吳翼，付淑清，夏真

( 1. 中國科學(xué)院南海海洋研究所 中國科學(xué)院邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室，廣東 廣州 510301；2. 廣東省科學(xué)院廣州地理研究所 廣東省遙感與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用實驗室/廣東省地理空間信息技術(shù)與應(yīng)用公共實驗室，廣東 廣州 510070；3. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室（廣州），廣東 廣州 511458；4. 廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州 510075)

1 引言

江河入海的河口地區(qū)位于陸地和海洋兩個巨型系統(tǒng)的交匯界面，區(qū)域內(nèi)河流迅速向海展寬，而其近海地帶頻繁受到潮汐的頂托。在此背景下，河流流速快速衰減，因而區(qū)域內(nèi)通常會沉降厚層的流水搬運物質(zhì)。這種特殊地質(zhì)條件下的水下沉積序列是恢復(fù)過去海平面變化和三角洲地質(zhì)地貌耦合演化歷史的良好載體。氣候變化是全球范圍內(nèi)備受關(guān)注的核心問題，對于沿海地區(qū)，海平面加速上升預(yù)期帶來的生態(tài)和人文威脅形勢十分嚴(yán)峻[1-2]。因而研究沿海地區(qū)海平面升降和環(huán)境變化的演化歷史，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

鐵元素是地殼中豐度最高的氧化還原敏感性金屬元素，其氧化還原循環(huán)是沉積物在埋藏環(huán)境下關(guān)鍵的地球化學(xué)反應(yīng)之一。鐵的物理、化學(xué)狀態(tài)的改變與沉積物的磁學(xué)性質(zhì)緊密相關(guān)。借助巖石磁學(xué)的系統(tǒng)方法，近年發(fā)展起來的環(huán)境磁學(xué)可以有效地研究包括三角洲沉積體系在內(nèi)的一系列環(huán)境過程中含鐵的磁性礦物的形成、運移、沉積以及沉積后復(fù)雜的改造過程[3-5]。受成巖作用影響，沉積序列中含鐵化合物的含量和活性等亦可能隨深度發(fā)生明顯變化[6-7]。借助有效的定性定量指標(biāo)揭示不同成巖過程和沉積環(huán)境下樣品的磁性變化，將有助于進(jìn)一步認(rèn)識沉積物所蘊(yùn)藏的地質(zhì)歷史演化過程。

基于華南珠江三角洲過去的大量鉆孔資料，已有研究發(fā)現(xiàn)珠江河口沉積地層中蘊(yùn)含了海水入侵和陸地風(fēng)化侵蝕記錄的往復(fù)更替[8-18]。本研究聚焦于珠江下游河口地區(qū)的水下沉積序列，結(jié)合在伶仃洋灣口所獲得的鉆孔巖芯全剖面的磁性變化結(jié)果，對比沉積物巖性組合和現(xiàn)有的微體古生物證據(jù)，嘗試從環(huán)境磁學(xué)角度對鉆孔巖芯的沉積序列所反映的地質(zhì)變化歷史做出進(jìn)一步的探討。

2 研究區(qū)域背景

珠江年徑流量是僅次于長江的中國第二大河流，其由東江、北江和西江等多條河流匯聚而成，經(jīng)由廣東境內(nèi)的八大口門進(jìn)入南海；由于東江、北江和西江從不同方向匯入河流灣口地區(qū)，形成了各自的三角洲，珠江三角洲的幾何形態(tài)因此與眾不同[8-10,19]。珠江流域面積超過45×104km2，屬于亞熱帶氣候區(qū)，多年平均年降水約為1 600～2 200 mm，多年均溫在14～22℃，雨熱同期，是東亞季風(fēng)氣候敏感區(qū)。流域內(nèi)地勢整體自西北向東南傾斜。珠江流域受季節(jié)性影響顯著，徑流年內(nèi)分布不均，約80%的年徑流量和95%的懸移質(zhì)在汛期4-9 月匯入珠江[20]。珠江三角洲位于珠江流域下游，面積約為10×104km2，更靠近南亞熱帶氣候區(qū)。珠江三角洲沉積發(fā)育始于晚更新世[8-14]，相對于長江和黃河三角洲而言明顯要年輕。珠江河口地區(qū)沉積作用主要由河口動力、泥沙輸運所控制，進(jìn)入河口區(qū)的流域來砂顆粒相對較細(xì)[21]。根據(jù)河口沉積動力特征，匯入珠江河口及近岸海區(qū)的表層沉積物可以劃分為砂質(zhì)、泥質(zhì)和混合沉積3 個典型粒組[22]。

3 材料和方法

3.1 巖芯概況

本研究選擇華南珠江最大的河口灣伶仃洋的一條鉆孔巖芯作為研究對象。鉆孔編號為NZ2，位于內(nèi)伶仃島以北約2 km（22°26.2′N, 113°48.2′E, 圖1），取樣點水深約為4.6 m。巖芯由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局于2003 年獲得，使用國產(chǎn)GY-100 型鉆機(jī)鉆取。巖芯總長度為27.90 m，以顆粒較細(xì)的粉砂質(zhì)黏土、黏土質(zhì)粉砂和黏土質(zhì)砂為主。巖芯中上部7 m 深度附近可能記錄了全新世底界，此界限上下兩組沉積物組成明顯不同，被認(rèn)為是平行不整合接觸關(guān)系[23]（圖1）。根據(jù)早期研究中的巖性描述，巖芯頂部至8.30 m 可劃分為3 層，分別為灰黃色粉砂質(zhì)黏土（0～0.75 m），灰色黏土質(zhì)砂（0.75～7.05 m），以及青灰色-黃褐色斑狀粉砂質(zhì)黏土（7.05～8.30 m）[23]。值得注意的是，這3 層中都不同程度地出現(xiàn)各種生物遺存，其中，頂層0.75 m厚度內(nèi)含有少量植物碎屑，而有孔蟲化石僅在巖芯上部8.30 m 中被發(fā)現(xiàn)[23,25]。巖芯中部13.60～16.50 m 記錄了從粗砂、細(xì)砂至粗砂的3 個分層。在25.50 m 深度以下再次出現(xiàn)松散狀粗砂層（含少量礫石），厚度約為1.7 m，底部不整合接觸于青灰色或灰色風(fēng)化花崗巖基巖。

圖1 NZ2 鉆孔位置及地層信息Fig. 1 Location of Core NZ2 and its stratigraphic information

將巖芯經(jīng)過縱向一分為二切割后，其中一半冷藏保存。在用于分析研究的另一半巖芯縱向切割面上，略微削整表面，將2 cm 邊長的立方體無磁塑料盒沿巖芯自頂至底依次扣入進(jìn)行樣品采集。共采集獲得1 034 個半定向（未標(biāo)定方位角）樣品。因為巖芯管中樣品殘留量的影響，以下6 個區(qū)段未能采集樣品，包括3.20～3.75 m，4.40～4.80 m，5.45～6.70 m，15.70～16.40 m，22.40～22.80 m，25.20～26.40 m，相應(yīng)信息在巖性柱圖中已做標(biāo)識。

夏真等[23]首次報道了該巖芯的5 個14C 年代結(jié)果，其中3 處有具體年齡值，分別為：7.6～7.7 m，（16 700±800） a BP（BP 指以1950 年為年齡起算點往更老推算）；13.5～13.6 m，（25 050±1 000） a BP；22.4～22.5 m，（27 520±650） a BP。巖芯NZ2 中可用于絕對測年的材料比較有限，欲構(gòu)建精確年代框架仍然存在較大阻礙。

3.2 環(huán)境磁學(xué)實驗

本研究利用捷克AGICO 公司生產(chǎn)的MFK1-FA卡帕橋多頻磁化率儀測量了全部1 034 個半定向樣品的室溫低頻體積磁化率（下文中稱為低頻磁化率），儀器工作頻率為F1=976 Hz，磁場強(qiáng)度為400 A/m。利用2G 公司生產(chǎn)的615 型非磁滯剩磁磁化儀（ARM Magnetizer）對全部樣品磁化獲得非磁滯剩磁（ARM），交流場峰值設(shè)定為100 mT，直流場強(qiáng)度為0.05 mT，剩磁測量在2G 755 型超導(dǎo)磁力儀上完成。在完成非磁滯剩磁實驗的樣品中，以等間距挑選1/4 數(shù)量（共計259 個）的樣品，繼續(xù)利用2G 交變退磁系統(tǒng)在100 mT峰值交變磁場中首先進(jìn)行退磁清洗，然后在ASC 脈沖磁力儀（型號IM-10-30）中獲得等溫剩磁（IRM），剩磁測量利用AGICO 公司生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)磁力儀（JR6）完成。共計259 個樣品分別在1 000 mT，反向100 mT 和300 mT磁場下獲得了IRM，此處分別記為SIRM（飽和等溫剩磁）、IRM-100mT和IRM-300mT。在沉積環(huán)境研究中，低頻磁化率通?？捎糜诜从吵练e序列整體的鐵磁性礦物含量變化情況，ARM 用于提取相對較細(xì)顆粒（主要是單疇和準(zhǔn)單疇狀態(tài)）的磁性礦物信息，SIRM 能夠用于反映除順磁性和抗磁性物質(zhì)以外的磁性顆粒的貢獻(xiàn)[3-5, 26]。

結(jié)合不同層位的巖性特征及其磁性特點，本研究采集了少量離散樣品用于磁性礦物定性研究。這些樣品經(jīng)過自然晾干后，利用瑪瑙研缽研磨至比較均勻的狀態(tài)，即手觸無明顯顆粒感。粉末樣品的磁化率-溫度變化曲線在MFK1-FA 卡帕橋的氬氣環(huán)境下測量完成，儀器工作頻率為F1=976 Hz，磁場強(qiáng)度為400 A/m。代表性樣品的等溫剩磁獲得曲線使用前文IRM 實驗相同儀器測量，施加的最高磁場強(qiáng)度達(dá)到3 T。

4 結(jié)果與分析

4.1 磁性礦物組成

圖2 中展示的樣品來自于巖芯NZ2 的3 個不同深度位置，它們的低頻磁化率相差比較明顯。在升溫曲線上，最明顯的特征是，這3 個樣品的磁化率在580℃附近顯著降低，指示了磁鐵礦的存在；在繼續(xù)升溫至700℃的過程中（見圖2 下部單獨展示的升溫曲線），3 條曲線中都能見到磁化率的進(jìn)一步降低并趨于0，表明赤鐵礦也對磁化率產(chǎn)生了一定貢獻(xiàn)。此外，在升溫曲線室溫至280℃的區(qū)間，3 個樣品的磁化率值變化不大，可以識別出緩慢的上升（圖2a）或下降（圖2b，圖2c）的變化趨勢，可能受到細(xì)顆粒磁性礦物（例如，超順磁顆粒）逐漸解阻的影響。3 條升溫曲線在400～500℃（圖2a）、280～320℃和450～500℃（圖2b）、280～320℃（圖2c）都出現(xiàn)了磁化率的升高，可能與沉積物樣品中含鐵的黏土礦物、硅酸鹽礦物等，在氬氣條件下，受熱轉(zhuǎn)化成亞鐵磁性磁鐵礦有關(guān)[27]。樣品在加熱前后室溫條件下的磁化率值相差懸殊，表明加熱過程中有大量新生成的高磁化率礦物，這可能進(jìn)一步說明經(jīng)由其他含鐵物質(zhì)受熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)生了一定量的磁鐵礦。

圖2 代表樣品的磁化率-溫度變化曲線Fig. 2 Temperature dependence of magnetic susceptibility curves from representative samples

來自7 個不同層位樣品的等溫剩磁獲得曲線（圖3a）具有相似形態(tài)，在300 mT 之后仍明顯有繼續(xù)上升的趨勢，表明樣品中低矯頑力和高矯頑力組分的并存。在300 mT 磁場作用下，這些樣品獲得的等溫剩磁可以達(dá)到飽和等溫剩磁（本研究以3 T 磁場強(qiáng)度計算）的84%～96%（表1）。7 個樣品的剩磁矯頑力差別較大，從大約22 mT，到大約45 mT，以及較高的大約62 mT（圖3b，表1）。

表1 樣品等溫剩磁獲得特征的信息Table 1 Isothermal remanent magnetization acquisition data for representative samples

圖3 歸一化的等溫剩磁獲得曲線（a）與剩磁矯頑力曲線（b）Fig. 3 Normalized results for saturation isothermal remanent magnetization acquisition (a) and back-field demagnetization (b) curves for representative samples

4.2 沉積序列的磁性變化

如圖4 所示，低頻磁化率、ARM 和SIRM，這3 個磁學(xué)參數(shù)反映了沿全巖芯剖面自頂向下比較一致的變化特征。圖4 中，若不考慮10.3～11.5 m 區(qū)間的記錄，這3 個參數(shù)大體指示了自頂至底“三階式”的跳躍結(jié)構(gòu)（參考圖中的灰色水平分界線）：最高階（頂部至1.1 m），中階（1.1～7 m），低階（7～27 m 至基底）。10.3～11.5 m 層位突出的記錄大致與中階（1.1～7 m）取值水平相近，但明顯區(qū)別于低階之中的其他層位。圖4 中同時繪制了每個參數(shù)對數(shù)坐標(biāo)下的結(jié)果，對比之下并未觀察到顯著的次級變化特點。

利用IRM 數(shù)據(jù)計算了3 個評價參數(shù)，公式如下[3-4,28]：

HIRM = 0.5×(SIRM+IRM-300mT)，

S-ratio = -IRM-300mT/SIRM，

L-ratio = HIRM/[0.5×(SIRM+IRM-100mT)]，

式中，HIRM 和S-ratio 的組合通常用于評價赤鐵礦等反鐵磁性礦物在研究載體中的絕對和相對含量，S-ratio取值越低指示反鐵磁性礦物的相對含量越高。HIRM（圖5b）與前述3 個參數(shù)有近似的“三階式”變化特征（對比圖4），但HIRM 在約9.5～14.5 m 的變化特征明顯不同于前三者。S-ratio 在巖芯中部約6.9～15.3 m變化幅度較大，在其他層段基本上維持在較穩(wěn)定狀態(tài)（取值多高于80%，圖5c）。由于矯頑力和磁性礦物含量等變量的共同影響，HIRM 和S-ratio 這些量化指標(biāo)會具有多解性，此處引入另一個參數(shù)“L-ratio”，用于評價和限定前面二者的指示意義。

圖6 顯示，L-ratio 與HIRM 有兩種明顯不同的對應(yīng)關(guān)系：其一，HIRM 在較低值范圍內(nèi)變化時，與L-ratio 呈較好的線性相關(guān)（圖中虛線所示，及圖6c 中擬合關(guān)系）；其二，HIRM 增大并在較大范圍內(nèi)變化時，與L-ratio 無明顯對應(yīng)關(guān)系，但L-ratio 變幅較前一種情況明顯偏小（圖中灰色方形區(qū)域）。前一種對應(yīng)關(guān)系表明HIRM 的變化更大程度上體現(xiàn)了反鐵磁性礦物矯頑力的變化趨勢，可能源于物源區(qū)的變化，而后一種對應(yīng)關(guān)系則表明HIRM 反映了赤鐵礦等高矯頑力磁性礦物的絕對含量變化[28]。因此，綜合圖5 和圖6 判斷，HIRM 和S-ratio 二者在巖芯中上部，從頂部至7.9 m 以及9.5～14.5 m 的變化（圖6b），應(yīng)受控于軟磁與硬磁礦物含量的變化，也就是適用于對這二者常規(guī)的解釋模式。而巖芯中另外兩部分，包括7.9～9.5 m 以及14.5 m 往下至巖芯基底附近（圖6c），HIRM和S-ratio 的變化指示了沉積物中載磁礦物來源的變化信息。

圖5 鉆孔NZ2 沉積序列的磁性礦物含量變化特征Fig. 5 Down-core variations of magnetic mineral contents for Core NZ2

圖6 巖芯NZ2 樣品的L-ratio 與HIRM 相互關(guān)系模式Fig. 6 Plots of L-ratio versus HIRM for samples from Core NZ2

5 討論

5.1 埋藏環(huán)境對沉積物磁信號的影響

沉積物中賦存的磁性礦物因種類、粒徑和含量等差異在埋藏環(huán)境中會有差異性表現(xiàn)。受還原成巖作用影響，隨著深度增加，亞鐵磁性礦物（例如磁鐵礦）含量通常會表現(xiàn)出整體減少的趨勢[29]。粒徑大小不同的磁鐵礦顆粒在這一過程中發(fā)生改變的時間會有差別，粒徑更細(xì)的顆粒會較早地被還原[30-31]。相對而言，反鐵磁性礦物（如赤鐵礦、針鐵礦）則較不易被還原溶解[32-35]。如前所述，巖芯NZ2 剖面的磁性變化，包括低頻磁化率（圖4a）、ARM（圖4b）、SIRM（圖4c），以及硬磁礦物絕對含量參數(shù)HIRM（圖5b），顯示了沿巖芯向下近似階段式的減小趨勢，這一特征似乎與典型的早期成巖作用下沉積物磁性變化特點吻合。然而，觀察整個鉆孔巖芯的巖性變化特征，上述的一系列磁性變化可能更大程度上受到物源或沉積環(huán)境變化的影響。雖然圖4 中3 項參數(shù)僅僅在10.3～11.5 m這一較窄的跨度內(nèi)顯示出相對高值，但是S-ratio 和HIRM 在約6.9～15.3 m 指示了同步的多期（至少3組）振蕩旋回（圖5）。巖芯中下部16.5～25.3 m 以及向下至鉆孔基底，沉積物顆粒相對較粗（主要為粉砂，底部為花崗巖風(fēng)化層），磁性礦物含量維持在相對較低水平。綜合巖性變化和磁學(xué)參數(shù)曲線的特點來看，巖芯NZ2 整體應(yīng)并未受到明顯的早期成巖作用帶來的影響。

5.2 磁性變化對物源與沉積環(huán)境變化的揭示

當(dāng)沉積物質(zhì)組分具有多個來源時，磁學(xué)性質(zhì)的差異性特征對物源區(qū)分有一定的指示作用[3-5]。例如，利用磁學(xué)指標(biāo)體系對南海的深海沉積物[36]、江蘇北部潮灘沉積[37]、北方風(fēng)成黃土[38]、西北內(nèi)陸干旱區(qū)沉積物[39]等進(jìn)行系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)的組合特征有助于區(qū)分物質(zhì)的不同來源?；诃h(huán)境磁學(xué)指標(biāo)體系實施的研究近年已在珠江三角洲地區(qū)開展起來[16,40-42]。本研究側(cè)重于對比巖芯地層記錄[23,25]以及周邊站位的已有報道[13,15,17-18,24]，將NZ2 的沉積序列整體劃分為Ⅰ～Ⅳ4 套沉積層（圖5，表2）：（Ⅰ）自基底往上，27.9～25.3 m，（Ⅱ）25.3～16.5 m，（Ⅲ）16.5～8.3 m，（Ⅳ）8.3 m 至巖芯頂。根據(jù)全巖芯磁性變化的特點，本研究暫時無法就可能存在的次一級海平面波動進(jìn)行探討（例如，對比文獻(xiàn)[16]）。沉積層Ⅱ和Ⅳ主要承載了兩次海侵之后相對高海面條件下的沉積物堆積過程，對應(yīng)海相或濱海相沉積序列，而Ⅰ和Ⅲ則對應(yīng)受陸相風(fēng)化和侵蝕背景下的沉積環(huán)境。受到測年數(shù)據(jù)的影響，本文未對巖芯中下部地層提供更詳細(xì)的年代限制。巖芯NZ2 和周邊鉆孔揭示的地層結(jié)構(gòu)對比可見于表2。

NZ2 底部沉積層Ⅰ之中包含了從硬質(zhì)基底花崗巖向上至粗砂層的過渡。這一套沉積層（Ⅰ）在珠江三角洲地區(qū)分布普遍[13]。盡管剩磁信息相對較弱，但非磁滯剩磁和飽和等溫剩磁參數(shù)仍然顯示出從基底面往上過渡時一個小的“跳躍式”變化（圖4b, 圖4c），這可能與巖石風(fēng)化產(chǎn)生新的細(xì)顆粒礦物（包含了磁性礦物）的富集有關(guān)，與海平面變化的影響無明顯關(guān)系。內(nèi)伶仃島南側(cè)的L2孔中留存有類似的砂礫混合層，而更靠近深水槽的L16孔中并沒有發(fā)現(xiàn)同期的粗顆粒沉積層[15]，反映了這一河口地區(qū)水下地貌條件在這幾個站位之間亦存在明顯的差異。

對沉積層Ⅱ的地質(zhì)背景判斷需要結(jié)合周邊記錄的結(jié)果。圖4 中3 項參數(shù)的曲線在這一套沉積層中絕大部分（除底部25 m 深度附近的薄層記錄外）都表現(xiàn)為非常穩(wěn)定而缺少變化的特征，表明這一套厚層黏土質(zhì)粉砂層中磁性礦物整體偏少。圖6 調(diào)用L-ratio對HIRM 評價的結(jié)果顯示，HIRM 在這一區(qū)間更大程度上反映了磁性礦物矯頑力的變化特點。因此，HIRM和S-ratio（圖5b, 圖5c）在這一套粉砂層中相對穩(wěn)定的特征性記錄，應(yīng)受控于沉積物中硬磁性礦物的矯頑力變化[28]，這一物理屬性被認(rèn)為與載磁礦物的來源存在較密切的關(guān)聯(lián)。在鄰近的L2和L16站位中（圖1），基底花崗巖及風(fēng)化殼之上存留了一套灰黑色“淤泥質(zhì)黏土”，這一層位與NZ2 巖芯的沉積層Ⅱ為同期沉積類型。已有研究在L16對應(yīng)層位發(fā)現(xiàn)了明確的有孔蟲分布[15]，揭示其受到海侵影響。蕨類植物孢子出現(xiàn)于同期沉積中，可能指示了周緣陸相土壤的酸性環(huán)境，因此不利于沉積體系中鈣質(zhì)殼體的保存[15]。Yim 和Li[43]在香港附近的鉆孔研究發(fā)現(xiàn)，因海平面下降而暴露于地表環(huán)境的海相層，有可能受到酸性地下水的溶解作用影響，導(dǎo)致沉積物中部分物質(zhì)溶解。這一類似的土壤條件很可能是NZ2 以及L2站位難以發(fā)現(xiàn)海相鈣質(zhì)有孔蟲的重要原因。這種條件亦可能部分溶解鐵氧化物，造成沉積物中磁性礦物的部分流失。就沉積層Ⅱ而言，由于這一套物質(zhì)的磁性變化穩(wěn)定，溶解作用應(yīng)并未造成顯著影響，至少不是控制這一套沉積層磁性礦物含量變化的主要因子。

NZ2 中上部沉積層Ⅲ累積厚度約8.2 m，界于上下兩套海相沉積層之間。除去頂部（8.3～9.5 m）和底部（14.5～16.5 m），沉積層Ⅲ大部分表現(xiàn)出軟磁性和硬磁性礦物含量此消彼長的顯著變化（圖5b，圖5c），這種振蕩不是來自于海平面起伏的影響，而可能緣于珠江搬運的碎屑物質(zhì)源區(qū)的同期環(huán)境波動。最顯著的磁性增強(qiáng)過程發(fā)生在巖芯深度10.3～11.5 m（圖4,圖5b, 圖5c），表明同期陸地源區(qū)環(huán)境有利于土壤發(fā)育，形成大量的磁性礦物（包括硬磁和軟磁礦物），這一時期可能對應(yīng)了一段持續(xù)的水熱組合條件優(yōu)越的氣候適宜期[44-45]，或接近于間冰期的氣候條件。是否對應(yīng)了MIS 3 暖期（參考表2），還需要獲得進(jìn)一步的年代證據(jù)。沉積層Ⅲ的底部和頂部層位，各與海相層形成過渡關(guān)系。HIRM 和S-ratio 在這兩個過渡層位的變化亦反映了載磁礦物物源的變化信息（圖6c）?？梢?，HIRM 和S-ratio 在沉積層Ⅲ的指示意義并不一致，但都與沉積物中磁性礦物的物源區(qū)信息密切相關(guān)。在沉積層Ⅲ的中部主要區(qū)間，磁性礦物的含量受到（或許是特定的）物源區(qū)的環(huán)境變化影響；而在Ⅲ的頂部和底部，對應(yīng)地質(zhì)時期分別發(fā)生了海侵和海退，在伶仃洋河口區(qū)的沉積物質(zhì)來源直接受到影響，因此河流搬運物中硬磁性礦物的來源變化上升為更重要的影響因子。在內(nèi)伶仃島南側(cè)和深水槽鉆取的兩個站位巖芯中（圖1），也識別出一套被稱為“埋藏風(fēng)化殼”的花斑狀亞黏土層[15]；來自南側(cè)淺灘鉆孔的這一層風(fēng)化沉積物明顯更厚，達(dá)到了約5.5 m，另一孔中為1.2 m。在其他一些鉆孔中，此層厚度多在3～6 m，最厚的達(dá)到20 m，是介于兩套海相層之間的“上部陸相層”[13]。

表2 伶仃洋巖芯地層劃分及與珠江三角洲晚第四紀(jì)地層劃分方案對比Table 2 Stratigraphy divisions on core sediments from Lingdingyang Bay and their comparison with the stratigraphy framework of the Zhujiang River Delta

有孔蟲化石殼體大量出現(xiàn)于NZ2 巖芯上部0～8.3 m（沉積層Ⅳ），沉積物以黏土和黏土質(zhì)砂為主構(gòu)成，反映了一種相對穩(wěn)定的沉積環(huán)境。在底部8.3～7 m這一薄層粉砂質(zhì)黏土中，多個參數(shù)（圖4, 圖5b, 圖5c）均表現(xiàn)出沿剖面向上顯著的磁性記錄增強(qiáng)過程，表明了沉積物來源變化造成的影響，從前期的陸源主導(dǎo)型較快地轉(zhuǎn)變?yōu)楹恿骱秃Ｑ蠊餐饔玫那樾?。低頻磁化率、ARM、SIRM（圖4）以及HIRM（圖5b），在8.3 m以上指示了較一致的變化特征。相比之下，S-ratio 在7 m 至頂部變化平穩(wěn)（81%～92%），其在底部8.3～7 m的大幅振蕩與其他4 項參數(shù)的變化是一致的。這一多參數(shù)同步變化的特征很好地響應(yīng)了同期的海侵過程。值得特別注意的是，S-ratio 在頂部0.75 m 并未出現(xiàn)類似于其他4 項參數(shù)顯示的又一次“跳躍式”，指示軟磁性礦物的相對含量變化并不顯著；而從另一個角度來看，這可能正好說明S-ratio 相較其他參數(shù)對海水進(jìn)退過程的響應(yīng)更敏感。沉積層Ⅳ對應(yīng)于伶仃洋L2和L16兩個站位上部的厚層“淤泥”，屬于高海面環(huán)境下的沉積序列[15]。在此背景下，河流搬運物中亞鐵磁性磁鐵礦和反鐵磁性赤鐵礦等物質(zhì)的組成保持相對穩(wěn)定，反映了整體流域的氣候環(huán)境維持在比較平穩(wěn)的狀態(tài)。進(jìn)入間冰期后，海平面上升，對河口及三角洲的地貌類型轉(zhuǎn)變會產(chǎn)生明顯的影響[46-47]。晚第四紀(jì)時期，特別是進(jìn)入全新世后期，河流搬運物中包含更多具有復(fù)雜地表信息的陸源風(fēng)化碎屑，人類的農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)活動對鐵的物理循環(huán)過程造成的干擾[5]可能逐漸加劇。NZ2 頂部0.75 m 厚度內(nèi)的黏土組分保存了全巖芯最高的磁性礦物含量（圖4, 圖5b），可能對應(yīng)了全新世后期區(qū)域內(nèi)與人類活動影響關(guān)聯(lián)的沉積變化響應(yīng)。Zhong 等[48]研究發(fā)現(xiàn)，在NZ2 巖芯中（與本研究相同），以0.75 m 深度為界，上部沉積物中鉑族元素含量遠(yuǎn)高于下部，很可能反映了珠江三角洲地區(qū)人類活動的巨大影響。而由于臺風(fēng)對本地區(qū)的頻繁影響，由此引起的再沉積作用也可能是其中鉑族元素富集的潛在原因[48]。其他研究報道在珠江河道和河口的淺表層沉積物中檢測出了營養(yǎng)元素富集[49]、陸源有機(jī)質(zhì)顯著增多[50]，從多重角度反映了流域內(nèi)土地利用變化和人類活動加劇對河口區(qū)沉積記錄的影響。

6 結(jié)論

本研究顯示，珠江河口NZ2 站位巖芯的磁性變化序列并未受到早期埋藏環(huán)境下明顯的成巖作用改造。結(jié)合鉆孔巖性特征和已報道的古生物研究結(jié)果，本研究發(fā)現(xiàn)，NZ2 巖芯沉積序列中的磁性變化特征較好地響應(yīng)了珠江河口地區(qū)晚更新世以來經(jīng)歷的兩次海侵事件。低頻磁化率、ARM、SIRM 以及HIRM 參數(shù)，指示了全巖芯比較一致的磁性變化特征；在鉆孔頂層的淤泥質(zhì)沉積物中保存了全巖芯中最高的磁性礦物含量，可能反映了近期人類生產(chǎn)活動對珠江河流輸運物質(zhì)組分的影響。在晚更新世以來先后兩次海水侵入背景下，HIRM 和S-ratio 的參數(shù)組合分別指示了磁性礦物的矯頑力或組分變化的信息，與磁性礦物的來源或其源區(qū)環(huán)境變化有重要聯(lián)系。多重參數(shù)對比的結(jié)果顯示，S-ratio 參數(shù)在本研究中更靈敏地響應(yīng)了海水的侵入和退出的影響。

致謝：鐘立峰博士提供了部分用于熱磁分析的樣品，低頻磁化率和離散樣品的熱磁分析測試在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的環(huán)境磁學(xué)實驗室完成，其他磁學(xué)實驗在中國科學(xué)院南海海洋研究所古地磁實驗室完成，評審專家提出了寶貴的意見和建議，謹(jǐn)致謝忱。