灤河三角洲潮坪環(huán)境現(xiàn)代生物遺跡組合及其分布特征*

王海鄰 張 彬 宋慧波，2 王長征 胡 斌，2 張立軍，2

1河南理工大學資源環(huán)境學院，河南 焦作 454003

2河南省生物遺跡與成礦過程重點實驗室，河南 焦作 454003

遺跡學是研究古代和現(xiàn)代生物在沉積物層面和層內(nèi)活動時遺留下來的痕跡（吳賢濤，1986；胡斌等，1997），與生態(tài)條件、沉積物性質(zhì)、沉積環(huán)境有著密切的關(guān)系。研究現(xiàn)代生物遺跡的特點、分布和組合特征及其與沉積環(huán)境、沉積物性質(zhì)的關(guān)系，對遺跡化石及古環(huán)境研究具有重要的實證價值。

關(guān)于現(xiàn)代生物遺跡的研究，尤其是濱岸潮間帶現(xiàn)代生物遺跡研究，受到了國外遺跡學者的廣泛關(guān)注（Seilacher，1954，1964，1967；Frey，1970；Frey and Howard，1986，F(xiàn)rey et al.，1987；Frey and Basan，1987；Seike et al.，1999，2011；Jorge et al.，2009），如丹麥的Richard和Bromley（1996）對潮間帶造跡生物的生活習性和造跡過程開展了詳細的調(diào)查和研究，波蘭的Uchman和Pervesler（2006）針對現(xiàn)代潮間帶沉積物的性質(zhì)與生物遺跡形態(tài)特征的關(guān)系開展了較詳細的研究，他們的研究成果極大地推進了遺跡學的發(fā)展。20世紀90年代以來，現(xiàn)代三角洲的新遺跡學研究開始受到關(guān)注，對河控、浪控和混合控制三角洲的遺跡學特征開展了 相 關(guān) 研 究（Gingras et al.，1998；Gani et al.，2004）。進入21世紀以來，學者們加深了對新遺跡形態(tài)學的描述、沉積環(huán)境的分析及其與遺跡化石的對比（Abdel-Fattah，2019；Paz et al.，2020），如Paz等（2020）通過描述不同物理化學因素下浪控三角洲和河控三角洲的相對優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)河控三角洲中造跡生物受到的環(huán)境壓力較大，浪控的相對緩和。

國內(nèi)對古遺跡學研究較多，對現(xiàn)代生物遺跡的研究起步較晚，開展工作相對較少。在潮坪沉積方面，王珍如等（1988，1994）對北部灣和青島日照潮坪沉積中的現(xiàn)代生物遺跡開展了研究，王英國（2000）研究了渤海灣西岸大石河河口灣的現(xiàn)代生物遺跡，宋慧波等（2014）和王海鄰等（2017a，2017b）對杭州灣庵東淺灘以及青島日照沿岸潮間帶的現(xiàn)代生物遺跡進行了研究。關(guān)于現(xiàn)代三角洲的新遺跡學研究開展的更少，僅對黃河三角洲潮坪沉積中的現(xiàn)代生物遺跡的組成和分布特征以及現(xiàn)代生物遺跡分布與物化條件的響應關(guān)系進行了研究（胡斌等，2012，2015；Wang and Hu，2014；Wang et al.，2019a，2019b；王媛媛等，2019）。

關(guān)于灤河三角洲的沉積學研究已開展的較為廣泛和深入，但相關(guān)的新遺跡學研究則較少進行，目前公開報道的僅為王觀忠和吳賢濤（1992）、胡斌等（2015）對灤河三角洲的現(xiàn)代生物遺跡進行了調(diào)查和描述。本次工作是在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過取樣分析，針對灤河三角洲前緣現(xiàn)代沉積物中的生物遺跡組成、組合和分布特征及其與沉積環(huán)境和沉積物底層性質(zhì)之間的關(guān)系進行了較深入的分析，建立了三角洲潮坪不同沉積亞環(huán)境的生物遺跡組合。該研究成果一方面能豐富中國新遺跡學的研究內(nèi)容，另一方面可為地史時期三角洲沉積環(huán)境的研究乃至古地理、古生態(tài)、古環(huán)境的重建提供佐證。

1 區(qū)域背景

1.1 地理位置

灤河是中國第二大多沙性河流，發(fā)源于內(nèi)蒙古高原，流經(jīng)燕山山脈，從河北灤縣縣城北面出山后進入下游平原，在樂亭縣姜各莊鎮(zhèn)匯入渤海，形成了以灤縣為頂點的沖積扇→河流→三角洲沉積體系。歷史上灤河經(jīng)歷過多次變遷，最近一次是1915年在蓮花池村附近沖決濱海砂丘注入渤海，不斷淤積形成了北起塔子溝、南至網(wǎng)子溝的最新三角洲（劉福壽，1993）。灤河三角洲為河控—波控三角洲，位于中緯度季風區(qū)，氣候具有顯著的大陸性特征，潮汐屬于正規(guī)和不正規(guī)的半日潮，距離灤河口較近的秦皇島平均潮差66 cm，最大潮差376 cm（1980—2002）（薛春汀，2016）。

灤河三角洲潮灘現(xiàn)代沉積物中浮游生物和底棲生物較多，本次野外觀察時綜合考慮了沉積物底質(zhì)類型和人工干擾程度，最終確定了羅鍋子鋪、塔子溝和蓮花池村附近A、B、C、D、E共5個觀察點（圖1）進行分析。

圖1 灤河三角洲潮坪現(xiàn)代生物遺跡考察點位置（來自Google Earth（TM））Fig.1 Location of investigated sites of ichnoassemblage in tidal flat of Luanhe delta（from Google Earth（TM））

1.2 沉積特征

灤河三角洲可分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲。三角洲平原位于高潮線之上，現(xiàn)代灤河河道分流點大約在蓮花池村附近，呈扇形向東南突出，包括廢棄河道、河床、天然堤、泛濫平原等次一級的地貌單元，沉積物主要為中—細砂、細砂、粉砂及黏土質(zhì)粉砂等（李從先等，1984）。三角洲前緣位于高潮線至波浪作用基底水深（波基面或正常天氣浪基面），在現(xiàn)代灤河入海口處達6～7 m深，向入?？趦蓚?cè)水深減至4 m左右。灤河三角洲主要受海浪和潮汐作用影響，發(fā)育三角洲潮坪，包括濱外沙壩、潟湖和水下岸坡3個次一級的地貌單元（高善明，1983；李從先等，1984）。三角洲潮坪沉積物以細砂和粉砂為主，其中濱外沙壩和水下岸坡沉積由細砂組成，潟湖沉積物相對較細，含一定量的粉砂，分布在現(xiàn)代河口外及北、南兩側(cè)（李從先等，1984；黎剛和殷勇，2010）。

灤河三角洲發(fā)育多種砂泥交互沉積。因受河水、海浪、潮汐、風等多種地質(zhì)營力影響，發(fā)育多種沉積構(gòu)造，常見的有波狀層理、水平層理、爬升層理和槽狀交錯層理等。在潟湖、積水洼地處有大范圍的泥裂現(xiàn)象，潮灘上因遭受潮流和波浪作用，浪成波痕發(fā)育，常見的有對稱和不對稱的波痕、干涉波痕、尖頂?shù)幕蛳黜數(shù)牟ê?、舌形波痕等（圖2）。

圖2 灤河三角洲潮灘的地貌特征和常見沉積構(gòu)造Fig.2 Geomorphic characteristics and common sedimentary structures in tidal flat of Luanhe delta

2 材料與方法

本研究選取灤河三角洲潮坪的沉積物和現(xiàn)代生物遺跡作為野外考察對象，對沉積物性質(zhì)和生物遺跡的形態(tài)學、沉積學和遺跡學進行研究。通過手持GPS進行采樣點定位，采集離層面20 cm深的沉積物樣品進行粒度和總有機碳（TOC）含量分析，共采集沉積物樣品5個。采集水樣5個，用于測定鹽度。所有實驗分析均在河南理工大學完成。

粒度分析測試時，取風干樣品0.2 g，加10 mL濃度30%的H2O2煮沸至反應平靜，冷卻；再加10 mL濃度10%的HCl煮沸至反應平靜；冷卻后加蒸餾水，沉淀12 h至溶液清亮；倒掉清液后，加入5 mL濃度為36 g/L的NaPO3進行攪拌，放入震蕩儀使顆粒高度分散。待完全沉淀后，使用Mastersize2000進行測量，測量誤差小于1%。

TOC樣品制備方法如下：在105℃下對樣品進行24 h初始干燥；取研磨土樣2 g，加入30 mL濃度36%的鹽酸，放入封閉的樣品管，標記液體高度；離心機離心5 min，靜置后倒掉上部清液，加純水至標記高度；放入離心機去酸化，重復4～5遍，至p H值為7；處理后的土樣置于燒杯中放入烘箱，60℃烘干3 d，每天10 h。樣品處理完成后，各樣品稱取2份5 mg，土壤標準物質(zhì)稱取3 mg，用錫杯包裹，使用儀器Apollo 9000通過燃燒法測定沉積物中有機碳的含量。在燃燒損失分析期間，用精確到0.001 g的電子秤測定有機物燃燒造成的重量損失。

海水鹽度采用手持式鹽度計SX813測試，分辨率0.01。

3 結(jié)果與分析

現(xiàn)代生物遺跡組合與分布特征主要受控于造跡生物的組成與分布，并受到氣候和沉積環(huán)境的影響（Ekdale et al.，1984）。潮坪上的主要造跡生物為水生底棲生物，它們生活的沉積物底層與水深、鹽度、含氧量、水體能量、底層性質(zhì)（粒度、固結(jié)程度等）、有機質(zhì)含量和食物的供給等環(huán)境因素密切相關(guān)，這些因素相互聯(lián)系，影響著生物群落的分布。造跡生物的種類、分異度、個體大小、內(nèi)生生物的活動量和行為方式等，直接影響著生物遺跡的形態(tài)、產(chǎn)狀、組合和分布特征等。本次工作針對灤河三角洲潮坪不同沉積亞環(huán)境下沉積物的粒度、有機質(zhì)含量、海水鹽度進行了取樣和測試，對不同沉積亞環(huán)境的水動力條件、沉積底層性質(zhì)進行分析，同時觀察和研究現(xiàn)代生物遺跡的組成、組合與分布特征以及造跡生物的種類和造跡行為方式。

3.1 沉積物性質(zhì)

研究區(qū)沉積物粒度特征見表1，海水鹽度和沉積物TOC含量、固結(jié)程度、含氧量及水動力條件見表2。由表1和表2可知，沉積物粒度組成與沉積環(huán)境有關(guān)，在距離潮溝、河道和河口較近處，入海泥沙堆積。在波浪、潮汐、風力的共同作用下，位于河口附近的A、C和D處潮灘水動力條件相對較弱，沉積物中泥和細沙含量相對較高，有機質(zhì)含量也相對較高；而B和E處的潮灘海浪作用較強，沉積物中泥質(zhì)含量很少、粗沙含量高、有機質(zhì)含量低。

表1 灤河三角洲潮坪沉積物粒度Table 1 Sediment grain size in tidal flat of Luanhe delta

表2 灤河三角洲潮坪沉積物性質(zhì)Table 2 Sediment properties in tidal flat of Luanhe delta

3.2 現(xiàn)代造跡生物種類及其遺跡類型

研究區(qū)沉積物中觀察到的造跡生物常見的共有7種，包括節(jié)肢動物門的螃蟹（Brachyura）和寄居蟹（Paguridae）、軟體動物門的扁玉螺（Glossaulax didyma）、環(huán)節(jié)動物門的沙蠶（Nereis succinea）、直翅目的螻蛄（Gryllotalpa）、鞘翅目的泥甲蟲（Coleoptera）及其幼蟲、鳥類等。遺跡的生態(tài)類型主要是爬行跡（拖跡、足轍跡）、居住跡、停息跡、覓食跡、鳥類足跡以及生物糞粒等（表3）。

3.3 現(xiàn)代生物遺跡特征

3.3.1 塔子溝附近地區(qū)

觀察點B和E處的潮灘，位于灤河三角洲最北部。該區(qū)潮灘地貌呈弧形，面積較小，潮間帶水動力條件較強，沉積物較疏松。表層沉積物呈黃褐色，顆粒較粗，有機質(zhì)含量少，而自表層向下10 cm左右為黑色沉積物，有機質(zhì)含量較高。沉積物以細砂和中砂為主，含少量泥，細砂含量為41.64%～41.87%，中砂含量為36.18%～49.27%，粗砂含量為2.48%～14.61%，指示海浪作用強，受海水影響較大。海水鹽度為32.06‰，屬于潮間帶咸水環(huán)境。該區(qū)觀察到的造跡生物主要是沙蠶（Nereis succinea）和螃蟹（Brachyura）。

沙蠶（Nereis succinea）主要分布在潮灘上靠近海水邊緣處。塔子溝附近B和E處潮間帶水動力較強，沉積物顆粒較粗，觀察到的沙蠶遺跡主要是層內(nèi)居住潛穴，多為垂直管狀，少量為Y形。潛穴直徑2～5 mm，穴道上下等粗，深度為8～20 cm，內(nèi)表面光滑，整體與層面基本垂直或高角度相交。主要分布在局部泥質(zhì)含量較多、有機質(zhì)含量較高的地方，潛穴豐度低，在1 m2范圍內(nèi)最多可觀察到8～10個潛穴（圖3-D）。該區(qū)沙蠶營造的層面遺跡很少，沉積物表面未發(fā)現(xiàn)潛穴口、沙蠶的爬行跡和覓食跡，也未發(fā)現(xiàn)沙蠶排泄的長條形糞粒，這可能與該區(qū)域沉積物為砂質(zhì)、受較強水動力的海浪和潮水沖蝕有關(guān)，這造成沉積物表面的沙蠶潛穴口被砂粒掩蓋，層面的爬行跡、覓食跡和糞粒等也因被沖刷而消失。

螃蟹（Brachyura）主要是圓球鼓窗蟹，一般棲息于潮間帶的高潮區(qū)，個體較小。退潮后，圓球鼓窗蟹在沉積物中向下挖潛，并將掘穴過程產(chǎn)生的砂粒送出潛穴，于穴口周圍散布。其營造的層內(nèi)潛穴一般與層面呈高角度斜交，深15～50 cm，直徑一般1～3 cm，穴道多不分枝，形狀多為垂直管狀或略微傾斜的J型，穴口一般與沉積物表面齊平，穴口周圍常見掘穴過程產(chǎn)生的砂球和搬運砂球時留下的環(huán)繞穴口分布的層面足轍跡（圖3-A，3-B，3-C）。潛穴周圍沉積物層面上還可發(fā)現(xiàn)螃蟹爬行時留下的足轍跡，呈兩排平行的點線形分布，與遺跡化石Diplichnites（雙趾跡）類似。

3.3.2 羅鍋子鋪附近潮間帶

距離灤河較近的A處潮灘沉積中，沉積物以細砂為主，含少量泥和粉砂，其中泥含量約為4.78%，粉砂含量約為21.1%，細砂含量約為60.16%，中砂含量12.52%，粗砂含量1.41%，TOC含量為2.72%，鹽度為31.03‰。受灤河河水和海水共同影響，以海水作用為主，鹽度略低于海水標準鹽度，仍屬潮間帶沉積環(huán)境。該區(qū)的造跡生物主要有沙蠶（Nereis succinea）、螃蟹（Brachyura）、寄居蟹（Paguridae）和鳥類。

沙蠶（Nereis succinea）營造的遺跡包括層面遺跡和層內(nèi)潛穴。層面遺跡包括爬行跡、覓食跡以及沙蠶的糞粒：爬行跡是沙蠶在沉積物表面爬行過程中產(chǎn)生的，呈任意彎曲或微彎曲的條帶狀，不分枝，中間呈淺溝狀，兩側(cè)為隆起的脊痕，常與2個潛穴口連接（圖4-G），與遺跡化石Aulichnites（犁溝跡）類似；沙蠶覓食時反復從潛穴口伸出，在穴口周圍形成幾條5～6 cm長、呈星射狀分布的表層覓食跡（圖4-H）；有時在穴口還可發(fā)現(xiàn)呈圓錐形堆積的沙蠶糞粒，長條形，長0.2～0.3 mm，糞粒大小與沙蠶大小有關(guān)。層內(nèi)遺跡主要是居住潛穴，形狀多為小型的垂直管狀、U形、Y形，潛穴上下等粗，內(nèi)表面光滑，穴壁有生物分泌的粘液，與周圍沉積物顏色不同，直徑一般為2～5 mm，深度8～20 cm（圖4-F）。垂直管狀潛穴與層面垂直或高角度相交，形態(tài)特征與遺跡化石Skolithos（石針跡）類似；U形潛穴與層面基本垂直，無蹼狀構(gòu)造，形態(tài)特征與遺跡化石Arenicolites（沙蠋跡）類似；Y形潛穴形態(tài)特征與遺跡化石Polykladichnus（多枝跡）類似。該區(qū)沙蠶營造的層內(nèi)潛穴豐度極高，主要分布在潮灘的中低潮區(qū)或者潮間帶低洼積水處邊緣和潮溝兩側(cè)反復被潮水淹沒的沉積物中，在100 cm2范圍內(nèi)可觀察到80～106個潛穴，對0～20 cm深沉積物擾動劇烈（圖4-D，4-E，4-F）。

圖4 灤河三角洲羅鍋子鋪附近潮灘砂泥互層沉積中的現(xiàn)代生物遺跡Fig.4 Lebensspuren in the interbedded deposits of sand and mud within tidal flat near Luoguozipu site，Luanhe delta

螃蟹（Brachyura）主要為大眼蟹，其營造的居住潛穴形態(tài)多樣，主要呈大型不規(guī)則垂直管狀、U形、J形、Y形和復雜的分枝形（圖4-A，4-B，4-C）。大部分以高角度傾斜于層面向下延伸，深度15～50 cm，直徑大小不一，與造跡生物形體大小有關(guān)。潛穴口近似長圓形，穴口常有高出沉積物表層1～2 cm的凸起。U形潛穴與遺跡化石Arenicolites（沙蠋跡）的形狀特征類似，J形、Y形和復雜的分枝形潛穴的形態(tài)特征與遺跡化石Psilonichnus（裸跡）類似。該區(qū)螃蟹營造的層面遺跡主要是爬行過程中產(chǎn)生的足轍跡，與遺跡化石Diplichnites（雙趾跡）類似。

寄居蟹（Paguridae）營造的遺跡主要是在層面爬行過程中產(chǎn)生的足轍跡和拖跡（圖4-I），與遺跡化石Bipodomorpha（雙足趾跡）和Gordia（線形跡）類似。寄居蟹的爬行跡豐度極低，且不易保存。

3.3.3 蓮花池村附近潮間帶

觀察點C和D處沉積物以粉砂和細砂為主，含少量泥，其中粉砂含量為31.66%～53.72%，細砂含量為27.53%～51.74%，泥含量為9.81%～12.78%，中砂含量為5.55%～6.7%，粗砂含量約0.42%，TOC含量為2.46%～2.52%，鹽度偏低，為27.92‰～28.13‰。受河水和海水共同作用，但主要以海水作用為主，仍屬潮間帶沉積環(huán)境。造跡生物主要為沙蠶（Nereis succinea）、螃蟹（Brachyura）、扁玉螺（Glossaulax didyma）、螻蛄（Gryllotalpa）、泥甲蟲（Coleoptera）及其幼蟲、鳥類。層面遺跡主要是沙蠶的爬行跡和星射狀覓食跡、螃蟹的足轍跡和扁玉螺的拖跡。層內(nèi)遺跡包括沙蠶營造的層內(nèi)潛穴、螃蟹營造的層內(nèi)潛穴、螻蛄和泥甲蟲及其幼蟲營造的與層面平行的居住和覓食潛穴。

沙蠶和螃蟹營造的遺跡形狀特征與羅鍋子鋪附近潮間帶相同。沙蠶遺跡主要分布于低洼積水處邊緣或潮溝兩側(cè)，離水較近、反復被水淹沒，沉積物中泥質(zhì)含量高、含水率高、藻類和有機質(zhì)含量高，沉積物較軟，利于生物在層內(nèi)的掘穴和覓食。螃蟹營造的遺跡在高、中、低潮區(qū)均有分布。由于沉積物細顆粒含量高，具有一定的粘結(jié)性，該處生物的層內(nèi)潛穴易于保存。

扁玉螺（Glossaulax didyma）一般在中、低潮區(qū)分布，在局部低洼積水處高度密集。遺跡主要是層面上的拖跡，寬3～5 mm，長約數(shù)厘米，呈曲溝狀、任意彎曲形，兩側(cè)有對稱或不對稱的隆起，表面光滑，不分枝，有時有交切（圖5-G）。有時在拖跡的末端可見扁玉螺的停息跡。拖跡形狀特征與遺跡化石Gordia（線形跡）類似。

泥甲蟲（Coleoptera）及其幼蟲的遺跡主要分布在高潮區(qū)，其營造的遺跡包括與層面平行的表層潛穴和高角度傾斜于沉積物層面的垂直管狀潛穴。平行于層面的表層潛穴直徑2～3 mm，潛穴表面光滑或凸起呈細瘤狀或有縱向鋸齒狀裂紋，沿表層不規(guī)則彎曲，未觀察到潛穴內(nèi)有襯壁。這些潛穴有的呈高角度分枝，有的不分枝、直或微彎曲狀（圖5-D），有的為復雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（圖5-E），形狀特征與遺跡化石Multina類似（Buatois，2017）。泥甲蟲營造的與層面近似垂直的管狀潛穴，深1～10 cm，內(nèi)壁光滑，有時潛穴下部膨大（圖5-F），與遺跡化石Skolithos（石針跡）類似。

螻蛄（Gryllotalpa）營造的遺跡主要是平行于沉積物表面的表層覓食潛穴，主要分布在潮間帶上部至潮上帶，尤其是植物根系發(fā)達的地方。潛穴大小與螻蛄個體大小有關(guān)，直徑2～6 cm，長25～85 cm，甚至更長，穴內(nèi)無填充物，潛穴內(nèi)表面有螻蛄爬行過程產(chǎn)生的“人”字形抓痕，但未觀察到潛穴襯壁。潛穴形狀有時為直形或微彎曲形，有時有分枝，分枝近直角，有時呈巨大網(wǎng)狀（圖5-A，5-B，5-C）。潛穴頂部沉積物隆起，沉積物特性對螻蛄潛穴形態(tài)有影響，在顆粒較細、含水率較高的濕軟沉積物中，層面上隆起的潛穴表面無裂紋或裂紋較小，而含水率較低的沉積物中，隆起的潛穴表面裂紋較大，頂層有時呈碎薄片狀，有時有縱向貫通的裂紋。螻蛄營造的遺跡形狀特征與遺跡化石Multina類似，通常比泥甲蟲及其幼蟲營造的層面潛穴的直徑更粗大。

圖5 灤河三角洲蓮花池村附近潮灘砂泥互層沉積中的現(xiàn)代生物遺跡Fig.5 Lebensspuren in the interbedded deposits of sand and mud within tidal flat near Lianhuachi village，Luanhe delta

此外，該區(qū)沉積物表面還有大量的鳥類足跡與波痕共生。

3.4 現(xiàn)代生物遺跡組合與分布

基于對生物遺跡組成和分布特征及其與底層沉積物性質(zhì)和沉積環(huán)境關(guān)系的分析，將灤河三角洲潮坪現(xiàn)代遺跡劃分為3種類型的遺跡組合。

3.4.1 遺跡組合I——灤河三角洲潮坪砂質(zhì)沉積中的遺跡組合

塔子溝附近B和E處潮灘位于灤河三角洲前緣的最北部，水動力條件強，海浪沖刷作用強，受海水影響大，屬于潮間帶咸水環(huán)境。沉積物呈黃褐色，較疏松，顆粒較粗，以細砂和中砂為主，僅含少量泥質(zhì)，有機質(zhì)含量低。該環(huán)境下的生物遺跡組成是以底層中Y形和垂直管狀潛穴為特征（圖6），僅分布在局部有機質(zhì)含量相對較高的沉積物中，潛穴形狀特征與遺跡化石Skolithos（石針跡）、Polykladichnus（多枝跡）、Psilonichnus（裸跡）類似。表層潛穴和層面拖跡不發(fā)育，有時層面會有與遺跡化石Diplichnites（雙趾跡）類似的爬行跡以及螃蟹潛穴開口，造跡生物主要為沙蠶和螃蟹。該遺跡組合指示了三角洲濱岸潮間帶水動力條件較強的砂質(zhì)潮灘沉積環(huán)境。

3.4.2 遺跡組合Ⅱ——灤河三角洲潮坪中低潮區(qū)砂泥互層沉積中的遺跡組合

羅鍋子鋪和蓮花池村附近A、C和D處潮間帶沉積物以細砂和中砂為主，含少量泥，砂泥交互沉積，富含有機質(zhì)，潮灘低洼不平，暫時性水渠和積水洼地較多，鹽度略低于海水標準鹽度，受河水和海水共同影響。該區(qū)域中低潮區(qū)的生物遺跡組成是以層內(nèi)各種形態(tài)潛穴和大量的層面拖跡為特征（圖6）：層內(nèi)潛穴包括與遺跡化石Skolithos（石針跡）類似的垂直管狀潛穴、與Arenicolites（沙蠋跡）類似的U形潛穴、與Polykladichnus（多枝跡）類似的Y形潛穴，以及與Psilonichnus（裸跡）類似的J形、Y形和復雜分枝形潛穴，潛穴豐度極高，造跡生物主要是沙蠶和螃蟹。層面拖跡包括4種類型：（1）與遺跡化石Bipodomorpha（雙足趾跡）和Gordia（線形跡）類似的寄居蟹爬行跡；（2）與遺跡化石Gordia（線形跡）類似的扁玉螺拖跡；（3）與遺跡化石Aulichnites（犁溝跡）類似的沙蠶拖跡；（4）與遺跡化石Diplichnites（雙趾跡）類似的螃蟹足轍跡。此外，層面上還分布有螃蟹潛穴口、沙蠶潛穴口、沙蠶糞粒和鳥類足跡等。該遺跡組合指示了三角洲潮坪中低潮區(qū)的沉積環(huán)境。

圖6 灤河三角洲濱岸潮間帶生物遺跡組合的沉積環(huán)境模式Fig.6 Sedimentary environment model of ichnoassemblages in tidal flat of Luanhe delta

3.4.3 遺跡組合Ⅲ——灤河三角洲潮坪高潮區(qū)砂泥互層沉積中的遺跡組合

灤河三角洲潮坪高潮區(qū)發(fā)育砂泥互層沉積，但相對來說泥多砂少，生物遺跡組成以與層面垂直或高角度相交的層內(nèi)潛穴、與層面平行的層內(nèi)潛穴以及大量的層面爬行跡為特征（圖6）。層內(nèi)垂直潛穴常見3種類型：（1）與遺跡化石Skolithos（石針跡）類似的垂直管狀潛穴和J形潛穴；（2）與遺跡化石Arenicolites（沙蠋跡）類似的U形潛穴；（3）與遺跡化石Psilonichnus（裸跡）類似的J形、Y形和復雜分枝形潛穴。層內(nèi)垂直潛穴造跡生物主要是沙蠶、螃蟹、泥甲蟲及其幼蟲。與層面平行的表層潛穴主要有與遺跡化石Multina相似的潛穴，造跡生物為螻蛄、泥甲蟲及其幼蟲。層面上的運動跡主要是與遺跡化石Diplichnites（雙趾跡）類似的螃蟹足轍跡以及層面上大量大小不一、形態(tài)各異的鳥類足跡。該遺跡組合指示了三角洲潮坪高潮區(qū)的沉積環(huán)境。

上述3種遺跡組合指示了中緯度季風區(qū)三角洲潮坪砂質(zhì)沉積及高潮區(qū)和中低潮區(qū)砂泥互層沉積背景中的生物遺跡組合特征（圖6）?，F(xiàn)代生物遺跡的組成與分布，與沉積底層的粒度、水動力條件、鹽度、固結(jié)程度及食物來源等有著密切的關(guān)系。本研究可為古代三角洲造跡生物及其沉積環(huán)境的底層性質(zhì)、水動力及水化學條件等生態(tài)環(huán)境因素研究提供實證材料，既可作為研究古代三角洲潮坪沉積環(huán)境的判識依據(jù)，也可為相似遺跡化石組合的沉積環(huán)境恢復提供佐證。

4 討論

灤河三角洲潮坪上的現(xiàn)代生物遺跡在空間分布上存在不均衡性，整體來看，低潮坪水動力條件較強的砂質(zhì)潮灘中生物遺跡的分異度和豐度較低，中低潮區(qū)砂泥互層的沉積環(huán)境以及高潮區(qū)中生物遺跡的分異度和豐度較高。另外，生物遺跡分布特征的精細差別還受到潮坪環(huán)境的鹽度、水動力強度、粒度、TOC含量、沉積物含水率的影響。

4.1 鹽度與生物遺跡分布的關(guān)系

鹽度的變化和生物耐鹽性是影響生物物種分布的關(guān)鍵因素之一。沙蠶（Nereis succinea）、螃蟹（Brachyura）均屬于廣鹽性生物，因此在研究區(qū)高、中、低潮灘均有分布，而螻蛄（Gryllotalpa）、泥甲蟲（Coleoptera）及其幼蟲僅分布于高潮區(qū)，扁玉螺（Glossaulax didyma）、寄居蟹（Paguridae）僅分布于中、低潮區(qū)。受鹽度變化影響，研究區(qū)不同沉積環(huán)境中造跡生物分布不同：C處潮灘鹽度相對較低，受灤河河水作用和海水作用共同影響，造跡 生 物 包 括 沙 蠶（Nereis succinea）、螃 蟹（Brachyura）、扁玉螺（Glossaulax didyma）、螻蛄（Gryllotalpa）、泥甲蟲（Coleoptera）及其幼蟲、鳥類，生物遺跡組成是以與層面垂直或高角度相交的層內(nèi)潛穴、與層面平行的層內(nèi)潛穴以及大量的層面爬行跡為特征（圖5），整體上生物擾動程度較高，生物遺跡的豐度和分異度也較高。距離灤河較近的A處潮灘以海水作用為主，同時受到灤河河水影響，鹽度略低于海水標準鹽度，造跡生物包括沙蠶（Nereis succinea）、螃 蟹（Brachyura）、寄 居 蟹（Paguridae）和鳥類，生物遺跡是以層內(nèi)各種形態(tài)潛穴和大量的層面拖跡為特征（圖4），豐度和分異度均較高，與高潮區(qū)大體持平，但在潮道兩側(cè)局部非常密集，可能是受到潮水反復淹沒的影響。B和E處的潮灘屬于咸水環(huán)境，造跡生物主要是喜鹽性生物沙蠶（Nereis succinea）和螃蟹（Brachyura），生物遺跡的豐度和分異度最低。

4.2 水動力強度、粒度、TOC與生物遺跡分布的關(guān)系

水動力、粒度及TOC含量三者之間是相互聯(lián)系的，其中水動力條件與沉積物粒度相關(guān)，TOC含量也與粒度特征相關(guān)，三者對造跡生物的分布有一定的影響。研究區(qū)B和E處潮灘的水動力條件最強，沉積物中泥質(zhì)含量很少、粗砂含量高、TOC含量低、有機物較少，因此生物數(shù)量較少，生物遺跡的豐度和分異度均較低。位于河口附近的C處潮灘水動力條件相對較弱，A、D處潮灘水動力條件最弱，沉積物中泥和細砂含量相對較高，TOC含量A處潮灘最高，其次為C和D處潮灘，豐富的有機質(zhì)來源使得該處潮灘造跡生物數(shù)量較多，因此生物遺跡的豐度和分異度均較高。

4.3 含水率與生物遺跡分布的關(guān)系

整體上，研究區(qū)潮坪上生物遺跡分布具有分帶性，生物遺跡分布特征的精細差別還與沉積物含水率有關(guān)。沙蠶（Nereis succinea）在高、中、低潮區(qū)均有分布，扁玉螺（Glossaulax didyma）主要分布于中低潮區(qū)砂泥質(zhì)沉積物中，但二者均在潮坪上低洼積水處邊緣以及潮溝兩側(cè)反復被水淹沒的地方密集分布，這是由于該區(qū)域的底質(zhì)含水率較高，沉積物較軟，適合沙蠶（Nereis succinea）、扁玉螺（Glossaulax didyma）生存，因此，在潮坪上含水率較高的沉積物中沙蠶（Nereis succinea）、扁玉螺（Glossaulax didyma）豐度很高，其營造的生物遺跡的豐度也最高。距離河道較近的高潮區(qū)，水動力條件較弱，含水量相對較低、半固結(jié)的泥質(zhì)沉積物中，適合螻蛄（Gryllotalpa）、泥甲蟲（Coleoptera）及其幼蟲生存，因此其營造的生物遺跡的豐度也較高。

4.4 對古潮坪遺跡學和古潮坪環(huán)境的啟示

三角洲潮坪環(huán)境容易受溫度、鹽度、水體能量和食物供應等的影響，在這樣動蕩環(huán)境下生存的生物需要有較強的適應性，其遺跡組合和分布特征亦有助于識別三角洲潮坪沉積環(huán)境。本次研究識別出的3種遺跡組合總體上來說與前人的研究成果（楊式溥等，2004）一致，但中低潮坪砂泥互層沉積環(huán)境中的生物擾動較砂質(zhì)沉積中更強烈，這可能與不同沉積環(huán)境的鹽度、水動力條件、粒度、有機質(zhì)含量和食物來源有關(guān)。此外，本次研究進一步對三角洲潮坪環(huán)境受不同沉積物性質(zhì)（鹽度、水動力條件、粒度、TOC含量、含水率）影響的造跡生物種類、生物遺跡特征進行了分析，為類比研究古潮坪的沉積環(huán)境提供了現(xiàn)代遺跡方面的實證材料。

5 結(jié)論

1）觀察到的灤河三角洲潮坪現(xiàn)代生物遺跡包括層面遺跡和層內(nèi)潛穴。層面遺跡以節(jié)肢動物、環(huán)節(jié)動物、腹足動物的爬行跡為主，還有覓食跡、停息跡、沙蠶糞粒和螃蟹掘穴過程產(chǎn)生的砂球，造跡生物主要有沙蠶、螃蟹、扁玉螺、寄居蟹。層內(nèi)潛穴以居住跡豐度最高，且類型多樣，主要有垂直于層面或與層面高角度相交的管狀、U形、Y形和多分枝形潛穴等，造跡生物主要是螃蟹、沙蠶、螻蛄、泥甲蟲及其幼蟲等。平行于層面分布的潛穴一般為螻蛄、泥甲蟲及其幼蟲營造的潛穴。

2）基于生物遺跡的組合和分布特征以及沉積物底層的特點，建立了3種不同沉積背景條件下的生物遺跡組合。遺跡組合I指示了三角洲潮坪水動力條件較強的砂質(zhì)沉積環(huán)境，以底層中Y形和垂直管狀潛穴為特征，局部豐度較高。遺跡組合Ⅱ指示了三角洲濱岸潮間帶中低潮區(qū)砂泥互層沉積環(huán)境，以層內(nèi)各種形態(tài)潛穴和大量的層面爬行跡/拖跡為特征。遺跡組合Ⅲ指示了三角洲潮坪高潮區(qū)砂泥互層沉積環(huán)境，以與層面垂直或高角度相交的層內(nèi)潛穴、與層面平行的層內(nèi)潛穴以及大量的層面爬行跡/拖跡為特征。

3）在灤河三角洲潮坪不同沉積背景下，造跡生物營造了不同形態(tài)和生態(tài)屬性的生物遺跡，其組成和分布與現(xiàn)代沉積環(huán)境之間具有明顯的響應關(guān)系，這可為類比研究古代三角洲造跡生物及其沉積環(huán)境的底層性質(zhì)、水動力及水化學條件等生態(tài)環(huán)境因素提供實證材料。