东海内陆架泥质区百年来黏土矿物组成变化及其环境意义

王亮，范德江，李巍然，张喜林，3，陈彬，3，田元

(1.中国海洋大学 海洋地球科学学院 海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100；2.国家海洋局 第三海洋研究所，福建 厦门 361005；3.国土资源部 青岛海洋地质研究所，山东 青岛 266071)

东海内陆架泥质区百年来黏土矿物组成变化及其环境意义

王亮1，2，范德江1*，李巍然1，张喜林1，3，陈彬1，3，田元1

(1.中国海洋大学 海洋地球科学学院 海底科学与探测技术教育部重点实验室，山东 青岛 266100；2.国家海洋局 第三海洋研究所，福建 厦门 361005；3.国土资源部 青岛海洋地质研究所，山东 青岛 266071)

东海内陆架泥质区是东海现代沉积的“汇”，其中黏土组分是泥质区沉积物的重要组成部分。沉积物中黏土矿物组合是反映沉积区物质来源和搬运动力状况的良好指标。本文利用XRD方法分析了东海内陆架泥质区两根沉积物岩心中黏土矿物组成和含量变化，结合放射性年代标定，揭示了近百年来黏土矿物组成的演变特征，探讨了黏土矿物的来源及其含量变化的制约因素。结果表明：东海内陆架泥质区沉积物以长江来源物质为主，受黄河及瓯江等河流物质的影响；近百年来内陆架泥质区黏土矿物组合发生显著阶段性变化，它们是东亚季风强弱波动和长江入海悬沙减少的共同作用的结果。

东海内陆架；黏土矿物；物源；东亚季风；长江输沙

1 引言

东海内陆架泥质区分布在长江入海口以南、水深60 m以浅的闽浙沿岸一带。东海泥质区主要由32 μm以下的细颗粒物质组成，分选良好[1]，该泥质区呈东北-西南向条带状分布，厚度介于0～40 m，为现代沉积中心和物质的“汇”[2-4]，也是研究全新世以来海陆相互作用及沉积记录对自然变化与人类活动作用响应的重要选区。东海内陆架的全新世沉积速率[5]和现代沉积速率的研究[2，6—7]均表明本区为仅次于长江口的高速沉积区，百年来的沉积速率约0.5～2.5 cm/a[2，8—10]，可以实现年际甚至季节分辨率的沉积记录识别。众多的学者研究认为内陆架泥质沉积体主要由来自长江的物质在浙闽沿岸流等动力作用下沉积而成[3，11—15]，同时，含有浙江沿岸小型河流输入的部分物质[16]。

黏土粒级组分是内陆架泥质沉积的重要组成部分，它在追踪季风演变和物质来源上有重要意义[17—18]。黏土矿物作为黏土粒级组分的主体，黏土矿物组合变化为研究物质来源及搬运途径、环流强度的演化以及研究气候变化原因、机制和对地球系统的响应提供了丰富的资料及背景材料[19]。东海内陆架黏土矿物组分均以伊利石、绿泥石、高岭石、蒙脱石为主，东海表层沉积物黏土矿物整体分布特征表现为由北向南蒙脱石含量由高变低，绿泥石、伊利石、高岭石由低变高[18]。此外，陆架区域蒙脱石的含量分布与伊利石相反，在北部和南部含量较高、中部较低，高岭石含量由近岸向外海逐渐减少[20—21]。

东海表层沉积物的黏土矿物研究几十年来已获得不少进展，千年及以上时间尺度上的黏土矿物研究亦有开展[7，10]，但由于其来源以长江物质为主，所以黏土矿物年际演变研究较少，至于百年尺度高分辨率的研究更是鲜有涉及。历史资料显示，洪水事件使长江入海主河道不断改变，1870年期间的大洪水使长江入海主泓改走南支，而1949、1954年洪水使长江主泓重回北港。此外，由于大坝建设及水土保持，1980年以后长江入海物质大幅减少[22—24]，细颗粒沉积物的沿岸输运也随之大幅减少。这些过程在东海内陆架区黏土矿物组成与分布上是否存在明显响应以及其变化如何等问题亟需清晰的认识。本文通过对闽浙沿岸的两根沉积物岩心中高分辨的黏土矿物分析，以期获得百年来内陆架泥质区黏土矿物含量的演化规律及其对上述短期变化响应的认识。

2 材料与方法

2.1 样品采集

沉积物岩心采集于2009年5月，由“东方红2号”科学考察船执行973项目“中国东部陆架海海洋物理环境演变及其环境效应”时使用重力取样器获得。其中，C0702站位于29°12.527′N，122°27.176′E，水深40 m，岩心总长为180 cm；C0803站位于27°38.37′N，121°39.24′E，水深45 m，岩心总长度为189 cm。两站均位于东海内陆架泥质沉积区内，其位置及邻近海域的底质分布见图1。

图1 研究站位及东海近岸底质类型(底图源自文献[25])Fig.1 Location of the studied cores and the surface sediment distribution in the coastal areas of the East China Sea (modified after reference [25])

2.2 分析测试方法

放射性核素测定：测试前首先将约10 g沉积物样品烘干，烘干后适当研磨，取2～5 g干样装入专用的测试样盒密封15 d。用γ分析方法对各样品进行无损坏的多种核素同时直接测量。分析仪器为美国EG&G公司生产的由高纯锗井型探测器(Ortec HPGe GWL)与Ortec 919型谱控制器和IBM微机构成的16 k道多道分析器所组成的γ谱分析系统。放射性210Pb、137Cs的测定在中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊沉积与环境重点实验室完成。

黏土矿物分析：黏土矿物分析包括饱和片的制作、分析测试以及黏土含量计算等步骤。

饱和片的制作：取3～5 g沉积物样品放入烧杯中，多次滴加少量30%的H2O2并充分搅拌，再静置12 h以充分去除有机质。然后，加入适量的(NaPO3)6分散剂及蒸馏水，混匀后静置。根据Stokes沉降原理连续提取小于2 μm的黏土级组分，离心，直到提取足量的样品以制作黏土矿物的定向片。用滴管将样品均匀涂在载玻片上，待定向片自然干燥后，用乙二醇蒸汽56°C下饱和48 h后上机测试。

分析测试：黏土矿物X射线衍射(XRD)分析在中国海洋大学分析测试中心完成，测试仪器为日本理学产D/max-RB型旋转阳极X射线衍射仪。仪器参数为：Cu靶，工作电压40 kV，工作电流100 mA。衍射条件设置：步进长度0.02°(2θ)，扫描速度2°/min，扫描范围3°～33°。

含量计算：对黏土矿物的识别主要是根据衍射图谱上(001)晶面反射峰的位置来确定，即蒙脱石(17 Å)、伊利石(10 Å)及高岭石/绿泥石(7 Å)，其中，高岭石和绿泥石含量依据3.57 Å/3.54 Å 的衍射峰强度比值来确定。对黏土矿物进行半定量计算时，各衍射峰的权重因子参照《海洋调查-海洋地质地球物质调查国家规范》(GB/T 2763.8—2007)。

3 分析结果

3.1 沉积物岩心的粒度特征

C0702站沉积物主要为黏土质粉砂，存在较明显的沉积条带。其中在32.5～35 cm、65～67 cm、133～135 cm等层位见粉砂夹层，9.5 cm及28.5 cm等处杂有宽度3～5 mm黑色有机质团块或条带，其整体粒度组成见图2。

C0803站沉积物整体较均一，属性上也以黏土质粉砂为主，但在75～85 cm等层位砂质含量明显增加。上层17 cm颜色较深，含水率不高，且12～15 cm见黑色有机质斑块。在46 cm、80 cm及115 cm处见贝壳碎屑，140 cm以下条带现象较明显，岩心粒度组成见图2。

图2 C0702站和C0803站岩心粒度垂向分布Fig.2 The down-core grain size distributions in the cores C0702 and C0803

3.2 沉积物岩心的年代标定

本文利用210Pb和137Cs相结合的方法进行岩心的年代标定。采用作图法(CIC模式)求得210Pb对应的沉积速率；利用137Cs集中释放形成的峰值确定年代，包括1963或1964年全球集中核实验形成的主蓄积峰以及1986年受切尔诺贝利核事故影响形成的次蓄积峰。

图3 沉积物岩心放射性核素分布及沉积速率Fig.3 Radionuclides distribution and sedimentation rates in the cores C0702 and C0803

从C0702站137Cs的分布可见，其主要蓄积峰在20～21 cm和50～51 cm处，分别对应1986年和1964年。以此判断，1986-2009年间，沉积速率约为0.87 cm/a；1964-1986年阶段，沉积速率约为1.41 cm/a；1964年以前的沉积速率以1964-2009年间的平均速率进行估算。则整根岩心覆盖的时间尺度约为1851-2009年。由于本站210Pbexe的强度分布与正常的衰变规律差异较大，以此计算的岩心沉积速率(约3.2 cm/a)与137Cs的结果出入较大，故不予采用。但选取的24～66 cm层位内依据210Pbexe强度拟合的结果(1.42 cm/a)与137Cs的结果吻合的很好。这一沉积速率与附近的S0703站的结果1.42 cm/a[26]也可以很好地对比。

从C0803站放射性核素的分布可以看出：依据137Cs的强度峰判断，1986年以来的平均沉积速率约1.0 cm/a，1964-1986年间平均沉积速率为1.05 cm/a；依据210Pbexe的强度进行拟合，据剔除异常点后的22个层位的强度数据，得到平均沉积速率为1.05 cm/a，此时数据拟合效果很好(r2=0.919)。对比可知两种测年方式得到的结果吻合较好，综合判定其平均沉积速率为1.05 cm/a，而C0803站整个岩心189 cm的时间跨度约为180 a。

3.3 C0702站黏土矿物组成及垂向变化

测试样品的XRD曲线显示大部分层位的黏土矿物主要衍射峰均十分明显。根据典型层位的衍射图谱(图4)，可以看出某些层位蒙脱石衍射峰(17 Å)十分微弱，如在33～34 cm、81～82 cm处，表明其含量很少。除此以外的其他层位的图谱比较一致。此外，样品的XRD曲线也显示出方解石和白云石的存在。

图4 C0702站若干典型层位细粒沉积物XRD曲线图谱Fig.4 The XRD patterns of sediments in some typical layers in the core C0702

表1 C0702站岩心黏土矿物含量及比值的统计特征

Tab.1 Statistics of clay mineral contents and their ratios in the core C0702

项目各黏土矿物含量/%黏土矿物含量比值蒙脱石伊利石高岭石绿泥石高岭石+绿泥石伊利石/蒙脱石绿泥石/高岭石伊利石/高岭石0～120cm最大值5 278 318 89 626 4148 50 75 8最小值0 571 713 67 521 114 10 43 8平均值2 473 715 08 923 935 90 64 9标准偏差0 81 40 90 51 122 10 00 4上段平均值2 873 015 19 124 226 90 64 8标准偏差0 70 40 50 40 84 70 00 2下段平均值1 974 614 98 723 645 50 65 0标准偏差0 41 51 30 61 328 80 10 5

C0702站黏土矿物组合为伊利石-高岭石-绿泥石-蒙脱石组合。其中，伊利石含量最高，平均约为73.83%；高岭石和绿泥石次之，均值分别约为15%和8.86%；蒙脱石含量最低，其统计值见表1。整体来讲，C0702站主要黏土矿物含量基本稳定。

C0702站黏土矿物分布还表现出局部突变和阶段性差异。在33～34 cm、81～82 cm、109～110 cm和117～118 cm处，黏土矿物含量有显著波动(图5)；而以约64 cm为界，上下部分差异明显。与下部相比，上部64 cm除伊利石平均含量降低外，其他3种矿物平均含量均有升高(图5)。去掉33～34 cm显著异常层位后，上层64 cm的蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石的平均含量分别为2.8%、73.0%、15.1%和9.1%，而下部的平均值分别为1.9%、74.6%、14.9%和8.7%(见表1)，其变率(选取层位组分含量的差值相对于整个岩心中最大值与最小值差值的比值)依次为27.94%、-37.35%、20.15%和24.2%；同时标准偏差显示上部64 cm各矿物的含量波动均比下部微弱。结合沉积年代的标定，判断整个沉积物岩心黏土矿物含量阶段性突变开始的时间为1952-1953年。

图5 C0702站和C0803站岩心黏土矿物的垂向分布特征Fig.5 The down-core distributions of clay minerals in sediments from the cores C0702 and C0803

3.4 C0803站黏土矿物组成及垂向变化

C0803站黏土矿物XRD图谱中主要衍射峰也十分明显，相比C0702站方解石衍射峰微弱(见图6)。本站黏土矿物也为伊利石-高岭石-绿泥石-蒙脱石组合，其伊利石的平均含量最高，高岭石的和绿泥石的含量次之；蒙脱石的含量最低，具体统计数据见表2。在20～21 cm、36～37 cm、56～57 cm、132～134 cm等层位的黏土矿物含量明显异常于上下层位(图5和图6)。

垂向分布上，以62 cm为界可以将整个岩心分为上下两段。其中62 cm以上伊利石的含量明显降低，高岭石和绿泥石的含量显著升高(图5)，上部62 cm内伊利石、高岭石、绿泥石和蒙脱石的含量均值分别为为72%、15.3%、10.0%和2.8%，蒙脱石的含量在62 cm以上也略有减小，相对其他3种矿物变化幅度不大，但在62 cm以上其含量波动变大，标准偏差由1.5变为1.9(见表2)。62 cm以下4种黏土矿物含量的平均值分别为74.3%、14.1%、8.6%和3.0%，其变率依次为-25.1%、25.%、24%和-3.3%，从黏土矿物含量标准偏差看上层黏土矿物的含量波动略有降低。结合沉积物岩心的时间标定，判断该站黏土矿物含量阶段性突变开始的时间为1951-1952年。

图6 C0803站岩心典型层位X射线衍射峰特征Fig.6 The XRD patterns of sediments in some typical layers in the core C0803

表2 C0803站岩心黏土矿物含量及比值的统计特征

Tab.2 Statistics of clay mineral contents and their ratios in the core C0803

项目各黏土矿物含量%黏土矿物含量比值蒙脱石伊利石高岭石绿泥石高岭石+绿泥石伊利石/蒙脱石绿泥石/高岭石伊利石/高岭石0～187cm最大值8 277 017 512 128 6149 70 86 0最小值0 567 712 76 420 98 60 43 9平均值2 973 214 79 324 033 50 65 0标准偏差1 51 91 11 11 921 90 10 5上段平均值2 872 015 310 025 239 20 74 7标准偏差1 91 71 11 21 629 30 10 1下段平均值3 074 314 18 622 727 70 65 3标准偏差0 91 30 80 60 911 60 10 4

4 讨论

沉积区的黏土矿物组成主要取决于物源区的岩性及气候特征以及搬运过程的分异等[27—29]。一般来讲，高岭石形成于温暖和潮湿的气候条件，伊利石和绿泥石形成于相对寒冷和干旱的气候条件，而蒙脱石与火山岩的化学风化作用密切相关[30]。黏土矿物含量的变化除了与物质来源密切相关外，还受相互间稀释作用的制约。以往本区黏土矿物的研究侧重于表层沉积物，而岩心沉积物的研究中年代分辨率较低，数据虽然也表明黏土矿物含量的微弱变化[7]，但由于一般认为东海内陆架的沉积物主要受长江物源控制，且垂向变化不甚明显，所以很少深入讨论。

4.1 泥质区沉积物中黏土矿物来源分析

东海沉积物主要来自长江入海径流的泥沙输运以及长江口外物质的冬季再悬浮后的向南搬运[3，12—14]。同时，东海泥质区沉积物受到黄河物质的较大影响，特别是北部沉积区[31]，苏北浅滩的物质向南输运可直达杭州湾及其以南[32]。对长江水下三角洲的研究表明约600年前黄河物质开始在长江口外沉积中有明显体现，1855年以后废黄河物质也能穿越长江口向南运移[25]。近期通过对黏土矿物组合研究发现，黄河物质影响范围不仅局限于东海东北部的泥质区，而是向南推进近2个纬度，可达29°N。

由于长江、黄河流域物源区气候及风化类型的差别，长江与黄河沉积物黏土矿物组成差异明显，这有利于区分识别两种沉积物的贡献[34]。相比黄河物质，长江的伊利石、高岭石和绿泥石含均偏高，而蒙脱石含量显著偏低；黄河与长江沉积物中黏土矿物相比，蒙脱石含量一般是长江蒙脱石平均含量的1～3倍[18]，长江和黄河沉积物伊利石/蒙脱石比值差别明显[34]。周晓静等对浙江沿岸表层沉积物中黏土矿物的研究认为伊利石、蒙脱石和高岭石的相对含量较稳定，具有作为长江物源示踪标记的价值[35]。此外，长江口以南入海河流的物质组成与长江也有较大差异。徐勇航等的研究表明福建河流(闽江)的黏土矿物以高岭石为主(40%)，其次是伊利石(30%)和绿泥石，不含蒙脱石[36]，而台湾西部河流中黏土矿物以伊利石和绿泥石为主[37]，与长江河流及东海内陆架黏土矿物相比伊利石含量相当或略低，绿泥石含量明显偏高，高岭石和蒙脱石含量明显偏低。韩江、珠江的高岭石含量很高[38]。不过，浙闽等地的山溪性河流源近流短，入海悬沙相对长江泥沙供给量有限，同时较粗物质在河流入海口附近沉积，每年仅携带少量细颗粒物质入海，而长江的年输沙量约3～5亿吨，且以粉砂和黏土为主，据估计长江入海物质的约30%搬运至内陆架泥质区，因此，浙江沿岸内陆架区的沉积物主要受长江入海物质的控制[39]。

两站黏土矿物均为伊利石-高岭石-绿泥石-蒙脱石组合，伊利石占绝对优势，显示两站沉积物与长江口外以及内陆架大部分地区的黏土矿物组成的一致性，根据端元分析结果(见图7a)，可见其主要受长江的控制，同时受黄河等河流的部分影响。

由于长江物质对东海内陆架物质组成的绝对优势，对比两站沉积矿物的分布和变化可以 看出其含量和波动规律具有很大的相似性。从两站沉积物的黏土矿物组成波动来看，除蒙脱石外，两站黏土矿物变化规律基本相似，表现为伊利石含量的降低，高岭石和绿泥石含量的升高，且其突变时间接近。同时，从两站的对比来看(表3)，南部高岭石和绿泥石的含量增大幅度高于北部，且绿泥石的变化幅度大于高岭石。C0702站的蒙脱石含量在64 cm以上显著升高，而C0803站上层62 cm的蒙脱石含量相比底部略有下降。一般情况下，海洋沉积物中黏土矿物组成的变化主要归因于不同物源的贡献差异，结合洪、枯季悬浮体中黏土矿物的变化规律，推断伊利石含量降低、高岭石含量升高可能源于长江来源黏土物质的减少。由于C0702站距长江口较近，受黄海物质影响的可能较大，因此推断C0702站上层蒙脱石含量的升高也可能源于废黄河物质输运的比例增大。随着与长江口距离的增大，闽浙沿岸泥质区越向南与福建等南部河流的关系越大，这也可以通过C0702站和C0803站20世纪80年代前后沉积速率的对比来说明。对比两站突变层位上下部分黏土矿物的平均含量与东海主要河流黏土矿物数据(见图7b)，只从物源上看，C0803站黏土矿物的上层的变化似乎表明泥质区南部黏土矿物北向输运比例的增加。

图7 C0702和C0803站及邻近河流和海域黏土矿物特征图Fig.7 Ternary diagram of clay mineralogy for the cores C0702，C0803，nearby rivers and adjacent areas

表3 两站沉积物黏土矿物组成的阶段性变化

Tab.3 Periodic changes of clay mineral contents in the two cores

矿物蒙脱石含量/%伊利石含量/%高岭石含量/%绿泥石含量/%站位C0702C0803C0702C0803C0702C0803C0702C0803下部1 93 074 674 314 914 18 78 6上部2 82 873 072 015 115 39 110 0演变趋势升降降降升(小)升(大)升(小)升(大)

4.2 1950年前后黏土矿物组成改变的原因

事件性过程如台风、风暴潮等引起沉积物粒度组成以及黏土矿物含量的突变，如C0702站35 cm附近，沉积记录表现出砂和粉砂含量的突增以及黏土矿物中蒙脱石含量的突增、高岭石和绿泥石含量锐减。但在一般情况下，百年尺度上黏土矿物含量的变化主要源于搬运动力的波动及物源区贡献量的差异，而东海沿岸流强度受控于东亚冬季风的强度，以下从冬季风强度波动和长江入海悬沙量改变两方面来讨论。

4.2.1 东亚冬季风的影响

黏土矿物组合特征除了受物源区的影响，也受控于搬运过程的影响[30，40—41]。东海泥质区的形成是长江入海物质在东海沿岸流和台湾暖流相互作用的结果，而颗粒物在东海内陆架的输运主要取决于冬季东海沿岸流的强度，即冬季风的强弱。当冬季风增强、沿岸流强度增大时，颗粒物被搬运至更远处沉降。而从东海陆架区表层沉积物黏土矿物的分布特征来看，长江口及杭州湾海域的伊利石含量相比浙江沿岸泥质区明显偏低[18]。据此推断，当冬季风增强时，同一站位的伊利石含量就会降低而高岭石的含量相应升高。

当冬季风增强时，沿岸流的强度也增强，此时搬运的颗粒物的粒度相应的粗化，其黏土与粉砂的比值降低，同时根据粒径-标准偏差划分出敏感粒级，则存在粗粒组分的平均粒径变化可近似指代冬季风的强弱波动[42]。从C0702站和C0803站中黏土矿物与敏感组分中粗粒级平均粒径以及黏土/粉砂的对应来看(见图8和图9)，除个别异常层位外，一般在粗粒组分的平均粒径增大且黏土/粉砂减小时，即冬季风强度增强时，伊利石含量降低、高岭石含量升高。

近100 a内东亚冬季风经历了几个阶段的变化。徐建军等的研究认为1958-1982年处于本世纪最强的冬季风时期，之后又有所减弱[43]。对1948-2008年间东亚冬季风指数的研究也显示呈现东亚冬季风具有明显的强弱期：20世纪50年代至60年代中期和70年代末至80年代中期，冬季风显著偏强；60年代末至70年代中期以及80年代中期至今偏弱[44]。而东亚冬季风的强弱波动必然会在黏土矿物组合的年代记录中得到反映。本研究中C0702站和C0803站对应深度的伊利石、高岭石含量变化与冬季风在20世纪50年代的增强有较好的对应，此外随冬季风的增强，废黄河物质向南输运也会增多，而黄海来源沉积物中蒙脱石的比例明显高于长江物质，这也为C0702站的50年代后蒙脱石含量的增加找到原因。由于黄海物质的影响范围局限于东海北部，最远可能不超过29°N，因此在C0803站沉积物中的蒙脱石变化规律和C0702站明显不同。也正是由于冬季风的减弱，C0803站的蒙脱石含量在80年代以后进一步降低。

为了更直观地判断季风对泥质区黏土矿物组成阶段性变化影响，对比了1950年以来两站伊利石和高岭石含量与冬、夏季风强度的变化(见图10)。从图中可以看出，从1950年以来冬、夏季风强度变化比较类似，且冬夏季风增强时，整体表现为伊利石含量降低，高岭石含量升高。同时需要注意的是，尽管两者物质来源基本一致，但由于与物源区距离差异，两站位之间黏土矿物含量波动的也存在微弱差异。

图8 C0702站黏土矿物含量与沉积物粒度波动特征对比Fig.8 The relationship between clay mineral distributions and grain size variations in the core C0702

图9 C0803站黏土矿物含量与沉积物粒度波动特征对比Fig.9 The relationship between clay mineral distributions and grain size variations in the core C0803

图10 近60 a来岩心中伊利石、高岭石含量波动与东亚季风强度波动的对比Fig.10 Comparison betweem variations of illite，kaolinite contents in the two cores and the strength of East Asian monsoon in the latest 60 years

图11 长江年入海悬沙量、东亚冬季风与伊利石、高岭石比值的变化特征Fig.11 Comparison of the Sediment diacharge of the Changjiang River，intensity of the East Asian Winter Monsoon and ratios changes of illite and kaolinite

随着全球变暖，20世纪80年代以后东亚冬季风逐渐减弱，这会引起长江来源物质向南输运量的减少，这也应是位于杭州湾外的C0702站的沉积速率在80年代后大幅减小的原因之一。由于长江来源物质减少，其在闽浙泥质区的物质供应必然较少，但C0803站沉积速率基本稳定，表明必有其他来源物质的相应补充，可能是东海南部物质供应增加。而两站的黏土矿物组合与50年代以前相比仍表现出伊利石含量偏低而高岭石的含量相偏高，这表明除季风的作用外，必有其他因素的影响，其中最可能是源于长江入海颗粒物的减少。

4.2.2 长江入海物质通量的改变

根据Wang等重建的1860年以来的长江年入海悬沙量[45]与C0702和C0803站伊利石与高岭石的比值的年代特征对比来看，当年输沙量降低时，高岭石含量升高，伊利石含量及伊利石/高岭石的比值均降低，且两站的波动较为一致；这表明长江入海悬沙量的变化对东海内陆架泥质区的黏土矿物组成也有重要影响。研究表明，20世纪50年代以前，长江入海水沙变化主要受自然因素的控制；随后，由于人类活动的不断增强，特别是由于江河筑坝、水土保持等人类活动的影响，长江的年入海悬沙不断减小。特别是近30年来，从20世纪50年代至80年代的年均近5亿吨锐减至3亿多吨[22，24，45]。此外，对当前长江干支流黏土矿物的研究显示，汉江等上、中游支流的细颗粒沉积物对干流中下游影响较大[47]。由于长江中上游物质来源的减少，必然会引起伊利石含量的下降以及高岭石等组分含量的相对升高。此外，对长江下游悬浮体中黏土矿物的研究显示洪、枯季节长江悬浮体中黏土矿物表现不同，与洪季相比，枯季悬浮体中的伊利石含量下降而高岭石含量上升[49]。这与长江入海悬沙的减少而引起伊利石含量降低、高岭石含量升高类似。同时，长江输沙的减少也会引起内陆架泥质区北部沉积物中废黄河来源物质比例的相对增加，使得C0702站1980年以后蒙脱石含量仍偏高。

5 结论

(1)东海内陆架泥质区黏土矿物组成表明其主要来源于长江物质，同时受到黄河及瓯江等河流来源的影响。近百年来泥质区的黏土矿物组合特征产生了明显的阶段性变化，除蒙脱石外，其他黏土矿物的含量变率约为20%。

(2)约从1952年起，杭州湾以南泥质区的蒙脱石含量明显升高，伊利石含量明显下降，高岭石和绿泥石含量整体升高。而瓯江口外的沉积记录显示约1951年以来伊利石和蒙脱石含量明显下降，高岭石和绿泥石含量升高。

(3)东海内陆架泥质区黏土矿物含量近60年来的变化受东亚冬季风强弱变化以及长江入海悬沙量不断减少的共同影响。冬季风的增强导致伊利石含量的降低、高岭石含量的升高，而长江入海悬沙量的减少也会引起伊利石含量的降低。

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The variation of clay minerals contents on the inner shelf of the East China Sea in the last one hundred years and its environmental implication

Wang Liang1，2，Fan Dejiang1，Li Weiran1，Zhang Xilin1，3，Chen Bin1，3，Tian Yuan1

(1.KeyLabofSubmarineGeosciencesandTechnologyintheMinistryofEducation，CollegeofMarineGeosciences，OceanUniversityofChina，Qingdao266100，China; 2.ThirdInstituteofOceanography，StateOceanicAdministration，Xiamen361005，China; 3.QingdaoInstituteofMarineGeology，MinistryofLandandResources，Qingdao266071，China)

The modern depocenter in the East China Sea is the mud area on the inner shelf，and the clay fraction of the sediments in the area is the main component. In the study of sedimentology，the clay minerals assemblage was widely used as an indicator of provenance and transportation of particulates. In this study，we used the method of XRD to study the variation of clay mineral contents in two gravity cores collected from the mud area. The clay minerals，together with the analysis of grain size and radioactive dating on the samples，have been used to discuss their environmental implications. The result shows that sediments in the mud area of East China Sea are mainly derived from the supply of Changjiang River，and contain a little from the Huanghe River and Oujiang River. And，clay mineral records have exhibited significant changes in the last one hundred years，which may be influenced by the fluctuations of East Asian Monsoon and the decreasing of sediment discharge of the Changjiang River.

inner shelf in the East China Sea；clay minerals；provenance；East Asian Monsoon；sediment discharge of the Changjiang River

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.05.009

2013-12-25；

2014-06-05。

国家自然科学基金项目(41376055,41030856)；国家重大基础研究发展计划项目(2010CB951202)。

王亮(1983—)，男，河南省项城市人，助理研究员，主要从事海洋沉积学研究。E-mail:wliangouc016@163.com

*通信作者：范德江(1965—)，男，福建省闽清县人，教授，从事海洋沉积学和沉积地球化学研究。E-mail:djfan@ouc.edu.cn

P736.21+2

A

0253-4193(2015)05-0087-14

王亮，范德江，李巍然，等.东海内陆架泥质区百年来黏土矿物组成变化及其环境意义[J].海洋学报，2015，37(5)：87-100，

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