黄河三角洲的Pb剖面与再沉积作用

现代黄河三角洲Pb剖面的标准化方法——粒度相关法~

业渝光　和杰　刁少波　蔡善琪　宋苏顷
（地质矿产部海洋地质研究所）
关键词210Pb　粒度相关法　标准化
210Pb技术是测定现代沉积速率的有效手段，已广泛应用于湖泊、陆架、港湾和河口沉积学的研究。1855年以来形成的黄河三角洲是应用210Pb技术极为吸引人的地区，首先，它的形成年代就在210Pb测年的范围内（100～150a）；其次，历史的记录使我们知道了某些已知年代。
我们曾试用这种方法为现代黄河三角洲的叶瓣模式提供了210Pb的证据。但是由于黄河携带的泥沙都是细颗粒物质，主要是粉砂，而且沉积速率极快，这就给应用210Pb技术带来了许多困难，如210Pb初始浓度较低，粒级不均匀等。Shocks通过对密西西比河三角洲沉积物的研究，发现210Pb的放射性被粗粒的惰性物质大量稀释，由此他断言，210Pb方法不能应用于质量沉积速率很高（＞0.2g/cm2.a）的很靠近海岸的区域。黄河沉积物的堆积速率要比密西西比河大得多，而且沉积物堆积主要在汛期（占全年平均的84%以上），这对吸附的210Pb浓度有很大影响。这些因素使许多现代黄河三角洲钻孔岩心中的210Pb垂向分布不呈指数关系衰减，这些曲线有着复杂的形式，很难分析。为此，我们开展了现代黄河三角洲210Pb剖面标准化方法的研究工作。
1　基本原理
210Pb剖面标准化方法的原理并不复杂，在铀系测年中库兹涅佐夫曾总结了锾（230Th）曲线标准化的方法，本项研究的基本原理类似于这种方法。我们在测定现代黄河三角洲ZK224孔的210Pb剖面时就曾发现，210Pb放射性强度和粒度有很大关系。这是因为带有210 Pb的尘埃进入水圈后，被吸附在水体中的微小颗粒上，颗粒越小表面积越大，吸附的210 Pb也越多。因此，可以在经历了很短时间的一段岩心上有意识地密集采取不同粒级的样品，测定其210Pb浓度和粒度，找出它们之间的相关关系，然后把210Pb浓度在同一粒径的基准上归一，这就是210Pb剖面粒度相关法的基本出发点。
体积相同的物体总表面积和其粒径成反比。例如，将边长为1cm的立方体分为边长为0.1cm的立方体时，其表面积从6cm2增加到60cm2。根据这个原理，我们可把样品不同粒级部分都归一到10φ粒径上来，我们称之为10φ当量粒径。这个10φ当量粒径的含意及所占的百分比表示沉积物相当于归一到10φ时表面积的大小，10φ当量粒径所占百分比越大，吸取的210Pb粒子亦越多。
2　取样地点及岩性描述
ZK226孔位于垦利县呈子口西南600m公路东侧（图1），孔口标高2.1m，孔深30m，样品的采取是经过精心选择的，在沉积物岩性明显不同的界限都采取了样品，一共采取了32个样品。由图1可看出这个钻孔位于5流路的右河道入海处，根据地质资料，这个钻孔沉积物主要是由第5流路和第8或第9流路的叶瓣所组成。在第5叶瓣（1926～1929年）沉积物中（岩心长3m左右）采取不同粒径的样品 15个，选择这个叶瓣的目的是由于沉积时间短，可以忽略210Pb本身随时间衰减而引起的误差，使分析的问题更加简化，可认为是同一年沉积的。本底的210Pb浓度同样受粒度控制，取本底样品10个。在第5叶瓣以上的岩心上取样7个。样品的岩性、深度及沉积环境见表1。

图1　现代黄河三角洲叶瓣和钻孔位置图（据成国栋等，1987．加绘钻孔位置）　 Fig.1 Map showing the modern Huanghe River delta lobes and the sites of ZK226 and 88C2(After Cheng Guodong,et al.,1987）

虚线为第1亚三角洲（1855～1934年）的古河道及舌状堆积体。各叶瓣的形成年代为：
①1855.6～1889.3；②1889.3～1897.5；③1897.5～1904.6；④1904.6～1926.6；⑤1926.6～1929.8；
⑥1929.8～1934.8；⑦1934.8～1953.7；⑧1953.7～1964.1；⑨1964.1～1976.5；⑩1976.5～现代；▲为钻孔
3　实验及结果
用SKC-2000型光透式粒度分布仪测定每个样品的粒度分布情况，然后折算成10φ当量粒径所占的比例，小于10φ的部分乘以由实验求得的2.8当量系数，最后加在一起求出10φ的当量粒径。
表1　ZK226孔粒度分析和210Pb结果及有关参数＊Table 1 Lithology of samples and date of210Pb and grain size analyses in core ZK226


用a谱法测定样品的210Pb浓度，实验方法同文献[4]。测试数据均列入表1。
把8-22号样品的210Pb浓度C(dpm/g）与10φ当量粒径D(%）回归，得到如下关系式，

地质年代学理论与实践

相关系数r=0.98。
把本底样品23～32号样品的210Pb浓度Cb(dpm/g）和10φ当量粒径D(%）回归，得到式（2）

地质年代学理论与实践

相关系数r=0.98。
这个式中的第一项是沉积物表面吸附物质的本底，而第二项常数是沉积物自身铀系衰变系列的本底，这说明本底210Pb的贡献大部分来自沉积物本身。
从式（1）和式（2）的相关系数可看出，无论是本底还是第5叶瓣沉积物中的210Pb含量和10φ当量粒径之间的线性关系相当好，这说明粒度是控制210Pb浓度的重要因素。把方程（1）和（2）标绘图2中，两个线性方程相交于A点（D=54.13%,C＝0.89dpm/g），经A点做一直线平行D轴，这一直线即为样品的本底，即Cb=0.89dpm/g。

图2　10φ当量粒径和210Pb浓度相关图Fig.2　The dependence of 10φequivalent grain sizeson210Pb concentra tions

在现代黄河三角洲绝大部分沉积物来自同一源地——黄土高原，沉积作用主要是机械分异，化学分异作用很小，岩心中不同粒级的组分是由于环境变化，在水力作用下机械分异的结果。因此，我们可以认为在现代黄河三角洲样品中的210Pb浓度都遵循方程（1），也就是说任一年代的线性相关方程斜率都是相同的，只不过截距不一样。
我们若知道样品中的210Pb含量和10φ当量粒径就可以计算出年代，现以7号样品为例说明。从表1可得知7号样品的210Pb为0.67dpm/g,10φ当量粒径占27.27%，把这两
个数代入（＝0.01606D+A中，可以得到一个新的线性方程

地质年代学理论与实践

式（3）即为7号样品210Pb浓度和10φ当量粒径间的关系式，令D为65代入式（3）可求出B点（D=65%,C=1.276dpm/g）。把A点和B点连成一直线，此直线即为样品中过剩的210Pb和10φ当量粒径间的关系，此直线的斜率K2=0.03551。因第5叶瓣方程（1）的斜率K1=0.01606，那么7号样品的过剩210Pb和第5叶瓣样品过剩210Pb之比，Cex2/Cex1=K2/K1，把K1和K2的值代入下式就可求出7号样品和第5叶瓣样品相差的年代为25.6a，现令第5叶瓣的平均年份为1928年，则7号样品为1953年7月。这种方法求取的相差年代和10φ当量粒径无关，无论在10φ当量粒径为65%,75%或80%的基础上标准化，两条直线的斜率K1和K2不变，过

地质年代学理论与实践


图3　ZK226孔210Pb沿深度分布图Fig.3　Distribution of210Pb for oore ZK226

·实测210Pb；×标准化后210Pb

图4　88C2孔210Pb沿深度分布图　Fig.4　Distribution of210Pb for core 88C2

·—实测210Pb；×—标准化后210Pb
剩的210Pb浓度尽管因在不同当量粒径基础上标准化而改变，但其比值不变，即相差年代不变。
按照上述方法把ZK226孔的210Pb剖面在10φ当量粒径为65%的基础上标准化，其结果见表1和图3。从图3可看出，ZK226孔是由1926～1929年（－9.58～－13.85m）和1953～1964年（－9.58～0m）两个叶瓣所构成的，这说明黄河泥沙在河口区迅速沉降形成河口沙坝。
4　标准化方法的验证
Carpenter等曾用沉积物中的210Pb对Al、Mn的比来判断华盛顿大陆坡和陆架沉积物的不同来源，我们在测定现代黄河三角洲样品210Pb浓度的同时，也测定了Fe、Mn、Al、Cu等元素的含量，这些元素的含量同210Pb明显地呈正相关，具体情况将另文报道。测定结果表明2I0Pb对Fe、Mn、Al、Cu等元素的比值变化不大，说明沉积物基本上来源于黄土高原，而且210Pb主要来自表层土壤中，既然物质来源一样，那么这个建立在ZK226孔基础上的210Pb剖面粒度相关标准化方法应适用于这个地区的其他钻孔。为此，我们用粒度相关法使88C2孔的210Pb剖面在同样的10φ粒径（D=65%）基础上标准化。88C2孔位于潮间带，具体位置见图1。第9叶瓣的构造比较复杂，在12a的第9流路期间黄河入海口改道数次（图1），当取样地点正对河口时形成河口沙坝，堆积速率就极快；当取样地点位于沙坝侧缘时相对来说堆积速率就较慢。88C2孔的测试结果见表2和图4，它主要是1964年至今形成的。这个孔的210Pb剖面如实反映了由于黄河入海口的改变，导致了堆积速率变化，这也证明了我们这种粒度相关标准化方法的可靠性。
表2　88C2孔粒度分析和210Pb结果及有关参数Table2　Litholohy of samples and data of210Pb and grain size analyses in core 88C2


5　讨论
5.1　沉积年代的计算
用210Pb方法计算沉积速率和年代的模式有两种：①恒定过剩210Pb初始浓度（C、I、C、）模式；②恒定补给速率（C、R、S、）模式。我们采用了C、I、C模式。根据黄河三角洲的特定情况在沉积物的剖面中分段使用。大气中含有210Pb的尘埃沉降到地球表面时，直接进入河流中很少，绝大部分降落在地球表层土壤中。Carpenter的测试数据表明，哥伦比亚河中210Pb最多有2%的大气210Pb的补给，其余大气的210Pb都降落在哥伦比亚河流域，所以其210Pb河流搬运颗粒主要来自土壤。黄河流域表层土壤中的210Pb随着降雨和径流进入黄河，和黄土高原来的沉积物混合并被迅速吸附，最终沉积在河口。每年的降雨量不同，进入黄河的210Pb也不相同，但在一般情况下降雨都是把土壤表层的210Pb带入黄河，因此可以认为过剩的210Pb初始浓度是恒定的。严格来说C、I、C模式应用于黄河三角洲是比较勉强的，因为每年汛期黄河携带的泥沙占全年输沙量的大部分，在汛期沉积物的堆积速率很高，而在非汛期沉积物的堆积速率较低，在一年内堆积速率实际上是变化的，我们将在后面详细讨论。再者由于黄河入海口经常改变，水下三角洲的地形情况也不相同，在“河口陡坡”式水下地形处坡度很大，沉积物堆积速率就十分迅速，一年甚至可达数米，相反在前三角洲沉积物的堆积速率就较慢。尽管如此，我们仍可认为沉积物在进入黄河水系后，沉积物—水界面的过剩210Pb初始浓度为一常量，在沉积环境相对一致的期间内，沉积物的平均堆积速率没有变化。沉积物某一层的年代可由下式求出，

地质年代学理论与实践

式中，Cz为沉积物在Z深度时过剩210Pb的浓度，用dpm/g表示；Co为Z深度上一层O时过剩210Pb的浓度，用dpm/g表示；t为沉积物在深度0和Z之间年代差，用a表示，τ为210Pb的平均寿命，为32.3a。只要知道了某一层的年代就可逐层求出每一层的年代。5.2汛期和水下地形改造的稀释作用
由图3和图4可见，即使在标准化后，210Pb剖面在某些地方还是不呈指数关系，210Pb明显减少，这和黄河输沙量不均一有极大的关系。黄河流域气候变化较大，降雨量从东南向西北速减，降水时间主要集中在6～8月份，此间降水量占全年总降水量的65%～80%，造成黄河明显的汛期洪水。黄河的输沙量在时间上较径流更为集中，图5为利津水文站的黄河输沙量的直方图，利津水文站位于黄河三角洲顶点附近，其水沙特征即代表了黄河的水沙特征。
根据图5，再分析ZK226孔和88C2孔的整个210Pb剖面，可以明显地看出210Pb浓度降低的地方正是黄河输沙量最大的年份，1954年（全年19.8×108t，汛期17.6×108t），1958年（全年21×108t，汛期19.3×108t），1964年（全年20.3×1081，汛期 15.9×108t）和1967年（全年20.9×108t，汛期17.5×108t）。这可能是由于汛期降水量太强，洪水量太猛，输沙量太大，把黄河流域和黄河底质较老的物质带入，致使210Pb含量被稀释。另一种可能是，由于水量猛输沙量大，改造了黄河三角洲的水下地形。据密西西比三角洲水下块体运动的研究表明，三角洲前缘的滑动构造一般发生在坡度为0.2～0.5°的前缘斜坡上，而黄河三角洲5～10m水深处三角洲前缘斜坡的角度高达0.3°，更利于滑坡的发生。在汛期洪水可加速滑坡的发生，致使一些较老的沉积物堆积下来，稀释了210Pb的浓度。

图5　1952～1980年黄河输沙量直方图　Fig.5　Histogram of sedimentation discharge in the HuangheRiver(1952～1980）

汛期和非汛期210Pb的变化在ZK226孔 1926～1929年的叶瓣上表现得更为突出（图3）。1926～1929年是黄河输沙量较小的流路，1928年是最小的输沙量年份，年输沙量仅为4.88×108t（县水文站）。图3左边标准化后的过剩210Pb曲线，在1926～1929年间有明显的4个低峰，这是1926～1929年的汛期所造成的。1928年汛期输沙量最小，所以低峰也最小。
6　结束语
现代黄河三角洲的叶瓣构造并不是简单的镶嵌和覆盖，黄河尾闾的经常摆动，高能的沉积环境，汛期和非汛期输沙量相差悬殊等因素，造成了河口地区比较复杂的垂向沉积序列。使用常规的210Pb技术在这个地区难以奏效，用标准化方法可以明显地消除210Pb在现代黄河三角洲沉积物中不规则的垂直分布，有利于黄河三角洲现代沉积作用的研究更加深入。在一般情况下，水动力条件造成的沉积物粒径变化而引起的210Pb浓度的变化，可用标准化方法得到解决。在现代黄河三角洲210Pb剖面中极不规则的层位，是由于黄河汛期洪水和水下地形改造的结果，致使较老的物质混进沉积物而使210Pb浓度被稀释。本文提出的用粒度相关使210Pb剖面标准化方法可适用于现代黄河三角洲。
致谢　工作中得到海洋地质研究所成国栋先生的指导和帮助，阅读初稿并提出宝贵的修改意见；中国科学院地质研究所铀系实验室夏明先生和北京大学考古系第四纪年代学实验室原思训先生对本项工作给予极大的支持，在此一并表示衷心感谢。
参考文献（略）
（地理科学，1992，第12卷，4期，379～386页）

业渝光　薛春汀　刁少波
（地质矿产部海洋地质研究所）
提要　作者采用a谱技术测定了现代黄河三角洲ZK224孔岩心210Pb的放射性含量，为现代黄河三角洲是由河道演化而形成的叶瓣体组成的模式，提供了有力的证据。实验结果表明ZK224孔14.7m以上部分的形成历史可分5期，3个为沉积期，2个为相对间歇期。第一沉积期（1926～1929年），平均沉积速率 v=2.17m/a；第二沉积期（1953～1960年），平均沉积率v=0.25m/a；第三沉积期（1964～1976年），平均沉积速率v=0.29m/a。
黄河三角洲的叶瓣模式是，河道的演化相应沉积了一套沉积物，组成三角洲的一个叶瓣，叶瓣依次叠置便形成三角洲，整个现代黄河三角洲是由12个叶瓣组成[1]。按照这个模式，黄河三角洲上任一钻孔的岩心都应反映出这种叶瓣的叠置，由于绝大部分沉积物来自同一源地——黄土高原，难于在岩心中确定每一个叶瓣的层位，而210Pb的放射性含量却可成为一个极好的标志。由于河口不断改变，某一地点沉积物的堆积速率不能一致，而且会出现沉积的相对中断，这样在210Pb含量的剖面上也应出现一些“台阶”，这些“台阶”拐点的年代就是河口改变时的年代。本文测定了黄河三角洲ZK224孔岩心的210Pb放射性含量，为现代黄河三角洲是由河道演化而形成的叶瓣（或舌状体）组成的模式，提供了有力的证据，并对沉积速率、沉积通量和三角洲的形成速率等一些有关的问题进行了讨论。
1　实验方法
实验方法基本同文献[2]中所记述的一样，据208Po示踪剂的定时测定，整个流程化学回收率70%左右。自镀在银片上钋同位素（208Po和210Po）的a放射性用金硅面垒探测器连结256道脉冲幅度分析器（北京核仪器厂生产）测试，探测器的有效面积大约300mm2，能量分辨率40～50keV，探测凝率20%左右，每个样品一般测1000个计数以上。
2　取样地点及岩性描述
ZK224孔位于东营市河口区神仙沟和刁口流路之间的汀河屋子北西700m公路南侧（图1）。孔口高程1.17m，孔深30m。
从该孔岩心中采集了14个粘土质粉砂样品，分析210Pb含量，各样品的采样位置及岩性见表1。

图1　现代黄河三角洲河道变迁及ZK224孔位图（据成国栋等，1986，加绘钻孔位置）　Fig.1　Map shoring the shifting of channel on the Huanghe River Delta and the site ZK 224(After Cheng,ct al.,1986)

1—1855.6～1889.3夺大清河入海；2—1889.3～1897.5由毛丝坨向东入海：3—1897.5～1904.6由朱家坨丝网坨向东偏南入海；4—1904.6～1917.7由老鸹嘴向北入海；5—1917.7～1926.6由大英铺等处入海；6—1926.6～1929.8由钓口向东北入海；7—1929.8～1934.8由宋春沟青坨子入海；8—1934.8～1953.7由甜水沟等处入海；9—1953.7～1960.8由神仙沟入海；10—1960.8～1964.1由四号桩附近入海；l1—1964～1976.5由钓口河入海；12—1976.5～1985由清水沟入海
表1　样品的岩性及210Pb数据Table1　Lithology of samples and210Pb data in core ZK224


续表


3　测试结果和讨论
样品中的总210Pb含量及过剩的210Pb含量列入表1，并标绘在以210Pb含量的对数为纵轴，岩心深度为横轴的坐标内，除3＃样品的210Pb异常外，其他各点都较好，线性关系明

图2　ZK224孔210Pb沿深度分布图　Fig.2 Distribution of210Pb forcore ZK224

1—总210Pb实测值；2—总210Pb推测值；3—过剩210Pb实测值；4—过剩210Pb推测值
显（图2）。由图2可看出210Pb含量的变化果然出现明显的“台阶”，这与J.N.Smith等（1980）在加拿大魁北克Saguenay峡湾所测定的76-3112,76-3113,76-3110,76-3109号柱状样的情况极为相似[3]。他们对76-3112,76-3113号“台阶”形成的解释是，由于那些能产生高沉积速率因素的影响明显减弱的原因，如上游波浪产生的紊流等因素；76-3109和76-3110号的“台阶”是由于生物扰动而使“表层”沉积物混合的缘故。ZK224孔产生这种“台阶”的原因则和Saguenay峡湾相反，是黄河携带的大量泥沙在短时期内快速堆积所造成的。
3.1　河道的年代
根据放射性衰变公式导出年代公式

地质年代学理论与实践

式中，I0为210Pb的初始放射性强度，用dpm/g表示；I为经过时间t后的210Pb的放射性强度，用dpm/g表示；t为时间，用a表示；τ为210Pb平均寿命，32.3a。
我们可求出各次河道变迁的年代。由于表层缺样，而且有人工挖掘的情况，以表层的210Pb值定为210Pb的初始值，显然不妥。我们以第4号样品的210Pb含量为基准，此时是第9次河道变迁的开始年代，即1953年。第一“台阶”甚为平直，210Pb含量间差异很小，故用第一“台阶”的6个210Pb含量的平均值代入式（1）计算出第一个“台阶”的年代为1926年。已知第9次河道变迁的结束年代为1960年，求出此时的210Pb含量为1.78dpm/g。其后黄河第10次河道变迁由四号桩附近入海。此时为1960.8～1964.1 ZK224孔不应有大量的沉积物堆积。
3.2　3＃样品的异常
3＃样品的210Pb含量为0.53dpm/g，比本底平均值0.85dpm/g还低，是一个异常值。为了慎重起见，我们对同一样品在不同的化学条件下做过4次210Pb测定，结果基本一致。那么，这个异常是如何产生的呢？只要黄河在ZK224孔附近经过，大量的泥沙就淤积在这里，210Pb含量总是要大于携带来的陆源物质的本底值。从岩心的颜色可确定13＃、14＃样品是海相沉积物，我们曾做过14＃样品下1m处的一个14C测年，为8180±95a，那时还没有受到黄河携带泥沙的入海充填，看来11＃、12＃、13＃、14＃样品求出的210Pb平均本底值是合理的。夏明等（1983）分析渤海锦州湾（渤－2）样品时也曾出现过这样的数据，0.53±0.03dpm/g[2]。有可能3＃样品这一层粘土质粉砂不是来自于黄河，我们推测这个异常是在1960.8～1964.1黄河第10次河道变迁由四号桩附近入海时产生的，此时黄河携带的陆源物质距ZK224孔较远，没有在此处堆积。若按同样情况的1929～1953年间的沉积速率计算，1960.8～1964.1期间的这个异常在岩心中的深度应为5.65±0.07m。
3.3　沉积速率和沉积通量
沉积速率可用下式计算

地质年代学理论与实践

式中，V为沉积速率，用m/a表示；L为岩心的长度，用m表示；T为时间，用a表示。
从图2可看出5＃～10＃样品间的210Pb值几乎相等，成一直线，由式（1）计算出第一“台阶”的年代为1926年。据历史记载这里应为1926～1929年。由于样品的粒度不均，测定的样品中210Pb值一定会受一些影响，示踪剂208Po的不确定度小于3%，也有一定的影响。究竟是1926年还是1929年，是1a还是3a堆积的沉积物，这并不重要，重要的是这段沉积物是第6次河道变迁的产物。计算出各段的沉积速率列入表2中。应该指出的是，由于黄河的水、沙量变化都很大，沉积速率随年月而不同，求出的沉积速率皆是各个时期的平均沉积速率。
沉积通量可由下式求出

地质年代学理论与实践

式中，ω为沉积通量，用t/m2表示；v为沉积速率，用m/a表示；p为未含水的岩心平均密度，用t/m3表示。ZK224孔位于陆地上，和海洋中箱式取样器的岩心相比，要长得多，而且多为粘土质粉砂，早已压实，含水量较少，基本上不存在海洋样品的压实效应和校正深度等问题，故p取2.5t/m3，计算出各个沉积时期的沉积通量，列入表2中。
表2　ZK224孔沉积速率和沉积通量　Table2 Sedimention rate and flux in core ZK224


以年代为纵坐标，岩心深度为横坐标，把各个时期标绘图3中，ZK224孔14.7m以上岩心的形成可分为5个时期，3个叶瓣形成期（Ⅰ、Ⅲ、V）,2个相对间歇期（Ⅱ、Ⅳ），该处的三角洲是由三角洲上的第6(1926～1929年），9(1953～1960年），11(1964～1976年）河道形成的3个叶瓣所组成。由于不同时期ZK224孔相对于河口位置以及每一段岩心形成时水深不同，使各个时期的沉积速率和沉积通量变化甚大，最高沉积期和相对间歇期竟相差近60倍。
3.4　估算三角洲的形成速率
知道黄河的输沙量，由沉积通量可估算出三角洲的形成速率，现以第11次河道变迁为例。由水文资料得出1964.1～1976.5期间黄河的总输沙量为13.845×109t，平均每年输沙1.123×109t，假定把一个叶瓣理想地看成一个圆柱体，用沉积通量ω＝0.735t/m2去除平均每年的输沙量，就可得出此期间三角洲形成的面积为1528km2，三角洲每年平均增长1.8km。这个形成速率和野外调查的每年2km的结论基本一致[1]，因为是按圆柱体计算，比实际的叶瓣（舌状体）小是在意料之中。
若已知叶瓣的范围，根据沉积通量反过来可以估算出各个河道变迁期的年平均含沙量。

图3　ZK224孔的深度和年代关系图Fig.3210Pb age versus depth in core ZK224

4　结束语
由ZK224孔的210Pb剖面可看出，210Pb技术在现代黄河三角洲的应用前景十分广阔。它可以确定出三角洲是由哪几次叶瓣组成的，可以计算出三角洲形成各个时期的沉积速率和沉积通量，还可以估算出三角洲的形成速率。这些应用不仅有利于现代黄河三角洲的研究工作更加深入，而且对三角洲的经济建设也有实际意义。就210Pb地质年代学而言，在具有详细历史记载的三角洲这样一个大实验室里，结合其他测试手段和野外调查的结果也可使其自身更加完善。
工作中得到成国栋同志的指导和帮助，并审阅全文，在此表示衷心感谢。
参考文献
[1]成国栋等。1986．现代黄河三角洲河道演变及垂向序列，海洋地质与第四纪地质，第6卷，第2期，1～12页
[2]夏明等，1983．铅－210年代学方法和珠江口。渤海锦州湾沉积速度的测定，科学通报，第5期，291～295页
[3]Smith,J.N.and walton,A..1980.Sediment accumulation rates and geoehronologiesmeasured in the Saguenay Fjord using the Pb-210 datingmethod.Geochimica et Cosmoehimica Acta,Vol.44,No.2,pp225～239
（海洋地质与第四纪地质，1987.4，第七卷（增刊），75～80页）

成国栋　业渝光　刁少波

（地质矿产部海洋地质研究所）

提要　根据黄河三角洲东部钻孔岩心的²¹⁰Pb剖面资料，经标准化消除了因粒级不同所造成²¹⁰Pb浓度变化的影响后，显示该孔的²¹⁰Pb剖面可分为11段。每段呈指数衰减，段与段之间呈现²¹⁰Pb放射性比度逆增，反映了由于再沉积作用造成²¹⁰Pb的稀释作用。由此分析该区沉积和再沉积历史。

关键词²¹⁰Pb剖面 标准化 再沉积 稀释作用 事件性沉积

²¹⁰Pb用于黄河三角洲研究已有多年历史。1987年利用穿越三角洲沉积层的钻孔岩心的²¹⁰Pb剖面，确定了叠置叶瓣的各个年代，求得了黄河口海域的²¹⁰Pb本底值。1992年研究了²¹⁰Pb吸附浓度与粒径的相关性，把样品中不同粒级部分都归一到10φ粒径，使²¹⁰Pb剖面标准化，从而消除了因粒级不同所造成的²¹⁰Pb浓度变化的影响，恢复²¹⁰Pb剖面的指数衰减原本特性。这些研究成果为研究黄河三角洲的再沉积作用奠定基础。

本文应用黄河三角洲东部的91C2孔全取心岩心。系统测定各层²¹⁰Pb值。结合黄河三角洲演化的历史资料，从沉积特征和²¹⁰Pb剖面特征分析黄河三角洲的再沉积作用。

1　黄河三角洲沉积作用特点

现代黄河三角洲是1855年黄河改道注入渤海以后生长发育起来的年轻三角洲，迄今只有139a历史，这恰好是²¹⁰Pb测年的有效范围。

黄河是一条多沙河流。多年平均输沙量约10亿t，径流量约400亿m³。年平均含沙量高达25kg/m³。历史上最高含沙量达222kg/m³(1973年9月7日）。

黄河的高沙水体造成黄河三角洲沉积作用上的许多特征：

（1）河道频繁摆动

黄河携带的大量泥沙在河口段快速堆积，形成河口沙坝。这使床底抬高、水流阻塞，迫使分流改道。139a内黄河三角洲分流较大的改道发生9次，平均13a改道一次（图1）。

（2）多叶瓣叠置

黄河分流在行水期间在河口形成一个堆积体，称为三角洲叶瓣，呈肾状横卧于入海口处。堆积体最大宽度达50km，中部由极细砂和粗粉砂组成，两侧为粉砂及粘土质粉砂。由于叶瓣侧向跨度大，不同期叶瓣的侧部形成叠置。在垂向剖面中可见不同期的2～3个叶瓣的复合沉积序列。

（3）阵发性沉积作用

黄海流域位于季风气候控制区，四季分明，雨量集中，每年7、8、9三个月的径流量

图1　黄河三角洲分流河道迁移及其相应的叶瓣分布图（引自成国栋，1991)　Fig.l Modern Yellow River Deltaic lobes.Dashed line is the 1st subdeltaic(1855～1934)ancient channels and lobes.Dark line is the 2nd ones(1934 to present）

虚线为第1亚三角洲（1855～1934）的古河道及舌状堆积体；

实线为第2亚三角洲（1934～现在）的古河道及舌状堆积体。各叶瓣的形成年代为：

①1855.6～1889.3；②1889.3～1897.5；③1897.5～1904.6；④1904.6～1926.6；⑤1926.6～1929.8；⑥1929.8～1934.8；⑦1934.8～1953.7；⑧1953.7～1964.1；⑨1964.1～1976.5；⑩1976.5～现在

占全年的65%，输沙量占85%。因而在洪水期黄河流量大、流速高，对河床进行冲刷，由于黄河底床沉积物主要由粉砂组成，与黄河悬浮泥沙粒径相同（图2），因而底床沉积物易于再悬浮，冲刷深度可达2～4m（图3）。相反，当洪水期向枯水期过渡时，泥沙又大量沉积。多年的河道断面地形测量表明黄河河道的沉积作用是阵发性的，具有洪冲枯淤特点。但是在河口外情况却相反，洪水期带来的大量泥沙在河口堆积，在风浪，尤其是风暴潮作用下，河口区遭受侵蚀，泥沙向三角洲两侧及前三角洲方向搬运，这在枯水期强风季节更为明显。

（4）高密度流沉积

黄河含沙量高，尤其是接近底部的水层，每立方米水含沙可达几十到上百公斤，从而使该水体密度高于海水密度，黄河高沙水体入海后潜入海水层之下，形成高密度流，顺三角洲前缘斜坡流动。高密度流动能大，冲刷前缘沉积物，形成斜坡上的冲刷沟，并诱发滑塌、滑坡、粉砂流等次生高密度流，高密度流携带的泥沙在三角洲前缘及前三角洲区沉积（Wright等，1988）。

图2　黄河三角洲分流河道内悬浮体粒级分布（A图）和底质粒级分布（B图）对比，样品取自利津站（引自成国栋，1991)　Fig.2　Grain size content of suspended sediment(Fig.A)and bed sediment(Fig.B)at Lijin station of Yellow River

图3　黄河三角洲分流河道的摆动和下切（引自山东省科学技术委员会，1991)　Fig.3　Swinging and downcutting of the distrbutary in the Yellow River Delta

上述特点表明黄河三角洲的沉积过程是一个复杂过程。沉积物的再搬运、再沉积是其重要的一个环节。进入黄河三角洲的10亿t泥沙分别沉积在陆上三角洲平原区、河口口门区及两侧滨海区。其比例约为1:7:2（成国栋，1991）。所有这3个区的沉积物都经受再沉积作用。

陆上三角洲平原的再沉积作用主要发生在河道迁移期，新河道冲刷早期叶瓣的沉积物。废弃河道被周围沉积物充填，两者都造成沉积物的再搬运、再沉积。河口区的再沉积作用主要发生在三角洲前缘斜坡。那里发生的滑塌、滑坡、粉砂流以及高密度流的冲刷作用都使沉积物发生位移或再悬浮。在叶瓣废弃后，三角洲前缘的侵蚀作用更为突出。

2　91C2孔地质背景和²¹⁰Pb垂向序列

91C2孔位于三角洲东部海域，1988年建防潮堤后成陆。黄河分流曾三次在附近入海。第一次是1934年到1953年，相当于第7流路时间。当时有三股分流同时流入渤海，主分流在南边，流经这里的是次要的北分流，过水量不到黄河径流量的30%。1953年到1964年第二次流经这里，相当于第8流路，那时原南分流萎缩，北分流成为单一入海流路。在该流路期内，1960年发生一次分流摆动，摆动后的河道直冲91C2点，一直到1964年河道改道。这两次分流虽然按主分流迁移而分为两期。但对本孔位来说，可看作是一个流量由小到大，河口由远到近的一个连续过程。第三次黄河流经本区是1976年到现在，主要是在1976～1978年。1979年后现代黄河分流归股为单一河道，在本孔位南部注入渤海。对本区影响减弱（图4）。

图4　91C2孔位置和流经该区的分流水系及其年代　Fig.4　Location of drilling hole 91C2 and the distributaries in this area（图中“＋”处为孔位）

3　黄河三角洲的再沉积作用及²¹⁰Pb证据

黄河悬浮泥沙，绝大部分来自黄河中游黄土高原。黄河上游兰州输沙量仅1亿t，含沙量为3kg/m³。在上、中游交界处托克托输沙量也只1.43亿t，含沙量为5.75kg/m³。流经黄土高原后，到中游末端三门峡，输沙量达16亿t；含沙量达34.7kg/m³。这16亿t泥沙在流经华北平原过程中，沉积约5亿t，其余10亿t都进入黄河三角洲，主要堆积在河口区，形成各期叶瓣。黄土高原的泥沙通过黄河搬运到黄河三角洲，一般历时半月。在正常条件下，叶瓣形成时间的²¹⁰Pb初始浓度，便是当时泥沙进入水体时吸附的浓度。悬浮泥沙一旦沉积后便不再有²¹⁰Pb被吸附。已被吸附的²¹⁰Pb开始衰变。因此，利用²¹⁰Pb放射性比度在剖面上的变化可分析泥沙再搬运过程。

1991年在91C2站位上打了一个全取心钻孔，孔深17m，基本上穿越了三角洲沉积体。该孔的岩性自上而下为：

0～0.6m　筑堤时人工回填的黄色粉砂。

0.6～1.1m　黄色粉砂，质纯，分选好，粉砂含量90%以上，粘土含量仅3%～6%，含贝壳碎片。

1.1～1.6m　黄色粘土夹薄层灰黄色粉砂，粉砂层厚2mm，多层。

1.6～3.0m　灰黄色粉砂夹黄色粘土纹层，纹层厚2～3mm，共15层，大多分布在上部。

3.0～3.5m　黄色粘土质粉砂及粉砂，在3.4m处有保存完整的兰蛤壳。兰蛤在现代黄河口浅水区生存。

3.5～4.4m　黄色粉砂，质纯，粉砂含量在80%以上，粘土含量约10%。

4.4～4.8m　黄色粘土质粉砂层，层内有铁锈色斑点，是虫穴被压实形成，粘土含量18%。

4.8～6.3m　黄色粉砂，质纯，粉砂含量＞90%，分选好。

6.3～7.0m　自下而上由粘土质粉砂，渐变为粉砂质粘土，底部有0.5cm的灰黑色碳质层，该段中常夹有粉砂薄层，厚3～5mm。

7.0～7.8m　自下而上由粘土质粉砂变细为粉砂质粘土，底部夹粉砂薄层。

7.8～8.1m　黄色粉砂。

8.1～8.6m　灰黑色粉砂质粘土，夹1mm厚的粉砂纹层3层。

8.6～10.8m黄色粘土质粉砂，质纯，在9.90～10.0m处夹一层黄灰色粉砂。

10.8～11.1m黄灰色粉砂质粘土，夹11层黄色薄层粉砂。

11.1～13.0m黄色粉砂质粘土，质纯。

13.0～14.4m黄色及黄灰色砂质粘土互层，黄灰色层厚1～3cm。

14.4～15.2m黄色粉砂质粘土与灰色粉砂质粘土互层，上部黄色为主、下部灰色为主。

15.2～17.0m灰色及青灰色粉砂质粘土，在15.5m处有一层贝壳砂层，厚1～2cm,有文蛤壳及碎片，在15.40m、17.00m处也有贝壳富集层，夹多层青灰色粉砂纹层。

该孔的垂向序列剖面如图5所示。在6m以浅由两期河口沙席组成，6m以深由三角洲侧缘和前缘组成。所有这些沉积旋回都具有事件性特征。各层界面清晰，沉积构造不连续，15m以下为浅海沉积。

²¹⁰Pb测试样品按0.3～0.5m间隔分层采取，共取样50个。用a谱仪测定²¹⁰Pb浓度用SKC-2000型光逶式粒度分布仪测定粒度。实测²¹⁰Pb浓度后，以10φ当量粒径，D=65%的基础上归一，求得标准化后的总²¹⁰Pb。各样品的dpm/g值如表1，图5。沉积物年代以²¹⁰Pb本底值为0.89dpm/g求得。

该孔的²¹⁰Pb剖面可分为11段，每段呈指数衰减，段与段之间常见放射性比度逆增。当出现这种线段时，以顶端最大值代表该段年代。凡出现异常值时，都作了复查测定。

根据91C2孔岩性特征和²¹⁰Pb值变化，该处的再沉积作用分析如下：

0～1.1m是筑堤时的回填土，其岩性和年代与下伏沉积物一致。

1.1～4.4m沉积物除顶部0.5m粉砂质粘土外都是粉砂。根据河道演化历史，1976～1978年期间第10流路由此入海。因此，它是第10流路早期河口沙席沉积物。²¹⁰Pb剖面除有两个特殊点外，基本上为一直线。反映这是一个高速沉积单元。但根据²¹⁰Pb浓度计算的年代为第7和第8流路。其原因是1976～1978年在这里堆积的沉积物是该地早期叶瓣因侵蚀而再搬运的沉积物。黄河第10流路在1976年5月由北部钓口河道改道到这里入海。这里原本是第8流路（1953～1964年）和第7流路（1934～1953年）叶瓣所在地。当新流路进入本区后，在主河道流经地区，下伏的早期沉积物受到冲刷侵蚀，再搬运到河口沉积。1979年河口摆动南移，该废弃河道被周围片蚀，滑塌带来的老沉积物充填，因而该孔的沉积物年代表现为第7和第8流路的年代。位于河口沙席顶部的粉砂质粘土层，是河口迁移后的浅海沉积物，物源来自外侧海域及早期三角洲，因此²¹⁰Pb浓度很低。

4.4～6.3m的粉砂层是又一沉积旋回。据²¹⁰Pb年代其顶部为1962年沉积物，相当第8流路的汊河沉积物（图5）。该段沉积物下部²¹⁰Pb浓度偏低，是由于稀释作用造成。黄河三角洲河道沉积作用具有洪冲枯淤特点，粉砂层一般是洪水期沉积。1960～1964年黄河走汊河入海。该区下伏沉积物是第7流路（1934～1953年）的沉积物，迁移初期在洪水期黄河常下切到早期沉积物中，混入的早期沉积物稀释了该期沉积物²¹⁰Pb浓度，造成年代偏老的假相。

6.7～7.25m之间出现两处²¹⁰Pb低值，对应的沉积物是粉砂质粘土和粘土质粉砂，夹薄层粉砂，这种薄层粉砂孤立出现于粘土质粉砂层中，是风暴沉积层特征。风暴潮把已沉积的泥沙掀起再悬浮、并搬运一定距离后再沉积，其沉积物一般较粗。风暴潮往往把外海早期沉积物再搬运到近岸新沉积区，因此，在正常的²¹⁰Pb衰减剖面中，突然出现低值。

7.25～7.75m为一沉积旋回，其顶部²¹⁰Pb年代为1959年，向下也出现明显的稀释现象，对比相应沉积物，自下而上由粗变细，表明是一个潜入三角洲前缘及侧缘地区的一次较强的高密度流沉积，对周围早期沉积物的再搬运作用也较强。

8.1～9.0m之间又出现两个低值，沉积物为灰黑色粘土质粉砂，为浅海沉积物。其间夹的薄层粉砂是又一次风暴潮沉积。

图5　91C2孔地层剖面及²¹⁰Pb剖面Fig.5 Sediment profile and²¹⁰Pb profile of hole 91C2

9.0～10.8m是第8期流路的三角洲前缘及侧缘沉积，有稀释作用，并夹一较弱的风暴潮沉积。

10.80～14.0m的²¹⁰Pb剖面呈多次曲折，相应的沉积物也多变。²¹⁰Pb年代在1934～1958年之间变化。折线中逆向段可能是塌陷或液化引起的粉砂流再沉积，造成年代倒置。正向线段是前三角洲沉积，但受稀释作用影响。

14.4～15.20m的²¹⁰Pb呈规则指数衰减，沉积物粉砂质粘土，颜色自上而下由黄变灰，属三角洲前缘沉积。很可能是第8流路早期或第7流路的沉积物。

15.20～17.00m为浅海沉积，²¹⁰Pb年代为1909年，其下应进入²¹⁰Pb本底值。

4小 结

²¹⁰Pb应用于研究河口沉积作用，提供了许多新的信息。黄河口²¹⁰Pb研究表明，在多沙河流高速沉积条件下，泥沙的再沉积作用是普遍的。这种再悬浮、再搬运可以是河流对黄河流域早期沉积物的冲刷，洪水期河道的下切，高密度流对水下三角洲的冲蚀，河流改道到早期叶瓣区以及风暴潮对水下早期叶瓣或浅海沉积物的掀起和水下滑塌，粉砂流等等作用引起。黄河三角洲沉积序列没有明显向上变粗的现象以及沉积具事件性特征，除了黄河泥沙无粗颗粒外，再沉积也是一个重要原因。

本项工作的²¹⁰Pb测试得到了国家自然科学基金委的资助，特此致谢。

附表　91C2孔样品²¹⁰Pb测试值Table　²¹⁰Pb values of hole 91C2 samples

续表

参考文献（略）

（海洋地质与第四纪地质，1995,15卷，2期，1～10页）

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包头市18022663418： 单调函数在其定义域内一点一定存在单侧极限?？
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包头市18022663418： 何谓简谐振动的三要素?同一简谐振动的位移、速度、加速度三者之间的关系如何？
庄昨鲑降： 关于简谐振动 简谐振动方程x=Acos(ωt+ψ) 简谐振动方程微分形式d<sup>2</sup>x/dt<sup>2</sup>+ω<sup>2</sup>x=0 振幅A,角频率ω,周期T=2π/ω,初相ψ,相位ωt+ψ,位移x 振动总能量E=m(ωA)<sup>2</sup>/2

包头市18022663418： 在网页中字体的上标和下标怎样输入？
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包头市18022663418： 若函数f(x)=mx^2 - (m - 4)x+1在原点左侧至少有一个零点,求实数m的取值范围 - ？
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包头市18022663418： x的平方怎么输入？
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包头市18022663418： 下列符号表示1个氢分子的是？
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包头市18022663418： 卢瑟福如何证明原子半径方法？
庄昨鲑降： 通常是指以实验方法测定的相邻两种原子核间距离的一半.从理论上说,核外电子无严格固定的运动轨道,所以原子的大小无严格的边界,无法精确测定一个单独原子的半径,因此目前所使用的原子半径数据只有相对的、近似的意义.根据测定...

包头市18022663418： <sup>怎么理算车辆损失险及第三者责任险赔款? ？
庄昨鲑降： 车逼损失险及第三者责任险赔款计算,依据交通管理部门出具的《道路交通事故责任认定书》以及据此做出的《道路交通事故损害赔偿调解书》.当调解结果与责任认定书不一致时,对于调解结果中认定的超出被保险人责任范围内的金额,保险人不予赔偿;对于被保险人承担的赔偿金额低于其应按责赔偿的金额的,保险人只对被保险人实际赔偿的金额在限额内赔偿.对于不属于保险合同中规定的赔偿项目,但被保险人已自行承诺或支付的费用,保险人不予承担.法院判决被保险人应赔偿第三者的金额,如精神损失赔偿费等,保险人不予承担.