstuarineandCoastalResearch，EastChinaNormalUniversity，Shanghai200241，China;

3.ZhejiangProvincialKeyLaboratoryofEstuaryandCoast，Hangzhou310020，China）

Abstract：Twenty-twosurfacesedimentscollectedfromtheChangjiangEstuaryandneighboringshelfweresubjectedtoparticle-sizemeasurements，withtheintentofunderstandingtheimplicationsforprovenance，transport，anddepositionaldynamics.TheresultsshowedthatChangjiangRiver-derivedsediments，relictsands，andYellowRiver-derivedsedimentsweretheprimarysourcescontrollingthemagneticpropertiesofsedimentsinthestudyarea.Thethreeareas，however，exhibiteddifferentspatialdistributions.Spatialvariationsofmagneticparameters，includingmagneticsusceptibility（c），saturationisothermalremanentmagnetization（SIRM）， hardisothermalremanentmagnetization（HIRM），andanhystereticsusceptibility（cARM），suggestthatsedimentsfromtheChangjiangRiveraretransportedtowardsthesouthandsoutheastwhentheymoveoutoftherivermouth.Accordingtobi-plotsofSIRMversuscandS-ratio（S–100）versusSIRM，the>63?mfractionisroughlyboundedbythe30misobathsthatseparatestheChangjiangRiversedimentfromtherelictsandsontheshelf.The<16?mfractionisderivedmainlyfromthemodernfluvialsourcesoftheChangjiangandYellowRivers;inparticular，theChangjiangRiverderivedsedimentdominatestheinnerestuaryandtheYellowRiver-derivedsedimentdominatesthenortherncoastoftheshelf.Theotherareasoftheshelfarecharacterizedbymixedsourcesofthe<16?mfraction，withamajoritybeingChangjiangRiver-derivedsediment.Spatialvariationsofparticlesizecompositionsandmagneticpropertiesreflecttheroleofhydrodynamicsortingonparticlesizeaswellasmineraldensity;thisresultsindifferencesinmagneticpropertiesamongthesedimentaryunitsaswellasthecontributionofdifferentsizedfractionstothebulkSIRMvalues.Particlesizeseparationcouldreducetheeffectofparticlesizeonbulkmagneticpropertiesandleadtomorepreciseprovenancediscrimination.Ourresultshavegreatpotentialinthestudyofgeomorphologicalchangesandquantitativesourceidentificationindeltaenvironments.

Keywords：magneticproperties;particlesizeseparation;provenance;hydrodynamicsorting;ChangjiangEstuary;EastChinaSeashelf

0引言

長江口連接世界大河長江和東海寬廣陸架，既是河流入海物質(zhì)的匯，又是近海物質(zhì)的源，是研究物質(zhì)從源到匯過程的天然實驗室和重要區(qū)域。長江口及鄰近陸架地區(qū)沉積物搬運、沉積過程中形成的空間分異，蘊含了物源、沉積動力、地球化學循環(huán)等諸多環(huán)境信息，許多學者就此開展了大量研究[1-6]。

利用沉積物全樣的磁性特征，探討長江口及鄰近陸架區(qū)域沉積物的物源、成巖作用及沉積環(huán)境指示意義已有較多報道[7-18]。Zhang等[9]對長江口潮灘沉積物的研究指出粒度對磁性特征的顯著影響，發(fā)現(xiàn)磁化率 和飽和等溫剩磁（SIRM）與8～16?m粒級呈正相關，非磁滯剩磁磁化率 則與小于4?m甚至小于32?m粒級強烈相關。潘大東等[12]分析了長江口沉積物磁性特征的空間分布，提出參數(shù)硬剩磁（HIRM）、 、 和 SIRM組合可用于識別三角洲前緣斜坡和前三角洲陸架沉積，而參數(shù) 、SIRM和退磁參數(shù)（S–20）可用于識別河口汊道和攔門沙環(huán)境。Wang等[14]研究了浙閔沿岸泥質(zhì)區(qū)沉積物磁性特征，指出該區(qū)沉積物磁性特征最重要的影響因素是物源和動力分選，泥質(zhì)區(qū)主要物質(zhì)來源是長江細顆粒泥沙。對長江口三角洲及東海內(nèi)陸架柱狀沉積物的研究表明，由于還原成巖作用的影響，沉積物磁鐵礦含量一般隨深度增加而減小[15-17]。Ge等[18]發(fā)現(xiàn)以磁化率急劇下降為標志的鐵氧化物還原帶與硫酸鹽還原帶的分界埋藏深度，在東海內(nèi)陸架要高于世界其他海洋區(qū)域，并且隨著沉積速率的增加而增加，表明河流主導邊緣海磁性礦物成巖改造過程與機制，與深海和河流影響小的邊緣海地區(qū)相比，有著顯著差異。

已有研究表明，在物源一致的條件下，由于粒度組成不同，沉積物磁性特征也存在差異。一般來說，較粗的假單疇和多疇磁性礦物多賦存在粗顆粒沉積物中，較小的單疇和超順磁顆粒則富集在細顆粒沉積物中[19]。沉積動力會對沉積物粒度組成進行分選，進而影響沉積物磁性特征[9，20-23]。為了減少或剔除粒度效應的影響，不少研究開展了基于粒級分離的磁性測量[7，24-30]。Hatfield等[26]通過分粒級磁學測量成功區(qū)分了冰島和南格陵蘭沉積物，前者磁性礦物多為包裹體內(nèi)的細顆粒鈦磁鐵礦，后者則以游離磁鐵礦為主，顆粒大小與碎屑沉積物顆粒大小相關。Zhang等[7-8]比較了黃河口、長江口沉積物全樣和分粒級樣品的磁學差異，提出用SIRM-S–100圖解來區(qū)分兩者，并成功應用到江蘇海岸，指出洋口港以北和蒿枝港以南分別以黃河和長江物源為主，中間則為混合區(qū)域。

在長江口外鄰近陸架區(qū)域，Liu等[27]根據(jù)表層沉積物磁學特征將其劃分為4個沉積分區(qū)，討論了動力分選、粒度、物源等因素的作用，并指出廢黃河物質(zhì)的影響。Dong等[10]對長江口內(nèi)表層沉積物和第2期葛燦，等：基于粒級分離的長江口及鄰近陸架沉積物磁性特征及其環(huán)境意義31懸沙的磁學研究指出，由于搬運過程中粗顆粒磁性礦物優(yōu)先沉降， /SIRM隨著沉積物向口外搬運距離增加而增大，指示了沉積物的搬運方向。上述研究分別考慮了長江口外和口內(nèi)沉積物，尚缺乏一個長江河口至陸架的整體研究。本文在前期全樣研究的基礎上[31]，選擇長江口內(nèi)河槽、口外水下三角洲及鄰近陸架22個表層沉積物進行粒級分離和磁性測量，分析不同粒級沉積物磁性特征及其對全樣磁性的貢獻，并進而探討其對物源、輸運、沉積動力等環(huán)境信息的指示意義。

1材料和方法

2015年9月和2016年7月，我們對長江河口及鄰近陸架表層沉積物進行了采集（見圖1）。根據(jù)研究區(qū)沉積動力差異，以及表層沉積物粒度和磁性特征差異，長江口及鄰近陸架可以劃分為A、B、C、D4個沉積區(qū)，依次位于口內(nèi)河槽、三角洲前緣、過渡區(qū)和陸架[31]。為了更好地對該區(qū)沉積物特性進行磁學表征，挑選了22個典型樣品（見圖1）進行分粒級提取，其中S1—S5采集于2015年9月，其余樣品采集于2016年7月。首先通過濕篩法提取大于63?m粒級組分，然后根據(jù)Stokes原理，通過沉降法將沉積物分為小于16?m、16～32?m和32～63?m3個粒級組分。

所有粒級組分在40℃低溫下烘干，稱重并計算各組分的質(zhì)量百分數(shù)。全樣和分粒級樣品用保鮮膜包裹裝入無磁塑料樣品盒中進行常溫磁學參數(shù)測量。使用BartingtonMS2B雙頻磁化率儀測量樣品的磁化率 （0.47kHz）;采用Dtech2000交變退磁儀（交變磁場峰值100mT，直流磁場0.04mT）獲得非磁滯剩磁（ARM），并利用JR6雙速旋轉磁力儀測定;使用MMPM10脈沖磁化儀依次獲得樣品在1T、–100mT、–300mT磁場下的等溫剩磁（IRM1T、IRM–100mT、IRM–300mT），并利用JR6雙速旋轉磁力儀分別測定，其中樣品在1T磁場下獲得的等溫剩磁為飽和等溫剩磁。根據(jù)上述測量結果，計算非磁滯剩磁磁化率 ARM=ARM/直流磁場，硬剩磁HIRM=（SIRM+IRM–300mT）/2，退磁參數(shù)S–100=100×（SIRM–IRM–100mT）/（2×SIRM），以及比值參數(shù) ARM/ 、 ARM/SIRM[32]。v和SIRM通常反映了樣品中亞鐵磁性礦物的含量，與 不同的是，SIRM不受順磁性和抗磁性礦物的影響。 ARM是對穩(wěn)定單疇亞鐵磁性礦物顆粒極為敏感的參數(shù)，HIRM通常反映了樣品中不完整反鐵磁性礦物的含量。比值參數(shù) ARM/ 和 ARM/SIRM常被用作指示磁性礦物顆粒大小，隨著穩(wěn)定單疇（SD）顆粒比例的增加而增大。磁學參數(shù)的詳細解釋，可參見文獻[33]。

2結果

2.1沉積物粒級組成

沉積物粒級百分含量如表1和圖2所示。自長江口徐六涇沿東南方向入海，沉積物粒度呈現(xiàn)“粗—細—粗”的變化趨勢（見圖2），反映了動力對沉積物的粒度分選。隨著向海方向徑流的減弱，長江入海泥沙中粗粒級組分逐漸沉積下來，其中砂粒級絕大多數(shù)沉積在南支上段，16～32?m和32～63?m粒級主要沉積在口門10m以淺河槽區(qū)域，小于16?m粒級則繼續(xù)向海輸送。沉積物向陸架的再次變粗反映了殘留砂的影響[24]。與南支相比，北支沉積物粒度較細、分選較差，反映了其較弱的徑流動力及漲潮流優(yōu)勢控制下細顆粒物質(zhì)向北支口內(nèi)的輸送[1]。

2.2沉積物磁性特征

自口內(nèi)向海方向，全樣c、SIRM和HIRM減小，cARM增大（見圖3），表明磁性礦物含量沿程減少，顆粒逐漸變細。依據(jù)前述沉積區(qū)劃分，分粒級沉積物磁學參數(shù)也顯示了顯著的空間差異。

A區(qū)沉積物中16～32?m和32～63?m粒級組分c、SIRM和HIRM具有最高值，小于16?m粒級組分次之，大于63?m粒級組分最低（見圖3），表明16～32?m和32～63?m粒級組分中亞鐵磁性和不完整反鐵磁性礦物含量最高，大于63?m粒級中含量最低。除個別樣品外，B區(qū)沉積物各粒級組分 和SIRM相差較小，其中小于16?m和大于63?m粒級組分 、SIRM值略高于其他兩組分，HIRM則隨粒級增大逐漸減小。C、D區(qū)沉積物SIRM和HIRM各組分差異不大，總體上大于63?m粒級沉積物中磁性礦物含量低于其他3個組分。 ARM通常隨沉積物粒級變細而增加[28-29]，因而在各區(qū)中一般表現(xiàn)為隨粒級變粗而減小。然而A、B區(qū)沉積物中顯示了高 ARM值的粗粒級組分，這些樣品也具有異常高的 、SIRM值。

沉積物小于16?m粒級組分SIRM有自A區(qū)向D區(qū)減小的趨勢， ARM則逐漸增大，HIRM由A區(qū)至B區(qū)先增大，再向D區(qū)減?。ㄒ妶D3），表明了自口內(nèi)至陸架小于16?m沉積物中磁性礦物（包括亞鐵磁性和反鐵磁性礦物）含量減少、顆粒變細，B區(qū)小于16?m沉積物中反鐵磁性礦物含量最高。c在A、B區(qū)的值略高于C、D區(qū)，相比SIRM其減小趨勢不明顯，這可能是SIRM主要反映了亞鐵磁性礦物含量變化，而c還受到了順磁性礦物的影響[33]，因此在不同沉積區(qū)的差異較小。16～32?m和32～63?m粒級組分沉積物 、SIRM和HIRM總體上自A區(qū)向D區(qū)減小， ARM在A、B區(qū)相當，而后向C、D區(qū)增大，磁性礦物含量和顆粒大小的變化趨勢與小于16?m組分類似。值得注意的是，A區(qū)部分沉積物16～32?m和32～63?m組分 、SIRM和HIRM值遠高于其他區(qū)沉積物相應粒級組分。大于63?m粒級組分沉積物在A、B區(qū) 、SIRM、HIRM和 ARM均大于C、D區(qū)，說明C、D區(qū)大于63?m粒級組分沉積物中磁性礦物含量少、顆粒粗。

2.3粒級組分的磁學貢獻

根據(jù)分粒級所得各組分實際質(zhì)量，計算了各粒級組分占全樣的百分含量，再綜合各粒級組分實際測量的SIRM值，計算了各粒級組分加權SIRM值，并與全樣SIRM進行了對比，除個別樣品外，誤差在10%以內(nèi)。據(jù)此，我們計算了各粒級組分對全樣磁性礦物含量的貢獻（見表1），其空間分布如圖4所示。

3討論

3.1磁性特征對沉積物來源和輸運的指示

長江入海泥沙量巨大，除在河口及水下三角洲堆積外，還向陸架輸運和堆積。由口內(nèi)至陸架，隨著沉積物粒度的細化，SIRM、 和HIRM逐漸減小，說明隨著動力條件減弱，沉積物中的磁性礦物（主要為磁鐵礦、赤鐵礦）沿程沉積，導致沉積物中磁性礦物含量向海方向減少。與之相反， ARM及比值參數(shù) ARM/ 、 ARM/SIRM向海方向逐漸增大，指示了磁性礦物顆粒的沿程細化，說明富集在粗顆粒泥沙中的粗磁性礦物顆粒優(yōu)先沉積下來，細的磁性礦物則隨細顆粒泥沙被搬運得更遠。

除長江入海泥沙外，長江水下三角洲及鄰近陸架還受到包括晚更新世陸架殘留砂、廢黃河物質(zhì)等物源的影響。前述4個沉積區(qū)內(nèi)沉積物粒度和磁性特征差異顯著[31]，它們的主要影響物源分別為長江現(xiàn)代粗顆粒泥沙（砂、粉砂質(zhì)砂、砂質(zhì)粉砂，A區(qū)）、長江現(xiàn)代細顆粒泥沙（黏土質(zhì)粉砂，B區(qū)）、長江現(xiàn)代細顆粒泥沙與殘留砂混合（C區(qū)）及陸架殘留砂（D區(qū)）。由SIRM與 關系圖（見圖5）看出，現(xiàn)代長江沉積物和殘留砂表現(xiàn)出截然不同的特征，現(xiàn)代長江沉積物SIRM/ 值較高，殘留砂較低，其混合產(chǎn)物則介于兩者之間[31]。沉積物大于63?m粒級組分則明顯分為兩組：一組與現(xiàn)代長江物質(zhì)分布趨勢一致;另一組則與殘留砂分布趨勢類似。結合沉積物空間分布，前者位于A、B區(qū)，后者位于C、D區(qū)，分別對應了現(xiàn)代長江泥沙和殘留砂。由此說明，長江口水下三角洲及鄰近陸架沉積物中的砂組分有兩個來源，其分布區(qū)域有顯著區(qū)別，30m等深線以淺（B區(qū)東界）主要源于長江入海泥沙，其他區(qū)域則主要是殘留砂?，F(xiàn)代長江泥沙磁性礦物含量豐富，殘留砂則缺乏磁性礦物，因此大于63?m粒級組分沉積物在A、B區(qū)SIRM和HIRM值較C、D區(qū)高。16～32?m和32～63?m粒級組分沉積物在SIRM與 關系圖上位于現(xiàn)代長江泥沙和殘留砂之間，16～32?m粒級組分更接近現(xiàn)代長江物質(zhì)，32～63?m粒級組分則更接近殘留砂，這表明長江入海泥沙在向海輸運過程中沿程變細，粗顆粒首先沉積下來。在SIRM與 關系圖上，各沉積分區(qū)內(nèi)小于16?m粒級組分沉積物與現(xiàn)代長江沉積物分布趨勢一致，可認為其主要組成為現(xiàn)代長江輸送入海物質(zhì)。小于16?m粒級組分沉積物 ARM自A區(qū)至D區(qū)逐漸增大，表明長江入海物質(zhì)中在16?m粒級內(nèi)也存在進一步的分選，賦存單疇磁性礦物的極細粒級組分（如黏土）進一步富集，導致 ARM顯著上升。此外， ARM向海增大，也有可能存在細菌自生磁鐵礦的貢獻，這有待進一步研究。

盡管圖5中小于16?m粒級組分沉積物與現(xiàn)代長江沉積物具有較為一致的分布趨勢，然而圖5圓圈內(nèi)小于16?m粒級樣品SIRM、 值均較小，與現(xiàn)代長江沉積物有一定的差異?？臻g上，這些樣品（S11、S12、S13、S14、S16、S19、S22）多分布在研究區(qū)域北部及東部，可能反映了潛在的廢黃河物質(zhì)的影響。Zhang等[7-8]對比了長江口和黃河口沉積物的磁學特性，長江物質(zhì)亞鐵磁性礦物絕對和相對含量均較黃河物質(zhì)高（SIRM及S–100值高），提出用S–100-SIRM的組合參數(shù)來區(qū)分兩個物源，并成功應用在蘇北沿岸（見圖6（a））。Wang等[34]對長江（包括金沙江、嘉陵江和漢江3個主要支流）和廢黃河端元物質(zhì)進行了分粒級磁學測量，結果表明全樣S–100-SIRM圖解對長江和黃河沉積物分粒級組分的區(qū)分仍然適用，尤其是對細粒級組分（小于63?m，見圖6（b））。將沉積物全樣及分粒級樣品S–100和SIRM散點圖與之進行比較（見圖6（a）），絕大多數(shù)全樣顯示了以長江影響為主的混合特性，表明研究區(qū)域沉積物主要來源為長江泥沙。S14全樣與黃河物質(zhì)特性較為相似，指示了廢黃河物源的主要貢獻。部分樣品（S12、S13、S15、S16）SIRM較低而S–100很高，與長江、黃河物質(zhì)表現(xiàn)均不一致，指示了殘留砂的影響。粗顆粒（大于63?m和32～63?m粒級）均位于長江、黃河分界線以上，說明廢黃河粗顆粒泥沙對研究區(qū)域影響極小，其主要物源為長江泥沙及殘留砂。S–100和SIRM散點圖顯示了兩組粗顆粒：一組（紫色橢圓內(nèi)）低SIRM高S–100，位于口外陸架，指示了殘留砂;另一組（紫色橢圓下方）則分布在口內(nèi)及近岸，與長江物質(zhì)性質(zhì)類似，同SIRM與 關系圖一致，表明了研究區(qū)域粗顆粒的不同物源及分布。細顆粒（小于16?m和16～32?m粒級）在S–100和SIRM散點圖上分布與粗顆粒有所不同，口內(nèi)樣品為長江源，近岸北部（S11、S14）以廢黃河源為主，口外水下三角洲及內(nèi)陸架（紅色橢圓內(nèi)）則是以長江為主的混合源，且越靠近口內(nèi)，廢黃河物質(zhì)影響越小。據(jù)研究，黃海沿岸流（蘇北沿岸流）每年向長江口水下三角洲區(qū)域輸送約7000萬t泥沙[35];夏季東海沿岸流受長江入海徑流的影響，并非貼岸向北，因而近岸北部S11、S14樣品細顆粒中廢黃河源具有重要貢獻。離岸陸架區(qū)域，受長江入海泥沙夏季向東北方向輸送的影響，以長江源為主（如S13）。

沉積物磁性礦物的沿程減少和磁性礦物顆粒的沿程變細，可以指示沉積物的輸運方向[36]。自A區(qū)至D區(qū)，小于16?m粒級組分 和SIRM逐漸減小， ARM、 ARM/ 、 ARM/SIRM則有增大的趨勢，反映了磁性礦物含量減少、顆粒變細，表明長江入海泥沙主要自口內(nèi)向海沿東南方向輸運（見圖1和圖7）。除此之外，沉積物S16、S13的小于16?m粒級組分也顯示了較高的 ARM、 ARM/ 、 ARM/SIRM值，表明泥沙出口門后向S13區(qū)域擴散。由于樣品采集時間為夏季，研究區(qū)域盛行東南季風，長江沖淡水出口門后在季風作用下向東北方向擴散，因此上述磁學指標的變化可能指示了長江入海泥沙夏季向東北方向的輸送。

3.2動力對沉積物的密度分選

動力分選及其導致的粒度差異是影響沉積物磁性特征的重要因素，同時，動力對不同密度的礦物分選，還會導致相似粒級組分磁性特征的差異[25]。前人研究認為，長江口泥沙中磁性礦物主要富集在粗（大于63?m）、細（小于16?m）兩個粒級中[9]。B區(qū)大部分沉積物分粒級樣品磁性特征與前人結果一致，小于16?m和大于63?m粒級組分沉積物 和SIRM值高于16～32?m和32～63?m粒級組分，表明小于16?m和大于63?m粒級組分中具有較高的磁性礦物含量。A區(qū)沉積物則表現(xiàn)出顯著不同的分布特征，小于16?m、16～32?m和32～63?m粒級磁性礦物含量遠低于大于63?m粒級，然而其 和SIRM值仍高于B區(qū)沉積物相應粒級，尤其是某些樣品16～32?m和32～63?m粒級組分， 和SIRM值不僅遠高于A區(qū)其他樣品，也遠高于其他各區(qū)樣品（見圖3）。A區(qū)16～32?m和32～63?m粒級組分沉積物磁性礦物含量的異常偏高，可能反映了動力對沉積物的密度分選?？趦?nèi)水流動力十分強勁，根據(jù)動力對沉積物的粒度分選，一般只有粗顆粒的泥沙才能在該區(qū)沉積，細顆粒泥沙則被搬運輸送入海。磁性礦物（如磁鐵礦、赤鐵礦）多為重礦物，因而富含磁性礦物的細顆粒泥沙密度較大，在水動力強的區(qū)域也能沉積下來。能在口內(nèi)落淤的細顆粒泥沙，磁性礦物含量很高，從而顯示出遠高于其他粒級組分和區(qū)域沉積物樣品的 和SIRM值。另外一種可能是，長江口交通運輸?shù)热祟惢顒觿×?，河口沉積物存在含鐵的污染顆粒，然而從全樣沉積物磁性來看， 和SIRM并沒有顯示出異常高的值，表明污染物的影響較小。B區(qū)向岸側處于A、B區(qū)分界位置，32～63?m粒級磁性礦物含量較高（如S3、S8），也反映了密度分選，但相比A區(qū)程度較弱。與之相反，B區(qū)向海側的口外區(qū)域作為現(xiàn)代沉積中心，沉積物以黏土質(zhì)粉砂為主，含量極低的砂可能是口內(nèi)缺少重礦物的粗顆粒搬運所致。缺少重礦物的砂，盡管顆粒較粗，但密度較小，因而不能在口內(nèi)沉積。例如，沉積物樣品S17，砂含量僅占2%，大于63?m粒級在S–100與SIRM關系圖上顯示了與殘留砂類似的性質(zhì)（見圖6（a））。在現(xiàn)代沉積速率較高的近岸區(qū)域，殘留砂埋藏較深，因而我們認為這是經(jīng)過動力的密度分選后沉積在口外的現(xiàn)代長江粗顆粒。

3.3粒級組分磁學貢獻的指示意義

除S2外，口內(nèi)沉積物全樣SIRM主要由32～63?m和大于63?m粒級貢獻，達87%以上，這與其粒度組成一致，粗粉砂及砂占絕對主導地位。盡管16～32?m粒級組分SIRM值很高，但其含量很低，故而對全樣貢獻較小。沉積物S2位于北支中段，徑流分流比很小，該河道為漲潮優(yōu)勢，可將口外泥沙搬運至口內(nèi)沉積，因而細粒級組分含量與砂含量相當，各粒級組分對磁性礦物含量的貢獻也較為平均。出口門向東南方向，隨著距離的增加，粗顆粒的貢獻逐漸減小，細顆粒逐漸成為磁性礦物的主要載體，至30m等深線處小于16?m粒級組分沉積物的磁學貢獻已占絕對主導，達85%以上。至殘留砂控制區(qū)，隨著砂含量的急劇增加，小于16?m粒級組分的貢獻降低，大于63?m粒級貢獻增加。然而由于殘留砂中缺乏磁性礦物，SIRM值很低，因此，雖然現(xiàn)代長江小于16?m顆粒在陸架表層沉積物中占比較低，卻仍然貢獻了相當一部分的磁性礦物（見圖2和圖4）。

結合各粒級組分的百分含量（見圖2）、磁學貢獻（見圖4）、SIRM與χ及S–100與SIRM關系圖（見圖5和圖6（a））可看出，31°N以北，30m等深線以深區(qū)域，殘留砂的含量及磁學貢獻較為明顯。據(jù)已有研究成果，受長江主流改道南支及流域減沙影響，研究區(qū)域北部近百年已由淤轉沖[37-38]，故而沉積物組成中殘留砂占主導（S12、S15），表層沉積物磁性特征與已有研究結果較為一致[27]（見圖8）。31°N附近，長江口外30～50m水深區(qū)域緊鄰長江水下三角洲現(xiàn)代沉積中心[37]，隨著流域來沙急劇減少，近期沉積速率快速減?。ㄐ∮?.2cm/a），甚至已不接收現(xiàn)代沉積[38]，這與Cheng等[39]根據(jù)磁學和年代學對該區(qū)域柱樣沉積物的研究結果一致。再往南至杭州灣口外，對比Liu等[27]2006年與2007年數(shù)據(jù)，30～50m水深區(qū)域沉積物粒度有變粗的趨勢，可能反映了流域減沙后長江物質(zhì)堆積區(qū)域的收縮。據(jù)此，沉積物的磁學特征具有反映地貌變化的潛在應用價值，若對局部地區(qū)沉積物繼續(xù)進行高分辨率采樣，通過粒級分離基礎上的磁學分析，則可對流域來沙減少引起的水下三角洲、陸架地貌變化加以表征。

4結論

本文在粒級分離的基礎上，對長江水下三角洲及鄰近陸架表層沉積物進行了磁學分析，得出以下結論。

（1）由口內(nèi)至陸架，全樣及小于16?m粒級組分SIRM、χ和HIRM有逐漸減小的趨勢，χARM逐漸增大，指示了長江入海泥沙出口門后主要向南及東南方向輸運。

（2）分粒級沉積物的磁性特征指示了動力對沉積物的粒度和密度分選作用。

（3）由SIRM與χ及S–100與SIRM關系圖可知，研究區(qū)域大于63?m粒級分別來自現(xiàn)代長江物質(zhì)和殘留砂，其物源分界大致以30m等深線為界。小于16?m粒級沉積物受長江和廢黃河物質(zhì)的影響，口內(nèi)為長江源，口外北部貼岸以廢黃河源為主，口外其他區(qū)域則表現(xiàn)為以長江物質(zhì)占主導的混合源。

致謝本研究數(shù)據(jù)及樣品采集得到國家自然科學基金委員會共享航次計劃項目（項目批準號：41549903）的資助，該航次（編號：NORC2016-03）由“潤江1”號科考船實施，對此表示感謝。

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（責任編輯：李萬會）