山東半島全新世近岸泥質(zhì)區(qū)沉積過(guò)程與沉積記錄*

谷 玉 劉喜停，2 吳 曉，2 王愛(ài)美，2 畢乃雙，2 王厚杰，2

1中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，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 2661002青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266237

在全球源-匯系統(tǒng)中，細(xì)粒泥質(zhì)沉積(黏土和粉砂粒級(jí))扮演著重要的角色。細(xì)粒泥質(zhì)沉積作為有機(jī)質(zhì)的主要載體，是重要的碳儲(chǔ)庫(kù)，是構(gòu)成全球碳循環(huán)的重要組成部分(Oberleetal.， 2014)。此外，細(xì)粒泥質(zhì)沉積物中普遍存在淺層天然氣(Fleischeretal.， 2001；Chenetal.， 2020)，同時(shí)是頁(yè)巖氣和頁(yè)巖油等非傳統(tǒng)油氣資源的載體(Lietal.， 2020；盧斌等，2021)，對(duì)油氣遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)與勘探具有重要意義。內(nèi)陸架是泥質(zhì)沉積的重要場(chǎng)所，在不同沉積環(huán)境下會(huì)形成不同類(lèi)型的泥質(zhì)沉積中心，Hanebuth等(2015)根據(jù)表層沉積物分布以及內(nèi)部幾何形狀，將泥質(zhì)沉積中心劃分為8種類(lèi)型： 前三角洲、水下三角洲、泥質(zhì)斑塊、席狀泥質(zhì)體、泥質(zhì)帶、淺水等深流泥質(zhì)體、泥質(zhì)捕獲體、泥質(zhì)楔。Porz等(2021)提出泥質(zhì)沉積中心發(fā)育具有3種范式： (1)連續(xù)供給，與穩(wěn)定的沉積物供給和相對(duì)平靜條件下的半深海沉積相伴；(2)連續(xù)的重懸沉積循環(huán)，其中泥質(zhì)沉積中心部分區(qū)域在最終埋藏之前要經(jīng)歷多個(gè)再懸浮、再沉積和再改造的循環(huán)；(3)周期性的沉積和侵蝕，極端事件(如洪水和風(fēng)暴)主導(dǎo)著長(zhǎng)期的總沉積物通量。

全新世以來(lái)，中國(guó)東部邊緣陸架海發(fā)育了多個(gè)不同類(lèi)型的泥質(zhì)區(qū)(高抒，2013；石學(xué)法等，2021)，自北向南分別為渤海中部泥質(zhì)區(qū)(劉建國(guó)等，2007)、山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)(Liuetal.， 2004；Yang and Liu，2007)、南黃海中部泥質(zhì)區(qū)(胡邦琦等，2012；Lietal.， 2014)、南黃海東部泥質(zhì)區(qū)(劉健等，2003)、蘇北沿岸老黃河口泥質(zhì)區(qū)(朱純等，2005)、東海外陸架濟(jì)州島西南泥質(zhì)區(qū)(向榮等，2005)、長(zhǎng)江口泥質(zhì)區(qū)(郭志剛等，2000；Yaoetal.， 2014)以及位于東海內(nèi)陸架的浙閩沿岸泥質(zhì)區(qū)(Liuetal.， 2006，2018a；Xuetal.， 2012；李安春和張凱棣，2020)。這些泥質(zhì)區(qū)的沉積記錄可以很好地指示全新世以來(lái)古氣候和古海洋的演變以及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，取得了大量研究成果，豐富了全球大陸邊緣沉積的研究。相對(duì)于其他泥質(zhì)區(qū)，山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的研究，特別是沉積記錄承載的環(huán)境演化信息還需要進(jìn)一步挖掘。

山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)是離中國(guó)大陸最近的海洋泥質(zhì)沉積區(qū)，具有沉積厚度大、沉積速率高、沉積連續(xù)的特征，沉積物主要來(lái)自黃河，對(duì)其研究不僅有利于了解泥質(zhì)區(qū)的沉積動(dòng)力過(guò)程，恢復(fù)黃河入海沉積物的歷史演化，對(duì)示蹤黃河生態(tài)變化及人類(lèi)活動(dòng)也具有重要的科學(xué)意義。作者通過(guò)系統(tǒng)的文獻(xiàn)整理，對(duì)山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)沉積過(guò)程和沉積記錄等相關(guān)的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行梳理，為山東半島全新世泥質(zhì)區(qū)的演化提供更全面的認(rèn)識(shí)，并對(duì)今后的研究方向進(jìn)行了展望。

1 區(qū)域背景

黃海是位于太平洋西北部的半封閉邊緣海，位于中國(guó)大陸和朝鮮半島之間，面積約38×104km2，平均水深約44m。黃海通過(guò)渤海海峽與渤海相連，南臨東海，以山東半島成山頭和朝鮮半島長(zhǎng)山串聯(lián)線為界分為北黃海和南黃海。黃海冬季環(huán)流主要是由黃海暖流(YSWC)、黃海沿岸流(YSCC)、山東沿岸流(SDCC)和朝鮮沿岸流(KCC)組成(圖 1-a)。黃海暖流通常被認(rèn)為是對(duì)馬暖流(TC)的分支，攜帶溫暖的鹽水沿黃海海槽向西北流入南黃海(圖 1-a)。受東亞季風(fēng)的控制，黃海環(huán)流表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征。

山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)從山東半島北部開(kāi)始延伸，繞過(guò)山東半島的東部，一直延伸到南黃海中部(圖 1-a)，含有近400km3的沉積物，厚度為20～40m(Liuetal.， 2004；Yang and Liu，2007)。Yang和Liu(2007)通過(guò)高分辨率淺地層剖面圖發(fā)現(xiàn)，山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的沉積模式與典型的向海推進(jìn)序列和“S”形沉積不同，沿岸流搬運(yùn)而來(lái)的懸浮物質(zhì)在陸向和海向雙向跨陸架運(yùn)輸機(jī)制下，形成了獨(dú)特的“Ω”形沉積(圖 1-c)，泥質(zhì)體最厚處(40m)距海岸50km，厚度在向陸和向海方向均逐漸減小(圖 1-b)。

2 現(xiàn)代沉積動(dòng)力過(guò)程

黃海懸浮體濃度高，水動(dòng)力復(fù)雜，季節(jié)變化明顯，是世界上懸浮體含量最高的海域之一(孫效功等，2000)。海底沉積物的再懸浮是黃海懸浮體的主要來(lái)源。在風(fēng)場(chǎng)、海浪以及潮流的強(qiáng)弱變化等控制作用下(Luetal.， 2011；Zengetal.， 2015；Wuetal.， 2019)，黃海懸浮體的分布具有空間分布不均和季節(jié)性變化顯著等特點(diǎn)(Zangetal.， 2017；Wangetal.， 2019)?？臻g上，黃海海域懸浮體高濃度區(qū)主要位于山東半島成山頭外海、長(zhǎng)江口外、蘇北淺灘(肖合輝等，2015)；時(shí)間上，黃海懸浮體的分布存在顯著的季節(jié)變化，冬季懸浮體濃度可高達(dá)夏季懸浮體濃度的3倍以上(王勇智等，2019)。此外，沉積物的輸送具有“夏儲(chǔ)冬輸”的輸運(yùn)格局，夏季沉積物主要沉積在河口和三角洲地區(qū)，冬季沉積物向外海輸送(楊作升等，1992；孫效功等，2000；王勇智等，2013)。山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的現(xiàn)代沉積動(dòng)力過(guò)程主要受到海洋鋒面和風(fēng)場(chǎng)的控制。

2.1 海洋鋒面

海洋鋒面的空間分布和季節(jié)性變化對(duì)于該區(qū)域懸浮沉積物的輸送和沉降有著重要作用(藏政晨等，2015)。王勇智等(2013)基于冬季環(huán)流的觀測(cè)和模擬，分析了山東半島東端外海懸浮體在強(qiáng)海流切變鋒作用下的輸送和沉積特征： 夏季懸浮體受溫度鋒面的約束，懸浮體緯向的輸送受到抑制；冬季，強(qiáng)海流切變鋒抑制懸浮體向海的擴(kuò)散。藏政晨等(2015)綜合秋冬航次觀測(cè)數(shù)據(jù)和HYCOM數(shù)值模擬資料，將泥質(zhì)區(qū)的形成歸結(jié)為近海溫度鋒和近岸混合鋒的共同作用。溫度鋒主要分布在山東半島沿岸(圖 2)，溫度鋒的強(qiáng)度和空間范圍在11月份達(dá)到最大(圖 2-d)。溫度鋒限制懸浮沉積物向海方向的移動(dòng)，混合鋒面阻止懸浮沉積物朝近岸方向沉降，沉積中心位于溫度鋒附近，鋒面之間的空間差異和相互作用有利于山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)“Ω”形態(tài)的發(fā)育(藏政晨等，2015)。

Wang等(2019)建立了渤海和黃海耦合的校準(zhǔn)模型，對(duì)山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)沉積物的沉積和運(yùn)輸過(guò)程進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其沉積模式與鋒面的季節(jié)性變化有關(guān)。春季到秋季，黃海冷水團(tuán)周?chē)纬傻臏囟蠕h面限制了沉積物向海方向的輸送，有利于泥質(zhì)區(qū)的沉積；夏秋過(guò)渡時(shí)期，溫度鋒面向海移動(dòng)，風(fēng)和海浪的增強(qiáng)使沿海地區(qū)的懸浮沉積物濃度增加，泥質(zhì)區(qū)的沉積量最大；冬季，垂向混合均勻，溫躍層消失，溫度鋒面減弱甚至消失，海底再懸浮導(dǎo)致了更高的懸浮沉積物濃度，沉積物向海移動(dòng)，在南黃海沉積(Wangetal.， 2019)。

前人對(duì)于黃海溫度鋒面的研究局限于其時(shí)空分布格局及對(duì)泥質(zhì)沉積體發(fā)育等方面，而鋒面長(zhǎng)時(shí)間尺度上的時(shí)空演化及其對(duì)沉積物沉積動(dòng)力過(guò)程的影響機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

2.2 風(fēng)場(chǎng)

黃河泥沙在冬季強(qiáng)風(fēng)作用下輸送至渤海灣，結(jié)合波浪作用，進(jìn)一步輸送至黃海和山東半島南部近海，形成泥質(zhì)區(qū)，為山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的形成和演化提供了動(dòng)力基礎(chǔ)(Qiaoetal.， 2016)。冬季風(fēng)，特別是冬季強(qiáng)風(fēng)，被認(rèn)為是渤海黃河源沉積物向黃海長(zhǎng)距離輸送的主要因素(Qiaoetal.， 2016)。山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)北部的形成與夏季南風(fēng)密切相關(guān)，東南部則與冬季北風(fēng)(尤其是強(qiáng)風(fēng))有關(guān)(Qiaoetal.， 2016)。此外，陣發(fā)性的非典型風(fēng)場(chǎng)(夏季偏北風(fēng)或冬季偏南風(fēng))對(duì)沉積物輸運(yùn)以及長(zhǎng)期輸沙累積具有重要作用(Wuetal.， 2019)。夏季，主導(dǎo)風(fēng)向的逆轉(zhuǎn)(南風(fēng)變?yōu)楸憋L(fēng))使渤海和黃海水交換量增大，但是由于夏季懸浮沉積物濃度低，風(fēng)向的逆轉(zhuǎn)對(duì)泥沙運(yùn)輸影響有限；冬季，北風(fēng)減弱或者風(fēng)向倒轉(zhuǎn)(北風(fēng)變?yōu)槟巷L(fēng))，導(dǎo)致大量的水從南黃海流入北黃海甚至是渤海，先前流出渤海的沉積物隨回流而返回，有效地阻礙了渤海沉積物的輸出(Wuetal.， 2019)。Wang等(2020)研究發(fā)現(xiàn)冬季風(fēng)暴期間(圖 3-a，3-b，3-c)渤海海峽的輸沙量會(huì)顯著增加，渤海海峽東向的沉積物凈通量值高；北風(fēng)減弱期間(圖 3-d，3-e，3-f)海峽內(nèi)的沉積物濃度降低，海峽的西向通量比在風(fēng)暴期要小得多。這種不對(duì)稱(chēng)性的懸浮體通量使得風(fēng)暴期間大量的沉積物沿山東半島從渤海運(yùn)輸?shù)近S海(Wangetal.， 2020)，有利于山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的形成。

a—寒潮爆發(fā)階段；b—寒潮爆發(fā)階段；c—寒潮爆發(fā)階段；d—北風(fēng)減弱階段；e—北風(fēng)減弱階段；f—北風(fēng)減弱階段。圖中箭頭方向指的是SSF的方向，箭頭長(zhǎng)短表明懸浮沉積物通量的大小圖 3 山東半島近岸深度平均的懸浮沉積物濃度(SSC)和深度積分的懸浮沉積物通量(SSF)日平均分布(據(jù)Wang et al.， 2020，修改)Fig.3 Spatial distributions of daily depth-averaged SSC and the daily depth-integrated sediment flux vectors off Shandong Peninsula (modified from Wang et al.， 2020)

3 沉積物物源示蹤

黃河物質(zhì)隨沿岸流從渤海進(jìn)入到北黃海，在山東半島和遼東半島附近沉積(石勇等，2019)，且大部分全新世的黃河沉積物仍保存在黃海體系中(Yang and Liu，2007)，黃河輸入的沉積物被認(rèn)為是黃海泥質(zhì)區(qū)的主要物源。諸多學(xué)者通過(guò)礦物學(xué)、地球化學(xué)等方法對(duì)山東半島沿岸表層沉積物源進(jìn)行示蹤研究(竇衍光等，2012；藍(lán)先洪等，2016；張堯等，2018)，證實(shí)了山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的物質(zhì)主要來(lái)自于黃河沉積物這一觀點(diǎn)。除黃河帶來(lái)的大量沉積物之外，近岸侵蝕以及當(dāng)?shù)匦『恿鲾y帶的入海物質(zhì)同樣給研究區(qū)貢獻(xiàn)了一定的物源(劉金慶等，2016)。沉積物物源的示蹤增強(qiáng)了對(duì)黃河—渤?！S海源-匯體系的理解，為認(rèn)識(shí)山東半島沿岸泥質(zhì)區(qū)的環(huán)境演化提供科學(xué)依據(jù)。

3.1 礦物學(xué)

3.1.1 黏土礦物

黏土礦物是海洋沉積物中易遷移的物質(zhì)，其組成受地質(zhì)背景、流域源巖、地帶性氣候和化學(xué)風(fēng)化控制(萬(wàn)世明等，2020)，對(duì)研究洋流體系演變、沉積環(huán)境變化以及物質(zhì)來(lái)源輸入具有重要的指示意義(Congetal.， 2021)。在黏土礦物組合中，黃河和長(zhǎng)江沉積物都以伊利石—綠泥石—高嶺石—蒙皂石為主；而與長(zhǎng)江沉積物相比，黃河沉積物中伊利石含量更低、蒙皂石含量更高，且伊利石與蒙皂石含量的比值小于6(范德江等，2001)。研究表明，該區(qū)域的黏土礦物主要由伊利石、蒙皂石、綠泥石和高嶺石組成，其中伊利石的含量最高(李國(guó)剛等，2010；Qiuetal.， 2014；韓宗珠等，2016)，伊利石與蒙皂石含量比值小于 6，與黃河沉積物的特征值相似，排除長(zhǎng)江沉積物對(duì)于研究區(qū)的貢獻(xiàn)(Qiuetal.， 2014；韓宗珠等，2016)。在伊利石、蒙皂石、(高嶺石+綠泥石)三角端元圖(ISKc圖)中(圖 4)，研究區(qū)內(nèi)黏土礦物的投點(diǎn)位置大多數(shù)與黃河沉積物相似，說(shuō)明沉積物主要來(lái)源于黃河。黃河型物質(zhì)在山東半島南北兩側(cè)均有分布(李國(guó)剛等，2010)。山東半島南岸有乳山河、大沽河、五龍河等中小型河流入黃海，對(duì)研究區(qū)的物質(zhì)組成產(chǎn)生一定的影響(Huetal.， 2018)。山東半島南岸黏土礦物組合與北岸相比明顯發(fā)生變化，礦物組合為高嶺石—伊利石—蒙皂石—綠泥石型或伊利石—高嶺石—蒙皂石—綠泥石型，高嶺石含量升高，標(biāo)志著物源組成發(fā)生變化，這是由于半島河流(如白沙河、五龍河等)攜帶山東半島基巖風(fēng)化產(chǎn)物入海導(dǎo)致而成的(李國(guó)剛等，2010)。Hu等(2018)對(duì)山東半島南岸楔狀沉積物的沉積結(jié)構(gòu)、礦物學(xué)進(jìn)行分析，認(rèn)為山東半島南部近岸泥楔的形成既有黃河的貢獻(xiàn)，也有當(dāng)?shù)匦『恿鞯呢暙I(xiàn)。

黃河數(shù)據(jù)據(jù)范德江等(2001)，Milliman等(1985)，Ren和Shi(1986)；長(zhǎng)江數(shù)據(jù)據(jù)范德江等(2001)；五龍河、乳山河、大沽河數(shù)據(jù)據(jù)Hu等(2018)；山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)樣品數(shù)據(jù)據(jù)韓宗珠等(2016)，李國(guó)剛等(2010)，Hu等(2018)，Qiu等(2014)圖 4 山東半島近海表層沉積物伊利石—蒙皂石—(高嶺石+綠泥石)三角端元圖(ISKc圖)Fig.4 Triangle endmember map of illite-smectite-(kaolinite+chlorite)in surface sediment from the Shandong Peninsula offshore

3.1.2 重礦物

重礦物組合可以有效地反映沉積物源、搬運(yùn)途徑、礦物組分分異規(guī)律等信息，是研究沉積環(huán)境、水動(dòng)力條件和氣候變化等問(wèn)題的主要手段(金秉福等，2002；陳麗蓉，2008；王中波等，2012；Dongetal.， 2020)。近代黃河物源沉積物的重礦物主要以云母、普通角閃石、綠簾石組合為特征，黑云母含量最高(圖 5)。在對(duì)研究區(qū)沉積物礦物組合的研究中發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域碎屑礦物含量高，但重礦物含量很低且種類(lèi)單一，優(yōu)勢(shì)重礦物為普通角閃石、云母類(lèi)礦物和綠簾石(張堯等，2018)，與黃河重礦物組合特征相似。Liu等(2017a)對(duì)山東半島南岸沉積物的研究中，綜合碎屑礦物含量、重礦物含量等主要變量進(jìn)行Q型聚類(lèi)分析，將研究區(qū)劃分為4個(gè)礦物區(qū)： 青島—嶗山近岸區(qū)沉積物受海岸侵蝕影響較大，但受河流輸入影響較小；即墨—海陽(yáng)近岸區(qū)及千里巖島周邊地區(qū)的沉積物與五龍河、乳山河和黃河密切相關(guān)；中部地區(qū)和海陽(yáng)—乳山近岸地區(qū)沉積物具有多源性，受黃河物質(zhì)影響顯著。趙利等(2014)綜合分析重礦物種類(lèi)、組合特征和角閃石的礦物化學(xué)特點(diǎn)認(rèn)為，研究區(qū)內(nèi)的物質(zhì)來(lái)源是山東半島沿岸流攜帶的黃河源物質(zhì)和山東半島近陸架物質(zhì)的風(fēng)化剝蝕物及海水對(duì)海底基巖侵蝕產(chǎn)物。

圖 5 山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)周邊河流重礦物含量比較(數(shù)據(jù)據(jù)劉金慶等，2016)Fig.5 Comparison of heavy mineral contents in the rivers around mud area off Shandong Peninsula (data is from Liu et al.， 2016)

3.2 地球化學(xué)

3.2.1 主量和微量元素

地球化學(xué)研究在沉積物物源的研究中得到了廣泛應(yīng)用，其中元素地球化學(xué)被認(rèn)為是鑒別沉積物來(lái)源的有效方法(Marx and Kamber，2010；Xuetal.， 2011；楊守業(yè)等，2015；Liuetal.， 2017b；陳禹飛等，2020)。李國(guó)剛等(2012)對(duì)山東半島近海表層沉積物的粒度和常量元素進(jìn)行研究，表明山東半島近海海域表層沉積物的常量元素較為穩(wěn)定，其含量和沉積物類(lèi)型密切相關(guān)，化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA)和TiO2/Al2O3指標(biāo)指示來(lái)自于黃河的沉積物主要分布于山東半島沿岸海域，其分布受控于海洋環(huán)流和地形特征。竇衍光等(2012)通過(guò)分析山東半島東部海域表層沉積物常量元素、微量元素、有機(jī)碳以及碳酸鹽等指標(biāo)探討了沉積物元素組成及其控制因素和物質(zhì)來(lái)源，認(rèn)為山東半島近岸和東南部沉積物主要來(lái)源于黃河，東北部沉積物元素組成與朝鮮半島和鴨綠江沉積物組成相似，推測(cè)末次冰期低海平面時(shí)東北部沉積物可能來(lái)自于朝鮮半島或鴨綠江。

3.2.2 稀土元素

山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)沉積物的稀土元素特征表現(xiàn)為輕稀土元素(LREEs)富集、重稀土元素(HREEs)平坦且具有明顯的Eu異常(仇建東等，2016)。孔祥淮等(2007)對(duì)山東半島東北部濱淺海區(qū)表層沉積物進(jìn)行了稀土元素含量和粒度測(cè)試，基于稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化和上陸殼標(biāo)準(zhǔn)化配分模式、元素比值計(jì)算對(duì)比，驗(yàn)證了研究區(qū)沉積物與黃河入海沉積物具有相同的源區(qū)。仇建東等(2016)對(duì)山東半島南部濱淺海區(qū)QDZ03鉆孔進(jìn)行了稀土元素地球化學(xué)分析和沉積物物源研究，通過(guò)對(duì)稀土元素配分模式、Ce-La元素的DF判別函數(shù)、LREE/HREE與∑REE關(guān)系分析認(rèn)為，鉆孔沉積物的物源在晚更新世前后發(fā)生了變化，在晚更新世之前，物質(zhì)來(lái)源可能是混合源或受到后期環(huán)境改造影響較大；晚更新世之后，沉積物主要受五龍河和黃河沉積物的影響，尤其是2000年以后，沉積物與黃河沉積物最為相似。Qiu等(2014)對(duì)巖心QDZ03沉積物地球化學(xué)特征分析得出，研究區(qū)的物源與黃河典型沉積物的物源不同，認(rèn)為是黃河和山東半島近岸沉積物共同貢獻(xiàn)的結(jié)果。Liu等(2009)對(duì)巖心NYS-101地球化學(xué)特征分析發(fā)現(xiàn)，巖心最上部的沉積物除了來(lái)自黃河沉積物外，還有來(lái)自朝鮮半島部分河流的沉積物和長(zhǎng)江沉積物，歸因于全新世中期黃海和鄰近地區(qū)的環(huán)流調(diào)整使得來(lái)自朝鮮半島和長(zhǎng)江的沉積物開(kāi)始向山東半島沿岸輸送。

4 沉積環(huán)境

山東半島全新世泥質(zhì)區(qū)形成的具體時(shí)間由于受到測(cè)年材料和鉆孔沉積物的限制，還存有爭(zhēng)議。Milliman等(1987)認(rèn)為泥質(zhì)體在5kaBP以后沉積。Alexander等(1991)基于水下三角洲沉積物的14C年齡推測(cè)，楔狀沉積主要形成于6200～4060aBP，其形成與冰后期海平面的升高有關(guān)。Liu等(2001)根據(jù)碳同位素年齡、淺地層剖面圖和區(qū)域海平面變化得出，11ka左右冰后期海平面上升速度減緩，夏季風(fēng)增強(qiáng)導(dǎo)致泥質(zhì)沉積體的形成。楊子賡(2004)認(rèn)為其形成于7000～6000aBP 期間。Liu等(2004)在后期的研究中認(rèn)為，在11.4kaBP海平面上升階段有1.8ka的停滯期，山東半島楔狀沉積開(kāi)始形成，發(fā)育時(shí)間為11～9.2kaBP?；?4C年齡、淺地層剖面圖和巖心沉積物特征的分析，Liu等(2007)認(rèn)為該泥楔是在11.6～6.5kaBP陸架水體逐漸加深的環(huán)境和高海平面時(shí)期下形成的。總體上，前人的研究結(jié)果普遍認(rèn)為山東半島泥質(zhì)體形成于全新世，與末次冰期以來(lái)海平面的升降密切相關(guān)。

山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)演化與末次盛冰期(LGM)后海平面的上升和古氣候的變化密切相關(guān)(Liuetal.， 2004，2007)。末次盛冰期以來(lái)，中國(guó)東海、黃海以及南海的海平面呈階梯式變化： 長(zhǎng)期的緩慢海侵被幾個(gè)短且快速的洪水事件打斷(圖 6)。Liu等(2001，2004)通過(guò)對(duì)北黃海高分辨率淺地層剖面的分析，認(rèn)為山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)分為近端區(qū)和遠(yuǎn)端區(qū)： 近端區(qū)形成于11～9.2ka之間，是對(duì)MWP-1B事件后海平面上升緩慢和夏季風(fēng)增強(qiáng)導(dǎo)致黃河向北黃海流量增加的響應(yīng)；遠(yuǎn)端區(qū)自9.2ka開(kāi)始形成，反映了海平面的再次快速上升，黃河口向西退移至渤海灣。Liu等(2007)依據(jù)高分辨率淺層地震剖面與鉆孔NYS101和NYS102的沉積物分析，結(jié)合海平面的變化及物源特征，將山東半島泥質(zhì)體劃分為DU1、DU2和DU3共3個(gè)沉積單元，指出泥質(zhì)體的地層層序記錄了冰期海侵過(guò)程中的幾個(gè)主要融水事件。沉積環(huán)境演化過(guò)程分為4個(gè)階段： (1)末次盛冰期時(shí)整個(gè)黃海暴露于地表，冰消期早期(13.0～11.6cal.kaBP)海平面上升相對(duì)緩慢，沉積環(huán)境為鹽沼和潮坪環(huán)境，沉積單元DU4開(kāi)始形成(圖7-a)； (2)11.6～9.6 cal.kaBP，海平面快速上升后，末次盛冰期海侵入侵渤海，隨后海平面上升速率減慢，黃河開(kāi)始流入渤海，來(lái)自渤海的黃河沉積物開(kāi)始在河口堆積，形成了相對(duì)較粗、向上變細(xì)的沉積單元DU3，這一階段沉積環(huán)境為近岸潮間帶環(huán)境(圖 7-b)； (3)9.6～6.5cal.kaBP，MWP-1C事件和8.2ka冷事件導(dǎo)致海平面上升，黃河向渤海的沉積物供給量增加，DU2沉積期間開(kāi)始出現(xiàn)楔狀沉積的形態(tài)，海平面上升過(guò)程中陸架水深增大，沉積環(huán)境由半咸水環(huán)境變?yōu)殚_(kāi)闊的海洋沉積環(huán)境(圖 7-c)；(4)冰后期(6.5cal.kaBP)海侵到達(dá)高峰，渤海和黃海及周邊海域建立現(xiàn)代海洋環(huán)境，DU1粒度總體上呈向上變粗趨勢(shì)，此時(shí)的沉積環(huán)境為高海平面時(shí)期的陸架環(huán)境，反映了近6500 a來(lái)黃河三角洲持續(xù)向渤海西部進(jìn)積(圖 7-d)。Xue等(2018)認(rèn)為山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的演化主要受東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度變化和渤海的空間范圍控制： 9600cal.aBP以來(lái)泥質(zhì)區(qū)一直處于累積階段；8200～5000cal.aBP期間，渤海的面積較大，強(qiáng)烈的東亞冬季風(fēng)引發(fā)了相對(duì)強(qiáng)烈的落潮流，渤海海峽南部懸浮沉積物濃度升高，泥質(zhì)區(qū)的主體快速形成；5000cal.aBP后，東亞季風(fēng)減弱，泥質(zhì)沉積速率減慢。

LGM： 末次盛冰期；MWP： 融水脈沖圖 6 西太平洋(黃海、東海、南海)末次盛冰期以來(lái)海平面變化(據(jù)Liu et al.， 2004，修改)Fig.6 Sea level changes in the Western Pacific(Yellow sea，East China Sea，South China Sea)since the Last Glacial Maximum(modified from Liu et al.， 2004)

DU1-DU4: 沉積單元；MWP： 融水脈沖圖 7 冰期后海平面變化與山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)演化概念模型(據(jù)Liu et al.， 2007，修改)Fig.7 A conceptual model of evolution of mud area off Shandong Peninsula in relation to different stages of postglacial sea-level change(modified from Liu et al.， 2007)

山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的形成過(guò)程復(fù)雜，其沉積演化受多種因素的控制，如黃河沉積物的供應(yīng)、渤海海底全新世沉積物的海侵侵蝕和改造、全新世海平面的階梯式上升、渤海洋流系統(tǒng)和潮流強(qiáng)度的變化、全新世早期東亞夏季風(fēng)的增強(qiáng)、渤海黃河口的西移等(Liuetal.， 2004， 2007；Yang and Liu，2007；Xueetal.， 2018)。Liu等(2004)認(rèn)為此沉積體的形成受冰期后海平面上升、亞洲夏季風(fēng)再加強(qiáng)和黃河河口擺動(dòng)所控制，將其歸為復(fù)合水下三角洲體系。Liu等(2007)根據(jù)其沉積特征將其視為渤海東部潮汐沉積體系的一個(gè)遠(yuǎn)端部分。Xue等(2018)則認(rèn)為山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)實(shí)質(zhì)上是渤海海峽向海側(cè)的一個(gè)大型泥質(zhì)退潮三角洲。上述研究表明，山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的形成過(guò)程主要受控于末次冰期以來(lái)古氣候和海平面變化，但具體形成過(guò)程還存在爭(zhēng)論。未來(lái)需要獲取山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)不同位置更多穿透泥質(zhì)體的鉆孔巖心沉積物，獲取精確的定年數(shù)據(jù)，建立可靠的地層格架，來(lái)約束其形成過(guò)程。

5 山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)記錄的全新世東亞冬季風(fēng)演化

東亞季風(fēng)受太平洋和歐亞大陸間海陸熱力差異以及青藏高原影響，是全球大氣環(huán)流的重要組成部分，同時(shí)影響和控制著中國(guó)區(qū)域氣候的變化，對(duì)于東亞季風(fēng)演化研究具有重要的意義(汪品先，2009)。最近的幾十年，許多學(xué)者通過(guò)黃土(Dingetal.， 2001；Porter，2001)、冰心(Thompsonetal.， 1997；施雅風(fēng)等，1999)、泥炭(Hongetal.， 2000；Hongetal.， 2001)、石筍(Dongetal.， 2015；Lietal.， 2018)、湖泊沉積物(Zhangetal.， 2018；Lanetal.， 2020)等陸相指標(biāo)揭示了東亞季風(fēng)的高分辨率變化。陸架泥質(zhì)區(qū)具有沉積速率高、沉積連續(xù)等特點(diǎn)，為東亞季風(fēng)的演變研究提供了新的高分辨率載體(向榮等，2006；Liuetal.， 2018b；Dongetal.， 2021)。

山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)所在的現(xiàn)代黃海環(huán)境對(duì)東亞冬季風(fēng)的高緯度驅(qū)動(dòng)和太平洋的低緯度驅(qū)動(dòng)非常敏感，其沉積物可以記錄高分辨率的古氣候信息，為進(jìn)一步追溯黃海在全新世千年和百年尺度上對(duì)不同氣候事件(如太陽(yáng)總輻射照度、東亞冬季風(fēng)、厄爾尼諾與南方濤動(dòng)、海平面變化、黑潮等)的響應(yīng)提供了良好的材料(Jiaetal.， 2019)。

冬季，中國(guó)東部邊緣海暴露于盛行東亞冬季風(fēng)下，在東亞冬季風(fēng)驅(qū)動(dòng)下，增強(qiáng)的沿岸流使細(xì)粒沉積物再懸浮運(yùn)輸?shù)侥噘|(zhì)區(qū)；沉積物的粒徑在強(qiáng)東亞冬季風(fēng)作用下會(huì)變得更粗，因此沉積物的粒度指標(biāo)被廣泛應(yīng)用于東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度重建工作中(肖尚斌等，2004；向榮等，2006；徐方建等，2009)。胡邦琦等(2012)對(duì)南黃海中部泥質(zhì)區(qū)ZY-1、ZY-2、ZY-3柱樣采用沉積物敏感粒度法、沉積層序法和AMS14C測(cè)年法分析，重建了研究區(qū)中全新世(過(guò)去7200年)以來(lái)東亞冬季風(fēng)的演化，研究發(fā)現(xiàn)千年尺度上東亞冬季風(fēng)與東亞夏季風(fēng)具有相同的變化趨勢(shì)，然而在百年尺度上兩者的變化趨勢(shì)相反，推測(cè)是對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)減弱的反應(yīng)。Tu等(2017)對(duì)中國(guó)東部近海陸架泥質(zhì)區(qū)的沉積物粒度敏感組分反演的全新世東亞冬季風(fēng)演化的研究進(jìn)行了梳理和比較，結(jié)果表明不同泥質(zhì)區(qū)甚至同一泥質(zhì)區(qū)沉積物粒度敏感組分所記錄的冬季風(fēng)演化趨勢(shì)不同，因此在重建冬季風(fēng)的強(qiáng)度時(shí)應(yīng)對(duì)沉積物的粒度敏感組分的指示意義進(jìn)行評(píng)估。

a—北半球溫度(T)和石筍 δ18O 記錄的東亞夏季風(fēng)記錄的表層海水溫度(SST)和太陽(yáng)總輻射變化(△TSI)；c—δ18O記錄的東亞冬季風(fēng)(EAWM)；d—南方濤動(dòng)指數(shù)(SOIpr)記錄的La Nia活動(dòng)和ENSO溫暖事件次數(shù)。LIA： 小冰期； MWP： 中世紀(jì)溫暖期。綠色方塊代表較寒冷時(shí)期，粉色方塊代表溫暖時(shí)期圖 8 不同氣候指標(biāo)比較(據(jù)Zhang et al.， 2019，修改)Fig.8 Comparison of different climate indicators(modified from Zhang et al.， 2019)

6 總結(jié)與展望

本研究從沉積動(dòng)力過(guò)程、物質(zhì)來(lái)源、沉積環(huán)境及東亞冬季風(fēng)的演化方面對(duì)前人的工作進(jìn)行梳理?？梢钥闯?，對(duì)山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的沉積過(guò)程與沉積記錄研究方面已經(jīng)有了深入的認(rèn)識(shí)，但是在以下方面尚需要進(jìn)一步的工作：

1)山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)的形成過(guò)程還缺乏統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，需進(jìn)一步加強(qiáng)連續(xù)現(xiàn)代觀測(cè)、數(shù)值模擬、連續(xù)高分辨沉積記錄等方面的研究，重建山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)動(dòng)力條件和演化史。

2)普遍認(rèn)為黃河沉積物是山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)陸源物質(zhì)的來(lái)源，當(dāng)?shù)睾恿鞯妮斎牒徒肚治g也會(huì)為研究區(qū)帶來(lái)一定物源，但是其在泥質(zhì)體沉積過(guò)程中的定量估算還需要進(jìn)一步的工作。

3)目前對(duì)于黃海高分辨率古氣候記錄的研究主要集中在黃海中部泥質(zhì)區(qū)，山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)有所涉及但資料較少。山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)古氣候研究工作需要進(jìn)一步加強(qiáng)，包括合適指標(biāo)的選取，為東亞季風(fēng)的演化提供新的證據(jù)。

4)黃河的調(diào)水調(diào)沙與改道、極端天氣以及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)于黃河沉積物運(yùn)輸?shù)臋C(jī)制需加強(qiáng)研究，為山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)演化提供理論基礎(chǔ)和動(dòng)力解釋。

5)山東半島近岸泥質(zhì)區(qū)在長(zhǎng)時(shí)間尺度(末次盛冰期以來(lái))上有機(jī)質(zhì)埋藏、有機(jī)碳礦化以及相關(guān)的C-S-Fe生物地球化學(xué)過(guò)程對(duì)沉積環(huán)境演化的響應(yīng)機(jī)制尚不明確。