萊州灣07鉆孔沉積物晚更新世以來的元素地球化學特征

郭飛,高茂生,侯國華,孔祥淮,趙金明,鄭懿珉,趙廣明

（1 .中國石油大學地球科學與技術學院,山東青島266555；2 .青島海洋地質研究所國土資源部海洋油氣資源和環境地質重點實驗室,山東青島266071；3 .青島海洋地質研究所中國地質調查局濱海濕地生物地質重點實驗室,山東青島266071；4 .山東省第四地質礦產勘查院,山東濰坊261021）

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萊州灣07鉆孔沉積物晚更新世以來的元素地球化學特征

郭飛1,2,3,高茂生2,3 *,侯國華2,3,孔祥淮2,3,趙金明4,鄭懿珉2,3,趙廣明2,3

（1 .中國石油大學地球科學與技術學院,山東青島266555；2 .青島海洋地質研究所國土資源部海洋油氣資源和環境地質重點實驗室,山東青島266071；3 .青島海洋地質研究所中國地質調查局濱海濕地生物地質重點實驗室,山東青島266071；4 .山東省第四地質礦產勘查院,山東濰坊261021）

摘要:在萊州灣南岸的07孔巖心進行高分辨率采樣的基礎上,采用X熒光光譜法（X RE）、離子質譜法（ICP- M S）以及原子熒光光譜法（A E）等方法測試了研究區07孔的48種常微量元素以及稀土元素的含量,并對元素相對含量、隨深度變化規律、特征比值以及稀土元素配分模式進行了研究。結果表明,07孔主要元素及特征比值在海陸地層分界處有明顯變化,可以作為地層劃分的指標之一。其中, M n、M g、Ca、Ee、M g/Ca及K/Na等對沉積環境響應比較明顯,Ba、Zr、Rb、Si/A1、Ti/A1和Rb/Sr對源區的母巖類型、風化程度及搬運距離的變化敏感；07孔常微量元素垂向變化較大,在3次海侵地層中呈明顯變化,并對應多個峰值。化學元素的變化規律所反映的地層特征與晚更新世以來的氣候和海平面的變化有較好的對應關系。07孔不同深度沉積物的稀土元素球粒隕石標準化配分模式與黃河沉積物的相似,呈輕稀土元素富集的右傾型。說明黃河是萊州灣南岸彌河-濰河多源河流三角洲沉積體系的物源之一,且對萊州灣南岸一定深度范圍內的沉積地層有部分貢獻。

關鍵詞:萊州灣；地球化學；物源；沉積環境

1 引言

萊州灣凹陷位于渤海灣盆地的南部,北與萊北低凸起接壤,南與濰北凸起毗鄰,西接墾東凸起,東側為魯東隆起區,是發育在中生界基底之上的新生代凹陷［1］。構造上位于濟陽坳陷和郯廬斷裂帶的結合部,郯廬斷裂帶從中穿過,郯廬斷裂帶的兩支又將其分為東西兩個凹陷,青東西凹陷和萊州東凹陷［2］。新生代發育的地層有古近紀的孔店組、沙河街組、東營組,新近紀館陶組和明化鎮組,以及第四紀的平原組。萊州灣地區的第四紀地層厚度變化較大,幾十米到數百米不等。20世紀以來,諸多學者對萊州灣第四紀晚更新世的海相地層、沉積古環境及演化、海水入侵及地下鹵水分布規律等問題作了調查分析［3—10］,對該區晚第四紀以來的沉積地質特征有了比較深入的認識［11—13］。晚更新世以來,隨著冰期、間冰期氣候變化以及海平面多次升降,渤海發生了滄州海侵、獻縣海侵和黃驊海侵以及它們之間的海退事件［14］,萊州灣南岸濱海河海積和海積平原區便相應地沉積了海、陸相間的地層。地層自下而上、由老到新:晚更新世早期滄州海侵層（）、晚更新世晚期玉木早冰期陸相層（）、晚更新世晚期獻縣海侵層（）、晚更新世晚期玉木主冰期陸相層（）、早全新世陸相層（Qh1）、中全新世黃驊海侵層（Qh2）和晚全新世陸相層（Qh3）［15］。劉恩峰等［7］依據萊州灣南岸A1鉆孔孢粉分析,結合14C、熱釋光測年、沉積物粒度、巖性等將其鉆孔劃分為7個孢粉組合帶,并分析其主要特征。韓德亮［16］用常、微量元素和碳酸鈣對萊州灣所取的E孔巖心中更新世以來的地球化學特征進行了研究。元素在一定程度上可以反映第四紀沉積地層中周期性的變化,這種變化與古地理環境變遷、海侵和海退交替出現等存在相關關系,可用元素地球化學方法來指示沉積地層的變化及沉積環境演化［17］。

2 樣品及方法

07鉆孔（36°50′41.95″N,119°09′20.33″E）位于彌河-濰河多源河流三角洲（萊州灣南岸白浪河入海口）圍填海區的人工沙灘附近（圖1）。2013年07鉆孔取心,終孔孔深80.0 m,人工回填深度5.80 m。鉆孔巖心按10 cm的間距取樣,并對該孔巖心進行巖性描述、14C測年、光釋光（OSL）測年、礦物鑒定以及元素、粒度、孢粉、微古測試,以期揭示研究區128.0 ka BP以來的沉積地層環境特征。根據沉積物特征,結合測試數據,本鉆孔淺地層可劃分5個沉積單元:5.8 ～18.58 m為全新世以來的海相沉積,底界面放射性碳（A M S14C）測年為11.6 ka BP；18.58～23.27 m為晚更新世晚期沉積的陸相層,底界面OSL測年為24.0 ka BP；23.27～49.15 m為晚更新世晚期形成的獻縣海侵層,底界面OSL測年為61.0 ka BP；49.15～63.70 m為晚更新世早期的陸相層,底界面OSL測年為74.0 ka BP；63.70～80.00 m為晚更新世早期的滄州海侵層,底界面OSL測年為128 ka BP。以上鉆孔地層年代劃分基本反映了萊州灣晚更新世以來沉積地層結構及年代沉積環境特征。

圖1 研究區范圍及07孔地層柱狀簡圖Eig .1 The range of study area and stratigraphic column of borehole 07

07孔位于萊州灣晚更新世以來3次主要海侵范圍內的淺海地區。為了深入分析07鉆孔中元素以及元素組合特征對海陸相地層的區分的指示特征以及沉積物源變遷過程,采用X熒光光譜法（X RE）、等離子質譜法（ICP- M S）以及原子熒光光譜法（A E）對614個沉積物樣品的48種元素進行化學測試,樣品測試由國土資源部海洋地質實驗檢測中心完成。在此基礎上,本文通過分析元素組成、分布及配分模式,從中提取能指示沉積地層或環境的信息,可作為對相應沉積地層的環境響應。本文所用測試數據較多,為剔除異常值的干擾,更好反映沉積物測試數據所揭示的現象,運用5點滑動平均的方法對測試數據進行了相應處理。

3 元素地球化學特征

3.1 常量元素組成及特征

本文選取了Si、Al、K、Ca、Na、M g、Ti、M n、Ee和P等10個常量元素氧化物的含量進行分析。表1可以看出,鉆孔巖心中常量組分Si的含量最高,其次是Al,其他元素平均含量均小于10.0 %。Si、Al、Ca、M n、Ee等元素是沉積物主要組分,代表了沉積物的化學組成和巖石學特征。其含量主要取決于主礦物的成分,同時也能夠反映沉積物的物質來源和沉積作用［16］。Si、Al均值分別為56.97 %、10.97 % ,但是變異系數小,均小于20 %。SiO2化學性質穩定,抗風化能力較強,對沉積環境響應弱。Al主要賦存于黏土礦物中,只有極少量的Al進入到水體中。K、Na在風化作用中易于溶解、遷移,在沉積物中含量低。M n、M g、Ca和Ee變異系數高（分別為72.41 %、58.86 %、68.95 %、33.08 %）,而其他6種常量元素的變異系數較小,介于12.54 %～26.97 %之間,主要原因是M n、M g、Ca和Ee相對易于溶解、遷移和沉淀,其存在形態往往會隨著沉積環境酸堿性、氧化還原性的不同而做出相應的變化。

表1 常量元素氧化物含量特征數值表Tab .1 Characteristics factor of oxides of major element contents

07鉆孔巖心中常量元素在垂向變化差異較大（圖2）,在18.58 m,23.27 m,49.15 m,63.7 m等地層分界處,多數常量元素含量顯著變化。如在18.58 m全新世與晚更新世地層分界處,63.7 m晚更新世早期陸相與海相地層分界處,Al、Ca、K、Ee、Ti、M n和M g升高,其他元素降低。與之相反,23.27 m晚更新世晚期陸相與海相地層分界處,Al、Ca、K、Ee、Ti、M n 和M g值降低,其他元素增加。除Si和Na外（R2分別為0.33和0.21）,Ca與粒度不存在相關性,其他常量元素與沉積物粒度呈正相關的變化趨勢（R2介于0.11～0.40之間）,多數元素在細粒的黏土質粉砂中富集。在全新世、晚更新世早期及晚期的海相層,元素呈明顯的旋回變化,對應多個峰值。在晚更新世晚期的陸相地層中,元素變化弱；晚更新世早期陸相地層中,元素變化較緩,對應多個峰值。元素的這種變化指示了在海侵及海退過程中,沉積環境及海平面發生過多次改變。

3.2 微量元素組成及特征

Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Cd、Li、Rb、M o、Bi、H g、Sr、Ba、V、Sc、Nb、Zr、Be、Ga、Tl、Se、U和Th等24種微量元素變化如表2所示,其中,Ba含量最高,平均含量560.55μg/g；V、Rb、Sr、Zr含量分別為60.91μg/g、86.78μg/g、236.05μg/g和270.11μg/g。其他元素的含量都低于60μg/g,其中H g、Cd、Se、Bi、Tl、M o、Be和U等7種元素的平均含量小于2μg/g。Bi、M o、Cd、H g、Se變異系數高,分別為51.02 %、52.03 %、58.81 %、59.96 %和75 %。沉積物中微量元素的濃度受物源區母巖類型、風化作用、沉積分選、成巖作用等多種因素控制,在地質作用過程中發生分異與富集,可以記錄大量的地質作用信息［18—20］。因此,利用微量元素含量的分布及存在形式,可以指示古環境、古氣候、沉積物的物源區地球化學特征以及識別特殊的地球化學過程［21］。Ba在所有微量元素中含量最高,標準偏差最大。Ba的半徑與K的相近,而與Ca的差異較大,只有少量Ba能進入到含鈣礦物中,因此海洋鈣質生物對Ba幾乎沒有貢獻,而大部分Ba則進入含鉀長石、黑云母類的鉀礦物中。07孔Ba的含量較高,可能是與源區的花崗巖有關。由于距離源區近,沉積物的搬運距離相對較短,加之在海退期北方氣候相對干燥,風化作用較弱。母巖經風化形成鉀長石以及云母等礦物,導致該孔中Ba的含量較高。07孔源區以酸性和堿性巖漿巖為主,且Zr、Rb在堿性及酸性巖漿巖中含量高,以氧化物和硅酸鹽為主,化學穩定性高,不易遷移,所以在07孔中Zr、Rb含量的較高。Sr的離子半徑與K、Ca相近,易于類質同象代替,進入富鉀和鈣和礦物中,所以07孔中Sr的含量較高。Cd和Se的變異系數較高,是由于這兩種元素多以分散狀態存在于不同的沉積環境中,且含量差別大。這些分散元素易吸附于黏土礦物中,在有機質含量高的沉積物中含量高。

圖2 07鉆孔沉積物常量元素剖面變化Eig .2 Changes of major elements with depth in Core 07

表2 微量元素含量的特征數值表Tab .2 Characteristics factors of trace elements content

續表2

圖3 07鉆孔微量元素剖面變化Eig .3 Changes of trace elements with depth in Core 07

07鉆孔巖心中微量元素的含量變化與常量元素相似（圖3）,主要表現在地層分界處元素呈較明顯變化。如在63.70 m晚更新世早期陸相與海相地層分界處,除Cu、Zr和Se外,大多數元素的含量均表現較明顯的增加。多數元素與粒度基本呈相似的正相關變化（R2介于0.11～0.48之間；Zr除外,其符合“元素的粒度控制律”的第3種模式,先升后降,在粉砂中達到最大值）,在粒度較小的海相地層中富集。在全新世、晚更新世早期及晚期的海相層,元素呈周期性變化,對應多個峰值,且V、Nb、Be、Zn、Ga、Th、Cd、Li、Rb、Bi和M o等在海相地層明顯增加,主要原因是這些元素易吸附于黏土礦中。在晚更新世晚期及早期的陸相地層中,元素的變化相對較緩。

3.3 沉積物稀土元素組成

稀土元素含量小于7.00μg/g（Ce、La、Nd和Y除外）,且輕稀土元素的含量要高于重稀土元素；變異系數相對穩定,多數在20 %左右（表3）。稀土元素在酸性和堿性巖漿巖中含量很高,在表生作用下,溶解的稀土元素主要以碳酸鹽和絡合物的形式遷移。與輕稀土元素相比,重稀土元素的溶解度大,遷移力強,導致在沉積物中輕稀土元素含量偏高。由于稀土元素化學性質相似,北方氣候相對干燥,且物源區近,風化作用較弱,大部分的稀土元素留在礦物中,所以變異系數小且相對穩定。表明稀土元素在母巖風化、剝蝕、搬運、沉積及成巖過程中不易遷移,幾乎被等量的轉移到碎屑沉積物中,故可被作為沉積物物源的示蹤物［21］。

表3 稀土元素含量的特征數值表Tab .3 Characteristics factors of REE content

如圖4所示,稀土元素在垂向上總體呈相似的旋回變化,在18.58 m,23.27 m,49.15 m,63.70 m地層分界處有較明顯變化。在海相地層中的稀土元素含量明顯偏高,主要是由于這些元素易于吸附于黏土礦中,且與粒度呈正相關變化趨勢（R2介于0.18～0.25之間）。巖心沉積物的稀土元素（Σ R EE）球粒隕石標準化配分模式均呈輕稀土元素（L R EE）相對于重稀土元素（H R EE）富集的右傾模式（圖5）［22—24］,其原因主要是風化作用產生分異導致。07孔中稀土元素含量（Σ R EE）變化于65.77～263.49μg/g之間,平均135.01μg/g,與黃河下游底質沉積物的Σ R EE（平均148.1μg/g）［22］相近。Ce表現為很弱的負異常（圖5）,δCe介于0.86～1.00之間（平均0.94）,與黃河下游沉積物的δCe（0.97）相近；Eu表現為中等程度的虧損,δEu介于0.57～0.82之間（平均0.69）,則沒有黃河下游沉積物的Eu異常（0.60）明顯［22］。18.58 m, 23.27 m,49.15 m,63.70 m處的R EE球粒隕石標準化配分模式與黃河相似,但存在一定的差異；5.81 m, 9.96 m處,以及萊州灣B49及B50站位表層沉積物的R EE球粒隕石標準化配分模式與黃河基本一致,說明黃河是萊州灣南岸彌河-濰河多源河流三角洲沉積體系的物源之一,且對萊州灣南岸一定深度范圍內的沉積地層有部分貢獻。

圖4 07鉆孔稀土元素剖面變化Eig .4 Changes of R EE with depth in Core 07

圖5 07孔沉積物代表性樣品、萊州灣表層沉積物、黃河沉積物、嶗山花崗巖及田橫島煌斑巖R EE球粒隕石標準化配分模式Eig .5 The chondrite-normalized R EE distribution patterns in represent sediment samplings of Core 07,surficial sediments in Laizhou Bay,sediment of Yellow River,granite of Laoshan M ountain,lamprophyre of Tianheng Island

3.4 元素比值特征

如圖6所示,Si/A1、K/Na、Rb/Sr、Sr/Ba、Ti/Al 和M g/Ca在18.8 m、23.2 m、49.2 m、63.8 m地層分界變化明顯,特別是在全新世與晚更新世的陸相地層分界處和晚更新世晚期陸相層與晚更新世早期海侵層的分界處變化顯著。M g/Ca、化學風化指數（CIA）、Rb/Sr和L R EE/H R EE隨深度變化不明顯,從晚更新世晚期玉木早冰期到晚更新世早期,局部出現高值。Si主要富集在較粗粒級的石英和長石中,Ti通常以重礦物的形式存在,而Al則在細粒級黏土礦物中富集。Si/Al和Ti/Al的比值與搬運動力及距離、物源區風化強度有關［25—26］。萊州灣南岸的源區主要發育短源河流,搬運距離較短,且風化作用較弱。所以陸相地層中Si/Al較高,而海相地層中Ti/A1較低。從另一方面也反映了萊州灣地區在全新世和晚更新世的冰期搬運動力及化學風化作用相對較弱。07孔沉積物的CIA相對不高,從晚更新世晚期玉木早冰期到晚更新世早期,化學風化作用較強,晚更新世晚期玉木早冰期之后,化學風化作用減弱。在化學風化過程中,Na、Ca最易遷移、淋失,K、M g、Rb在強烈化學風化時易活動［27—29］,Rb、Sr在化學風化過程中存在明顯差異,Rb/Sr值往往與風化強度成正比。Rb/Sr海相地層中較高,也表明在間冰期化學風化作用較強。元素化學活動性存在差異性,在風化過程中產生分異。萊州灣南部山區母巖以玄武巖、安山巖、粗面巖以及火成碎屑巖為主［13,30］,不同的巖石類型稀土元素的含量存在差異。07孔中總稀土元素的含量在海相細粒的沉積物中含量較高；L R EE/H R EE主要反映化學風化作用的強弱和源區母巖的變化,與粒度相關性弱,從晚更新世晚期玉木早冰期到晚更新世早期才發生較大的波動。此外,對沉積環境響應敏感的M g/Ca的比值在全新世到晚更新世晚期玉木早冰期的變化不大,表明萊州灣南岸的沉積環境及物源在晚更新世晚期發生了重要的轉變。

圖6 07鉆孔元素特征比值剖面變化圖Eig .6 Changes of characteristic ratios with depth in Core 07

萊州灣南部山區的母巖主要由玄武巖、安山巖、粗面巖、花崗巖以及火成碎屑巖組成,這些巖石主要由石英、鈣長石、鉀長石、鈉長石和黑云母等礦物組成。這些礦物為萊州灣南岸沉積地層提供豐富的Ba、V、Rb、Sr、Zr、M n、M g、Ee和R EE等常微量元素。07鉆孔中,對沉積環境響應比較明顯的M n、M g、Ca 和Ee等元素在沉積地層的變異系數也往往較大,而對源區的母巖類型、風化程度及搬運距離的變化敏感的Ba、Zr、Rb、Si和Ti等元素含量相對穩定且變異系數較小。

不同的巖石中稀土元素稀土元素的含量存在差異,但其化學穩定性較高,可作為沉積物的物源示蹤劑。通過對比,07孔巖心不同深度的沉積物球粒隕石標準化后的配分模式與黃河沉積物及萊州灣表層沉積物的球粒隕石標準化后的配分模式相似,均呈輕稀土元素相對于重稀土元素富集的右傾模式。說明黃河是萊州灣南岸彌河-濰河多源河流三角洲沉積體系的物源之一,且對07鉆孔的沉積地層有部分貢獻。

萊州灣地區從125 ka BP開始進入晚更新世,其中125～70 ka BP為溫暖的末次間冰期,對應渤海地區發育的滄州海侵層；晚更新世的后半段,70～11 kaBP為寒冷的末次冰期［7］。在末次間冰期,氣候相對溫暖濕潤,沉積物的粒度較小,化學風化作用較強,大部分的常微量元素在此階段的海侵沉積地層中富集。在末次冰期,氣候相對寒冷干燥,處于海退時期,化學風化作用弱,以物理風化為主,多數的元素在此階段的沉積地層的含量較低。Si/Al和Ti/Al在剖面上的變化反映了萊州灣地區在全新世和晚更新世的冰期搬運動力及化學風化作用相對較弱；與此對應,07孔的CIA相對不高,從晚更新世晚期玉木早冰期到晚更新世早期,化學風化作用較強,晚更新世晚期玉木早冰期之后,化學風化作用減弱；Rb/Sr值與風化強度成正比。L R EE/H R EE和M g/Ca從晚更新世晚期玉木早冰期到晚更新世早期才發生較大的波動,表明萊州灣南岸的沉積環境及物源在晚更新世晚期發生了重要的轉變。在全新世、晚更新世早期及晚期的海相層中,07鉆孔常微量元素及特征值元素呈明顯的旋回變化,對應多個峰值。在晚更新世晚期的陸相地層中,元素變化弱；晚更新世早期陸相地層中,元素變化較緩,對應多個峰值。元素的這種變化指示了在海侵及海退過程中,沉積環境及海平面發生過多次改變,且化學元素的變化規律所反映的地層特征與晚更新世以來的氣候和海平面的變化有較好的對應關系。

4 結論

（1）07孔巖心沉積中M n、M g、Ca和Ee等常量元素變異系數高,對沉積環境響應比較明顯；Ba、V、Rb、Sr和Zr等微量元素含量較高,對源區的母巖類型、風化程度及搬運距離的變化敏感。各元素在垂向上的變化遵循粒度控制律,多數元素在海相沉積物中富集。主要元素在海陸地層分界處有明顯變化,可以作為地層劃分的指標之一。

（2）07孔的元素含量垂向差異性較大,多數的常微量元素、稀土元素及特征值呈相似的多旋回變化。在3套海侵地層中變化明顯,并對應多個峰值。元素的這種變化規律間接地指示在海侵過程中,沉積環境及海平面也曾發生過多次改變。

（3）07孔稀土元素含量較小,且輕稀土元素的含量要高于重稀土元素；變異系數相對穩定,多數在20 %左右。稀土元素在垂向上表現出相似的旋回變化,稀土元素球粒隕石標準化配分模式呈輕稀土元素富集的右傾型。黃河的R EE球粒隕石標準化配分模式與07孔不同深度沉積的配分模式相似,但存在一定的差異,說明黃河是萊州灣南岸彌河-濰河多源河流三角洲沉積體系的物源之一,且對一定深度范圍內的沉積地層有部分貢獻。

（4）Si/A1和Ti/Al能反映搬運動力及距離、物源區風化強度的大小,L R EE/H R EE、Rb/Sr和Sr/Ba能反映源區化學風化作用的強弱和源區母巖的變化, M g/Ca能指示沉積環境的改變。其中,L R EE/H R EE 和M g/Ca的比值在全新世到晚更新世晚期玉木早冰期的變化不大,從晚更新世晚期玉木早冰期到晚更新世早期才發生較大的波動,表明萊州灣南岸的沉積環境及物源在晚更新世晚期發生了重要的轉變。

參考文獻:

［1］ 彭文緒,辛仁臣,孫和風,等.渤海海域萊州灣凹陷的形成和演化［J］.石油學報,2009,30（5）:654 - 660 . Peng W enxu,Xin Renchen,Sun Hefeng,et al. Eormation and evolution of Laizhou Bay Sag in Bohai Bay［J］. Acta Petrolei Sinica,2009,30（5）:654 - 660 .

［2］ 吳時國,余朝華,鄒東波,等.萊州灣地區郯廬斷裂帶的構造特征及其新生代演化［J］.海洋地質與第四紀地質,2006,26（6）:101 - 110 . W u Shiguo,Yu Chaohua,Zou Dongbo,et al.Structuralfeatures and Cenozoic evolution of the Tan Lu fault zonein the Laizhou Bay,Bohai Sea［J］. M arine Geology & Quaternary Geology,2006,26（6）:101 - 110 .

［3］ 周江,莊振業,王姣姣,等.萊州灣東岸沿海平原區全新世主要地質事件［J］.海洋湖沼通報,2007（2）:26 - 33 . Zhou Jiang,Zhuang Zhengye,W ang Jiaojiao,et al. M ajor geological events during the H olocene in the coastal plain area in the east of Laizhou Bay ［J］. Transactions of Oceanology and Limnology,2007（2）:26 - 33 .

［4］ 劉恩峰,張祖陸,沈吉.萊州灣南岸濱海平原晚更新世以來古環境演變的孢粉記錄［J］.古地理學報,2004.6（1）:78 - 84 . Liu Enfeng,Zhang Zulu,Shen Ji.Spore pollen records of environ mental change on south coast plain of Laizhou Bay since the Late Pleistocene［J］. Journal of Palaeogeography,2004,6（1）:78 - 84 .

［5］ 彭子成,韓岳,韓有松,等.萊州灣地10萬年以來沉積環境變化［J］.地質論評,1992（4）:360 - 367 . Peng Zicheng,Han Yue,Han Yousong,et al.The study of the changes of sedimental environ mentals in the Laizhou Bay Area［J］. Geological Review,1992（4）:360 - 367 .

［6］ 呂厚遠.渤海南部晚更新世以來的孢粉組合及古環境分析［J］.渤黃海海洋,1989,7（2）:11 - 26 . Lü H ouyuan .Spore pollen assemblangesin the sedimentsin the southern Bohai Sea since thelate Pleistocene andits palaeoenviron ment analysis［J］.Journal of Oceanography of H uanghai & Bohai Sea,1989,7（2）:11 - 26 .

［7］ 張祖陸,聶曉紅,劉恩峰,等.萊州灣南岸咸水入侵區晚更新世以來的古環境演變［J］.地理研究,2005,24（1）:105 - 111 . Zhang Zulu,Nie Xiaohong,Liu Enfeng,et al. The accu mulation records of environ mental evolution on the salt-waterintruded area south of Laizhou Bay since late Pleistocene［J］. Geographical Research,2005,24（1）:105 - 111 .

［8］ 張永祥,薛禹群,陳鴻漢.萊州灣南岸晚更新世后地層中沉積海水的特征及其形成環境［J］.海洋學報,1996,18（6）:61 - 68 . Zhang Yongxiang,Xue Yuqun,Chen H onghan . The characteristics and formation environ ment of depositional seawater of stratu m in the southern coast of Laizhou Bay since late Pleistocene［J］. Haiyang Xuebao,1996,18（6）:61 - 68 .

［9］ 韓有松,吳洪發.萊州灣濱海平原地下鹵水成因初探［J］.地質論評,1982,28（2）:126 - 131 . Han Yousong,W u H ongfa . The origin of underground brines in the coastal plain of Laizhou Bay［J］. Geological Review,1982,28（2）:126 - 131 .

［10］ 薛春汀,丁東.渤海萊州灣南岸濰河—彌河三角洲:沉積序列和沉積格架［J］.地理科學,2008,28（5）:672 - 676 . Xue Chunting,Ding Dong . W eihe River- Mihe River Delta in south coast of Bohai Sea,China:sedimentary sequence and architecture［J］. Scientia Geographica Sinica,2008,28（5）:672 - 676 .

［11］ 王紹鴻.萊州灣西岸晚第四紀海相地層及其沉積環境的初步研究［J］.海洋與湖沼,1979,10（1）:9 - 23 . W ang Shaohong . Preliminary study of marine bed and its depositional conditionsin Late Quaternary offthe west coast of Laizhou Bay［J］. Oceanology et Limnology Sinica,1979,10（1）:9 - 23 .

［12］ 莊振業,李建華,仇士華,等.萊州灣東岸的全新世海侵和地層［J］.海洋湖沼通報,1987（2）:31 - 39 . Zhuang Zhenye,Li Jianhua,Qiu Shihua,et al. H olocene transactions and itslayersin the east coast of Laizhou Gulf,Bohai［J］. Transactions of O-ceanology and Limnology,1987（2）:31 - 39 .

［13］ 莊振業,許衛東,劉東生,等.渤海南部S3孔晚第四紀海相地層的劃分及環境演變［J］.海洋地質與第四紀地質,1999,19（2）:27 - 35 . Zhuang Zhenye,Xu W eidong,Liu Dongsheng,et al. Division and environ mental evolution of Late Quaternary marine beds of S3hole in the Bohai Sea［J］. M arine Geology & Quaternary Geology,1999,19（2）:27 - 35 .

［14］ 秦蘊珊,趙一陽,趙松齡.渤海地質［M］.北京:科學出版社,1985 . Qin Yunshan,Zhao Yiyang,Zhao Songling,et al. Geology of the Bohai Sea［M］. Beijing:Science Press,1985 .

［15］ 高茂生,鄭懿珉,劉森,等.萊州灣地下鹵水形成的古地理條件分析［J］.地質論評,2015,61（2）:393 - 400 . Gao M aosheng,Zheng Yimi,Liu Sen,et al.Palaeogeographic condition for origin of underground brinein southern coast of Laizhou Bay,Bohai Sea ［J］. Geological Review,2015,61（2）:393 - 400 .

［16］ 韓德亮.萊州灣E孔中更新世末期以來的地球化學特征［J］.海洋學報,2001,23（2）:79 - 85 . Han Deliang . Geochemistry of core E in the Laizhou Bay since late stage of Middle Pleistocene［J］. Haiyang Xuebao,2001,23（2）:79 - 85 .

［17］ 仇建東.山東半島南部濱淺海區晚第四紀沉積地層結構與沉積環境演化［D］.青島:中國海洋大學,2012 . Qiu Jiandong .Sedimentary stratigraphic framework and environ mental evolution in the coastal and offshore area of southern Shandong Peninsula during the late Quaternary［D］.Qingdao:Ocean U niversity of China,2012 .

［18］ 陳衍景,鄧健,胡桂興,等.環境對沉積物微量元素含量和分配型式的制約［J］.地質地球化學,1996,24（3）:97 - 105 . Chen Yanjing,Deng Jian,H u Guixing,et al.Environ mentalconstraints on the content and distribution pattern of sedimenttrace element［J］. Geology Geochemistry,1996,24（3）:97 - 105 .

［19］ 陳志華,石學法,王湘芹,等.南黃海B10巖心的地球化學特征及其對古環境和古氣候的反映［J］.海洋學報,2003,25（1）:69 - 77 . Chen Zhihua,Shi Xuefa,W ang Xiangqin,et al. Geochemical changes in Core B10 in the southern H uanghai Sea and implications for variations in paleoenviron ment and paleoclimate［J］. Haiyang Xuebao,2003,25（1）:69 - 77 .

［20］ 楊兢紅,王穎,張振克,等.寶應鉆孔沉積物的微量元素地球化學特征及沉積環境探討［J］.第四紀研究,2007,27（5）:735 - 749 . Yang Jinghong,W ang Yin,Zhang Zhenke,et al. Geochemical characteristics oftrace elementsin Baoying borehole sediments and theirimplications for depositional environ ments［J］. Quaternary Sciences,2007,27（5）:735 - 749 .

［21］ 邵磊,劉志偉,朱偉林.陸源碎屑巖地球化學在盆地分析中的應用［J］.地學前緣,2000,7（3）:297 - 304 . Shao Lei,Liu Zhiwei,Zhu W eilin . Application of sedimentary geochemistry of terrigenous clastic rock to basin analysis［J］. Earth Science Erontiers,2000,7（3）:297 - 304 .

［22］ Yang Shouye,Li Congxian ,Bee C B,et al. R EE geochemistry of suspended sediments from the rivers around the Yellow Sea and provenanceindicators［J］. Chinese Science Bulletin,2003,48（11）:1135 - 1139 .

［23］ 楊守業,李從先.長江與黃河沉積物R EE地球化學及示蹤作用［J］.地球化學,1999,28（4）:374 - 380 . Yang Shouye,Li Congxian . R EE Geochemistry and tracing application in the Yangtze River and the Yellow River sediments［J］.Geochimica,1999, 28（4）:374 - 380 .

［24］ 韓宗珠,李敏,李安龍,等.青島田橫島北岸海灘沉積物稀土元素特征及物源判別［J］.海洋湖沼通報,2010（3）:132 - 136 . Han Zongzhu,Li Min,Li Anlong,et al. R EE characteristic and provenance discrimination of sediments from beach north shore of Tianheng Island in Qingdao［J］. Transactions of Oceanology and Limnology,2010（3）:132 - 136 .

［25］ W ei G,Liu Y,Li X,et al. M ajor and trace element variations ofthe sediments at O DP Site 1144,South China Sea,during thelast 230 ka and their paleoclimate implications［J］. Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,2004,212（3/4）:331 - 342 .

［26］ Sun Y,W u E,Clemens S C,et al.Processes controlling the geochemicalcomposition ofthe South China Sea sediments during thelast climatic cycle［J］. Chemical Geology,2008,257（3/4）:240 - 246 .

［27］ Nesbitt H,M arkovics G . W eathering of granodioritic crust,long term storage of elements in weathering profiles,and petrogenesis of siliciclastic sediments［J］. Geochimica et Cosmochimica Acta,1997,61（8）:1653 - 1670 .

［28］ 操應長,王艷忠,徐濤玉,等.特征元素比值在沉積物物源分析中的應用［J］.沉積學報,2007,25（2）:230 - 238 . Cao Yinchang,W ang Yanzhong,Xu Taoyu,et al. Application ofthe ratio of characteristic elementsin provenance analysis［J］. Acta Sedimentologica Sinica,2007,25（2）:230 - 238 .

［29］ Zabel M ,Schneider R,W agner T,et al. Late Quaternary climate changesin central Africa asinferred from terrigenousinput to the Niger Ean［J］. Quaternary Research,2001,56（2）:207 - 217 .

［30］ 寧勁松.萊州灣沿岸地下鹵水的化學特征研究［D］.青島:中國海洋大學,2004 . Ning,Jingsong . The research of chemical characters of the underground brine along Laizhou Bay［D］. Qingdao:Ocean U niversity of China,2004 .

中圖分類號:P736.4

文獻標志碼:A

文章編號:0253-4193（2016）03-0145-11

收稿日期:2015-04-23；

修訂日期:2015-08-02。

基金項目:國家海洋地質保障工程專項（GZ H201200505）；國家自然科學基金（41406082）；山東省自然科學基金（ZR2014 D Q010）。

作者簡介:郭飛（1989—）,女,陜西省安康市人,從事海洋沉積研究。E-mail:guofei091212 @ 163 .com

*通信作者:高茂生（1966—）,男,研究員,博士,博導,主要從事海岸帶環境水文地質和海洋沉積研究。E-mail:gms532 @ 163 .com

郭飛,高茂生,侯國華,等.萊州灣07鉆孔沉積物晚更新世以來的元素地球化學特征［J］.海洋學報,2016,38（3）:145 - 155,doi: 10.3969/j.issn .0253-4193.2016.03.014

Guo Eei,Gao M aosheng,H ou Guohua,et al. Geochemicalcharacteristics of sedimentin Core 07 since thelate Pleistocenein Laizhou Bay ［J］. Haiyang Xuebao,2016,38（3）:145 - 155,doi:10.3969/j.issn .0253-4193.2016.03.014

Geochemical characteristics of sedimentin Core 07 since the late Pleistocene in Laizhou Bay

Guo Eei1,2,3,Gao M aosheng2,3,H ou Guohua2,3,Kong Xianghuai2,3,
Zhao Jin ming4,Zheng Yimin2,3,Zhao Guangming2,3

（1 .Schoolof Geosciences,China University of Petroleum ,Qingdao 266555,China；2 . Key Laboratory of Marine Hydrocarbon Resources and Environmental Geology,Ministryof Land and Resources,QingdaoInstituteof Marine Geology,Qingdao 266071,China；3 . Key Laboratory of Coastal Wetland Biogeosciences,China Geological Survey,Qingdao Institute of Marine Geology,Qingdao 266071,China；4 .ExplorationInstitute of Geology and Mineral Resources,Weifang 261021,China）

Abstract:Eorty eight geochemicalindexs of sediment samples,including major element,trace element and rare earth element（R EE）content,were analyzed by X-ray fluorescence spectrometry（X RE）,ion-coupled plasma-mass spectroscopy（ICP- M S）and atomic fluorescence spectrometry（A E）for the samples of core 07 obtained in the southern coast of Laizhou Bay . M eanwhile,the elements content,changing law,the characteristic ratio and distribution patterns of R EE were studied . According to research,most elements and characteristic ratios in borehole 07 changed obviously in marine-continental stratigraphic boundaries,which could be used to divide stratu m .In addition,M n, M g,Ca,Ee,M g/Ca and K/Na were well correlated with sedimentary environ ment changes；Ba,Zr,Rb,Si/A1,Ti/ A1 and Rb/Sr could be utilized to trace the type of source rock,weathering degree and the transport distance . M ajority elements showed multi-cycle variation,especially in the transgression layers . The stratigraphic features reflected by the changesin chemical elements were well corresponding to climatic and sea-level changes since the late Pleistocene . The Chondrite-normalized R EE distribution patterns of sediments in borehole 07 with different depth were similar to that Yellow River,and the L R EE content was much higher than H R EE,which indicated that Yellow River was one of provenances of Mihe- W eiHe multi-source fluvial delta sedimentary system in the south of Laizhou Bay,contributing to sedimentary strata within a certain range of depth .

Key words:Laizhou Bay；geochemistry；provenance；sedimentary environ ment