1.210Pb剖面特征与沉积速率

图3-2显示沿B2线有Z01、Z02、Z03、Z04共4个柱状样，在其北侧还有柱状样Z21。图3-3和图3-4显示这些柱状样的210Pb、137Cs、粒度组分、细粒组分、贝壳位置，以及Z01的有机碳含量。其中细粒组分包括大于5.5Φ的细粒组分和大于7Φ的细粒组分，大于5.5Φ的细粒组分是用于校正210Pb过剩值的一个组分，而大于7Φ的细粒组分是接近黏土组分的。Z01大致可识别7个灰色—黄色黏土质旋回。Z21也有灰色—黄色黏土质旋回。Z02、Z03、Z04上部为灰色沉积。Z03和Z04下部有含贝壳较多的滞留贝壳层。

图3-1　黄河1855年以来主要12次改道及河流入海口分布图（据庞家珍和司书亨，1979，修改）

图3-2　黄河三角洲斜坡至陆架区水深及沉积柱样分布图

图3-3　柱状样Z01、Z21、Z04标准化后210Pb与粒度组分关系图

图3-4　柱状样Z01、Z21、Z02、Z03、Z04的210Pb、137Cs剖面、粒度组分、X-CT图像及含贝壳情况，以及柱状样Z01的有机碳含量（图中phi=Φ）

Z01和Z21的210Pb剖面为分阶段式，每段包括210Pb向上的增大，但在顶部是减小（图3-4）。以大于5.5Φ的细颗粒组分或者大于7.0Φ的细颗粒组分为标志，可以看到，在段内细粒组分随着210Pb向上的增大（或减小）而增多（或减少）。因此，这种分段变化与细颗粒组分密切相关。Z01的210Pb剖面还与有机碳含量相关：210Pb值变大时，有机碳含量也较大；反之亦然。尤其突出的是段之间的变化：段之间210Pb突然变小，随之是细粒组分的突然变少和有机碳含量的减少。从沉积特征来看，Z01和Z02都包括一些灰色泥质沉积和棕黄色泥质沉积相间的段，并有一些突变接触的面，纹层发育（图3-4）。在CT图像上，几乎没有生物扰动（图3-4）。这些沉积特征和CT图像特征说明这些沉积是一些事件性的、快速的沉积。用粒度标准化也不能消除这种阶段式的变化，所以得不到210Pb剖面向上变小的趋势。210Pb剖面不能用于估算沉积速率。

Z02的210Pb剖面局部虽然有向上变小的趋势，但是总体变化趋势不明显。特别是砂层（含沙量大于50%）之上90cm基本没变化。与Z01和Z21不同，Z02取样深度较大，砂层之上沉积物细而均一，这段210Pb变化也很小。CT图像显示沉积物有生物扰动。Z03和Z04的210Pb剖面有明显的衰减段，可以用来计算沉积速率。CT图像显示生物扰动强。

2.137Cs起始深度与峰值、1976年黄河改道与泥质沉积

137Cs起始深度在沉积物中一般认为是1954年。但是在黄河三角洲，结合水深变化、河道历史、沉积物变化，这里137Cs起始深度应为1976年。图3-5显示柱状样Z21的情况。在Z21的约190～210cm位置有一砂层，砂层中含贝壳，以极细砂（3～4Φ）为主。砂层上部为黏土质粉砂（上部泥），砂层下部也为黏土质粉砂（下部泥）。上部泥中含有137Cs，而砂层和下部泥不含137Cs。因为砂层本身测不出137Cs（在测试的11个柱样中，所有砂质含量大于50%的样品中都无137Cs），因此1954年的位置在含137Cs泥样位置和不含137Cs泥样位置之间。实际上，1954年位置应在砂层内。根据黄河改道历史记载，改道砂层（Z21的190～210cm砂）应形成于1934—1976年之间。1976年改道清水沟流路，因此砂层与上部泥的界面应是1976年。另外，此位置1976—2012年水深显示的淤积厚度也与该界面位置相当。因此，可以认为砂层与上部泥的界面为1976年位置。1954年的位置定在砂层下部，这是1954年的最大深度。

图3-5　Z21的137Cs、岩性变化、210Pb剖面、7Be含量及砂层粒度频率曲线图

137Cs剖面显示了由三角洲前缘至前三角洲沉积速率的快速变小。137Cs为核爆炸产生的，一般认为137Cs在沉积物中出现的位置为1954年。但是，根据沉积物变化、水深变化的综合分析，黄河水下三角洲137Cs出现的位置可能是1976年。从5个柱状样的137Cs首次出现深度来看，三角洲斜坡上的Z01达250cm，向海快速变小，Z21处为180cm，Z02处为90cm，Z03和Z04两处小于50cm。(www.daowen.com)

3.7Be与快速沉积

7Be和134Cs可用于指示短期沉积。Z01、Z02和Z03上部50cm内都没有检测到这些放射性物质，但是Z21中检测到7Be和134Cs（图3-5）。7Be（477.59 ke V）在Z21的12～14cm样品中测到，活度为3.73±2.29 Bq kg-1。134Cs在Z21的8～14cm样品中测到。7Be半衰期短，为53.37d，假设衰减4个半衰期后活度低于检出限，那么，7Be显示沉积物为200d内的沉积。因此，Z21中14cm以上的沉积物为2012年沉积的。此外，Z21孔上部80cm的226Ra/228Ra也被尝试估计沉积速率，但是226Ra/228Ra并没有很好趋势，因此未得到沉积速率值。

4.水深对比、浅地层剖面及对柱状样的综合解释

为了更好分析这些柱状样，我们将柱状样数据和水深对比、浅地层剖面结合在一起进行解释。图3-6（a）中的1976年水深数据来自孙效功等（1993）；更深的区域没有1976年的测深数据，使用1958—1959年测量的数据（据“歧口河至龙口港”海图，编号11800）。这些历史数据和2012年的水深对比揭示了1976年以来沿剖面的堆积。

根据这些水深变化，柱状样位置上的堆积可以估算出来，结果见表3-1。可以看出，Z21位置的水深变化为2.0m（误差0.42m），接近于砂层上部泥的厚度（1.92m）。这个值也与137Cs起始深度1.80m接近。Z02的情况也与Z21相似。Z01岩芯的最下部也测到了137Cs，因此Z01的137Cs起始深度应该更深。从水深变化来看，Z01处1976年以来沉积了6.7m（水深变浅的值）。综合Z01、Z21和Z02，可以得到关于三角洲前缘斜坡柱状样、水深变化的模式图[图3-6（b）]。这显示1976年三角洲底部有砂层，这些砂层可能是改造形成的，也可能是从到莱州湾南岸搬运来的。多段型或均一型的210Pb剖面与三角洲的快速沉积有关。三角洲的堆积主要形成于洪水季节河流带来的沉积物，这一时期海洋动力也比较弱。137Cs活度与岩性的关系也说明上部泥形成于1954年之后，结合水深变化和岩性由砂到泥的变化，泥应是1976年以后河流改道形成的。这说明，137Cs在这些孔中的起始深度不是1954年，而是1976年。设定Z21和Z02两个柱状样上部（砂层以上）泥质的底为1976年，可以估算两个孔近期的沉积速率为5.33cm/a和2.27cm/a，而Z01的速率则根据水深变化估计为18.6cm/a。

表3-1　柱状样中砂层、137Cs起始深度、地形变化，210Pb剖面类型和沉积速率

137Cs活度与Z03则没有这种关系：在Z03砂层上部很厚一段泥中都没有137Cs，137Cs起始深度很小。137Cs起始深度在Z03和Z04中应为1954年。它们的沉积速率也由此得出（表3-1）。

综合上述分析，可以总结得到图3-6（c），该图清楚显示了从黄河三角洲前缘至深水陆架区现代沉积（1954年以来）的变化。这种变化是急剧的，由三角洲斜坡处的6.7m变化到0.5m。沉积速率则由18.6cm/a变为0.38cm/a。

除了对B2线上柱状样进行分析外，还对黄河三角洲南侧及莱州湾柱状样进行了分析。结果见图3-7。莱州湾东侧柱状样（Z05、Z09、Z15和Z19）含较多砂层（砂质含量＞50%），210Pb剖面不能给出沉积速率。三角洲南侧的Z08的210Pb误差大，衰减段不明显。此外，Z08在43cm处由下部灰色突变为上部黄色，反映事件性沉积。因此也无法依据210Pb得出沉积速率。

图3-6　黄河三角洲水深比较与浅地层剖面（a）[图3-6（a）剖面位置见图3-2中B2线]；三角洲斜坡柱状样综合解释（b）；由三角洲斜坡至陆架的现代沉积变化（c）

尽管如此，137Cs的起始深度很好地反映了本区的现代沉积。除顶部为砂的Z15和Z19外，其他三孔都检测到137Cs。Z05和Z09只在表层检测到137Cs，可能显示莱州湾的这些区域是细粒物质（主要是黄河物质）的输送通道。