沉积作用和沉积环境.doc

第三章 沉积作用和沉积环境 陆源碎屑物和化学物质沿着不同的途径汇入海洋，在海洋水动力（浪、流、潮等）及物理化学和生物条件作用下，进行搬运、扩散、分解，并在适宜的环境下沉积，构成海底沉积物类型分布图式。同时，先期沉积的物质还将经受各种海洋水动力和物理、化学、生物作用的再造形成新的沉积物。因此，海洋沉积物类型及其分布，乃是漫长沉积作用的地质记录。3.1 现代沉积作用渤海湾区为半封闭的渤海三大海湾之一，位于渤海的西南部。沿岸有众多的河流注入，其中以黄河、滦河和海河等三大河系为主。泾流量和输沙量以黄河入海的水、沙量为最大，它除影响本区外，主要影响渤海中部和莱州湾，滦河和海河的入海水、沙量相对来说较前者小的多，但它是本区陆源碎屑物质的主要来源。陆源碎屑沉积物是区内的主要沉积物，其类型和分布受陆源物质、海底地形和水动力条件等因素控制，主要类型有粘土质砂、砂粉砂粘土、粘土质粉砂和粉砂质粘土（图31，表3.1）。以后二种类型为主，广泛分布于渤海湾内，占取样站位的79，粉砂仅一个站位有所分布在海湾南岸附近。砂粉砂粘土混合沉积物呈带状和斑状分布滦河口外和曹妃甸南部；粘土质砂呈舌状分布于滦河口外和带状砂粉砂粘土类型之西南端。各类型沉积物的分布情况详见底质图（图32）。表3.1 渤海湾区表层沉积物类型及其粒度组成和参数沉积物类 型样品数量粒度组成（）砂（-24）粉砂（4-8）粘土（8.0）MdMziSkIKG砂粉砂粘土233.7砾4.223.538.66.25.993.140.070.75粘土质砂359.415.824.83.294.962.610.460.80粉砂10.481.618.05.156.011.620.741.02粘土质粉砂91.257.541.37.177.251.780.060.82粉砂质粘土135.240.654.28.147.881.94-0.191.00根据各类型沉积物特征、分布状况和沉积环境的差异，大致可划分三个沉积区，即：、黄河废弃河口三角洲沉积区；、渤海湾及渤中浅海沉积区；、滦河口曹妃甸沿岸沉积区。详见图33（渤海南部沉积分区图）。3.1.1 表层沉积物特征与粒度组成 粒度是碎屑沉积物的主要特征和分类依据，对所采集的表层沉积物进行了全面的粒度分析，能区分上下层的分别分析。共分析26个站位的样品。按值标准（-log2D，D粒径mm）进行粒径分级，4（0.063mm）颗粒用1间隔筛分，4（0.063mm）用吸管法间隔1分级。根据各粒级的重量百分含量，用优势粒级分类法按F.P.Shepard三角图解进行沉积类型分类。现将各沉积区出现的沉积物的特征和粒度组成分述如下：3.1.1.1 黄河废弃河口三角洲沉积区（I）：黄河自1855年改道入本区以来，尾闾和河口几经变迁，发育形成了巨大的近代黄河三角洲。本汇编仅涉及其水深大于810m的水下部分。1976年黄河改道入莱州湾以前，区内曾发育多期黄河河口三角洲，河口废弃后，三角洲遭受海洋动力改造，原三角洲沉积物普遍发生粗化，粒度组成较现代河口三角洲粗。粉砂成为主要沉积物，向海变细过度为粘土质粉砂，平行海岸呈带状分布。表面常覆有黄褐色浮泥，厚度小于5cm，含水量大，流塑状。粉砂和粘土质粉砂中粉砂粒级的含量均在70以上，Md分别为4.9和6.03，分选中等（I为1.17和1.78），频率曲线峰形明显，众数为4.5和5.5左右，分别与现代河口三角洲的粘土质粉砂和粉砂质粘土接近，概率曲线亦为两段式，以跃移组份为主，截点亦在5和6。（图34）。表3.2 黄河废弃河口三角洲沉积区表层沉积粒度组成和粒度参数沉积物类型样品个数粒度组成（）粒 度 参 数砂粉砂粘土MdMziSKIKG粉砂20.582.312.84.905.331.170.572.81粘土质粉砂20.571.827.46.036.571.780.250.823.1.1.2 渤海湾浅海沉积区（）： 渤海湾浅海区，水深小于3020m，海底地形平坦，在有历史记载以来，黄河多次流入本区，区内直接或间接地接受了黄河入海扩散细粒泥沙的沉积，为渤海最大的细粒泥沙沉积区，沉积物为粉砂质粘土和粘土质细砂。海底表面浮泥厚度大，一般大于510cm，渤海湾区中部多为褐灰色，含水量大，呈流塑状。粉砂质粘土和粘土质粉砂为褐灰灰色，半流塑状，容重小，天然含水量接近或大于液限，孔隙比大于1，工程上属软土类，压缩性高，强度低，渗透系数小。粘土物质含量高，多数超过40，砂含量极少，均小于5，Md为8.04和7.14（表3.3）。概率曲线为两段，悬浮组份超过50，最高可达95，分选差（图35）。频率曲线，粉砂质粘土分布平坦，不显峰态，粘土质粉砂呈现低峰，众数5.5左右（图35）。表3.3 渤海湾浅海沉积区表层沉积物粒度组成和粒度参数沉积物类型样品个数粒度组成（）粒 度 参 数砂粉砂粘土MdMzZIkIKG粉土质粉砂111.957.141.07.147.211.860.050.79粉砂质粘土133.543.852.68.047.771.96-0.813.1.1.3 滦河口曹妃甸沿岸沉积区 由于受沿岸地形及河流迳流的影响，沉积物类型比较复杂，特别是滦河带来大量的碎屑物质，在沿岸海流的作用下，使沉积物平行海岸呈带状分布。出现的沉积物类型有：细砂、粘土质砂、砂粉砂粘土和粉砂质粘土（表3.4）。粒度分布概率曲线和频率曲线示于图36。表3.4 滦河口曹妃甸沿岸沉积区表层沉积物粒度组成和粒度参数沉积物类型样品个数粒度组成（）粒 度 参 数砂粉砂粘土MdMziSKIKG细 砂181.27.011.72.933.651.840.523.92粘土质砂459.615.324.83.214.732.660.740.65砂-粉砂-粘土237.524.437.95.985.972.840.030.65粉砂质粘土410.339.749.97.777.432.25-0.250.97 细砂：分布于滦河口北，水深小于15m近岸地带，与秦皇岛沿岸细砂相连。细砂含有较多的粘土，分选较好，粗端峰形明显，众数2.5左右。 粘土质砂：分布于滦河口附近和曹妃甸浅滩外水下岸坡，表面黄色浮泥厚23cm，粘土质砂呈褐灰色，砂粒级含量59.6，粘土粒级含量24.8，Md3.21。概率曲线为两段,式跃移组份超过60，频率曲线与前述细砂相似。 砂粉砂粘土：在区内分布于水深1520米间，水下岸坡下部，平行海岸成带状，自东北向西南延伸。表面有黄褐色浮泥，厚23cm。砂粉砂粘土呈褐灰色，软塑，砂、粉砂、粘土的含量变化较大，平均值分别为37.5、24.4和37.9，Md5.98，分选差，i为2.84。概率曲线为两段式，悬浮组份大于60，频率曲线略显双峰。 粉砂质粘土：分布于砂粉砂粘土沉积带向岸一侧，水深小于15m的水下岸坡和曹妃甸浅滩，有大量细砂（10.3）混入，粘土含量一般4050，个别可高达62.7，Md7.77。概率曲线呈现三段，在跃移组份与悬浮组份间有一过度段，但仍以悬浮组份为主，占80左右，频率曲线双峰明显，但均平缓，粗端峰众数3.5左右，细端峰5.5左右。3.1.2 表层沉积物的矿物组成 利用X射线衍射多相分析，对区内30个站位表层沉积物样品的主要矿物（造岩矿物）组份进行了研究，了解其矿物组成特征。分析样品经烘干磨碎至小于200目后，在同一实验条件下以标准粉末法进行，Cu靶K、石墨滤波、管压40Kv、管流80ma、接受狭缝0.3mm、步宽0.022、扫描范围360。矿物特征签定峰（鉴定窗口）和强度因子参照DSDP资料，从衍射图谱和数据中，识别出石英、钾长石、斜长石、伊里石、方解石、绿泥石、高岭石、白云石、角闪石等矿物，据鉴定峰的强度与该矿物的强度因子，计算各矿物的重量百分含量。 鉴定结果，平均含量超过5的矿物有：石英（25.9%）、钾长石（22.5%）、斜长石（22.8%）伊里石（17.7%）、方解石(5.3%)，其累计含量达94.2%,其中钾长石和斜长石的含量为45.3%。绿泥石一般小于4.0%,平均2.6%，个别站位较高，处于渤海湾区中部的M94和M9-6站分别为5.6%和5.9%。高岭石、白云石和角闪石大多小于2.0%，平均为1.0%、1.1%和1.2%。各沉积区不同类型沉积物的主要矿物组成列于表3.5，并分述如下。表3.5 表层沉积物主要矿物组份含量（）沉积区站号沉积物类型石英钾长石斜长石伊里石绿泥石高岭石方解石白云石角闪石伊里石粘土伊里石长石黄河废弃河口三角洲M10-6M9-8平均粉 砂粘土质粉砂22.321.021.726.019.923.033.317.825.67.728.818.31.43.92.71.40.74.74.54.62.51.52.02.11.21.71.031.281.160.130.760.45渤海湾浅海沉积M9-2M9-4粉砂质粘土粉砂质粘土22.622.718.811.215.715.827.929.43.75.61.81.68.511.20.70.50.21.90.500.520.811.09曹妃甸沿岸沉积M3-1M1-2泥 质砂32.625.235.840.424.120.44.78.80.51.40.40.71.01.90.91.20.190.230.080.143.1.2.1 黄河废弃河口三角洲 沉积物经过改造粗化，与现代河口三角洲比较发生了明显的变化，粉砂中钾长石（26.0%）、斜长石（33.3%）含量增高，处于其外缘的粘土质粉砂长石含量无明显差异。但是二者的方解石（4.7-4.5%）、绿泥石（1.4-3.9%）都明显的低于现代河口三角洲。另外主要出现在粘土粒级中的伊里石在本区的两类沉积物中含量均高于粘土粒级的含量，二者的比值粉砂为1.03，粘土为1.28，表明河口三角洲改造过程中，矿物颗粒（主要是长石）遭受强烈风化，有新生伊里石附着于颗粒状矿物的表面或呈其假象存在。3.1.2.2 渤海湾浅海沉积区 区内分布粉砂质粘土和粘土质粉砂，均富含粘土物质，其伊里石含量（21.2-38.9%）平均值（30.0%）在全区最高，易风化的斜化石（5.4-27.3%）最低，平均16.7%，稳定矿物石英（17.2-34.5%）平均值（25.2%）接近全区的平均值（25.9%）。与黄河现代河口三角洲的同类沉积物比较不难发现，稳定性介于石英与斜长石之间的钾长石的平均含量（11.9%）与黄河现代河口三角洲一致，后者的平均含量为11.5%，除此之外，绿泥石、方解石、白云石、角闪石几乎均具有相近的含量，另外尽管伊里石具有较高的含量，但其与粘土粒级含量的比值（平均0.60）却与黄河现代河口三角洲同类沉积物（0.62）一致。由此不难看出区内的沉积物主要来自黄河，是黄河入海物质向海扩散沉积的结果。3.1.2.3 滦河口曹妃甸沿岸沉积区 在所分析的三类沉积物泥质砂、砂粉砂粘土和粉砂质粘土中，石英（23.8-32.6%）、钾长石（27.2-40.4%）含量都属于较高者，尤以钾长石更为明显，斜长石含量（16.9-29.0%）的平均值与全区相近。伊里石含量除粉砂质粘土中略高（12.8%）外其它类型沉积物中含量不超过9.0%，值得一提的是，伊里石与粘土粒级含量比值小于0.40，平均0.26，表明粘土粒级中有大量非粘土矿物的微粒存在。综合分析比较各地区沉积物中矿物组份的含量与变化后，可归纳得出： a. 调查区内的沉积物均属富含长石的沉积物，由于物源区的不同，同类沉积物之间矿物含量存在着一定的差异。 b. 渤海湾浅海和近代黄河三角洲沿岸，沉积物富含方解石和伊里石。伊里石与粘土粒级的比值大于0.45，在黄河废弃河口三角洲可大于1.0，说明伊里石在粘土粒级中的含量超过45%，甚至在非粘粒级中还有伊里石存在。另外与易风化的长石含量比较，比值大（大于0.44），最高可达2.64，说明长石大多转化为伊里石，二者均说明这些地区的沉积物质是经过了长距离搬运，风化程度高。结合方解石含量高这一特点，可认为沉积物主要来自黄河。 c. 曹妃甸沿岸区，石英、长石含量一般在75以上，其中长石占13左右，伊里石、方解石含量均低。伊里石与粘土的比值平均0.29,粘土粒级中非粘土矿物的微粒含量很高，二者具有很好的相关关系，说明伊里石直接产生于矿物和岩屑搬运、破碎、分解的过程中。另外伊里石与长石的比值也低，平均0.19，这也说明来源物的风化程度低，多属近源沉积。3.1.3 现代沉积速率 现代沉积速率是利用箱式取样器，采取不受扰动的表层（050cm）样品，通过天然210Pb放射性强度衰变的方法进行测定。同时还引用了国家海洋局环境保护研究所1983、1984年渤海沉积速率研究的部分成果1）和中科院海洋研究所1989年近代黄河三角洲演变研究的成果2）。3.1.3.1 210Pb放射性强度的重向分布渤海湾区内共选取2个站位箱式取样样品进行210Pb放射性强度测定。测定时按5cm深度间距，切取2cm样品，烘干、磨碎、称样后，加入208Po示踪剂，6NHC1浸取3小时，离心后在80水浴中自镀3小时，在谱仪（核工业部核仪器厂，FH451型1024道幅度分析仪）上，用20金硅面垒探测器测定20小时。沉积速率计算时，删除个别异常数据，扣除本底，据210Pb剩余放射强度的自然对数值与深度回归求取的斜率，结合210Pb半衰期（0.0311年）计算求得。210Pb放射强度的测定结果列于表3.6至表3.7中，随深度的变化情况示于图37至图38。其重向分布情况可分为二类。表3.6 M84站210Pb放射性强度（dpm/g）深度（cm）沉积物类型210Pb总210Pb余备注159褐灰色粉砂质粘土2.56(1.36)1.641.130.21131723273143491.341.381.461.421.611.451.35本底 1.43 相关系数 沉积速率（cm/a） 0.15 1）中国科学院海洋研究所，杨光复等，1992近代黄河三角洲演变。 2）国家海洋局环境保护研究所，1998 渤海底质重金属环境背景值及污染历史研究。表3.7 M10-2站210Pb放射性强度（dpm/g）深度（cm）沉积物类型210Pb总210Pb余备注间断15913灰色粉砂质粘土3.753.543.292.882.151.941.691.2817232731433.152.792.852.431.681.551.191.250.830.08本底 1.60* 相关 0-13cm-0.97 沉积速率0-13cm-0.69 系数 17-43cm-0.91 (cm/a) 17-43cm-0.65 *参考相邻P2站本底值 a. 正常分布 M84站210Pb放射性强度的重向分布（图37）能明显的分出衰变段和稳定段，根据稳定段求得本底值，过剩210Pb放射强度与深度具有良好的相关关系，相关系数0.900，反映自上而下均属连续沉积。 b. 不连续分布 M102站（图38）210Pb放射强度衰变段，以深度13cm为界分为上、下两段，与深度的相关系数分别为0.977和0.905，表明沉积作用在13cm处有一定时间的沉积间断，分段计算沉积速率，以其平均值代表该站的现代沉积速率。3.1.3.2 现代沉积速率的分布与变化210Pb法沉积速率的测定结果，表明本区内由于沉积环境的差异，不同海区现代沉积速率变化大。现将测定结果列入表3.8，示于附图39。 a、黄河废弃河口三角洲在河口行水时期，与现代河口三角洲一样具有很高的沉积速率，平均6.31-61.8cm/a，现今河口三角洲处在海洋环境的改造中，岸滩受冲刷，冲刷泥沙向外海运移，并在较深水部位沉积，由于各期河口三角洲废弃时间长短不一，及现代环境的差异，不同地段具有不同的沉积速率，三角洲东北水深13m的B92站为0.33cm/a（1983年调查资料），北面水深13m的1401站为1.88cm/a，（1983年资料），水深17m的3-3站为1.54cm/a（1989年资料）。 b、渤海湾浅海 河流入海泥沙不直接影响本区，区内主要为细粒悬浮泥沙沉积，沉积速率低于沿岸地带，是调查区内沉积速度最低的区域，且变化小，一般在0.15-0.19cm/a，仅在渤海湾顶部塘沽岐口一带较高，大于0.67cm/a。 c. 滦河口曹妃甸沿岸沉积 受滦河入海泥沙和沿岸流的影响，现代沉积速率可能较大，但缺少分析数据。据海洋局环保所资料，在滦河口附近水深10m处，沉积速率为0.43cm/a（843站）。表3.8 渤海湾浅海区现代沉积速率沉积区站号水深（m）沉积物类型沉积速率（cm/a）废弃河口三角洲B92331041131713黄褐色粗粉砂灰褐色粘土质粉砂黄褐色粉砂质砂土0.331.541.88渤海湾浅海沉积846845M102P2M8451324黄褐色泥质粉砂黄褐色泥质粉砂灰色粉砂质粘土黄褐色泥质粉砂及软泥黄褐色粉砂质粘土0.772.260.670.180.15滦河口84310粉砂质粘土0.48 从前述分析可看出：渤海湾区内黄河废弃河口三角洲沿岸地带的沉积速率高于浅海海域。3.1.4 物质来源和沉积物质的分布与变化3.1.4.1 物质来源 流入本海区的河流众多，迳流和输沙量较大的首当黄河，次为滦河和海河，其它的一些河流均短小，迳流，输沙量很小。 a、黄河 是我国第二大河，河长5464Km，流域面积75.2104Km2，入海迳流量和输沙量（利津站）多年（19191988年）平均为430108M3和11108t，七十年代和八十年代，水、沙量逐渐减少，七十年代平均为304108M3和8.9108t，八十年代为292108M3和6.8108t，进入九十年代以来减少更为明显。黄河是本海区的主要物质来源，平均含沙量约25kg/m3，入海泥沙的粒度构成以粉砂和粘土为主，1962-1987年的统计，大于0.025mm的泥沙平均占56.9%，小于0.025mm的泥沙占43.1%，前者绝大部分堆积在河口三角洲，后者多向海扩散运移。向海扩散运移的泥沙约占黄河入海泥沙的30%，它们遍布渤海湾海域，对调查区内的沉积作用做出巨大贡献。 b、滦河 于渤海湾区西北入海，河长1200km，流域面积5.4104Km2，年均迳流量45108M3，输沙量0.2108t，入海泥沙以砂质物质为主，少粘土物质，向外海扩散少，大多在滦河口曹妃甸一带沿岸沉积。 c、海河 在天津市塘沽入渤海湾顶。海河口已于1952年建闸，建闸前年均入海迳流量为98108M3，输沙量0.06108t。入海泥沙仅对河口附近海域及沿岸地带有一定影响。由于上游地区兴建水库，水量已大为减少，加上河口闸开起次数不多，目前入海泥、沙均远小于建闸以前。3.1.4.2 海水悬浮体的含量与分布 河流入海向外扩散的泥沙，主要以悬浮的方式向海运移，海水悬浮体的含量与变化在一定程度上反映其扩散与运移状况。海水悬浮体的采集，在1992年7、8月份调查中与底质取样同步进行。悬浮体含量用滤膜抽滤、洗盐、烘干、称量获得。资料整理中还引用了1989年“近代黄河三角洲演变”调查资料。渤海湾区内，大部分海域悬浮体含量小于10mgl，黄河废弃河口三角洲沿岸多超过50mgl，为区内含量最高的地区。详见图310。 a、黄河废弃河口三角洲沿岸 废弃河口三角洲沿岸受海洋动力对岸滩改造，泥沙再悬浮的影响，含量普遍大于20mgl，20mgl等值线大致平行海岸，并向岸呈增高趋势，个别地段可超过100mgl。 b、渤海湾 除少数测站（M112底层99.5mgl，M82底层53.7mgl）外一般不超过20mgl，表层低，底层高。表层在曹妃甸与大口河口连线以西的湾顶大于10mgl，以东小于10mgl，而底层10mgl等值线东移，大于10mgl的范围扩大至大清河口与老黄河口连线一带。3.1.4.3 表层沉积物粒度变化 表层沉积物粒度组成，砂、粉砂和粘土的含量变化（图311）与沉积物类型相关，其含量分布与变化具有明显的规律性，基本上反映来源物质在本区内的分布状况。 a、砂（4） 从图311a中可明显看出，砂较集中分布于滦河口曹妃甸沿岸附近，表层沉积物中砂的含量一般都大于30。滦河口以北最高，其中M21站达86.4，向西南有逐渐降低的趋势，如大清河口外最高含量为65.9（M72），曹妃甸外为32.6（M83）。 b、粉砂（48） 粉砂是渤海湾区内分布最为广泛的物质。由于黄河入海泥沙中粉砂含量极高，因而黄河废弃河口三角洲地带粉砂含量高，多大于70，与其有关的地区粉砂含量一般大于40。滦河口曹妃甸沿岸粉砂含量低，小于30，详见图311b。 c、粘土（8） 粘土在区内的分布亦非常广泛，与粉砂一起在很多测站占沉积物组份的90左右。渤海湾是粘土的高含量区，粘土含量多大于45，高者可达60，滦河口曹妃甸沿岸和黄河废弃河口三角洲小于30，详见图311c。 d、中值粒经（Md） 中值粒经（Md）反映了沉积物粒度组成的总体特征，其等值线的分布和变化，表明沉积物粒度变化的趋势。在本区，其分布与变化与砂、粉砂、粘土含量等值线图的分布与变化相似，详见附图311d。3.1.4.4 表层沉积物主要矿物组成的含量变化 区内表层沉积物矿物组份及其含量变化受物质来源和沉积环境的影响，与沉积物的粒度组份也存在一定关系，现就主要矿物组份石英、钾长石、斜长石、伊里石和方解石的含量变化（附图36）分述如下。 a、石英 石英是沉积物中最稳定的矿物，广泛地存在于各类碎屑沉积物中。区内表层沉积物中石英含量为32.6，平均24.4。黄河废弃河口三角洲沿岸，入海泥沙受海洋动力改造的影响，含量低，小于20，其它海域多大于25，受沿岸输沙的影响，30等值线大致平行海岸分布。 b、钾长石 与石英比较，钾长石在搬运破碎的过程中较易风化，区内其含量分布受沉积物的粒度及距物源区的距离控制，变化较大。最高含量达40.4（M12），最低9.3，平均23.3。具有沿岸高，中部低的分布格局。滦河口外是区内含量最高地区，向外含量随之降低，近代黄河三角洲沿岸含量居中为22.3，小于20，随泥沙向海扩散含量进一步下降，在渤中地区可至10以下。 c、斜长石 斜长石是一种易风化的矿物，调查区内平均含量（19.5）与钾长石相近，但变幅较大，最高含量33.3（M106），最低5.4（M96）。含量大于20的区域。分布于黄河废弃河口三角洲沿岸和滦河口沿岸，渤海湾大部地区为小于20的含量区。 d、伊里石 伊里石是属粘土矿物，沉积物中主要赋存于粘土粒级中，其含量与粘土粒级的含量有关，并具有相似的分布格局。本区内最高含量38.9（M113），最低4.7（M31），平均21.0。鉴于黄河入海泥沙中含有大量粘土物质，因而黄河现代河口三角洲外缘和废弃河口三角洲粗化带外侧含量高，一般是3040，同时渤海湾受其扩散物质的影响，含量多在2030之间，滦河口曹妃甸沿岸，含量多小于10。 e、方解石 黄河携带入海的泥沙富含碳酸盐，大多以方解石的形式存在于粘土粒级中。在黄河河道沉积物0.10.05mm粒级的轻矿物中方解石含量达7.8，远高于滦河、蓟运河等河流。因而本区内表层沉积物中方解石的含量变化，在一定程度上反映了黄河泥沙入海扩散的情况。区内方解石的最高含量为11.6（M96），最低1.0（M31），平均4.8。在平面分布上渤海湾口中部是方解石富集沉积区，其中心最高含量为11.6。而在滦河口近岸区其含量较低仅为3左右。3.1.5 现代沉积物的分布规律（小结） 综合前述分析，对渤海湾区现代沉积物的分布可得出如下一些规律： 3.1.5.1渤海湾区沉积物质主要来自沿岸河流、岸（岛）蚀物质，总体上沉积物具有沿岸粗，远岸细的分布特点，根据沉积物类型、组成特点及沉积环境，可分为：.近代黄河三角洲沉积区，随黄河尾闾河道和河口的变化情况，中止行水遭受海洋改造的废弃河口三角洲列为Ib黄河废弃河口三角沉积区；.渤海湾浅海沉积区；.滦河口曹妃甸沿岸沉积区。 3.1.5.2黄河是本区沉积物的主要物质来源，其大于0.025mm泥沙主要沉积在河口，小于0.025mm泥沙以悬浮方式向河口三角洲外缘和外海扩散，向外海扩散的泥沙约占入海泥沙的30左右，它们对莱州湾东部影响很小，现今向外海扩散泥沙主要沿东北方向进入渤海中部，大体上不超过大清河口至龙口连线，继而再向渤海湾内扩散运移，对渤海湾中、南部的沉积作用影响明显。另外处于海洋改造的黄河废弃河口三角洲，沿岸沉积物粗化，细粒再悬浮泥沙亦向深水区扩散沉积。 3.1.5.3滦河口曹妃甸沿岸，沉积物主要来自沿岸短小河流，输入泥沙少含细粒悬浮物质，多为粉砂和细砂，分布范围大多仅限于沿岸地带和附近浅海。在其与滦河口曹妃甸沿岸沉积区的交接地带（辽东湾口沉积区）未能沉积的细粒物质，形成泥质物沉积区，其沉积速率明显地高于相关的沉积区。 3.1.5.4陆源碎屑矿物为区内沉积物的主要矿物组份，其中钾长石、斜长石和石英的平均含量之和为71.2，前二者含量为45.3。渤海湾浅海及近代黄河三角洲沿岸受黄河入海泥沙的控制，粘土粒级中富含伊里石，平均占粒土粒级的60以上，与长石的比值高达1.05，说明来源物质经过了长距离搬运和强烈风化。渤海湾区西北沿岸，东部和东南沿岸，粘土粒级中伊里石的含量，均小于50，平均只有30左右，与长石的比值平均0.19，最大也只有0.44，显然其沉积物质的风化程度低于其他渤海湾地区和现代黄河三角洲沿岸，未经过长距离的搬运，属近源沉积。3.1.5.5渤海湾区现代沉积速率，具有沿岸高浅海低的特点。废弃河口三角洲沿岸和湾顶海河口沿岸地带较高平均为1.25cma和1.50cma，滦河口曹妃甸沿岸带虽然较低于前者，其值0.48cma，海湾中部浅海区沉积作用较缓慢、稳定，平均为0.33cma。3.2 沉积物地球化学与环境背景值共分析了29个表层沉积物样品，3个岩芯柱的54个沉积物样品。分析的化学元素为K、Ca、Fe、Mn、Ti、Rb、Sr、Ba、Cr、Pb、Zn、Cu、V、Y等，用美国ORTEC公司生产的X-荧光能谱以压片法进行测定（标样使用地质矿产部沉积物标样），有机碳用海洋调查规范中的方法测定，碳酸盐用气测法测定。分析的目的是提供渤海湾区内现在这些元素的环境背景值，以备将来应用，其次为了解环境和物质来源提供参考。3.2.1 表层沉积物中化学元素的分布表层沉积物中，分析的各种化学元素按其分布特征，由图313至图328明显可分为两种分布类型，一类为以物源影响为主的元素分布类型，另一类是以粒度影响为主的元素分布类型，现简述如下：3.2.1.1 物源为主影响的元素分布类型，包括碳酸盐、Ca和Sr碳酸盐和Ca：含量变化由图313和图314可见从渤海湾中部和黄河口附近的6%向东北方向扩展逐渐减少到200ppm向东北方向扩展逐渐减少到0.6%）区主要在本区中部的粉砂质粘土软泥分布区和滦河西南近岸带，低含量区主要分布在黄河废弃河口三角洲粉砂区。Fe：含量变化在0.744.50%，平均含量2.97%。由图317可见高含量区分布在中部的粉砂质粘土软泥区，低含量区分布在两侧的细砂和粉砂分布区。Mn：含量变化在1901508ppm,平均652ppm。从图318可见，高含量（600ppm）区主要集中在粉砂质粘土软泥区，低含量区细砂区。Ti：含量变化在1000-4500ppm,平均3374ppm。由图3-19可见高含量区(4000ppm)分布在粉砂质粘土软泥区，低含量区30ppm的高含量区，除仍在粉砂质粘土软泥区外，在靠近塘沽附近海域亦有较高区，低含量区仍在细砂和粉砂分布区。Zn：含量变化在17-100ppm,平均67ppm。由图3-22可见80ppm的高含量区仍在粉砂质粘土软泥区一致，低含量区与细砂，粉砂区分布一致。Cu：含量变化在1-49ppm，平均22ppm。由图3-23可见，30ppm的高含量区分布在粉砂质粘土软泥区，100ppm的高含量区分布在粉砂质粘土软泥区，2.5%的高含量区分布在中西部的粉砂质粘土软泥区，120ppm高含量区分布在中西部的粉砂质粘土软泥区，90ppm高含量区分布在中西部的粉砂质粘土软泥沉积区，25ppm的高含量区分布在粉砂质粘土软泥沉积区，400ppm的高含量区主要分布在曹妃甸附近区内的东部细砂沉积区，300ppm和200ppm的低含量区主要分布在粉砂质粘土软泥沉积区。3.2.1.3 表层沉积物中化学元素的分布特点由上述表层沉积物在渤海湾区内元素的分布可以得出如下特点。其一：物源区控制着渤海湾区内碳酸盐，Ca和Sr的分布态势。由于碳酸盐，Ca和Sr化学性质的相似性，使其分布在同一大类中，由表3.9可见，本区内的碳酸盐和Ca明显高于辽东湾海区，而与东海和南海相比又低的多，介于两者之间。这主要是物质来源不同所致，南海和东海的碳酸盐，Ca和Sr的来源主要是海洋生物的贝壳，而本区内的则是陆源为主，由黄河入海物质形成独特的分布态势，生物碎屑仅占次要地位，由图313清楚可见黄河入海的碳酸盐等的影响强度，大致可达到大清河口龙口一线，再向东北逐渐减弱。这一特点，可以作为黄河入海细粒物质扩散的标志。表3.9 渤海南部调查区沉积物化学元素含量化学元素渤海南部调查区辽东湾南海西部东海地壳丰度表层样柱样海相柱样表层样柱样表层样柱样表层样K*2.222.312.312.402.391.011.331.641.70Ca*3.303.393.131.561.886.553.657.185.20Fe*2.972.832.812.972.552.482.853.215.80Corg.*0.520.680.650.460.430.540.63Ti337428283224358233073100370034006400Mn6526515656307223703809401300Cu222323211916202063Zn676464605558737294Pb281517221413162812Rb11711411311811310012310078Sr192197191199198318241367480Ba318297302574647278341432390Cr7485816663374243110Y23232321212124V839191836190140碳酸盐*4.905.00*：百分含量其他为ppm其二：表层元素的分布，由上述可见其分布主要受沉积物粒度控制，除Ba受粗粒沉积物控制外，其余元素均受细粒物质控制。分布总的趋势是高含量区基本与细粒沉积区相吻合，即使受物源控制的碳酸盐也不同程度的受粒度制约。Ba的分布趋势是高含量区与粗粒沉积区基本吻合。 其三：碳酸盐分布总的趋势同我们30多年前所作的工作基本一致。但由于黄河在1976年改由现在的黄河口入海，因而碳酸盐的沉积中心已由老黄河口移向新黄河口附近海域向外扩散。 其四：区内的微量元素与碳酸盐多呈正相关关系，而在我国其他海域则多与碳酸盐呈负相关关系，这与渤海湾区内碳酸盐的特殊来源有关，即来自黄河入海特质的影响。而其他海区，特别是南海和东海主要来自生物的贝壳碎屑。3.2.2 柱状岩芯沉积物中化学元素的分布柱状沉积物中化学元素的垂向变化，由图3-29至3-31可见，除具有表层沉积物元素的分布受粒度和物源两在因素控制外，还受控于环境因素影响，因此，仍以表层沉积物的物源与粒度为主的影响分类来描述。 3.2.2.1 以物源为主要影响的Ca、Sr和碳酸盐在垂向上的变化，Ca含量变化在0.71-8.38%,平均含量3.39%。Sr含量变化在151268ppm，平均含量197ppm。碳酸盐含量变化在0.3-25.1%,平均含量5.0%。从图上看三者在垂向上的变化基本类似，但也有个别例外，如图331的M96碳酸盐含量相对较低。同表层沉积物分布一样，由于受物源的影响，在大清河口龙口一线西南海域的柱状样中碳酸盐和Ca含量普遍较东北海域高。这说明在自硬粘土和劣质泥岩层沉积以来到现在，渤海湾区内物质来源基本上一致，没有太大的变化。 3.2.2.2 同粒度相关的Cu、Zn、Pb、Cr、V、Fe、Mn、Ti等元素在垂向上除随粒度的变化而变化外，还与当时的沉积环境也有密切的关系，特别是Fe、Mn、Corg等更明显。上述元素在垂向上的变化和平均含量分别是：Cu含量变化在2-47ppm，平均23ppm；Zn含量变化在3094ppm，平均64ppm；Pb含量变化在249ppm，平均15ppm；Cr含量变化在10135ppm，平均85ppm；Fe含量变化在0.74-4.50%,平均2.83%；Mn含量变化在664479ppm，平均651 ppm；K含量变化在0.58-3.39%，平均2.31%；Rb含量变化在82148ppm，平均114ppm；Y含量变化在1728ppm，平均23ppm；Ba含量变化在67548ppm，平均297ppm；有机碳含量变化在0.01-4.34%,平均0.68%。从表3.9中可以看到，Fe、Ti、Mn、Zn、Rb、Ba等，表层样元素的平均含量稍高很接近柱样的平均含量，Ca、K、Corg、Cu、S、Cr，V和碳酸盐表层样的平均含量稍低或很接近柱样的平均含量，Y表层样和柱样的平均含量相等，而只有Pb表层样平均含量达28ppm，而柱样平均值只有15ppm，相差较大。 3.2.2.3 化学元素与当时的沉积环境也相当密切，如在各柱样的海相层中，从分布曲线可见各元素变化相对比较稳定，变化幅度比较小。而在柱状岩心的下部沼泽环境和近岸河口条件下可见各元素的变化幅度就较大，如在沼泽环境下沉积的劣质泥炭中，Corg、Cu、Zn、Pb和Cr等含量也相对较高。而在硬粘土层中Corg相对较低，而Fe、Mn在硬粘土层中普遍较高，这都是受氧化还原沉积环境影响的结果。但K、Rb和Y在地层中受环境影响因素较小。3.2.3 沉积物中化学元素的环境背景值沉积物化学元素的环境背景值，是指沉积物未受或很少受人类活动影响的化学元素值，实际上近海表层沉积物均受到不同程度的人类活动影响。因此，目前了解环境背景值最好的办法就是利用柱状岩芯样品同表层样品比较来确定环境背景值，因为柱状样品基本上未受到影响。为此，统计了柱状样品化学元素的平均值和柱状样品海相地层的平均值同表层样品元素平均值（表3.9）进行比较。由表3.9可见，分析的元素中K、Ti、Mn、Fe、Zn、Pb、Sr、Ba表层样的平均值稍高于柱状海相层样平均值，而Corg.、Cu、Cr、V和硅酸盐表层样的平均值稍低于柱状海相层样平均值，由表可见元素总的柱样平均值与柱状海相层样平均值除碳酸盐稍大外，其他都很接近，只有Pb表层样为28ppm，柱样平均15ppm，海相层平均17ppm。由此可见除Pb外，本区内分析的元素从总的情况来看未受或很少受污染，除Pb外，表层沉积物的元素平均值即可代表元素的背景值。但在局部地区表层沉积物Mn、Cu、Pb、Zn、Cr等也受到不同程度的污染，特别是渤海湾区近岸。3.2.4 小结（几点认识） 3.2.4.1 渤海湾区内，除Pb外，其他元素目前沉积物受污染程度很低，表层沉积物的平均值基本上可以作为区域的环境背景值。 3.2.4.2 Pb表层平均值与柱样平均值相差较大，系污染所至，表层样平均值不能作为环境背景值。而柱状样平均值（15ppm）可以作为本区环境背景值。 3.2.4.3 根据碳酸盐和Ca含量的分布，可以大致确定黄河入海物质对渤海湾区的影响强度，具体的是以大清河口龙口一线为界，向东北方向黄河入海物质影响强度逐渐减弱。 3.2.4.4 Ca、Cr、V、Pb、Zn、Fe、Mn和碳酸盐等在地层中同时相对增高，可作为本区环境变化的标志。3.3 沉积地层划分与古环境分析对渤海湾区所采取到13个柱状岩芯按剖面选取了7个孔位有代表性的岩芯柱样，按2030cm的间距选取样品进行粒度、化学元素、微体古生物、孢子花粉等项分析和古地磁测量，同时还选取部分泥炭层进行碳14测年。上述分析和测试的目的是进行浅地层划分与对比和古环境分析，为浅层土的评价提供环境背景资料。3.3.1 沉积地层这里所指的沉积地层系晚更新世末其以来在渤海湾区不同环境下形成的沉积地层，涉及的地层深度浅，仅为海底以下6.85-1.6m以上的浅层土。3.3.1.1浅层土中主要沉积层及分布 粉砂质粘土与粘土质粉砂细粒沉积层：沉积物黄褐色褐灰色，局部黑灰色。含水量从上至下由大到小，容重由小到大，二者上部递增或递减较快，下部较缓慢，详见图332，从图中可见，变化的转折处，在深度3.7m处含水量为32，容重为2.0g/cm3。粒度组份中粘土含量高，多数为3066，粉砂3565，细砂含量小于5，平均粒径（Mz）为7.8-7.1。概率曲线为两个直线段，悬移组分大于70，高者可达95，分选差（I）为2.03-2.23，频率曲线上粘土质粉砂呈不明显的双峰，众数值为4.5和7.5（或6.5）,粉砂质粘土呈单峰，众数值为5左右。沉积层上部（2m以上）呈均匀状或块状层理构造，