黃海全新世泥質(zhì)體表層沉積物重礦物特征及其指示意義?

張 堯， 韓宗珠, 2??， 艾麗娜， 劉金慶， 寧 澤

(1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100； 2.海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島 266100； 3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所， 山東 青島 266071)

碎屑礦物是海洋沉積學(xué)研究的重要手段之一，可以有效提取沉積物物源、搬運(yùn)路徑和礦物組分分異規(guī)律等信息，進(jìn)而揭示沉積環(huán)境、水動(dòng)力條件和氣候變化等方面的特征[1-2]。諸多學(xué)者對(duì)黃海等海域的表層沉積物開(kāi)展了碎屑礦物研究，例如輕礦物的組合與分區(qū)研究[3-4]；由于重礦物種類(lèi)豐富且多具特殊的共生關(guān)系，重礦物組合分區(qū)及比值參數(shù)研究[5-8]可以更加有效地反應(yīng)物源和環(huán)境信息；自生黃鐵礦[9-10]和自生海綠石[11]等自生礦物也可以靈敏地揭示沉積環(huán)境特征；此外，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)模型[12]進(jìn)行沉積物物源研究也取得一定進(jìn)展。

全新世以來(lái)，在長(zhǎng)江與黃河主導(dǎo)的陸源物質(zhì)供給和海洋沉積環(huán)境影響的共同作用下，中國(guó)黃海海域形成了北黃海西部泥質(zhì)區(qū)、山東半島沿岸泥質(zhì)區(qū)、南黃海中部泥質(zhì)區(qū)、老黃河口泥質(zhì)區(qū)和南黃海東南部泥質(zhì)區(qū)等5個(gè)主要泥質(zhì)沉積體[13](見(jiàn)圖2)。Yang和Liu[14]利用淺地層剖面研究發(fā)現(xiàn)，黃海存在一環(huán)繞山東半島并向南延伸至約80m等深線處的泥質(zhì)沉積體，在沿岸流搬運(yùn)而來(lái)的懸浮體向陸向海雙向傳輸?shù)臋C(jī)制下形成獨(dú)特的“Ω”型。綜合前人的研究[14-18]，從北黃海中部泥、山東半島沿岸泥和南黃海北部泥的時(shí)空分布和物質(zhì)來(lái)源等角度考慮，本文將三者作為統(tǒng)一的沉積體進(jìn)行討論，并稱(chēng)之為“黃海全新世泥質(zhì)沉積體”(下文簡(jiǎn)稱(chēng)“泥質(zhì)體”，圖2)，這與王利波等[19]提出的黃海北部泥質(zhì)沉積體是基本一致的。

本文取黃海56個(gè)表層沉積物樣品，利用碎屑礦物分析手段，輔以粒度分析數(shù)據(jù)，對(duì)黃海全新世泥質(zhì)體及其周邊地區(qū)的重礦物分布特征，重礦物比值參數(shù)和礦物組合分區(qū)等進(jìn)行綜合分析對(duì)比，結(jié)合前人研究結(jié)果，探討其物質(zhì)來(lái)源和沉積環(huán)境，進(jìn)一步豐富黃海碎屑礦物的研究和對(duì)全新世泥質(zhì)體的認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域背景

黃海位于中國(guó)大陸和朝鮮半島之間，是全新世海侵所形成的半封閉型陸架淺海，海域面積達(dá)3.8×105km2，平均水深44 m，黃海槽內(nèi)水深超過(guò)80 m[20]。黃海全新世泥質(zhì)沉積體位于中國(guó)黃海中北部，它西起蓬萊廟島群島，分布于山東半島北部，向東繞過(guò)成山頭后不斷向南延伸，最遠(yuǎn)可達(dá)南黃海中部 80 m 等深線處，最大厚度出現(xiàn)在40 m等深線附近，約40 m[14]。據(jù)估計(jì)[19]該泥質(zhì)體體積約為 700 km3，質(zhì)量約840×109t。

黃海因其特殊的地理位置具有復(fù)雜的環(huán)流體系(見(jiàn)圖1)，主要由黃海暖流和周邊沿岸流組成。黃海暖流是源自黑潮的對(duì)馬暖流的一支，具有高溫高鹽，冬強(qiáng)夏弱的特征，可沿老鐵山水道進(jìn)入渤海。黃海沿岸流包括遼南沿岸流、黃海西岸沿岸流和朝鮮半島西部沿岸流[21]。冬季，黃海流系主要受控于黃海暖流及沿岸流；夏季，黃海冷水團(tuán)[22]的存在幾乎控制了整個(gè)黃海海域。在北黃海西部和南黃海中部，均存在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的氣旋式環(huán)流[23]，其底部形成了大面積泥質(zhì)沉積區(qū)，被稱(chēng)為“冷渦沉積”、“小環(huán)流沉積”或“渦旋泥質(zhì)沉積”[24]。

圖1 中國(guó)黃海冬[25]、夏[26]環(huán)流模式示意圖Fig.1 The map of winter and summer circulation pattern in the Yellow Sea of China

2 樣品與方法

本次研究所采用的56個(gè)黃海中部底質(zhì)表層沉積物樣品(站位見(jiàn)圖2)是由中國(guó)海洋大學(xué)“東方紅2號(hào)”科學(xué)考察船于2015年8月執(zhí)行“國(guó)家自然科學(xué)基金委渤黃海夏季公共航次”期間利用箱式取樣器所取。粒度和碎屑礦物分析測(cè)試在海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，分析方法參照《海洋調(diào)查規(guī)范第8部分：海洋地質(zhì)地球物理調(diào)查》(GB/T12763.8-2007)。

2.1 粒度分析

取0.5～1 g的干樣于50 mL燒杯中，先后加入5 mL 30%的過(guò)氧化氫和0.1 moL/L的HCL溶液以去除有機(jī)質(zhì)、生物碎屑和自生碳酸鹽，再采用靜置法洗鹽至溶液呈中性，最后經(jīng)5%的六偏磷酸鈉溶液分散和超聲波震蕩后上機(jī)測(cè)試。測(cè)試儀器為英國(guó)MALVERN公司生產(chǎn)的Mastersizer 2000型激光粒度分布測(cè)量?jī)x。數(shù)據(jù)采用Udden-Wentworth Φ值粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，粒度參數(shù)采用矩法計(jì)算。

2.2 重礦物分析

將樣品在60 ℃的條件下烘干后，根據(jù)其粒度大小，取30～100 g沉積物干樣于燒杯中，加入適量5%的六偏磷酸鈉溶液，加熱煮沸使得樣品充分分散。利用水篩法分離出樣品中的極細(xì)砂(63～125 μm)部分，烘干稱(chēng)重后得到該粒級(jí)碎屑礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。利用縮分法取1～2 g極細(xì)砂樣品于三溴甲烷(相對(duì)密度2.89 g/cm3)中進(jìn)行重液分離，烘干稱(chēng)重后得到重礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。重礦物鑒定在奧林巴斯SZ61體視顯微鏡和SZX51偏光顯微鏡下，采用條帶計(jì)數(shù)法完成，并輔以油浸法(浸油折射率為1.700)，微量化學(xué)實(shí)驗(yàn)(主要試劑為30%H2O2和5%HCL等)和電子探針?lè)治?，每個(gè)樣品分析400顆以上的礦物以保證統(tǒng)計(jì)精度，最終得到各種重礦物顆粒百分含量。

3 結(jié)果

3.1 粒度參數(shù)分布特征

沉積物的粒度參數(shù)分布特征有助于物源識(shí)別和沉積環(huán)境的判定。本文采用矩值法計(jì)算了平均粒徑(Mz)、分選系數(shù)(δ)、偏態(tài)(SK)、峰態(tài)(Kg)等粒度參數(shù)，其分布特征見(jiàn)圖3。

泥質(zhì)體表層沉積物的平均粒徑范圍是4.54～7.95 Φ，平均值為6.33 Φ，而全區(qū)均值為5.92 Φ(見(jiàn)表1)，可見(jiàn)泥質(zhì)體沉積物的整體粒度較細(xì)。由圖3可知，泥質(zhì)體外西南側(cè)的沉積物粒度最粗為4.9 Φ；泥質(zhì)體南部(南黃海中部)沉積物粒度最細(xì)為7.34 Φ；在泥質(zhì)體北部(北黃海西部)也存在一個(gè)粒度相對(duì)較細(xì)的區(qū)域，平均粒徑為6.3 Φ。就整個(gè)泥質(zhì)體而言，其平均粒徑有著南北高，中部低的特征。

圖2 黃海全新世泥質(zhì)體[14]、底質(zhì)類(lèi)型與采樣點(diǎn)分布圖[13]Fig.2 The map of the Holocene mud of the Yellow Sea,types of bottom material and sample location

圖3 表層沉積物粒度參數(shù)分布Fig.3 Distributions of grain size parameter of surface sediments

分選系數(shù)介于1.44～2.63之間，分選性較差或差，說(shuō)明沉積物粒級(jí)分布范圍較廣，主要粒級(jí)不夠突出。分選相對(duì)較好的區(qū)域位于泥質(zhì)體南部和泥質(zhì)體外西南側(cè)地區(qū)，其值小于1.8。

偏度值介于-1.49～1.78。偏度呈負(fù)偏的區(qū)域大致與粒度較細(xì)和分選較好的泥質(zhì)體南部區(qū)域相對(duì)應(yīng)；偏度呈正偏的區(qū)域位于泥質(zhì)體外西南側(cè)，與粒度較粗的區(qū)域相對(duì)應(yīng)。

峰態(tài)值變化較大，介于0.87～2.97。泥質(zhì)體中部峰態(tài)較為平緩，其南北兩側(cè)，尤其是泥質(zhì)體外西南側(cè)峰態(tài)相對(duì)尖銳，沉積物可能經(jīng)歷較強(qiáng)的改造。

3.2 重礦物組成與分布

黃海全新世泥質(zhì)體內(nèi)共鑒定出40余種重礦物，以閃石類(lèi)(平均含量30.5%，包括普通角閃石、陽(yáng)起石和透閃石等，其中普通角閃石占26.3%)、不透明礦物(20.6%，包括鈦鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、白鈦石等)、片狀礦物(15.1%，包括黑云母、白云母、風(fēng)化云母和綠泥石等)、簾石類(lèi)(13.7%，包括綠簾石、黝簾石、斜黝簾石和褐簾石等，其中綠簾石占13.3%)為主；其次是自生礦物(7.31%，自生黃鐵礦)和穩(wěn)定礦物(4.98%，包括石榴石、榍石、磷灰石、鋯石、電氣石和金紅石)；以及微量的碳酸鹽類(lèi)(0.7%，菱鎂礦)、輝石類(lèi)(0.3%，透輝石、紫蘇輝石和普通輝石等)、變質(zhì)類(lèi)(0.11%，藍(lán)晶石、十字石、紅柱石、矽線石、硅灰石和符山石等)等，此外，還有少量的巖屑和風(fēng)化碎屑?？傮w而言，全區(qū)的不透明礦物(14.5%)、片狀礦物(11.9%)和自生黃鐵礦(4.21%)含量偏低；而閃石類(lèi)(37.3%)、簾石類(lèi)(16.8%)和穩(wěn)定礦物(6.34%)含量偏高。這體現(xiàn)了在物源和沉積環(huán)境的影響下，泥質(zhì)體沉積物在礦物含量上的變化和組合上的分異(見(jiàn)表1)。

表1 研究區(qū)表層沉積物碎屑礦物含量及粒度參數(shù)基本統(tǒng)計(jì)Table 1 Elementary statistics of detrital minerals content and grain size parameter of surface sediments in research area

Note:①Detrital nimeral；②Heary mineral；③Amphibole group；④Epidote group；⑤Opaque mineral；⑥Authigenic pyrite；⑦Flaky mineral；⑧Stable mineral；⑨Pyroxene group；⑩Metamorphic group；Weathered detritus；ZTR；Heavy mineral maturity；Mean grain size；Sorting coefficient；Skewness coefficient；Kurtosis coefficient

Apart from au zone and mud listing mean,maximum and minimum,the rest of column data are moan value.The numbers are sample quantities in bracket.

黃海全新世泥質(zhì)體碎屑礦物(63～125 μm)含量在0.01%～26.5%之間，平均含量為4.03%，全區(qū)平均含量為8.07%，最高可達(dá)40.9%(見(jiàn)表1)，其分布趨勢(shì)與平均粒徑大致吻合(見(jiàn)圖3)。泥質(zhì)體重礦物含量低變化大，變化范圍是0.82%～15.9%，均值為5.92%，全區(qū)均值與其接近，但最大值達(dá)29.6%，其高值區(qū)位于研究區(qū)最南端，泥質(zhì)體的南北兩側(cè)為次高值區(qū)，近岸地區(qū)均為低值區(qū)；片狀礦物含量分布的高值區(qū)有兩個(gè)，一是泥質(zhì)體內(nèi)部的山東半島沿岸，二是泥質(zhì)體外西南側(cè)區(qū)域；閃石類(lèi)和簾石類(lèi)的含量分布趨勢(shì)大體一致，具有泥質(zhì)體中部高于南北兩側(cè)，泥質(zhì)體周邊高于內(nèi)部的特征；不透明礦物和自生黃鐵礦的含量分布大體一致，其高值區(qū)位于泥質(zhì)體南半部分，并由中心向外逐漸遞減，在泥質(zhì)體的最北端是其含量的次高值區(qū)；穩(wěn)定礦物與前兩者的含量分布大致相反，在泥質(zhì)體區(qū)域內(nèi)其含量均表現(xiàn)為較低值；重礦物成熟度是穩(wěn)定礦物與不穩(wěn)定礦物(閃石類(lèi)、簾石類(lèi)和輝石類(lèi))的比值，其值體現(xiàn)了沉積物經(jīng)歷的搬運(yùn)距離和風(fēng)化程度，從平面分布上來(lái)看，具有泥質(zhì)體低于周邊，近岸區(qū)域低于外海區(qū)域的特點(diǎn)(見(jiàn)圖4)。

3.3 碎屑礦物分區(qū)

綜合碎屑礦物含量、重礦物含量、閃石類(lèi)、簾石類(lèi)、不透明礦物、片狀礦物、自生黃鐵礦、穩(wěn)定礦物等主要變量，利用SPSS19.0軟件，采用Ward法和平方Euclidean距離進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析[5]，將研究區(qū)劃為5個(gè)礦物區(qū)(見(jiàn)圖5)，其中泥質(zhì)體區(qū)域劃為3個(gè)礦物區(qū)(Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)，Ⅲ區(qū)分為Ⅲ1和Ⅲ2兩個(gè)亞區(qū))。各礦物區(qū)礦物種類(lèi)含量差異明顯(見(jiàn)表1)，與物源和沉積動(dòng)力環(huán)境有密切關(guān)系。

Ⅰ區(qū)：泥質(zhì)體北部礦物區(qū)，分布于北黃海西部。碎屑礦物含量很低，為0.06%，但重礦物含量高，為7.55%；閃石類(lèi)和簾石類(lèi)含量為全區(qū)最低；38.9%的片狀礦物含量為全區(qū)最高，鏡下呈綠色或褐色，圓狀、次圓狀、次棱角狀；此外還有較高含量的不透明礦物和自生黃鐵礦。優(yōu)勢(shì)礦物組合為：片狀礦物-不透明礦物-自生黃鐵礦-普通角閃石-綠簾石。

Ⅱ區(qū)：山東半島沿岸礦物區(qū)。碎屑礦物含量很高，但重礦物含量很低；閃石類(lèi)和簾石類(lèi)含量分別為41.4%和17.3%，不透明礦物(6.64%)和自生黃鐵礦(1.01%)含量較低，片狀礦物含量依然很高。優(yōu)勢(shì)礦物組合為：普通角閃石-片狀礦物-綠簾石。

Ⅲ區(qū)：泥質(zhì)體南部礦物區(qū)，分布于南黃海中部，分為Ⅲ1和Ⅲ2兩個(gè)亞區(qū)。兩者在較細(xì)的沉積物底質(zhì)、較高的重礦物含量和自生黃鐵礦的存在等方面體現(xiàn)了一致性，其差異性也很明顯。Ⅲ1亞區(qū)的閃石類(lèi)、簾石類(lèi)和穩(wěn)定礦物低于Ⅲ2亞區(qū)，不透明礦物(51.0%)和自生黃鐵礦(19.9%)高于Ⅲ2亞區(qū)且為全區(qū)最高。自生黃鐵礦多呈小圓球粒狀，有些充填于生物殼體中，遇雙氧水劇烈反應(yīng)。Ⅲ1亞區(qū)優(yōu)勢(shì)礦物組合為：不透明礦物-自生黃鐵礦-普通角閃石，Ⅲ2亞區(qū)優(yōu)勢(shì)礦物組合為：普通角閃石-綠簾石-不透明礦物。

圖4 研究區(qū)表層沉積物重礦物含量和比值分布Fig.4 Distributions of heavy minerals content and ratio of surface sediments in research area

Ⅳ區(qū)和Ⅴ區(qū)分別為南黃海西部礦物區(qū)和南黃海南部礦物區(qū)，二者位于泥質(zhì)體周邊。Ⅳ區(qū)以其全區(qū)最高的碎屑礦物含量(21.3%)和閃石類(lèi)(48.2%)含量為特征，礦物表面干凈新鮮，顏色鮮艷，多呈棱角狀或次棱角狀，其礦物組合為：普通角閃石-綠簾石-片狀礦物-穩(wěn)定礦物。Ⅴ區(qū)碎屑礦物含量為6.55%，重礦物含量較高為9.24%，相比Ⅳ區(qū)不透明礦物含量增加，片狀礦物含量減少，其礦物組合為：普通角閃石-綠簾石-穩(wěn)定礦物-不透明礦物。兩區(qū)幾乎不再含有自生黃鐵礦，且閃石類(lèi)和簾石類(lèi)含量明顯高于泥質(zhì)體，與泥質(zhì)體的重礦物特征形成鮮明對(duì)比。

4 討論

4.1 沉積動(dòng)力與環(huán)境

自生黃鐵礦的指示：在泥質(zhì)體的北部和南部，即Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)，尤其是Ⅲ1亞區(qū)存在著大量的自生黃鐵礦，最高可達(dá)42.3%。自生黃鐵礦的形成相對(duì)簡(jiǎn)單，但其富集條件(細(xì)粒沉積區(qū)、微弱的水動(dòng)力、適宜的沉積環(huán)境)卻十分嚴(yán)格[2]，自生黃鐵礦的大量富集對(duì)研究區(qū)的沉積動(dòng)力環(huán)境有重要的指示意義。自生黃鐵礦的富集均在細(xì)粒沉積區(qū)，細(xì)粒沉積物中Fe和S含量高于其他底質(zhì)類(lèi)型[2]。由表1可知，Ⅰ區(qū)和Ⅲ1亞區(qū)的平均粒徑均很小，分別為6.2Φ和7.6Φ，自生黃鐵礦與平均粒徑的分布趨勢(shì)也相當(dāng)一致。自生黃鐵礦的富集體現(xiàn)了該區(qū)微弱的水動(dòng)力條件，夏季黃海冷水團(tuán)(見(jiàn)圖1)的存在幾乎控制了整個(gè)黃海海域，在北黃海西部和南黃海中部，均存在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的氣旋式環(huán)流，南黃海中部冷水團(tuán)邊緣的水平流速約5 cm/s[27]，其潮流場(chǎng)數(shù)值模擬的分布趨勢(shì)也說(shuō)明該區(qū)為弱潮流區(qū)，只能影響細(xì)粒(>4 Φ)懸浮物質(zhì)[28]。此外，自生黃鐵礦的富集還對(duì)該區(qū)沉積環(huán)境特征有所體現(xiàn)。沉積物中的Fe主要為Fe3+，不能與S直接結(jié)合，只有被還原為Fe2+后才能被利用[29]，再結(jié)合該區(qū)Eh值[2]，表明泥質(zhì)體南北兩側(cè)自生黃鐵礦的富集區(qū)為弱還原環(huán)境。對(duì)切變鋒的指示：黃河物質(zhì)中的重礦物以片狀礦物為主，平均含量高達(dá)55.78%[30]，這些物質(zhì)在山東半島沿岸流的作用下向黃海輸送，在山東半島最東端轉(zhuǎn)而進(jìn)入南黃海，然而本次研究發(fā)現(xiàn)，Ⅱ區(qū)的片狀礦物含量高達(dá)19.5%，Ⅲ區(qū)僅為5.91%，這說(shuō)明黃河中含量最高的片狀礦物并非在沿岸流的攜帶下繞過(guò)山東半島最東端繼續(xù)南下進(jìn)行緯向輸送，而是在山東半島東南海域大量沉積，并有少量物質(zhì)繼續(xù)向西沿岸輸送，此外，重礦物含量、閃石類(lèi)礦物和不透明礦物的含量分布(見(jiàn)圖5等值線)更體現(xiàn)出Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)之間存在明顯界限，而該界限指示了切變鋒(見(jiàn)圖5)的存在。夏季，山東半島沿岸水體與南黃海中部冷水團(tuán)之間形成溫度、鹽度和密度鋒面；冬季，在偏北風(fēng)帶動(dòng)下，南下的山東半島沿岸流與北上的逆風(fēng)補(bǔ)償流黃海暖流之間表現(xiàn)出強(qiáng)烈切變[31]。因此，無(wú)論夏季的冷水團(tuán)還是冬季的黃海暖流，都使得該界限扮演了“水障”的角色，使山東半島沿岸流攜帶的大量物質(zhì)很難越過(guò)切變鋒。高飛等[32]模擬了36°N斷面處在潮流作用下(見(jiàn)圖5A1)和冬季風(fēng)生環(huán)流作用下(見(jiàn)圖5A2)懸浮泥沙濃度的垂向分布，切變鋒處的濃度明顯低于兩側(cè)，更加印證了切變鋒的“水障”作用。同時(shí)，這也導(dǎo)致了泥質(zhì)體厚度的分布現(xiàn)狀(圖5)：切變鋒東北側(cè)泥質(zhì)體厚度大，可達(dá)40 m，10 m等厚度線與切變鋒位置大體一致，切變鋒西南側(cè)沉積相對(duì)薄弱。

(圖A[32]為模擬的36°N斷面(120.5°E～125°E)處在潮流作用下(A1)、冬季風(fēng)生環(huán)流作用下(A2)懸浮泥沙濃度垂向分布。Figure A is the vertical distribution of suspended sediment concentration under the tidal function (A1) and winter wind-drived circulation function (A2) in 36°N section.)

圖5 研究區(qū)重礦物組合分區(qū)、沉積物運(yùn)移趨勢(shì)及切變鋒示意圖
Fig.5 The map of heavy mineral assemblage provinces, transport trend of sediment and shear front in research area

4.2 泥質(zhì)體物質(zhì)來(lái)源

本文利用重礦物分析的手段并不能全面揭示沉積物全樣的物質(zhì)來(lái)源，但對(duì)于泥質(zhì)體的物源研究具有重要參考意義。近代黃河物源的碎屑礦物組合為片狀礦物—普通角閃石—綠簾石，與長(zhǎng)江相比富含云母類(lèi)礦物，不同的沉積動(dòng)力條件會(huì)影響不同形態(tài)和比重的礦物分布[30]，但前文已提到黃河重礦物組成的主要部分是片狀礦物，其大量存在足以忽略水動(dòng)力影響，從片狀礦物分布趨勢(shì)上看，泥質(zhì)體主要物質(zhì)來(lái)源應(yīng)為黃河物質(zhì)，而其周邊物質(zhì)來(lái)源較為復(fù)雜，下面將對(duì)各分區(qū)的物質(zhì)來(lái)源進(jìn)行探討：

Ⅰ區(qū)(泥質(zhì)體北部礦物區(qū))的主要礦物組合為片狀礦物-不透明礦物-自生黃鐵礦-普通角閃石-綠簾石。大量片狀礦物的存在指示了黃河是該區(qū)的主要物質(zhì)來(lái)源，該區(qū)受北黃海冷水團(tuán)影響，沉積動(dòng)力弱，由于片狀礦物的沉積速率等效于粗粉砂粒級(jí)的石英[33]，因此大量片狀礦物得以沉積下來(lái)，導(dǎo)致該區(qū)片狀礦物含量高于Ⅱ區(qū)。粒度頻率曲線(見(jiàn)圖6(a))主峰較為突出，應(yīng)代表黃河物質(zhì)。

Ⅱ區(qū)(山東半島沿岸礦物區(qū))的主要礦物組合為普通角閃石-片狀礦物-綠簾石，受沿岸流動(dòng)力的影響，片狀礦物不如Ⅰ區(qū)富集，但其較高的含量依舊是黃河物源的有力證據(jù)。劉金慶等[8]對(duì)山東半島南岸碎屑礦物進(jìn)行了研究，認(rèn)為其物源受黃河影響顯著，沿岸河流和島嶼侵蝕物也有影響，尹秀珍等[34]認(rèn)為南黃海西北部物質(zhì)主要來(lái)源于現(xiàn)代黃河和山東半島及鄰近海域的侵蝕基巖。粒度頻率曲線(見(jiàn)圖6(b))近似正態(tài)分布，主峰非常突出，顯示了該區(qū)單一物源和單一水動(dòng)力為主的沉積特征，其矮小的副峰代表粗粒物質(zhì)的存在，可能代表著強(qiáng)潮流對(duì)近岸基巖的侵蝕、搬運(yùn)和再沉積，從沉積物元素含量上也顯示其明顯受源巖制約[35]。

Ⅲ區(qū)(泥質(zhì)體南部礦物區(qū))分為Ⅲ1和Ⅲ2兩區(qū)。Ⅲ1亞區(qū)的優(yōu)勢(shì)礦物組合為不透明礦物-自生黃鐵礦-普通角閃石。該區(qū)受南黃海冷水團(tuán)影響，沉積動(dòng)力很弱，粒度組分主要為粉砂和粘土，粒度頻率曲線(見(jiàn)圖6(c))呈單峰，這體現(xiàn)了微弱的單一水動(dòng)力對(duì)沉積物的良好分選，但并不能說(shuō)明其物源單一。前人[34,36]研究表明，南黃海中部沉積物表現(xiàn)出多源性，其來(lái)源主要為黃河輸送物質(zhì)，長(zhǎng)江物質(zhì)、古黃河物質(zhì)及黃海暖流攜帶的物質(zhì)也有一定貢獻(xiàn)。而磁鐵礦等不透明礦物主要來(lái)自山東半島的變質(zhì)巖和超基性巖[6]。Ⅲ2亞區(qū)的優(yōu)勢(shì)礦物組合為普通角閃石-綠簾石-不透明礦物，其粒度頻率曲線呈明顯多峰(見(jiàn)圖6(d))，但仍然以細(xì)粒物質(zhì)為主，該區(qū)的細(xì)粒物質(zhì)仍主要來(lái)自黃河，其他來(lái)源的物質(zhì)對(duì)該區(qū)的影響較Ⅲ1亞區(qū)更大。

Ⅳ區(qū)礦物組合為普通角閃石-綠簾石-片狀礦物-穩(wěn)定礦物。新鮮的礦物表面說(shuō)明該區(qū)沉積物在很大程度上為近源沉積。片狀礦物含量分布呈北低南高，說(shuō)明南部的片狀礦物并非來(lái)自現(xiàn)代黃河，而是多數(shù)來(lái)自廢黃河水下三角洲。粒度頻率曲線代表較粗物質(zhì)的主峰突出，副峰矮小(見(jiàn)圖6(e))。該區(qū)的物源主要是潮流作用下的沙脊物質(zhì)、古黃河物質(zhì)和黃海沿岸流攜帶的細(xì)粒黃河物質(zhì)，而潮流沙脊的物質(zhì)具有古黃河和古長(zhǎng)江的雙源性特征[37]。Ⅴ區(qū)礦物組合為普通角閃石-綠簾石-穩(wěn)定礦物-不透明礦物，粒度頻率曲線呈顯著雙峰(見(jiàn)圖6(f))，礦物類(lèi)型與東海北部陸架的沉積物樣品具有較大相似性[5]，細(xì)粒物質(zhì)可能來(lái)自于黃海沿岸流攜帶的黃河物質(zhì)和夏季長(zhǎng)江沖淡水?dāng)y帶的長(zhǎng)江物質(zhì)，較粗物質(zhì)可能來(lái)自黃海暖流攜帶的東海北部陸架物質(zhì)。

圖6 研究區(qū)表層沉積物典型樣品粒度頻率曲線Fig.6 Grain size frequency curves of surface sediments in research area

4.3 沉積物運(yùn)移趨勢(shì)

沉積物的運(yùn)移趨勢(shì)(見(jiàn)圖5)對(duì)于指示泥質(zhì)體的物質(zhì)來(lái)源具有重要意義。片狀礦物是判斷黃河沉積物運(yùn)移趨勢(shì)的良好指標(biāo)，從片狀礦物含量分布(見(jiàn)圖4)上看，黃河口輸出的物質(zhì)在山東半島沿岸流的攜帶下向東輸送，在北黃海西部大量沉積，形成泥質(zhì)體的北側(cè)沉積中心，程鵬[38]等研究亦表明，山東半島北側(cè)沉積物具有向東及東北的輸運(yùn)趨勢(shì)并向北黃海中部匯聚。之后繞過(guò)山東半島向南輸送，但是受切變鋒的“水障”作用，難以進(jìn)行緯向輸送，在山東半島東南形成了又一個(gè)沉積中心，并在沿岸流作用下繼續(xù)沿岸輸送，只有少量物質(zhì)可以越過(guò)鋒面進(jìn)入南黃海中部。藍(lán)先洪[36]等認(rèn)為南黃海中西部物質(zhì)主要由黃河輸送而來(lái)，但也不排除黑潮系統(tǒng)帶來(lái)的遠(yuǎn)洋物質(zhì)，與本文研究結(jié)果是一致的。

5 結(jié)論

(1)黃海全新世泥質(zhì)體內(nèi)共鑒定出40余種重礦物，閃石類(lèi)含量最高為30.5%；其次是不透明礦物(20.6%)、片狀礦物(15.1%)和簾石類(lèi)礦物(13.7%)；還有自生黃鐵礦(7.31%)和穩(wěn)定礦物(4.98%)等。

(2)泥質(zhì)體共分為3個(gè)礦物區(qū)：泥質(zhì)體北部礦物區(qū)(Ⅰ區(qū))、山東半島沿岸礦物區(qū)(Ⅱ區(qū))和泥質(zhì)體南部礦物區(qū)(Ⅲ區(qū))。黃河幾乎控制了Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)的物質(zhì)來(lái)源，兩者的不同之處在于Ⅰ區(qū)富集了更多的片狀礦物，而Ⅱ區(qū)還受山東半島剝蝕物的影響；Ⅲ區(qū)可分為Ⅲ1和Ⅲ2南北兩個(gè)亞區(qū)，兩者物源均比較復(fù)雜，除了受黃河物質(zhì)影響較大外，還受黃海暖流攜帶的長(zhǎng)江和東海北部陸架物質(zhì)的影響。南黃海西部礦物區(qū)(Ⅳ區(qū))和南黃海南部礦物區(qū)(Ⅴ區(qū))位于泥質(zhì)體外，其物質(zhì)受現(xiàn)代黃河、廢黃河三角洲、江蘇潮流沙脊、東海北部陸架和長(zhǎng)江等來(lái)源的影響。

(3)泥質(zhì)體的Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)自生黃鐵礦富集，指示了黃海冷水團(tuán)的存在，說(shuō)明該區(qū)為顆粒細(xì)，水動(dòng)力微弱的弱還原沉積環(huán)境。Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)之間多種礦物含量分布的界限指示了切變鋒的存在，無(wú)論冬夏，其“水障”作用均阻礙了沿岸物質(zhì)的緯向輸送并影響了泥質(zhì)體的空間分布。