祝 賀, 衣華鵬, 孫志高, 孫萬龍, 孫文廣, 王 偉, 王苗苗, 任 鵬

?

曹妃甸近岸及周邊海區(qū)碎屑礦物組成特征及其環(huán)境意義

祝 賀1, 2, 衣華鵬1, 孫志高2, 孫萬龍2, 孫文廣2, 王 偉1, 王苗苗3, 任 鵬4

(1. 魯東大學資源與環(huán)境工程學院, 山東煙臺264025; 2. 中國科學院煙臺海岸帶研究所, 山東煙臺264003; 3. 成都信息工程學院資源環(huán)境學院, 四川成都 610225; 4. 青島大學環(huán)境科學與工程學院, 山東青島266071)

為探討曹妃甸近岸及周邊海區(qū)沉積物碎屑礦物組成特征以及曹妃甸大規(guī)模圍填海工程對其影響, 作者對2013年10月采自曹妃甸及周邊海區(qū)的表層沉積物樣品采用輕重礦物分離的方法進行了鑒定。結(jié)果表明: 大規(guī)模圍填海工程在改變曹妃甸岸線形態(tài)的同時也改變了其沖淤環(huán)境, 使得碎屑礦物組分在大規(guī)模圍填海前后發(fā)生一定變化。研究區(qū)的沉積物整體以輕礦物為主, 平均含量為97.83%, 其中曹妃甸近岸平均含量為95.57%; 重礦物平均含量為2.17%, 其中曹妃甸近岸平均含量為4.43%。研究區(qū)的重礦物優(yōu)勢礦物主要有普通角閃石、綠簾石和自生黃鐵礦, 其中普通角閃石所占比例在曹妃甸近岸達到最高值(36.41%); 輕礦物的優(yōu)勢礦物主要有石英、斜長石和風化碎屑, 其中石英所占比例也在曹妃甸近岸達到最高值(62.72%)。研究發(fā)現(xiàn), 曹妃甸近岸沉積物碎屑礦物相對含量增加而重礦物基本不變, 這在一定程度上揭示了大規(guī)模人工圍填海工程對曹妃甸近岸及周邊海區(qū)沉積環(huán)境的影響。

沉積物; 碎屑礦物; 組成特征

海底表層沉積物中碎屑礦物的含量與分布情況復雜, 影響因素較多。海底沉積環(huán)境取決于堆積環(huán)境中的水動力條件以及物理、化學和生物過程[1]。碎屑礦物是物源和環(huán)境的產(chǎn)物, 也是搬運營力對沉積物長期作用的結(jié)果。因此, 開展碎屑礦物研究對明確地質(zhì)環(huán)境及其演化有重要參考價值。特別是針對重礦物組成特征和分布的研究, 對沉積環(huán)境及碎屑沉積物物源的研究具有重要意義。渤海海區(qū)沉積環(huán)境已有較長時間的研究歷史, 關(guān)于渤海海區(qū)的碎屑礦物已有學者進行了較多的研究, 且現(xiàn)有研究主要集中在碎屑礦物種類鑒別[2-6]、物源的判斷[2-3, 7-9]、搬運擴散[2, 8]和沉積環(huán)境[6]等方面。

2004年開始實施的曹妃甸圍填海工程改變了曹妃甸近岸及周邊海區(qū)的沉積環(huán)境。已有許多學者已對曹妃甸近岸及周邊海區(qū)進行了研究, 但這些研究主要集中在岸線變遷[10-13]、潮流通道的改變[14-16]以及圍填海后海洋生態(tài)服務(wù)功能評價[17]等方面。已有研究表明, 大規(guī)模圍填海工程改變了曹妃甸近岸海區(qū)的潮流系統(tǒng)[13], 而潮流系統(tǒng)的改變必然會影響到近岸海區(qū)的沉積環(huán)境, 并對近岸海洋動力地貌產(chǎn)生深刻影響[13]。隨著曹妃甸圍填海工程的大規(guī)模進行, 其近岸海區(qū)的沉積物特別是表層沉積物的礦物組成以及元素地球化學特征由于受到沉積環(huán)境變化的影響而發(fā)生改變。盡管關(guān)于曹妃甸近岸及周邊海區(qū)的相關(guān)研究已有很多, 但關(guān)于大規(guī)模圍填海工程長期實施對曹妃甸近岸及周邊海區(qū)碎屑礦物組成特征的影響研究還鮮有報道。鑒于此, 2013年10月對曹妃甸近岸及其周邊海區(qū)進行了表層沉積物采樣, 并對沉積物中的碎屑礦物組成進行了研究。對比前人的相關(guān)研究結(jié)果, 明確大規(guī)模圍填海工程實施前后沉積物組成特征的差異。研究結(jié)果可為曹妃甸近岸及渤海灣海區(qū)的沉積物輸移研究提供基礎(chǔ)資料, 并為下一步曹妃甸圍填海工程的科學決策提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

渤海灣位于渤海西部, 面積約為1.5×104km2, 是一個北、西和南三面被河北省、天津市和山東省等省市包圍, 僅東面與渤海相通的海灣。周邊主要有黃河、海河、灤河、永定河等大小河流匯入(圖1)。曹妃甸位于渤海灣北部(38°58′52″~38°54′42″N, 118°33′36~ 118°30′03″E), 地處渤海灣與遼東灣的交界處。曹妃甸海域地貌類型復雜, 多為灤河口海積-沖積平原, 適合實施大規(guī)模圍填海工程。曹妃甸前500 m水深達25 m、深槽達36 m; 30 m等深線水域東西長約6 km, 南北寬約5 km; 由曹妃甸向渤海海峽延伸, 有一條水深為27 m的天然水道直通黃海。水道和深槽的天然結(jié)合, 使曹妃甸成為渤海沿岸唯一不需開挖航道和港池即可建設(shè)30×104t級大型泊位的天然港址。曹妃甸圍填海工程是中國迄今最大的圍填海工程。2008年, 國務(wù)院正式批準《曹妃甸循環(huán)經(jīng)濟示范區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體規(guī)劃》。示范區(qū)規(guī)劃面積約1943 km2, 陸域海岸線約80 km, 計劃在2004~2020 年期間填海造陸310 km2, 建立以大港口、大鋼鐵、大化工和大電能為核心的工業(yè)區(qū)。自2004年開始實施圍填海工程, 截止到2010年曹妃甸已由一個在海水高潮時不足4 km2的小島圍填成為110 km2的大型工業(yè)示范區(qū), 且面積仍在不斷增大之中。

1.2 研究方法

1.2.1 樣品采集與分析

2013年10月, 搭乘浩海0007號工程勘測船(東營市浩海海洋工程有限責任公司)對曹妃甸近岸及其周邊海區(qū)進行了表層沉積物采樣。該航次共采集21個渤海灣表層沉積物樣品, 樣點布局詳見圖1。本研究選取表層沉積物(0~5 cm)樣品進行碎屑礦物組成分析。

沉積物碎屑礦物(粒徑為: 0.063~0.125 mm, 按比重分為兩類: 輕礦物和重礦物)。分析步驟主要有4步: (1)取沉積物原樣適量, 烘干后稱質(zhì)量, 得到沉積物干樣重量; (2)放燒杯中用清水浸泡, 經(jīng)充分攪拌使碎屑礦物與黏土組分分離, 依次用孔徑為0.063 mm和0.125 mm的銅篩對沉積物進行分離; (3)選取0.063~0.125 mm粒級的細砂組分烘干稱質(zhì)量, 加三溴甲烷進行重液分離(重液比重為2.89); (4)分離后分別稱質(zhì)量, 得到輕、重礦物質(zhì)量分數(shù)及此粒級碎屑礦物質(zhì)量分數(shù), 稱質(zhì)量精度為0.001 g。其后對每個樣品的重礦物鑒定300~350 顆、輕礦物鑒定(300±1)顆, 分別求得各種輕、重礦物顆粒的百分比。研究工作采用了實體顯微鏡和偏光顯微鏡(油浸法)觀察, 鑒定中對礦物特征如顏色、形態(tài)、條痕、鐵染程度、蝕變程度、顆粒相對大小、磁性、光學性質(zhì)等進行了較詳細的描述。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

礦物成熟程度是指以碎屑巖中最穩(wěn)定組分的相對含量來標志其成分的成熟程度。本研究采用石英/長石之比以評價沉積物的輕礦物成熟程度, 進而探討研究區(qū)尤其是曹妃甸近岸沉積物的輕礦物成熟程度, 對分析其物源具有一定指示意義。

運用SPSS 20.0軟件進行聚類分析, 采用ARCGIS 9.3軟件和Origin 7.5軟件進行繪圖、計算及數(shù)據(jù)分析, 利用ARCGIS 9.3對碎屑礦物組成與分布進行反距離權(quán)重(IDW)插值處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 碎屑礦物組成與分布特征

2.1.1 碎屑礦物組成特征

碎屑礦物質(zhì)量百分分數(shù)是指碎屑礦物質(zhì)量與沉積物原始干質(zhì)量的質(zhì)量百分比。輕、重礦物質(zhì)量百分數(shù)是指輕、重礦物分別占碎屑礦物質(zhì)量百分比。對所采集樣品進行分析, 共鑒定出40種碎屑礦物, 其含量變化范圍介于0.13%~47.32%, 平均含量為7.97%。其中重礦物29種、輕礦物11種。

2.1.2 碎屑礦物分布特征

研究區(qū)的碎屑礦物含量極大值出現(xiàn)在曹妃甸東北側(cè), 整體而言, 研究區(qū)的碎屑礦物分布呈現(xiàn)出由北向南逐漸降低的趨勢, 如圖2。曹妃甸近岸海區(qū)尤其是老龍溝及淺潮通道區(qū)域的碎屑礦物等值線比較密集, 空間分異較為明顯。渤海灣西北部的碎屑礦物含量較高, 且主要分布在天津港外圍海區(qū)。渤海灣南部海區(qū)的等值線比較稀疏, 碎屑礦物分布比較均勻, 無明顯空間分異。

2.2 重礦物與輕礦物組成與分布特征

2.2.1 重礦物組成與分布特征

碎屑礦物中重礦物含量是重要的參數(shù), 重礦物顆粒百分含量是指鑒定300顆重礦物中每種礦物所占比例。研究區(qū)共鑒定出重礦物29種, 根據(jù)顆粒百分含量, 重礦物以普通角閃石為主(27.7%), 自生黃鐵礦(10.4%)和綠簾石(10.2%)次之, 其含量均大于10%, 為研究區(qū)的主要優(yōu)勢礦物。次要礦物有陽起石、黑云母、水黑云母、石榴子石、榍石、磷灰石、碳酸鹽、鈦鐵礦, 磁鐵礦、褐鐵礦、巖屑等, 其含量介于1%~10%。少量礦物有透閃石、黝簾石、斜黝簾石、白云母、赤鐵礦、白鈦石、風化碎屑、鋯石、電氣石、透輝石、紫蘇輝石等, 其平均含量小于1%。樣品中偶見普通輝石、菱鎂礦、膠磷石和金紅石。曹妃甸近岸及周邊海區(qū)的重礦物質(zhì)量百分分數(shù)一般介于0.04%~9.13%, 平均值為2.17%, 其在整體上呈現(xiàn)出由東北向西南逐漸降低趨勢(圖3a)。具體而言, 渤海灣北部海區(qū)的沉積物重礦物含量較高, 尤其是在曹妃甸人工圍填海東側(cè)和南側(cè)的近岸區(qū)域出現(xiàn)明顯高值, 而這一分布基本與曹妃甸前緣深潮通道的分布相吻合, 與此處水動力較強有關(guān)。與之相比, 曹妃甸西部海區(qū)以及渤海灣南部海區(qū)的沉積物重礦物含量較低, 出現(xiàn)極低值。

2.2.2 輕礦物組成與分布特征

研究區(qū)內(nèi)共鑒定出石英、斜長石、鉀長石、白云母、風化云母、方解石和綠泥石7種輕礦物以及生物碎屑、有機質(zhì)碎屑、巖屑和風化碎屑等4種碎屑。其中, 石英含量最高, 平均含量為38.2%; 風化碎屑(27.3%)和斜長石(11.0%)次之, 為本區(qū)的主要輕礦物。鉀長石、白云母、風化云母、方解石、生物碎屑在1%~10%, 為本區(qū)次要輕礦物。綠泥石、巖屑、有機質(zhì)碎屑為少量輕礦物。研究區(qū)的輕礦物質(zhì)量百分含量一般介于90.87%~99.99%, 平均值為97.83%, 其含量分布與重礦物恰好相反, 整體呈現(xiàn)由東北向西南逐漸升高趨勢(圖3b)。渤海灣西南部海區(qū)的沉積物輕礦物質(zhì)量百分含量較高(含量介于98.98%~99.99%),曹妃甸近岸及其東北部海區(qū)沉積物的輕礦物質(zhì)量百分含量較低(含量介于90.87%~98.84%)。

2.3 碎屑礦物分區(qū)及礦物成熟度

2.3.1 碎屑礦物分區(qū)

本研究以輕、重礦物質(zhì)量百分數(shù)和主要輕、重礦物組分顆粒百分數(shù)為變量, 運用SPSS 20.0軟件, 選擇組間連接方法對曹妃甸近岸及周邊海區(qū)進行Q型聚類分析。結(jié)果表明, 研究區(qū)表層沉積物的碎屑礦物可以劃分為A、B、C 3個大區(qū)(圖1), 各區(qū)輕、重礦物和主要礦物的含量差異較大(表1)。

表1 研究區(qū)表層沉積物碎屑礦物分區(qū)主要輕、重礦物平均含量(%)

Tab.1 Average percentage of the main light and heavy detrital minerals in the surface sediments of the study region(%)

A區(qū)位于渤海灣南部, 受黃河影響明顯。黃河的特征礦物為白云母, A區(qū)含量最高(4.6%), 可用于判斷物源[2](圖4a)。該區(qū)除風化碎屑(48.6%)和生物碎屑(4.6%)外, 石英是該區(qū)含量最高的輕礦物(14.6%), 但明顯低于B、C區(qū)。該區(qū)主要的重礦物是普通角閃石-黑云母-水黑云母-褐鐵礦-自生黃鐵礦。B區(qū)位于渤海灣西部、西北部及渤海灣中部, 海河是匯入該區(qū)最主要的河流。與A區(qū)類似, 除風化碎屑(35.7%)和生物碎屑(5.3%)外, 石英是該區(qū)含量最高的輕礦物, 其含量為37.2%, 比C區(qū)低而比A區(qū)高, 該區(qū)主要的重礦物是普通角閃石-綠簾石-自生黃鐵礦, 其中自生黃鐵礦(20.3%)含量在3個區(qū)域中最高。C區(qū)位于曹妃甸近岸, 人工圍填海工程東側(cè), 主要受灤河的影響, 特征礦物為石榴子石[2](圖4b)。該區(qū)輕礦物中的石英含量遠高于A、B區(qū), 高達62.7%。同時, 斜長石、鉀長石的含量也較A、B區(qū)分別高10.4%、6.2%和5.5%、6.3%。該區(qū)主要的重礦物是普通角閃石-綠簾石-磁鐵礦。整體而言, 研究區(qū)的主要重礦物為普通角閃石-綠泥石-自生黃鐵礦, 主要輕礦物為石英-斜長石。A區(qū)的褐鐵礦、片狀礦物和方解石含量較高, C區(qū)的普通角閃石、綠簾石、石榴子石、榍石、鈦鐵礦、磁鐵礦、石英和長石類礦物含量較高, 而B區(qū)除了碳酸鹽、磷灰石和自生黃鐵礦含量較高外, 其他礦物含量值均介于A區(qū)和C區(qū)的數(shù)值之間。

2.3.2 輕礦物成熟度

研究發(fā)現(xiàn), 研究區(qū)的輕礦物成熟程度變化范圍介于0.95~4.00, 均值為2.01。其中A區(qū)的輕礦物成熟程度均值為1.23, 除向北方向出現(xiàn)極大值(4.00)外, A區(qū)其他部分的輕礦物成熟度遠低于研究區(qū)的平均值, 這與本區(qū)石英顆粒百分含量較低相一致。研究還表明, A區(qū)的風化碎屑含量較高, 說明沉積物并未完全風化, 其對該區(qū)輕礦物成熟程度具有一定的影響。B區(qū)的輕礦物成熟程度均值為2.44, 明顯高于研究區(qū)的均值。盡管本區(qū)的風化碎屑仍然較多, 但石英含量明顯升高, 長石含量相對較低, 由此導致該區(qū)的輕礦物成熟程度最高。C區(qū)的輕礦物成熟度為2.21, 同樣高于研究區(qū)的均值。

3 討論

3.1 曹妃甸近岸及周邊海區(qū)碎屑礦物分布特征分析

對比研究發(fā)現(xiàn), 在曹妃甸近岸海區(qū)(即C區(qū))出現(xiàn)重礦物的最大值, 越靠近灤河口重礦物含量越高, 由于本研究取樣范圍較小, 相當于鄒昊[4]研究中的Ⅲ區(qū)西部, 其研究結(jié)果表明碎屑礦物和重礦物值分別介于2.1%~6.6%、3.3%~5.6%, 而本研究中碎屑礦物、重礦物含量分別為16.13%、4.42%, 與鄒昊[4]研究結(jié)果相比, 碎屑礦物發(fā)生較大幅度的增長, 而重礦物含量差異不大, 說明大規(guī)模圍填海工程長期實施并未對重礦物造成顯著影響。這可能是因為曹妃甸大規(guī)模圍填海工程的實施對原有潮流通道有一定影響, 使潮流通道變窄, 納潮量減少, 漲落潮時水流速度減慢, 質(zhì)量輕的細顆粒黏土被水流沖刷, 大量碎屑礦物在老龍溝附近沉積; 重礦物主要富集在北部海區(qū), 可能由于其比重較大, 潮流沖刷對其影響較小, 保留了早期灤河在此入海形成的水下殘體的礦物組成特征[4, 18]。

研究表明, 渤海灣的重礦物呈現(xiàn)出北部高于南部、由沿岸向灣中心遞增的空間分布特征(圖3), 曹妃甸近岸尤其是老龍溝及淺潮通道區(qū)域的碎屑礦物等值線比較密集, 含量空間變化較為明顯(圖2), 這可能是因為圍填海工程的實施使潮流通道變窄, 漲落潮時水流速度一定程度減緩, 渤海灣北部分選性較好, 而在渤海灣南部的分選性較差[18]。研究發(fā)現(xiàn)碎屑礦物在近幾年來, 均是渤海灣北部含量較高, 而渤海灣南部較低; 重礦物分布規(guī)律在A、B、C區(qū)的分布上卻與前人研究結(jié)果基本相同。碎屑礦物分布(圖2)高值區(qū)和重礦物分布(圖3)高值區(qū)分布并不一致, 是因為碎屑礦物中依然含有大量的輕礦物, 導致重礦物相對含量變化不明顯?？梢? 曹妃甸大規(guī)模圍填海工程的長期實施, 導致近岸潮流流速變化, 大量細顆粒黏土礦物被沖走; 但潮流流速并不足以將碎屑礦物中的輕礦物沖走, 表現(xiàn)為碎屑礦物中的重礦物含量較工程實施前未發(fā)生明顯變化。

3.2 曹妃甸近岸及周邊海區(qū)沉積環(huán)境特征分析

渤海是一個半封閉的內(nèi)海, 僅通過渤海海峽這一狹窄水道與黃海相聯(lián), 而渤海灣又只有灣東部與外海聯(lián)系, 因此渤海灣的物質(zhì)來源大多來自于周邊河流, 主要以黃河、灤河、海河等為主。已有研究表明, 黃河對渤海灣南部、萊州灣、渤海海峽南部以及渤海中央盆地海區(qū)都有影響[18], 但是以向北擴散影響為主。1977~1996年黃河年均入海泥沙量為6.21×108t, 1997年黃河改道由現(xiàn)行河道入海, 至2012年年均入海泥沙量1.47×108t, 黃河入海泥沙的影響范圍和強度明顯減弱1)。

曹妃甸近岸圍填海工程影響區(qū)的沉積物碎屑礦物組成在很大程度上受灤河攜帶泥沙沉積的直接影響。在1950~1980年間, 灤河年均輸沙量為0.17×108t, 1988年修建潘家口水庫后, 灤河泥沙量減少94%[18], 灤河的輸沙量較黃河少很多, 有少部分泥沙隨灤河流入渤海且影響范圍較小[19], 主要沉積在曹妃甸東側(cè)的近岸區(qū)域?？梢哉f, 曹妃甸近岸海區(qū)沉積環(huán)境同時受到灤河的直接影響以及圍填海工程實施所產(chǎn)生的間接影響。此外, 該區(qū)還受到外海輸入等因素的影響, 但相比周邊河流輸送而言影響更小。

已有研究表明, 黃河和灤河的特征礦物分別為白云母和石榴子石, 且含量有明顯差別。據(jù)表2可知, 在以3條主要河流為物源的渤海灣沉積物中, 雖然研究方法與作者的方法略有不同, 但是白云母和石榴子石的分布規(guī)律差異較為明顯, 與本文研究規(guī)律較為吻合, 由圖4可知, 白云母主要分布在A區(qū), 而石榴子石分布主要以C區(qū)為主。所以渤海灣北部的C區(qū)主要以灤河為物源, A區(qū)主要以黃河為物源, 而B區(qū)受海河、灤河和黃河共同物源的影響。

表2 研究區(qū)主要特征礦物含量(%)

渤海灣碎屑礦物的分布與輸運除了受物質(zhì)來源的影響外, 還與該區(qū)域的水動力因素有關(guān)。現(xiàn)代海洋水動力作用是控制碎屑礦物遷移方向和分布的主要影響因素[20]。在渤海環(huán)流的影響下, 灤河三角洲的物質(zhì)隨著洋流不斷向西南運輸。在曹妃甸岬角效應(yīng)的影響下水流速度增大, 形成深槽水流最強區(qū), 但是重礦物仍在曹妃甸東側(cè)和南側(cè)沉積, 形成了重礦物富集區(qū), 說明早期灤河入海的水下殘體是該區(qū)域重礦物主要來源, 物源影響大于水動力影響; 以長石為代表的部分輕礦物則被強大的水動力沖刷至渤海灣西部和西北部, 由于渤海灣北部逆時針與渤海灣南部順時針洋流相切, 形成切變鋒, 阻止了以灤河物源為主的輕礦物向南繼續(xù)運移, 在該區(qū)域沉積下來。

研究發(fā)現(xiàn), 曹妃甸近岸海區(qū)的礦物成熟度相對較高, 而渤海灣周邊海區(qū)的礦物成熟度相對較低。就整個渤海灣海區(qū)而言, 渤海灣中部及西北部的礦物成熟度最高, 這個區(qū)域正是碎屑礦物隨著洋流經(jīng)過一系列動力分選以及自身和地形因素的影響, 形成切變鋒, 在該區(qū)域灤河物源的碎屑礦物與黃河物源的碎屑礦物交匯, 導致其碎屑礦物成熟度較高, 這正是對水動力增強的響應(yīng)。

4 結(jié)論

圍填海工程長期實施導致潮流通道變窄, 近岸潮流流速增大, 大量細顆粒黏土礦物被沖走, 曹妃甸近岸碎屑礦物相對含量增加, 碎屑礦物空間分異明顯。

圍填海工程長期實施未對重礦物的空間分布及分選規(guī)律產(chǎn)生重大影響, 重礦物受物源影響大于受水動力的影響。

大規(guī)模圍填海工程的實施進一步加強了曹妃甸的岬角效應(yīng), 水流加速甸前深槽沖刷明顯, 曹妃甸西北部海域淤積, 礦物成熟度最高。

[1] 徐茂有, 陳友飛. 海洋地質(zhì)學[M]. 廈門: 廈門大學出版社, 1999. Xu Maoyou, Chen Youfei. Marine Geology[M]. Xiamen: Xiamen University Press, 1999.

[2] 秦蘊珊, 廖先貴. 渤海灣海底沉積作用的初步探討[J]. 海洋與湖沼, 1962, Z2: 199-207. Qin Yunshan, Liao Xiangui. A preliminary study on the deposition of the Bohai Bay[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 1962, Z2: 199-207.

[3] 秦蘊珊, 趙一陽, 等. 渤海地質(zhì)[M]. 北京: 科學出版社, 1985: 17-49. Qin Yunshan, Zhao Yiyang, et al. Geology of the Bohai Sea[M]. Beijing : Science Press, 1985: 17-49.

[4] 鄒昊. 渤海灣北部沉積物分布特征及沉積環(huán)境[D]. 青島: 中國海洋大學, 2009. Zou Hao. Sediment Distribution Characteristics and Sedimentary Environment of Northern Bohai Bay[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2009.

[5] 韓宗珠, 衣偉虹, 李敏, 等. 渤海灣北部沉積物重礦物特征及物源分析[J]. 中國海洋大學學報(自然科學版), 2013, 43(4): 73-79. Han Zongzhu, Yi Weihong, Li Min, et al. Analysis for heavy mineral characteristics and material provenance in the sediments of the northern Bohai Bay[J]. Periodical of Ocean University of China (Natural Science), 2013, 43(4): 73-79.

[6] 施建堂. 渤海灣西部的現(xiàn)代沉積[J]. 海洋通報, 1987, 6(1): 22-26. Shi Jiantang. Modern sedimentation in the western Bohai Bay[J]. Marine Science Bulletin, 1987, 6(1): 22-26.

[7] 王偉偉, 付元賓, 李樹同, 等. 渤海中部表層沉積物分布特征與粒度分區(qū)[J]. 沉積學報, 2013, 31(3): 478-485. Wang Weiwei, Fu Yuanbin, Li Shutong, et al. Distribution on surface sediment and sedimentary divisions in the middle part of Bohai Sea[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2013, 31(3): 478-485.

[8] Chen J, Wang Z, Chen Z, et al. Diagnostic heavy minerals in Plio–Pleistocene sediments of the Yangtze Coast, China with special reference to the Yangtze River connection into the sea[J]. Geomorphology, 2009, 113(3): 129-136.

[9] Morton A C, Hallsworth C R. Processes controlling the composition of heavy mineral assemblages in sandstones[J]. Sedimentary Geology, 1999, 124(1): 3-29.

[10] 吳越, 楊文波, 王琳等. 曹妃甸填海造地時空分布遙感監(jiān)測及其影響初步研究[J]. 海洋湖沼通報, 2013, 1: 153-158. Wu Yue, Yang Wenbo, Wang Lin, et al. Primary study on the spatial-temporal changes and the effect of sea reclamation in Caofeidian based on remote sensing[J]. Transactions of Oceanology and Limnology, 2013, 1: 153-158.

[11] 侯慶志, 季榮耀, 左利欽, 等. 曹妃甸海域圍填海工程動力地貌環(huán)境遙感分析[J]. 水利水運工程學報, 2013, (3): 1-7. Hou Qingzhi, Ji Rongyao, Zuo Liqin, et al. Remote sensing mornitoring and environmental impact analysis of reclamation in Caofeidian sea area[J]. Hydro-science and Engineering, 2013, (3): 1-7.

[12] 朱高儒, 許學工. 渤海灣西北岸1974~2010年逐年填海造陸進程分析[J]. 地理科學, 2012, 32(8): 1006- 1012. Zhu Gaoru, Xu Xuegong. Annual processes of land reclamation from the sea along the northwest ogf Bohai during 1974 to 2010[J]. Scientia Geographica Sinica, 2012, 32(8): 1006-1012.

[13] 姚忠?guī)X. 曹妃甸工業(yè)區(qū)吹填砂土地基的處理研究[D]. 唐山: 河北理工大學, 2008. Yao Zhongling. Treatment study on foundation of hydraulic filled sand in Caofeidian industrial zone [D]. Tangshan: Hebei Polytechnic University, 2008.

[14] 張寧, 殷勇, 潘少明, 等. 渤海灣曹妃甸潮汐汊道系統(tǒng)的現(xiàn)代沉積作用[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì), 2009, 29(6): 25-34. Zhang Ning, Yin Yong, Pan Shaoming , et al. Modern sedimentation of tidal inlet-tidal basin system in Caofeidian coastal area, Bohai Bay, northeastern China[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2009, 29(6): 25-34.

[15] 趙鑫, 孫群, 魏皓.圍填海工程對渤海灣風浪場的影響[J]. 海洋科學, 2013, 37(1): 7-16. Zhao Xin, Sun Qun, Wei Hao. Effects of coastal reclamation on the wave fields in the Bohai Bay[J]. Marine Sciences, 2013, 37(1): 7-16.

[16] 季榮耀, 陸永軍, 左利欽. 渤海灣曹妃甸深槽形成機制及穩(wěn)定性分析[J]. 地理學報, 2011, 66(3): 348-355. Ji Rongyao, Lu Yongjun, Zuo Liqin. Formation mechanism and stability of Caofeidian channel in the Bohai Bay[J]. Acta Geographica Sinica, 2011, 66(3): 348-355.

[17] 索安寧, 張明慧, 于永海, 等. 曹妃甸圍填海工程的海洋生態(tài)服務(wù)功能損失估算[J]. 海洋科學, 2012, 36(3): 108-114. Suo Anning , Zhang Minghui, Yu Yonghai, et al. Loss appraisal on the value of marine ecosystem services of thesea reclamation project for Caofeidian[J]. Marine Sciences, 2012, 36(3) : 108-114.

[18] 陳麗蓉, 欒作峰, 鄭鐵民, 等. 渤海沉積物中的礦物組合及其分布特征的研究[J]. 海洋與湖沼, 1980, 11(1): 46-64. Chen Lirong, Luan Zuofeng, Zheng Tiemin, et al. Mineral assemblages and their distribution patterns in the sediments of the gulf of Bohai Sea[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 1980, 11(1): 46-64.

[19] 錢春林. 引灤工程對灤河三角洲的影響[J]. 地理學報, 1994, 49(2): 158-166. Qian Chunlin. Effects of the water conservancy projects in the Luanhe river basin on Luanhe river delta, Hebei Province[J]. Acta Geographica Sinica, 1994, 49(2): 158-166.

[20] 周福根. 灤河口區(qū)沉積物中元素的分布和環(huán)境的關(guān)系[J]. 海洋通報, 1983, 2(2): 60-70. Zhou Fugen. The relations between element distribution in sediments and environments in Luanhe estuary[J]. Marine Science Bulletin, 1983, 2(2): 60-70.

Environmental significance of detrital minerals and their composition in the Caofeidian inshore and adjacent sea

ZHU He1, 2, YI Hua-peng1, SUN Zhi-gao2, SUN Wan-long2, SUN Wen-guang2, WANG Wei1, WANG Miao-miao3, REN Peng4

(1. School of Resources and Enviromental Engineering, LuDong University, Yantai 264025, China; 2.Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003, China; 3. College of Resources and Environment, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China; 4. College of Environment and Engineering, Qingdao University, Qingdao 266071, China)

To investigate the impacts of large-scale reclamation engineering on the sedimentary environment, surface sediment samples collected from the deposits at the Caofeidian inshore and adjacent sea during 2013 were analyzed to determine their detrital mineral composition by separating the light and heavy minerals.The results show that large-scale reclamation engineering has not changed the form of the Caofeidian coastline but has changed the sedimentary environment. Simultaneously, the components of the detrital minerals for large-scale changed before and after reclamation construction. The sediment in the study area is mainly composed of light minerals, with an average content of 97.83% and 95.57% in the Caofeidian inshore. The average content of heavy minerals was 2.17% and 4.43 % in the Caofeidian inshore. The predominant heavy minerals were hornblende, epidote, and authigenic pyrite, of which hornblende content was the highest (36.41%). The predominant light minerals were quartz, plagioclase, and erosion materials, of which quartz content was the highest (62.72%). This study indicates that the variations in the detrital mineral composition of the surface sediments of the Caofeidian inshore and adjacent sea before and after large-scale reclamation can reflect the influences of reclamation on the sedimentary environment of the study region to some extent.

sedimentation; detritalminerals; component characteristics

(本文編輯: 譚雪靜)

[Key Projects of Chinese Academy of Sciences, No. KZZD- EW-14; One Three Five Planning Project of Chinese Academy of Sciences, No. Y254021031; National Natural Science Foundation of China, No.41171424, No.41371104]

Apr. 5, 2015

[1]) 黃河水沙數(shù)據(jù)來源于東營市水文水資源勘測局

P736.3

A

1000-3096(2016)08-0076-08

10.11759//hykx20150405001

2015-04-05;

2015-07-22

中國科學院重點部署項目(KZZD-EW-14); 中國科學院“一三五”規(guī)劃生態(tài)突破項目(Y254021031); 國家自然科學基金(41171424, 41371104).

祝賀(1989-), 男, 山東棗莊人, 碩士研究生, 主要從事河口海岸過程與自然環(huán)境研究, E-mail: zhhue6666@ 163.com; 衣華鵬, 通信作者, E-mail: huapengyi@sina.com