現(xiàn)代黃河三角洲沉積物粒度特征及其來源

摘要：現(xiàn)代黃河三角洲位于海陸交互地帶，為我國重要的生態(tài)保護(hù)區(qū)，同時也是石油開采地。受河流、潮流、人類活動影響，現(xiàn)代黃河三角洲沉積物粒度組成復(fù)雜，物質(zhì)來源多樣。本文共采集了黃河三角洲表層沉積物樣品219個，首先采用粒度分析方法分析了現(xiàn)代黃河三角洲沉積物的粒度特征以及沉積物來源，然后采用參數(shù)端元模型分析方法對沉積物的物質(zhì)來源進(jìn)行了劃分，最后采用聚類分析方法分析了表層沉積物類型。結(jié)果表明：現(xiàn)代黃河三角洲沉積物粒度組成以粉砂（體積分?jǐn)?shù)71.10%）和砂（27.62%）為主，大部分沉積物粒度分選中等，粒度分布曲線呈近對稱分布。沉積物劃分為EM1、EM2、EM3三個沉積端元，分別代表三種不同物質(zhì)來源，其中EM1代表舊河流沉積作用，EM2代表海洋潮流沉積作用，EM3代表現(xiàn)黃河河流沉積作用。將表層沉積物分成三種沉積物類型，結(jié)合聚類分析結(jié)果將黃河三角洲分為三類沉積環(huán)境，其中：第一類主要分布在黃河三角洲等西部河流的中上游，包括馬新河、沾利河、草橋溝、挑河，主要為舊河流沉積，水動力較弱；第二類主要分布在刁口河、神仙溝、現(xiàn)黃河（清水溝）等東部河流，現(xiàn)黃河河流沉積作用較強；第三類主要分布在黃河三角洲北部沿岸及潮灘，受海洋潮流作用較強，海岸受到侵蝕。此外，人類活動對黃河三角洲岸線變化也產(chǎn)生了一定影響。

關(guān)鍵詞：黃河三角洲；表層沉積物；粒度；端元；物源分析

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.2023020

中圖分類號：P736.21

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Supported by the National Natural Science Foundation of China （42271162，41971100），the Natural Science Foundation of Shandong Province （ZR2020MD063） and the Joint Fund Key Support Project of NSFCShandong Province （U1706214）

Grain Size Characteristic and Source of Sediments

in Modern Yellow River Delta

Yu Jihuai1，Jie Dongmei 3，4，5，Li Ping6，7

1. School of Geographical Sciences， Northeast Normal University， Changchun 130024， China

2. Institute for Peat and Mire Research， Northeast Normal University， Changchun 130024， China

3. State Environmental Protection Key Laboratory of Wetland Ecology and Vegetation Restoration， Changchun 130024， China

4. Key Laboratory of Geographical Processes and Ecological Security of Changbai Mountains （Northeast Normal University）， "Ministry of Education， Changchun 130024， China

5. Key Laboratory of Vegetation Ecology， Institute of Grassland （Northeast Normal University）， Ministry of Education， "Changchun 130024， China

6. First Institute of Oceanography， Ministry of Natural Resources， Qingdao 266061， Shandong，China

7. Key Laboratory of Coastal Zone Science and Integrated Management， Ministry of Natural Resources， Qingdao 266061， "Shandong，China

Abstract： There are some important ecological reserves and oil exploitations in modern Yellow River delta， which located at the junction of sea and land. Influenced by rivers， currents and human activities， the modern Yellow River delta has a complex composition of sediment grain size and sources. A total of 219 sediment samples from the Yellow River delta were collected in this paper. Firstly， the grain size distribution and material source of the modern Yellow River delta sediment were analyzed by particle size analysis method. Then the parametric endmember model analysis method was used to divide the material sources of sediments. Finally， the cluster analysis method was used to analyze the surface sediment types. The results show that the grain size composition of delta sediments is mainly silt （71.10%） and sand （27.62%）， most of the sediments are of medium grain size sorted and the curve of the grain size distribution is nearly symmetrical. The delta sediments can be divided into three types of end-mumber such as EM1， EM2 and EM3， which represent three different material sources. Among them， EM1 is from fluvial sediments， EM2 is from tidal current sediments and EM3 is from the current Yellow River fluvial sediments. According to the results of cluster analysis， the Yellow River delta is divided into three types of sedimentary environments. The first type is mainly distributed in the middle and upper reaches of western part of the Yellow River delta rivers， including Maxin River， Zhanli River， Caoqiaogou River and Tiaohe River， which is mainly deposited by old river with weak hydrodynamic force. The second type is mainly distributed in the eastern part of rivers such as Diaokou River， Shenxiangou and the current Yellow River （Qingshuigou）， and the current Yellow River has strong sedimentary dynamics. The third type is mainly distributed along the northern coast and tidal flat of the Yellow River delta， which is strongly affected by the marine tidal and the coastline is eroded. In addition， human activities also had a certain impact on the changes of the coastline in the Yellow River delta.

Key words： Yellow River delta; surface sediments; grain size; end mumber; source analysis

0 引言

黃河作為我國第二大河，具有水少沙多、水沙異源、快速淤積的特點。黃河平均每年向渤海輸送8.7億t泥沙，其中70%沉積在河口附近并形成新的陸地[1]。1855年，黃河從銅瓦廂決口奪大清河匯入渤海，形成現(xiàn)代黃河三角洲[2]。近年來，受氣候變化以及人類活動的影響，黃河三角洲下游部分河流發(fā)生淤積，有的地段岸線受海洋侵蝕作用影響，發(fā)生蝕退[3]。為保護(hù)海岸生態(tài)環(huán)境，保障沿海居民生產(chǎn)生活安全，學(xué)者們對現(xiàn)代黃河三角洲潮間帶及水下三角洲地區(qū)展開了較多研究，研究內(nèi)容包括沉積物粒度特征及物質(zhì)來源[48]、沉積特征與沉積環(huán)境[913]、黃河泥沙輸送對地形地貌影響[1416]、人類活動影響[1718]、岸線變化[1921]、濕地健康評價[22]等。相比于黃河三角洲潮間帶及水下三角洲，黃河三角洲陸上部分沉積環(huán)境的研究工作較少，而且學(xué)界對于黃河三角洲地區(qū)沉積動力與物質(zhì)來源的關(guān)系認(rèn)識也不清楚，因此，有必要在黃河三角洲開展表層沉積物水動力條件及物質(zhì)來源分析。

粒度作為沉積學(xué)研究中的重要指標(biāo)，可以反映沉積物質(zhì)的搬運方式、物質(zhì)來源、沉積動力等多重信息，對研究沉積物輸運過程以及沉積環(huán)境演變具有重要意義[23]。由于河流沉積物粒度組成及分布受水動力環(huán)境和不同物質(zhì)來源的綜合影響，因此利用粒度數(shù)據(jù)分析沉積物特征及物質(zhì)來源時，常常需要對粒度組分進(jìn)行分離，其中粒度端元分析方法是區(qū)分粒度組分的有效手段。粒度端元分析通過運用數(shù)學(xué)算法將多種沉積動力作用下形成的沉積物粒度數(shù)據(jù)有效分離成多個獨立的具有某特定特征的粒度組分，從而判斷沉積物來源和識別沉積動力條件[24]。端元分析方法自提出以來，模型經(jīng)過了不斷地改進(jìn)，在沉積學(xué)分析上應(yīng)用越來越廣泛[2526]。比如：張曉東等[27]對長江口臨近海域表層沉積物進(jìn)行了粒度端元分析，并對該地區(qū)沉積動力環(huán)境進(jìn)行了描述；林鎮(zhèn)坤等[28]對南流江河口水下三角洲進(jìn)行端元分析并判斷了當(dāng)?shù)氐某练e動力環(huán)境；薛成鳳等[29]運用端元分析推測了中小河流對長江水下三角洲遠(yuǎn)端泥沉積的貢獻(xiàn)。另外，在進(jìn)行沉積動力分區(qū)和探討沉積環(huán)境方面[3031]，也常常運用聚類分析的方法，結(jié)合粒度特征參數(shù)（粒度參數(shù)、粒度組分）對沿海地區(qū)沉積物進(jìn)行沉積環(huán)境劃分[3233]。因此，粒度指標(biāo)可用于判斷黃河三角洲表層沉積物的物質(zhì)來源和動力環(huán)境。

本文通過對黃河三角洲陸上沉積物的粒度特征及物質(zhì)來源進(jìn)行研究，探討不同沉積動力對黃河三角洲岸線及環(huán)境的影響，以期為黃河三角洲地區(qū)岸線防護(hù)及環(huán)境治理提供參考。

1 區(qū)域概況與研究方法

1.1 區(qū)域概況

黃河三角洲位于渤海盆地東部的濟陽斷陷和埕寧隆起之間，基底構(gòu)造以強烈的褶皺和斷層為特征。黃河三角洲地勢總體西南高，東北低（圖1a）。1855年以來，黃河尾閭發(fā)生多次改流，并在不同時期形成多條分流河流。近幾十年來受人工改流控制，黃河三角洲存在多條河流并行現(xiàn)象。除現(xiàn)黃河外，河流多為南北走向，河流自西向東分別為馬新河、沾利河、草橋溝、挑河、刁口河、神仙溝、現(xiàn)黃河（圖1b），其中馬新河、沾利河、草橋溝為人工開挖的河流。黃河三角洲地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，四季差異分明，年均溫12 ℃，年降水量776 mm。海岸潮汐類型多樣，大部分為不正規(guī)半日潮[2]。植被組成以草本植物為主，木本植物所占比例較少。黃河三角洲植被的主要建群種和優(yōu)勢種為濕生植物和鹽生植物。植被形成時間較短，群落穩(wěn)定性較差[34]。

1.2 研究方法

研究區(qū)位于黃河下游、黃河口附近。采樣點分布于現(xiàn)代黃河三角洲的陸上部分及潮間帶區(qū)域（圖1c）。沿現(xiàn)黃河河流以及神仙溝、刁口河、挑河、草橋溝、沾利河、馬新河等黃河尾閭擺蕩形成較早的舊河流地區(qū)進(jìn)行等距采樣，采樣相鄰點間隔約為5 km，選取表層深度0～2 cm的沉積物樣品共219個。舊河流基本信息見表1。

粒度測定方法：首先將樣品烘干，稱取約1 g樣品；然后量取10%的稀鹽酸溶液以除去樣品中的鈣質(zhì)膠結(jié)，待反應(yīng)完全后加入蒸餾水并離心至中性；接著量取約5 mL雙氧水并進(jìn)行水浴加熱，以去除有機質(zhì)，待反應(yīng)完全后加入蒸餾水進(jìn)行水洗并離心直至中性；再向離心管中加入0.05 mol/L的（NaPO3）6約5 mL，用超聲波清洗儀清洗樣品約10 min，使樣品充分分散；最后使用粒度分析儀Microtrac S3500進(jìn)行測試，測量范圍為0.025～2 000 μm，重復(fù)測量3次使相對誤差在±3％以內(nèi)。

數(shù)據(jù)分析方法：首先，在Matlab中使用Paterson and Heslop提供的AnalySize程序包，采用Gen.Weibull參數(shù)模型對黃河三角洲表層沉積物粒度各粒級的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，并對粒度數(shù)據(jù)進(jìn)行EMA（端元分析）矩陣計算。然后，用Folk和Ward公式計算各個樣品中的平均粒度、峰度、分選系數(shù)、偏度[36]。最后，運用IBM SPSS Statistics 中的K均值聚類方法，根據(jù)粒度參數(shù)Mz對樣品進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃河三角洲表層沉積物粒度組成及分布

按國際通用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，Φ≤4為砂，4＜Φ≤8為粉砂，Φ＞8為黏土（其中Φ=-log2D，D為顆粒直徑，mm）[37]，得到沉積物組成按照體積分?jǐn)?shù)由高到低分別為粉砂（71.10%）、砂（27.62%）、黏土（1.28%）。從不同河流位置上表層沉積物的粒度組成中粉砂、砂和黏土的平均體積分?jǐn)?shù)來看，河流間粒度組成差異較明顯（表2）。從表2可知：整體上看，黃河三角洲表層沉積物粉砂體積分?jǐn)?shù)最高，范圍在59.93%～80.29%之間；刁口河、神仙溝、現(xiàn)黃河等東部河流地區(qū)砂體積分?jǐn)?shù)較高，分布于26.56%～38.84%之間；馬新河、沾利河、草橋溝、挑河等舊河流地區(qū)黏土體積分?jǐn)?shù)較高，在 1.82%～2.99%之間。

黃河三角洲地區(qū)表層沉積物砂、粉砂、黏土粒度分布特征（圖2）顯示，現(xiàn)代黃河三角洲研究區(qū)范圍內(nèi)的樣品中，砂和粉砂的體積分?jǐn)?shù)在空間上的分布變化范圍較大，黏土的空間變化較小。不同河流表層沉積物粒度特征具體表現(xiàn)為：黃河三角洲表層沉積物粒度峰度平均值為1.09，近對稱；分選系數(shù)平均值為1.11，分選中等；偏度系數(shù)為0.10，近對稱。

2.2 粒度分布曲線及概率累積曲線

沉積物的粒度主要受搬運介質(zhì)、搬運方式、沉積環(huán)境等多種因素影響[23]。粒度概率累積曲線可以反映沉積物的搬運方式。根據(jù)累積曲線的截點以及分段可以判斷物質(zhì)的搬運是以懸移、躍移、底移中的哪種搬運方式為主，以及不同搬運方式所占的比例如何。原則上根據(jù)現(xiàn)代黃河三角洲研究區(qū)的大多數(shù)點的粒度分布曲線和概率累積曲線的形態(tài)，將粒度分布曲線及概率累積曲線劃分為三組類型：類型一為馬新河、沾利河、草橋溝、挑河等舊河流；類型二為刁口河、神仙溝、現(xiàn)黃河等東部河流；類型三為沿海地區(qū)海岸及潮灘。將這三組不同類型的沉積物粒度組合取平均值，并做出相應(yīng)地區(qū)的概率累積曲線以及粒度分布曲線圖（圖3）。其中，粒度分布曲線可以反映粒度的分布，進(jìn)而可以推測沉積物的物質(zhì)來源。

馬新河、沾利河、草橋溝、挑河等距離海岸有一定距離的舊河流平均粒度為5.26Φ（圖3a），粒級為細(xì)粉砂，分選系數(shù)為1.41，分選較差，偏度為0.09，粒度分布曲線呈近對稱分布，峰態(tài)為0.94，峰態(tài)中等。概率累積曲線為二段式（圖3a），可知物質(zhì)搬運方式主要為躍移和懸移。

刁口河、神仙溝、現(xiàn)黃河等東部河流平均粒度為3.75Φ（圖3b），粒級為極細(xì)砂，分選系數(shù)為0.85，分選中等，偏度為0.08，粒度分布曲線呈近對稱分布，峰態(tài)為1.24，峰態(tài)窄。概率累積曲線為二段式（圖3b），物質(zhì)搬運方式主要為躍移和懸移?，F(xiàn)黃河在10Φ左右存在明顯截點，說明在沉積物的細(xì)端部分物質(zhì)的沉積方式發(fā)生了明顯變化。

在黃河三角洲北部沿海地區(qū)，平均粒度為4.62Φ（圖3c），粒級為粗粉砂，分選系數(shù)為1.03，分選較差，偏度為0.16，粒度分布曲線為正偏，峰態(tài)為1.19，峰態(tài)窄。概率累積曲線為四段式（圖3c），在6Φ和11Φ位置處存在拐點；其中躍移組分的斜率較高，反映了沉積物在能量相對較低的河口上快速堆積的特征，該處沉積物受海洋潮流的影響較為強烈。

2.3 端元分析

對黃河三角洲表層沉積物粒級數(shù)據(jù)進(jìn)行EMA（end member analysis）矩陣計算并得到端元數(shù)與線性相關(guān)性、角度偏差的關(guān)系（圖4），其中R2為各端元之間的判定系數(shù)，角度分布曲線之間的偏離程度[24]。評估端元分解效果時，需要盡量保證 R2在0.9以上，角度偏差盡量小，同時選擇盡可能少的端元數(shù)目。隨著端元數(shù)量增加，線性相關(guān)增強，角度偏差下降。最終選擇3個端元（EM1、EM2和EM3）對該組粒度數(shù)據(jù)進(jìn)行反演并分析。

沉積物粒度端元的性質(zhì)通常受沉積物物質(zhì)來源和沉積環(huán)境（括沉積物的運移特征以及水動力環(huán)境條件[27]）的影響。3個不同端元所代表的粒度參數(shù)（表3）反映了黃河三角洲整體沉積環(huán)境受3種不同沉積動力來源的影響，結(jié)合每個樣品各端元的空間分布特征（圖5）可以分析沉積物粒度端元所指示的物質(zhì)來源及水動力環(huán)境。

EM1代表沉積物的平均粒度和眾數(shù)粒度分別為6.13Φ和6.01Φ（表3），屬于細(xì)粉砂粒級，其中黏土體積分?jǐn)?shù)為4.07%，粉砂體積分?jǐn)?shù)為93.89%。分選系數(shù)為1.08，分選程度較中等；偏度為0.02，近對稱；峰度為0.97，峰態(tài)為中等。從空間位置分布上看，EM1物質(zhì)來源主要分布在現(xiàn)代黃河三角洲西北部沿岸潮灘以及馬新河、沾利河、草橋溝、挑河等舊河流地區(qū)。因此推測EM1為舊河流沉積動力，代表舊河流在較弱的水動力條件下逐漸沉積形成的河流沉積物。

EM2代表沉積物的平均粒度和眾數(shù)粒度分別為4.74Φ和4.51Φ（表3），屬于粗粉砂粒級；分選系數(shù)為0.59，分選較好；偏度為0.11，偏度為正偏，顆粒在粗粒部分集中；峰度為1.00，峰態(tài)為中等。EM2主要分布在黃河三角洲北部沿海地區(qū)。北部廢棄河口岸線由于缺少河流泥沙補給，受波浪、潮流、風(fēng)暴潮等多種海洋因素作用，在刁口河口無潮點附近的海岸段岸線強烈蝕退[19]。因此推斷EM2受海洋影響強烈，為海洋潮流及波浪動力作用下形成的沉積物。

EM3代表沉積物的平均粒度和眾數(shù)粒度分別為3.68Φ和3.76Φ（表3），屬于粗粉砂粒級；分選系數(shù)為0.56，分選較好；偏度為-0.13，為負(fù)偏，顆粒在細(xì)粒部分集中；峰度為0.96，峰態(tài)為中等。與EM1和EM2相比，EM3粒度更粗，且為負(fù)偏，在空間位置分布上看，EM3主要分布在黃河三角洲研究區(qū)的東北側(cè)，以及現(xiàn)黃河。在神仙溝及刁口河流靠近陸地地區(qū)EM3含量較高，這些河流曾經(jīng)為黃河流經(jīng)河流，由于在這些地區(qū)黃河改流時間較短，且河流之間相互連通，因此仍受到黃河沉積作用影響。因此推斷EM3主要來源為現(xiàn)黃河沉積。

從端元組成上看，EM2和EM3的占比較高，而EM1占比較低（表3）?？傮w上是粉砂體積分?jǐn)?shù)高，黏土體積分?jǐn)?shù)低，沉積物粒度粗；說明黃河三角洲研究區(qū)沉積環(huán)境水動力強，沉積環(huán)境受河流和潮流等多種因素影響。近年來隨著入海泥沙減少，除了現(xiàn)黃河（清水溝）以外，其余地方受到海洋侵蝕作用加強，因而EM2占比較高（圖5）。

3 討論

3.1 沉積動力分區(qū)及沉積環(huán)境探討

由于現(xiàn)代黃河三角洲粒度分布是與現(xiàn)代河口動力環(huán)境相適應(yīng)的，因此，分析沉積物的粒度分布特征可以對河口動力環(huán)境進(jìn)行推斷。

結(jié)合現(xiàn)代黃河三角洲的粒度特征，運用K均值聚類方法對黃河三角洲表層沉積物的平均粒度進(jìn)行分類，共分為三種沉積類型，根據(jù)這三種類型反映的不同沉積特征將沉積物的空間分布劃分為三種沉積動力環(huán)境區(qū)（圖6）。對不同沉積動力環(huán)境區(qū)聚類占比及粒度特征進(jìn)行計算，結(jié)果見表4。

沉積Ⅰ區(qū)主要分布在黃河三角洲西部河流，包括馬新河、沾利河、草橋溝、挑河等河流的上游及中游部分。從聚類組成上來看，沉積Ⅰ區(qū)中聚類1占比38.64%，聚類2占比13.64%，聚類3占比47.73%;聚類3占比最高，其平均粒度為5.46Φ（表4）。由于河流改流時間較早，河流廢棄時間較長，受人類活動用水增加以及人工堤壩的修建等影響，沉積Ⅰ區(qū)的沉積物粒度較細(xì)，該地區(qū)物質(zhì)搬運方式主要以躍移和懸移為主。從岸線變化上看，結(jié)合前人[3]分析認(rèn)為該地區(qū)由于連接港口的公路修建，攔截了潮灘，岸線較為穩(wěn)定。沉積Ⅰ區(qū)的沉積環(huán)境以舊河流沉積為主。

沉積Ⅱ區(qū)主要分布在刁口河、神仙溝、現(xiàn)黃河（清水溝）等東部河流。從聚類組成上來看，沉積Ⅱ區(qū)聚類1占比44.83%，聚類2占比48.28%，聚類3占比0.07%，主要以聚類2和聚類1為主。聚類2和聚類1平均粒度分別為4.03Φ和4.79Φ（表4）。該區(qū)域沉積環(huán)境主要為黃河河流沉積作用?，F(xiàn)行河口區(qū)主要受黃河水動力影響。一般來說，水動力環(huán)境越強，粒度越粗。由于黃河徑流量較大，流速較快，因而沉積物粒度較粗。其中，徑流區(qū)域影響下砂的含量較高。這可能是由于河流流速較快，細(xì)顆粒物質(zhì)隨水流被搬運至遠(yuǎn)處，粗顆粒物質(zhì)搬運距離較近，多在原地沉積。袁萍等[6]認(rèn)為現(xiàn)行河口三角洲葉瓣周圍的表層沉積物粒度較遠(yuǎn)離河口位置的沉積物粒度粗，且現(xiàn)黃河口沉積物粒度有粗化的趨勢。從岸線變化上看，結(jié)合前人[11]分析認(rèn)為黃河三角洲岸線在孤東以北和清水溝流路南側(cè)的區(qū)域岸線作用以侵蝕為主，而在孤東海域和清水溝流路河口處則以淤積作用為主。

沉積Ⅲ區(qū)主要分布在黃河三角洲北部沿岸及潮灘地區(qū)。從聚類組成上來說，沉積Ⅲ區(qū)聚類1占比67.82%，聚類2占比12.64%，聚類3占比19.54%。主要以聚類1為主，其平均粒度為4.79Φ（表4）。該區(qū)域沉積環(huán)境主要為海洋沉積作用，岸線蝕退。廢棄刁口河口和神仙溝屬于波流控制型[16]。自1976年黃河改流清水溝流路以來，三角洲海岸線總的變化趨勢是現(xiàn)行河口海岸線明顯向海淤進(jìn)，而北部廢棄河口岸線則明顯侵蝕后退[19]。由于潮灘地區(qū)地勢平坦，河流流速迅速減弱，水動力環(huán)境變?nèi)酰蚨淞６容^河流地區(qū)細(xì)。黃河改流后，黃河三角洲北部潮間帶部分岸灘波浪作用加強，侵蝕效應(yīng)亦增強[4]。在黃河三角洲北部沿岸沉積物主要受海洋潮流作用影響。其中在近岸，漲落潮的往復(fù)運動對細(xì)顆粒泥沙的輸移和分布有重要影響。當(dāng)來自海洋的潮流與受風(fēng)驅(qū)動下的水流、河流和海洋環(huán)流相互作用時，沉積物質(zhì)的凈運輸方向會發(fā)生相應(yīng)改變。隨著水深沿海岸變化，海底摩擦力增大，潮流速度向岸邊減小。細(xì)粒沉積物的搬運受侵蝕和沉積滯后效應(yīng)的控制，呈現(xiàn)出向岸邊搬運和沉積的趨勢。受潮流頂托作用，沉積物細(xì)顆粒物質(zhì)在海岸沉積，因而在黃河三角洲近岸粒度較細(xì)。近年來，黃河徑流減少導(dǎo)致海水潮流動力增強[15]。因而，在黃河三角洲北部海岸線有侵蝕的趨勢。

3.2 物質(zhì)來源探討

黃河三角洲沉積物物質(zhì)來源主要為現(xiàn)黃河河流沉積、舊河流沉積和海洋潮流沉積三個來源。黃河三角洲地區(qū)沉積物的粒度特征與物質(zhì)來源有密切關(guān)系。在黃河三角洲地區(qū)，受現(xiàn)黃河河流沉積和受海洋潮流沉積影響的區(qū)域，沉積物粒度較粗，而受舊河流沉積影響的地區(qū)沉積物粒度較細(xì)。從黃河三角洲沉積物端元組成上看，現(xiàn)代黃河三角洲不同位置的端元構(gòu)成存在差異：在馬新河、沾利河、草橋溝、挑河等西部河流，端元組成以EM1為主，沉積物主要來源為舊河流沉積作用下的泥沙沉積；在刁口河、神仙溝、現(xiàn)黃河等東部河流，端元組成以EM3為主，沉積物主要物質(zhì)來源為現(xiàn)黃河河流沖刷下來的黃土高原的黃土[8]；在黃河三角洲沿海地區(qū)，端元組成以EM2為主，沉積物主要物質(zhì)來源可能為海洋和潮流挾沙堆積而成。這說明該區(qū)域主要受黃河河流沉積作用影響，海洋潮流僅影響黃河入?？诒辈康貐^(qū)。

本文所討論的陸上黃河三角洲沉積動力形式與前人關(guān)于黃河三角洲潮間帶及水下三角洲沉積動力形式較為一致，如陳小英等[13]認(rèn)為黃河三角洲物質(zhì)來源受到徑流、潮流以及海洋風(fēng)浪影響，喬淑卿等[7]認(rèn)為黃河三角洲沉積物物質(zhì)來源主要為河流沉積，同時受到海洋潮流動力影響；而且本研究發(fā)現(xiàn)黃河三角洲不同沉積區(qū)沉積動力形式具有明顯差別，其中本研究沉積Ⅲ區(qū)與陳小英等[13]劃分的廢棄三角洲沉積區(qū)距離較近，兩項研究均揭示了該地區(qū)主要受海洋沉積作用的影響。此外，本研究中黃河與陳小英等[13]

研究的現(xiàn)行河口區(qū)位置一致，主要受河流作用以及沙嘴前方強潮流帶的作用?？傊S河三角洲沉積動力同時受河流和海洋潮流影響，在黃河三角洲不同沉積區(qū)域沉積物主導(dǎo)的動力因素有所不同。

黃河三角洲沉積物的粒度變化主要受到黃河影響，為河控型三角洲。1855年以來，黃河頻繁改流導(dǎo)致黃河三角洲不同河流上沉積物特征均不相同。黃學(xué)勇等[12]認(rèn)為黃河徑流是現(xiàn)代黃河口南岸沉積物的主要物質(zhì)來源，黃河改流對黃河三角洲沉積環(huán)境產(chǎn)生重要影響。對比黃河三角洲不同位置的黃河河流沉積物粒度特征并結(jié)合黃河改流歷史發(fā)現(xiàn)，較早時期廢棄的河流粒度較細(xì)，而現(xiàn)黃河以及廢棄時間較晚的河流由于仍主要受現(xiàn)河流流水搬運作用影響，河流流速較快，水動力環(huán)境較強，因而粒度更粗。在沾利河、草橋溝和挑河入海口處有少量代表現(xiàn)黃河的沉積物。這說明黃河改流后，仍有少量黃河沉積物通過西部舊河流運輸至入海口。

近年來，人類工程活動、修建堤防、人工改流和開挖溝槽（尤其是河口疏浚）對黃河三角洲和其河口產(chǎn)生了巨大的影響。隨著河口向海延伸，人們在黃河三角洲陸地上種植樹木，用來防止海浪沖刷侵蝕，在油田附近建造防浪墻來防止海岸侵蝕[17]。在黃河三角洲北部，受修建堤壩、鞏固岸灘、石油開采和人工養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展等人類活動的干擾，人工岸線向海推進(jìn)。許多島嶼并入陸地，海灣被攔截，原來曲折的天然韻律型海岸被平直的人工海岸取代[21]。因此，對黃河三角洲地區(qū)進(jìn)行開發(fā)時應(yīng)注意生態(tài)防護(hù)與經(jīng)濟建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展，以減少黃河三角洲北部岸線侵蝕對生態(tài)環(huán)境的不利影響。

4 結(jié)論與建議

1）現(xiàn)代黃河三角洲沉積物組成以粉砂（體積分?jǐn)?shù)71.10%）、砂（27.62％）為主，黏土（1.28%）較少。在馬新河、沾利河、草橋溝、挑河等大部分舊河流地區(qū)，黏土體積分?jǐn)?shù)相對其他河道較高；在刁口河、神仙溝、現(xiàn)黃河以及部分沿海地區(qū)，砂體積分?jǐn)?shù)較高。在馬新河、沾利河、草橋溝、挑河等距離海岸有一定距離的舊河流，粒級為細(xì)粉砂，分選較差，粒度分布曲線呈近對稱分布，峰態(tài)中等，概率累積曲線為兩段式，物質(zhì)搬運方式主要為躍移和懸移；在刁口河、神仙溝、現(xiàn)黃河等東部河流，粒級為極細(xì)砂，分選中等，粒度分布曲線呈近對稱分布，峰態(tài)窄，概率累積曲線為二段式，物質(zhì)搬運方式主要為躍移和懸移；在黃河三角洲北部沿海地帶，粒級為粗粉砂，分選較差，粒度分布曲線為正偏，峰態(tài)窄，概率累積曲線為四段式，其中躍移組分的斜率較高。

2）黃河三角洲表層沉積物由三個端元構(gòu)成，其中EM1為舊河流沉積動力，代表舊河流在較弱的水動力條件下逐漸沉積形成的河流沉積物，EM2為海洋潮流及波浪動力作用下形成的沉積物，EM3主要來源為現(xiàn)黃河沉積物。

3）運用聚類分析方法將黃河三角洲分為三類沉積環(huán)境：沉積Ⅰ區(qū)主要分布在黃河三角洲等西部河流的中上游，包括馬新河、沾利河、草橋溝、挑河，主要為舊河流沉積，水動力較弱；沉積Ⅱ區(qū)主要分布在刁口河、神仙溝、現(xiàn)黃河（清水溝）等東部河流，現(xiàn)黃河河流搬運作用較強；沉積Ⅲ區(qū)主要分布在黃河三角洲北部沿岸及潮灘，受海洋潮流作用較強，海岸受到侵蝕。

人類活動對黃河三角洲和其河口產(chǎn)生了一定的影響，在此背景下，黃河三角洲岸線發(fā)生動態(tài)改變。在黃河三角洲神仙溝以東部分岸線保存良好，但在刁口河以西岸線仍受到海洋侵蝕，應(yīng)加強岸線防護(hù)。

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