曹妃甸近岸及周边海区碎屑矿物组成特征及其环境意义

祝 贺, 衣华鹏, 孙志高, 孙万龙, 孙文广, 王 伟, 王苗苗, 任 鹏



曹妃甸近岸及周边海区碎屑矿物组成特征及其环境意义

祝 贺1, 2, 衣华鹏1, 孙志高2, 孙万龙2, 孙文广2, 王 伟1, 王苗苗3, 任 鹏4

(1. 鲁东大学资源与环境工程学院, 山东烟台264025; 2. 中国科学院烟台海岸带研究所, 山东烟台264003; 3. 成都信息工程学院资源环境学院, 四川成都 610225; 4. 青岛大学环境科学与工程学院, 山东青岛266071)

为探讨曹妃甸近岸及周边海区沉积物碎屑矿物组成特征以及曹妃甸大规模围填海工程对其影响, 作者对2013年10月采自曹妃甸及周边海区的表层沉积物样品采用轻重矿物分离的方法进行了鉴定。结果表明: 大规模围填海工程在改变曹妃甸岸线形态的同时也改变了其冲淤环境, 使得碎屑矿物组分在大规模围填海前后发生一定变化。研究区的沉积物整体以轻矿物为主, 平均含量为97.83%, 其中曹妃甸近岸平均含量为95.57%; 重矿物平均含量为2.17%, 其中曹妃甸近岸平均含量为4.43%。研究区的重矿物优势矿物主要有普通角闪石、绿帘石和自生黄铁矿, 其中普通角闪石所占比例在曹妃甸近岸达到最高值(36.41%); 轻矿物的优势矿物主要有石英、斜长石和风化碎屑, 其中石英所占比例也在曹妃甸近岸达到最高值(62.72%)。研究发现, 曹妃甸近岸沉积物碎屑矿物相对含量增加而重矿物基本不变, 这在一定程度上揭示了大规模人工围填海工程对曹妃甸近岸及周边海区沉积环境的影响。

沉积物; 碎屑矿物; 组成特征

海底表层沉积物中碎屑矿物的含量与分布情况复杂, 影响因素较多。海底沉积环境取决于堆积环境中的水动力条件以及物理、化学和生物过程[1]。碎屑矿物是物源和环境的产物, 也是搬运营力对沉积物长期作用的结果。因此, 开展碎屑矿物研究对明确地质环境及其演化有重要参考价值。特别是针对重矿物组成特征和分布的研究, 对沉积环境及碎屑沉积物物源的研究具有重要意义。渤海海区沉积环境已有较长时间的研究历史, 关于渤海海区的碎屑矿物已有学者进行了较多的研究, 且现有研究主要集中在碎屑矿物种类鉴别[2-6]、物源的判断[2-3, 7-9]、搬运扩散[2, 8]和沉积环境[6]等方面。

2004年开始实施的曹妃甸围填海工程改变了曹妃甸近岸及周边海区的沉积环境。已有许多学者已对曹妃甸近岸及周边海区进行了研究, 但这些研究主要集中在岸线变迁[10-13]、潮流通道的改变[14-16]以及围填海后海洋生态服务功能评价[17]等方面。已有研究表明, 大规模围填海工程改变了曹妃甸近岸海区的潮流系统[13], 而潮流系统的改变必然会影响到近岸海区的沉积环境, 并对近岸海洋动力地貌产生深刻影响[13]。随着曹妃甸围填海工程的大规模进行, 其近岸海区的沉积物特别是表层沉积物的矿物组成以及元素地球化学特征由于受到沉积环境变化的影响而发生改变。尽管关于曹妃甸近岸及周边海区的相关研究已有很多, 但关于大规模围填海工程长期实施对曹妃甸近岸及周边海区碎屑矿物组成特征的影响研究还鲜有报道。鉴于此, 2013年10月对曹妃甸近岸及其周边海区进行了表层沉积物采样, 并对沉积物中的碎屑矿物组成进行了研究。对比前人的相关研究结果, 明确大规模围填海工程实施前后沉积物组成特征的差异。研究结果可为曹妃甸近岸及渤海湾海区的沉积物输移研究提供基础资料, 并为下一步曹妃甸围填海工程的科学决策提供数据支持。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

渤海湾位于渤海西部, 面积约为1.5×104km2, 是一个北、西和南三面被河北省、天津市和山东省等省市包围, 仅东面与渤海相通的海湾。周边主要有黄河、海河、滦河、永定河等大小河流汇入(图1)。曹妃甸位于渤海湾北部(38°58′52″~38°54′42″N, 118°33′36~ 118°30′03″E), 地处渤海湾与辽东湾的交界处。曹妃甸海域地貌类型复杂, 多为滦河口海积-冲积平原, 适合实施大规模围填海工程。曹妃甸前500 m水深达25 m、深槽达36 m; 30 m等深线水域东西长约6 km, 南北宽约5 km; 由曹妃甸向渤海海峡延伸, 有一条水深为27 m的天然水道直通黄海。水道和深槽的天然结合, 使曹妃甸成为渤海沿岸唯一不需开挖航道和港池即可建设30×104t级大型泊位的天然港址。曹妃甸围填海工程是中国迄今最大的围填海工程。2008年, 国务院正式批准《曹妃甸循环经济示范区产业发展总体规划》。示范区规划面积约1943 km2, 陆域海岸线约80 km, 计划在2004~2020 年期间填海造陆310 km2, 建立以大港口、大钢铁、大化工和大电能为核心的工业区。自2004年开始实施围填海工程, 截止到2010年曹妃甸已由一个在海水高潮时不足4 km2的小岛围填成为110 km2的大型工业示范区, 且面积仍在不断增大之中。

1.2 研究方法

1.2.1 样品采集与分析

2013年10月, 搭乘浩海0007号工程勘测船(东营市浩海海洋工程有限责任公司)对曹妃甸近岸及其周边海区进行了表层沉积物采样。该航次共采集21个渤海湾表层沉积物样品, 样点布局详见图1。本研究选取表层沉积物(0~5 cm)样品进行碎屑矿物组成分析。

沉积物碎屑矿物(粒径为: 0.063~0.125 mm, 按比重分为两类: 轻矿物和重矿物)。分析步骤主要有4步: (1)取沉积物原样适量, 烘干后称质量, 得到沉积物干样重量; (2)放烧杯中用清水浸泡, 经充分搅拌使碎屑矿物与黏土组分分离, 依次用孔径为0.063 mm和0.125 mm的铜筛对沉积物进行分离; (3)选取0.063~0.125 mm粒级的细砂组分烘干称质量, 加三溴甲烷进行重液分离(重液比重为2.89); (4)分离后分别称质量, 得到轻、重矿物质量分数及此粒级碎屑矿物质量分数, 称质量精度为0.001 g。其后对每个样品的重矿物鉴定300~350 颗、轻矿物鉴定(300±1)颗, 分别求得各种轻、重矿物颗粒的百分比。研究工作采用了实体显微镜和偏光显微镜(油浸法)观察, 鉴定中对矿物特征如颜色、形态、条痕、铁染程度、蚀变程度、颗粒相对大小、磁性、光学性质等进行了较详细的描述。

1.2.2 数据处理与分析

矿物成熟程度是指以碎屑岩中最稳定组分的相对含量来标志其成分的成熟程度。本研究采用石英/长石之比以评价沉积物的轻矿物成熟程度, 进而探讨研究区尤其是曹妃甸近岸沉积物的轻矿物成熟程度, 对分析其物源具有一定指示意义。

运用SPSS 20.0软件进行聚类分析, 采用ARCGIS 9.3软件和Origin 7.5软件进行绘图、计算及数据分析, 利用ARCGIS 9.3对碎屑矿物组成与分布进行反距离权重(IDW)插值处理。

2 结果与分析

2.1 碎屑矿物组成与分布特征

2.1.1 碎屑矿物组成特征

碎屑矿物质量百分分数是指碎屑矿物质量与沉积物原始干质量的质量百分比。轻、重矿物质量百分数是指轻、重矿物分别占碎屑矿物质量百分比。对所采集样品进行分析, 共鉴定出40种碎屑矿物, 其含量变化范围介于0.13%~47.32%, 平均含量为7.97%。其中重矿物29种、轻矿物11种。

2.1.2 碎屑矿物分布特征

研究区的碎屑矿物含量极大值出现在曹妃甸东北侧, 整体而言, 研究区的碎屑矿物分布呈现出由北向南逐渐降低的趋势, 如图2。曹妃甸近岸海区尤其是老龙沟及浅潮通道区域的碎屑矿物等值线比较密集, 空间分异较为明显。渤海湾西北部的碎屑矿物含量较高, 且主要分布在天津港外围海区。渤海湾南部海区的等值线比较稀疏, 碎屑矿物分布比较均匀, 无明显空间分异。

2.2 重矿物与轻矿物组成与分布特征

2.2.1 重矿物组成与分布特征

碎屑矿物中重矿物含量是重要的参数, 重矿物颗粒百分含量是指鉴定300颗重矿物中每种矿物所占比例。研究区共鉴定出重矿物29种, 根据颗粒百分含量, 重矿物以普通角闪石为主(27.7%), 自生黄铁矿(10.4%)和绿帘石(10.2%)次之, 其含量均大于10%, 为研究区的主要优势矿物。次要矿物有阳起石、黑云母、水黑云母、石榴子石、榍石、磷灰石、碳酸盐、钛铁矿, 磁铁矿、褐铁矿、岩屑等, 其含量介于1%~10%。少量矿物有透闪石、黝帘石、斜黝帘石、白云母、赤铁矿、白钛石、风化碎屑、锆石、电气石、透辉石、紫苏辉石等, 其平均含量小于1%。样品中偶见普通辉石、菱镁矿、胶磷石和金红石。曹妃甸近岸及周边海区的重矿物质量百分分数一般介于0.04%~9.13%, 平均值为2.17%, 其在整体上呈现出由东北向西南逐渐降低趋势(图3a)。具体而言, 渤海湾北部海区的沉积物重矿物含量较高, 尤其是在曹妃甸人工围填海东侧和南侧的近岸区域出现明显高值, 而这一分布基本与曹妃甸前缘深潮通道的分布相吻合, 与此处水动力较强有关。与之相比, 曹妃甸西部海区以及渤海湾南部海区的沉积物重矿物含量较低, 出现极低值。

2.2.2 轻矿物组成与分布特征

研究区内共鉴定出石英、斜长石、钾长石、白云母、风化云母、方解石和绿泥石7种轻矿物以及生物碎屑、有机质碎屑、岩屑和风化碎屑等4种碎屑。其中, 石英含量最高, 平均含量为38.2%; 风化碎屑(27.3%)和斜长石(11.0%)次之, 为本区的主要轻矿物。钾长石、白云母、风化云母、方解石、生物碎屑在1%~10%, 为本区次要轻矿物。绿泥石、岩屑、有机质碎屑为少量轻矿物。研究区的轻矿物质量百分含量一般介于90.87%~99.99%, 平均值为97.83%, 其含量分布与重矿物恰好相反, 整体呈现由东北向西南逐渐升高趋势(图3b)。渤海湾西南部海区的沉积物轻矿物质量百分含量较高(含量介于98.98%~99.99%),曹妃甸近岸及其东北部海区沉积物的轻矿物质量百分含量较低(含量介于90.87%~98.84%)。

2.3 碎屑矿物分区及矿物成熟度

2.3.1 碎屑矿物分区

本研究以轻、重矿物质量百分数和主要轻、重矿物组分颗粒百分数为变量, 运用SPSS 20.0软件, 选择组间连接方法对曹妃甸近岸及周边海区进行Q型聚类分析。结果表明, 研究区表层沉积物的碎屑矿物可以划分为A、B、C 3个大区(图1), 各区轻、重矿物和主要矿物的含量差异较大(表1)。

表1 研究区表层沉积物碎屑矿物分区主要轻、重矿物平均含量(%)

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

A区位于渤海湾南部, 受黄河影响明显。黄河的特征矿物为白云母, A区含量最高(4.6%), 可用于判断物源[2](图4a)。该区除风化碎屑(48.6%)和生物碎屑(4.6%)外, 石英是该区含量最高的轻矿物(14.6%), 但明显低于B、C区。该区主要的重矿物是普通角闪石-黑云母-水黑云母-褐铁矿-自生黄铁矿。B区位于渤海湾西部、西北部及渤海湾中部, 海河是汇入该区最主要的河流。与A区类似, 除风化碎屑(35.7%)和生物碎屑(5.3%)外, 石英是该区含量最高的轻矿物, 其含量为37.2%, 比C区低而比A区高, 该区主要的重矿物是普通角闪石-绿帘石-自生黄铁矿, 其中自生黄铁矿(20.3%)含量在3个区域中最高。C区位于曹妃甸近岸, 人工围填海工程东侧, 主要受滦河的影响, 特征矿物为石榴子石[2](图4b)。该区轻矿物中的石英含量远高于A、B区, 高达62.7%。同时, 斜长石、钾长石的含量也较A、B区分别高10.4%、6.2%和5.5%、6.3%。该区主要的重矿物是普通角闪石-绿帘石-磁铁矿。整体而言, 研究区的主要重矿物为普通角闪石-绿泥石-自生黄铁矿, 主要轻矿物为石英-斜长石。A区的褐铁矿、片状矿物和方解石含量较高, C区的普通角闪石、绿帘石、石榴子石、榍石、钛铁矿、磁铁矿、石英和长石类矿物含量较高, 而B区除了碳酸盐、磷灰石和自生黄铁矿含量较高外, 其他矿物含量值均介于A区和C区的数值之间。

2.3.2 轻矿物成熟度

研究发现, 研究区的轻矿物成熟程度变化范围介于0.95~4.00, 均值为2.01。其中A区的轻矿物成熟程度均值为1.23, 除向北方向出现极大值(4.00)外, A区其他部分的轻矿物成熟度远低于研究区的平均值, 这与本区石英颗粒百分含量较低相一致。研究还表明, A区的风化碎屑含量较高, 说明沉积物并未完全风化, 其对该区轻矿物成熟程度具有一定的影响。B区的轻矿物成熟程度均值为2.44, 明显高于研究区的均值。尽管本区的风化碎屑仍然较多, 但石英含量明显升高, 长石含量相对较低, 由此导致该区的轻矿物成熟程度最高。C区的轻矿物成熟度为2.21, 同样高于研究区的均值。

3 讨论

3.1 曹妃甸近岸及周边海区碎屑矿物分布特征分析

对比研究发现, 在曹妃甸近岸海区(即C区)出现重矿物的最大值, 越靠近滦河口重矿物含量越高, 由于本研究取样范围较小, 相当于邹昊[4]研究中的Ⅲ区西部, 其研究结果表明碎屑矿物和重矿物值分别介于2.1%~6.6%、3.3%~5.6%, 而本研究中碎屑矿物、重矿物含量分别为16.13%、4.42%, 与邹昊[4]研究结果相比, 碎屑矿物发生较大幅度的增长, 而重矿物含量差异不大, 说明大规模围填海工程长期实施并未对重矿物造成显著影响。这可能是因为曹妃甸大规模围填海工程的实施对原有潮流通道有一定影响, 使潮流通道变窄, 纳潮量减少, 涨落潮时水流速度减慢, 质量轻的细颗粒黏土被水流冲刷, 大量碎屑矿物在老龙沟附近沉积; 重矿物主要富集在北部海区, 可能由于其比重较大, 潮流冲刷对其影响较小, 保留了早期滦河在此入海形成的水下残体的矿物组成特征[4, 18]。

研究表明, 渤海湾的重矿物呈现出北部高于南部、由沿岸向湾中心递增的空间分布特征(图3), 曹妃甸近岸尤其是老龙沟及浅潮通道区域的碎屑矿物等值线比较密集, 含量空间变化较为明显(图2), 这可能是因为围填海工程的实施使潮流通道变窄, 涨落潮时水流速度一定程度减缓, 渤海湾北部分选性较好, 而在渤海湾南部的分选性较差[18]。研究发现碎屑矿物在近几年来, 均是渤海湾北部含量较高, 而渤海湾南部较低; 重矿物分布规律在A、B、C区的分布上却与前人研究结果基本相同。碎屑矿物分布(图2)高值区和重矿物分布(图3)高值区分布并不一致, 是因为碎屑矿物中依然含有大量的轻矿物, 导致重矿物相对含量变化不明显。可见, 曹妃甸大规模围填海工程的长期实施, 导致近岸潮流流速变化, 大量细颗粒黏土矿物被冲走; 但潮流流速并不足以将碎屑矿物中的轻矿物冲走, 表现为碎屑矿物中的重矿物含量较工程实施前未发生明显变化。

3.2 曹妃甸近岸及周边海区沉积环境特征分析

渤海是一个半封闭的内海, 仅通过渤海海峡这一狭窄水道与黄海相联, 而渤海湾又只有湾东部与外海联系, 因此渤海湾的物质来源大多来自于周边河流, 主要以黄河、滦河、海河等为主。已有研究表明, 黄河对渤海湾南部、莱州湾、渤海海峡南部以及渤海中央盆地海区都有影响[18], 但是以向北扩散影响为主。1977~1996年黄河年均入海泥沙量为6.21×108t, 1997年黄河改道由现行河道入海, 至2012年年均入海泥沙量1.47×108t, 黄河入海泥沙的影响范围和强度明显减弱1)。

曹妃甸近岸围填海工程影响区的沉积物碎屑矿物组成在很大程度上受滦河携带泥沙沉积的直接影响。在1950~1980年间, 滦河年均输沙量为0.17×108t, 1988年修建潘家口水库后, 滦河泥沙量减少94%[18], 滦河的输沙量较黄河少很多, 有少部分泥沙随滦河流入渤海且影响范围较小[19], 主要沉积在曹妃甸东侧的近岸区域。可以说, 曹妃甸近岸海区沉积环境同时受到滦河的直接影响以及围填海工程实施所产生的间接影响。此外, 该区还受到外海输入等因素的影响, 但相比周边河流输送而言影响更小。

已有研究表明, 黄河和滦河的特征矿物分别为白云母和石榴子石, 且含量有明显差别。据表2可知, 在以3条主要河流为物源的渤海湾沉积物中, 虽然研究方法与作者的方法略有不同, 但是白云母和石榴子石的分布规律差异较为明显, 与本文研究规律较为吻合, 由图4可知, 白云母主要分布在A区, 而石榴子石分布主要以C区为主。所以渤海湾北部的C区主要以滦河为物源, A区主要以黄河为物源, 而B区受海河、滦河和黄河共同物源的影响。

表2 研究区主要特征矿物含量(%)

渤海湾碎屑矿物的分布与输运除了受物质来源的影响外, 还与该区域的水动力因素有关。现代海洋水动力作用是控制碎屑矿物迁移方向和分布的主要影响因素[20]。在渤海环流的影响下, 滦河三角洲的物质随着洋流不断向西南运输。在曹妃甸岬角效应的影响下水流速度增大, 形成深槽水流最强区, 但是重矿物仍在曹妃甸东侧和南侧沉积, 形成了重矿物富集区, 说明早期滦河入海的水下残体是该区域重矿物主要来源, 物源影响大于水动力影响; 以长石为代表的部分轻矿物则被强大的水动力冲刷至渤海湾西部和西北部, 由于渤海湾北部逆时针与渤海湾南部顺时针洋流相切, 形成切变锋, 阻止了以滦河物源为主的轻矿物向南继续运移, 在该区域沉积下来。

研究发现, 曹妃甸近岸海区的矿物成熟度相对较高, 而渤海湾周边海区的矿物成熟度相对较低。就整个渤海湾海区而言, 渤海湾中部及西北部的矿物成熟度最高, 这个区域正是碎屑矿物随着洋流经过一系列动力分选以及自身和地形因素的影响, 形成切变锋, 在该区域滦河物源的碎屑矿物与黄河物源的碎屑矿物交汇, 导致其碎屑矿物成熟度较高, 这正是对水动力增强的响应。

4 结论

围填海工程长期实施导致潮流通道变窄, 近岸潮流流速增大, 大量细颗粒黏土矿物被冲走, 曹妃甸近岸碎屑矿物相对含量增加, 碎屑矿物空间分异明显。

围填海工程长期实施未对重矿物的空间分布及分选规律产生重大影响, 重矿物受物源影响大于受水动力的影响。

大规模围填海工程的实施进一步加强了曹妃甸的岬角效应, 水流加速甸前深槽冲刷明显, 曹妃甸西北部海域淤积, 矿物成熟度最高。

[1] 徐茂有, 陈友飞. 海洋地质学[M]. 厦门: 厦门大学出版社, 1999. Xu Maoyou, Chen Youfei. Marine Geology[M]. Xiamen: Xiamen University Press, 1999.

[2] 秦蕴珊, 廖先贵. 渤海湾海底沉积作用的初步探讨[J]. 海洋与湖沼, 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] 秦蕴珊, 赵一阳, 等. 渤海地质[M]. 北京: 科学出版社, 1985: 17-49. Qin Yunshan, Zhao Yiyang, et al. Geology of the Bohai Sea[M]. Beijing : Science Press, 1985: 17-49.

[4] 邹昊. 渤海湾北部沉积物分布特征及沉积环境[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2009. Zou Hao. Sediment Distribution Characteristics and Sedimentary Environment of Northern Bohai Bay[D]. Qingdao: Ocean University of China, 2009.

[5] 韩宗珠, 衣伟虹, 李敏, 等. 渤海湾北部沉积物重矿物特征及物源分析[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 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. 渤海湾西部的现代沉积[J]. 海洋通报, 1987, 6(1): 22-26. Shi Jiantang. Modern sedimentation in the western Bohai Bay[J]. Marine Science Bulletin, 1987, 6(1): 22-26.

[7] 王伟伟, 付元宾, 李树同, 等. 渤海中部表层沉积物分布特征与粒度分区[J]. 沉积学报, 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] 吴越, 杨文波, 王琳等. 曹妃甸填海造地时空分布遥感监测及其影响初步研究[J]. 海洋湖沼通报, 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] 侯庆志, 季荣耀, 左利钦, 等. 曹妃甸海域围填海工程动力地貌环境遥感分析[J]. 水利水运工程学报, 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, 许学工. 渤海湾西北岸1974~2010年逐年填海造陆进程分析[J]. 地理科学, 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] 姚忠岭. 曹妃甸工业区吹填砂土地基的处理研究[D]. 唐山: 河北理工大学, 2008. Yao Zhongling. Treatment study on foundation of hydraulic filled sand in Caofeidian industrial zone [D]. Tangshan: Hebei Polytechnic University, 2008.

[14] 张宁, 殷勇, 潘少明, 等. 渤海湾曹妃甸潮汐汊道系统的现代沉积作用[J]. 海洋地质与第四纪地质, 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] 赵鑫, 孙群, 魏皓.围填海工程对渤海湾风浪场的影响[J]. 海洋科学, 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] 季荣耀, 陆永军, 左利钦. 渤海湾曹妃甸深槽形成机制及稳定性分析[J]. 地理学报, 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] 索安宁, 张明慧, 于永海, 等. 曹妃甸围填海工程的海洋生态服务功能损失估算[J]. 海洋科学, 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] 陈丽蓉, 栾作峰, 郑铁民, 等. 渤海沉积物中的矿物组合及其分布特征的研究[J]. 海洋与湖沼, 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] 钱春林. 引滦工程对滦河三角洲的影响[J]. 地理学报, 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. 滦河口区沉积物中元素的分布和环境的关系[J]. 海洋通报, 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

(本文编辑: 谭雪静)

[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]) 黄河水沙数据来源于东营市水文水资源勘测局

P736.3

A

1000-3096(2016)08-0076-08

10.11759//hykx20150405001

2015-04-05;

2015-07-22

中国科学院重点部署项目(KZZD-EW-14); 中国科学院“一三五”规划生态突破项目(Y254021031); 国家自然科学基金(41171424, 41371104).

祝贺(1989-), 男, 山东枣庄人, 硕士研究生, 主要从事河口海岸过程与自然环境研究, E-mail: zhhue6666@ 163.com; 衣华鹏, 通信作者, E-mail: huapengyi@sina.com