李 鑫 張 霞 林春明 鄧程文 李緒龍 馮旭東 夏長(zhǎng)發(fā) 黃舒雅 趙雪培

內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210023

1 概述

沉積物組成分析在河口海岸研究中備受關(guān)注，最近10年中國(guó)發(fā)起了區(qū)域性的亞洲大陸邊緣“源-匯”過(guò)程與陸海相互作用國(guó)際合作計(jì)劃，如自然資源部 《全球變化與海氣相互作用》 專(zhuān)項(xiàng)（2010—2020）之 《“源-匯”過(guò)程與陸海相互作用》項(xiàng)目，旨在查明亞洲大陸邊緣關(guān)鍵地區(qū)的地層記錄并研究其“源-匯”過(guò)程，最終闡明“源-匯”系統(tǒng)的發(fā)育過(guò)程及成因機(jī)制（石學(xué)法等，2021）?，F(xiàn)代河口沉積物中碎屑物質(zhì)主要來(lái)自陸源輸入，由于受氣候、物質(zhì)來(lái)源和水動(dòng)力等因素控制，不同地區(qū)碎屑礦物組合類(lèi)型和分布存在明顯差異（Cham ley，1989）。黏土礦物作為河口沉積物的重要組分，其組成分布特征在物源指示、流域古氣候特征、沉積環(huán)境動(dòng)力過(guò)程以及沉積物搬運(yùn)模式等方面都具有重要研究?jī)r(jià)值（Feuillet et al.，1980；趙 杏 媛，1990；Petschick et al.，1996；Gingele et al.，2001；何夢(mèng)穎等，2011；Bi et al.，2015；Liu et al.，2018；Nasnodkar et al.，2019；林春明等，2021）。蒙脫石和綠泥石在化學(xué)組分上富Fe和Mg，主要來(lái)自偏基性火成巖和變質(zhì)巖，而伊利石和高嶺石主要為中酸性物質(zhì)風(fēng)化產(chǎn)物，多數(shù)不含F(xiàn)e和Mg。沉積巖主要造巖礦物長(zhǎng)石初期風(fēng)化形成2∶1型層狀黏土礦物，如伊利石和綠泥石，隨著風(fēng)化加強(qiáng)，伊利石脫K轉(zhuǎn)化為1∶1型層狀黏土礦物，如高嶺石（Nesbitt and Young，1982），因此，高嶺石對(duì)應(yīng)強(qiáng)淋濾、強(qiáng)風(fēng)化的濕潤(rùn)條件，綠泥石對(duì)應(yīng)干冷條件下的弱風(fēng)化。此外，伊利石和蒙脫石易在弱水動(dòng)力、偏堿性條件下沉積，故二者在河口地區(qū)含量較少；而高嶺石易在河口部位等水動(dòng)力條件較強(qiáng)、偏酸性的條件下沉積（Cham ley，1989；Ehrmann et al.，1992；Gingele，1996；Diekmann et al.，1999；魏飛，2013）。

錢(qián)塘江作為中國(guó)東南部入海河流的重要一支，不僅流域面積廣、基巖巖性多樣，其入海河口緊鄰泥沙含量豐富的長(zhǎng)江河口，潮汐作用強(qiáng)烈，因此，杭州灣地區(qū)復(fù)雜的水動(dòng)力過(guò)程、沉積演化、物源供給以及對(duì)全新世氣候的響應(yīng)吸引了眾多研究學(xué)者（張桂甲和李從先，1995；Lin et al.，2004，2005；Zhang et al.，2014，2015，2018，2021；席亞娟等，2015，2016；Liu et al.，2018）。全新世以來(lái)，隨著海平面變化，錢(qián)塘江下切河谷經(jīng)歷快速充填—埋藏的演化：（1）15.0～8.0 ka BP，氣候轉(zhuǎn)暖，海平面迅速上升，海侵形成河漫灘—古河口灣沉積；（2）8.0～6.0 ka BP，海平面上升至最高值，下切河谷形成近岸淺海；（3）6.0 ka BP至今，海平面趨于平穩(wěn)，形成現(xiàn)代河口灣（Lin et al.，2005；張霞，2013）。長(zhǎng)江—錢(qián)塘江—東海陸架組成一個(gè)世界典型的強(qiáng)潮型三角洲—河口灣—陸架源匯系統(tǒng)，錢(qián)塘江下切河谷全新世充填物的沉積演化與毗鄰的長(zhǎng)江下切河谷和東海陸架密切相關(guān)（Zhang et al.，2015，2021；張霞等，2018）。長(zhǎng)江沉積物自8.0 ka BP開(kāi)始大量進(jìn)入錢(qián)塘江下切河谷，其既可通過(guò)沿岸流將長(zhǎng)江沉積物直接運(yùn)送到錢(qián)塘江下切河谷內(nèi)，也可通過(guò)潮流／波浪將已沉積在口外或杭州灣北岸沉積物再懸浮和再搬運(yùn)帶入到錢(qián)塘江沉積體系中；在8.0～6.0 ka BP之間，50%的長(zhǎng)江來(lái)源物質(zhì)沉積于錢(qián)塘江下切河谷內(nèi)，形成近岸淺海沉積，而6.0 ka BP以來(lái)，只有不到4%的長(zhǎng)江源沉積物進(jìn)入到錢(qián)塘江下切河谷內(nèi)，形成現(xiàn)代河口灣沉積，大部分長(zhǎng)江泥質(zhì)沉積物在沿岸流的作用下向南搬運(yùn)，形成長(zhǎng)達(dá)800 km長(zhǎng)的浙閩沿岸泥質(zhì)條帶（吳華林等，2006；Zhang et al.，2015，2021；Liu et al.，2018）。

另外，全新世氣候變化一直是地球科學(xué)研究的熱點(diǎn)，錢(qián)塘江流域構(gòu)造穩(wěn)定，其下切河谷充填物的地球化學(xué)指標(biāo)可作為古風(fēng)化和古氣候的指示，特別是細(xì)粒黏土礦物組成（Xiong et al.，.2010；Bi et al.，2015；Bao et al.，2019；Ren et al.，2019），但錢(qián)塘江下切河谷充填物中黏土礦物組成缺乏系統(tǒng)性研究，且影響其分布的因素還有待考證。因此，本研究對(duì)全新世錢(qián)塘江下切河谷充填物的黏土礦物組成進(jìn)行分析，并結(jié)合中國(guó)東南沿海7條主要入海河流的黏土礦物組合和分布特征（楊作升，1988；范德江等，2001；Ma et al.，2010；徐勇航等，2013；張霞，2013；席亞娟，2015），探討了其與物源、氣候以及水動(dòng)力條件之間的耦合關(guān)系，為世界相似河口區(qū)全新世沉積物中黏土礦物組成、展布規(guī)律及其控制因素等方面研究提供寶貴資料。

2 研究區(qū)概況

錢(qián)塘江作為中國(guó)東南部入海河流的重要一支，是浙江省第一大河，其流域覆蓋浙江省西北部和安徽省東南部（118°～122°E，29°～30°N），處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。錢(qián)塘江北源為新安江，南源是蘭江，二者在建德縣梅城匯合下行至聞堰，稱(chēng)為富春江，聞堰至澉浦這一段為富春江，其與浦陽(yáng)江匯合為錢(qián)塘江。河長(zhǎng)從北源新安江起累計(jì)總長(zhǎng)668 km，流域面積55 558 km2（師育新和戴雪榮，2015）。錢(qián)塘江流域覆蓋面積廣，出露地層復(fù)雜（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，2005；Zhang et al.，2015）。錢(qián)塘江上游新安江流經(jīng)大量花崗閃長(zhǎng)巖以及部分的花崗巖體，而另一上游分支蘭江流經(jīng)晚侏羅世的中酸性火山巖和花崗巖、流紋斑巖巖體；中匯水系富春江廣泛流經(jīng)晚侏羅世中酸性火山巖、分水江小面積出露石英閃長(zhǎng)巖；下游曹娥江流域巖性復(fù)雜，包括晚侏羅世中酸性火山巖、基性的橄欖玄武巖、中性的石英二長(zhǎng)巖（俞國(guó)華等，1995）；錢(qián)塘江下游入海河口位置由大面積的第四系沉積物組成（圖1）。整體錢(qián)塘江水系流域巖體出露43%的第四系沉積物，38%的晚侏羅世中酸性火山巖，6%的花崗巖，6%的花崗閃長(zhǎng)巖，2%的流紋斑巖，2%的橄欖玄武巖，1%的石英二長(zhǎng)巖，1%的石英閃長(zhǎng)巖，1%的晚侏羅世侵入巖。

圖1 錢(qián)塘江流域地質(zhì)圖及SE2孔位置（據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，2005；Zhang et al.，2015；有修改）Fig.1 Geologicalmap of the Qiantang River drainage basin and location of core SE2（modified from China Geological Survey，2005；Zhang et al.，2015）

末次盛冰期以來(lái)錢(qián)塘江下切河谷自下而上依次發(fā)育河床復(fù)合體（含礫砂）、河漫灘（砂質(zhì)泥與細(xì)砂）、古河口灣（泥質(zhì)與砂質(zhì)泥互層）、近岸淺海（泥夾粉砂條帶）、現(xiàn)代河口灣（細(xì)砂及砂質(zhì)泥）5個(gè)沉積單元，整體上粒度由下至上先變細(xì)后再變粗（李從先等，2008；張 霞，2013；Wang et al.，2020）?，F(xiàn)代河口灣因強(qiáng)潮影響，水動(dòng)力強(qiáng)烈、沉積物分選優(yōu)良、顆粒均勻、懸移質(zhì)和推移質(zhì)均以粉砂為主。

3 材料和方法

錢(qián)塘江下切河谷全新世沉積物的黏土組分樣品取自SE2孔的現(xiàn)代河口灣、近岸淺海、古河口灣和河漫灘沉積物，前三者的取樣間隔為2m，后者為4m，共計(jì)24個(gè)樣品。SE2孔位于浙江省余杭—蕭山一帶（120°21′57″E，30°12′38″N），鉆孔共51.5m長(zhǎng)，取心率為96%，巖性主要有含礫砂、細(xì)砂、粉砂和泥（Zhang et al.，2014）。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)黏土礦物的分析步驟為：（1）首先取約10 g樣品，先后用體積含量為30%的H2O2溶液和1mol／L的HCl溶液與樣品充分反應(yīng)以去除有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽，待反應(yīng)結(jié)束不再產(chǎn)生氣泡后用去離子水清洗2次，使樣品有抗絮凝作用而充分分散；（2）抽取上部小于2μm的懸浮液，離心濃縮，每個(gè)樣品制成3個(gè)自然定向片，用乙二醇蒸汽在40～50℃條件下將其中一個(gè)自然定向片恒溫7 h再冷卻制成乙二醇飽和定向片，并在550±10℃條件下將另一自然定向片恒溫2 h，自然冷卻至室溫制成加熱片；（3）采用Cu靶線光源分別對(duì)自然定向片（3°～35.99°2θ，步長(zhǎng)0.01°）、乙二醇飽和片（3°～35.98°2θ，步長(zhǎng)0.02°）和高溫加熱片（3°～35.98°2θ，步長(zhǎng)0.02°）進(jìn)行黏土礦物X射線衍射（XRD）測(cè)試。該實(shí)驗(yàn)在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，測(cè)試儀器為布魯克D8 Advance系統(tǒng)的X射線衍射儀，配備LYNXEYE XE-T能量色散二維陣列探測(cè)器，工作電壓為3 kV，工作功率為1.6 kW。

黏土礦物種類(lèi)的鑒定和解釋主要依據(jù)3種測(cè)試條件下（自然定向片、乙二醇飽和片和高溫片）獲得的XRD疊加圖譜進(jìn)行綜合對(duì)比。在自然定向片的XRD圖譜中，伊利石的特征衍射峰為10?和5?，高嶺石和綠泥石的特征衍射峰基本重合，為7?和3.5?，蒙脫石的特征峰為15?。乙二醇飽和對(duì)伊利石、高嶺石和綠泥石基本無(wú)影響，但會(huì)使蒙脫石膨脹，致使其衍射峰從15?增加至17?。加熱條件下，高嶺石結(jié)構(gòu)被破壞，致使衍射峰3.58?消失，而綠泥石的結(jié)構(gòu)可能被破壞導(dǎo)致3.53?衍射峰強(qiáng)度降低（靳華龍等，2019）。本次研究主要依據(jù)Biscaye（1965）提出的方法計(jì)算各類(lèi)黏土礦物的相對(duì)含量，公式中所涉及波峰參數(shù)的半定量計(jì)算使用JADE6.0軟件在乙二醇飽和樣品的XRD衍射曲線上進(jìn)行扣背景、尋峰等確定。由于高嶺石和綠泥石特征峰非常接近，難以區(qū)分，故在使用Biscaye（1965）方法所獲得的基礎(chǔ)上，對(duì)3.5?左右的高嶺石和綠泥石峰采用Peak fit軟件進(jìn)行分峰擬合來(lái)確定兩者的相對(duì)含量。其次，采用5?與10?的峰面積比值來(lái)表示伊利石的化學(xué)風(fēng)化指數(shù)，10?峰的半高寬表示伊利石結(jié)晶度（KI指數(shù)，Kuber，1964）。伊利石主峰越尖銳，結(jié)晶程度越好，因此，結(jié)晶度與KI指數(shù)呈反比。

4 SE2孔全新世沉積物黏土礦物特征

圖2 錢(qián)塘江下切河谷SE2孔近岸淺海相沉積物的黏土礦物XRD衍射圖譜（a）與高嶺石和綠泥石3.5?峰的Peakfit分峰擬合（b）Fig.2 XRD patterns showing characteristics of clay minerals in of fshore shallow marine sediments from core SE2 in Qiantang River incised valley（a）and peak separation fitting for kaolinite and chlorite in 3.5?peak by using Peakfit sof tware（b）

SE2孔全新世沉積物黏土礦物主要由伊利石（I）、綠泥石（Chl）、高嶺石（Kao）和蒙脫石（S）組成，未識(shí)別出蛭石。伊利石含量為40.89%～68.84%，平均59.99%，最高值出現(xiàn)在近岸淺海，垂向上由深到淺整體表現(xiàn)為先遞增，近岸淺海開(kāi)始遞減；綠泥石含量為7.72%～35.54%，平均17.52%，垂向上由深到淺整體表現(xiàn)為先遞減再遞增，在古河口灣和近岸淺海的界限附近呈現(xiàn)陡的遞減，近岸淺海開(kāi)始遞增；高嶺石含量為9.00%～18.74%，均值14.23%，垂向上由深到淺表現(xiàn)為先遞增再遞減，近岸淺海開(kāi)始遞減；蒙脫石含量為0%～33.86%，平均8.26%，其含量在縱向上變化最為明顯，從底部的河漫灘至頂部的河口灣呈現(xiàn)明顯遞增趨勢(shì)（表1；圖3）。河漫灘與近岸淺海相之間，各黏土礦物組成發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)變。在河口灣16.1m處黏土礦物組成出現(xiàn)異常，表現(xiàn)為蒙脫石含量突增至 33.86%，而伊利石含量降低至40.89%，綠泥石和高嶺石的含量與縱向上變化不明顯，分別為15.03%和10.22%。由于伊利石和蒙脫石粒度偏小，容易在水動(dòng)力弱的條件下沉積，河口地區(qū)含量較少，相反綠泥石粒度最大，容易在河口部位等水動(dòng)力條件較強(qiáng)地方沉積。前人研究顯示，東海外部陸架沉積中心黏土礦物中蒙脫石的分布較高，可高達(dá)18%，而伊利石的含量約50%（Zhao et al.，2018）。因此，SE2鉆孔距地面16.1m深處的蒙脫石與伊利石的異常分布可能為事件沉積導(dǎo)致，將東海陸架甚至更遠(yuǎn)處的黏土礦物帶至錢(qián)塘江河口灣沉積。

表1 錢(qián)塘江下切河谷SE2孔全新世沉積物黏土礦物組成特征Table 1 Clay mineral composition of the Holocene sediments from core SE2 in Qiantang River incised valley

圖3 錢(qián)塘江下切河谷SE2孔全新世沉積物黏土礦物含量垂向變化特征Fig.3 Vertical variation trend of contents for clay mineral from sediments of core SE2 in Qiantang River incised valley

錢(qián)塘江下切河谷充填物中的伊利石KI指數(shù)在縱向上由深到淺表現(xiàn)為遞增—遞減—遞增的趨勢(shì)，最頂部的現(xiàn)代河口灣為伊利石KI指數(shù)的相對(duì)低值區(qū)。研究區(qū)伊利石KI指數(shù)的變化范圍為0.13°～0.72°Δ2θ，平均為0.42°Δ2θ。約一半樣品的伊利石KI指數(shù)小于0.4°Δ2θ，主要分布在現(xiàn)代河口灣，其次為近岸淺海，表明現(xiàn)代河口灣的伊利石結(jié)晶度極好，所遭受的大陸源區(qū)的水解作用較弱（劉志飛等，2007）。伊利石化學(xué)風(fēng)化指數(shù)的變化范圍為0.32～0.96，縱向上整體表現(xiàn)為遞減—遞增，大多數(shù)伊利石化學(xué)風(fēng)化指數(shù)大于0.50，而小于0.50的低值區(qū)主要分布在現(xiàn)代河口灣，由此可見(jiàn)，研究區(qū)的黏土礦物主要為源區(qū)物質(zhì)遭受化學(xué)風(fēng)化蝕變而成。

5 黏土礦物對(duì)SE2孔沉積物源匯系統(tǒng)反映

SE2孔全新統(tǒng)埋藏較淺，成巖作用較弱，黏土礦物間相互轉(zhuǎn)化不明顯，因此黏土礦物組合基本可反映物質(zhì)來(lái)源。研究發(fā)現(xiàn)SE2孔河漫灘和古河口灣沉積物中黏土礦物組成表現(xiàn)為：伊利石+綠泥石含量大于75%，蒙脫石含量小于10%，高嶺石含量大于15%；而近岸淺海和現(xiàn)代河口灣沉積物中黏土礦物組成表現(xiàn)為：伊利石+綠泥石含量小于75%，蒙脫石含量大于10%，高嶺石含量大于10%；根據(jù)黏土礦物分布可將Ⅰ段（河漫灘和古河口灣沉積物）和Ⅱ段（現(xiàn)代河口灣和近岸淺海沉積物）明顯區(qū)分開(kāi)（圖4）。Ⅰ段中的黏土礦物組成與河口外的中國(guó)東南部入海河流的黏土礦物分布相似性不大，而與現(xiàn)代錢(qián)塘江干流和主要支流沉積物的黏土礦物組成相似（圖4-a），表明該時(shí)期錢(qián)塘江下切河谷沉積物主要由錢(qián)塘江上游提供。這是因?yàn)樵摃r(shí)期雖然海平面從現(xiàn)今海平面之下110～120m逐漸上升至現(xiàn)今海平面之下30m（Liu et al.，2004），但海岸線仍遠(yuǎn)離現(xiàn)今海岸線，長(zhǎng)江和錢(qián)塘江下切河谷仍然彼此分離，古長(zhǎng)江沉積物主要局限于其下切河谷內(nèi)，未進(jìn)入錢(qián)塘江下切河谷（圖6；Liu et al.，2007；張霞，2013；zhang et al.，2014，2015）。然而Ⅱ段沉積物中的黏土礦物組成與長(zhǎng)江下游更為相似（圖4-b），表明該時(shí)期海平面的極速上升已淹沒(méi)錢(qián)塘江和長(zhǎng)江下切河谷，兩者相互連通，河口外長(zhǎng)江物質(zhì)因潮流、波浪、風(fēng)暴潮、環(huán)流等剝蝕搬運(yùn)而進(jìn)入到錢(qián)塘江下切河谷中（圖5），這與前人通過(guò)重礦物、元素地球化學(xué)和鋯石U-Pb測(cè)年分析結(jié)果一致（張霞等，2018；Zhang et al.，2021）。

圖4 錢(qián)塘江下切河谷SE2孔黏土礦物與錢(qián)塘江流域黏土礦物對(duì)比（a）（錢(qián)塘江流域數(shù)據(jù)來(lái)自席亞娟，2015）以及與河口外黏土礦物的對(duì)比（b）（河口外數(shù)據(jù)來(lái)自楊作升，1988；Xu，1983；范德江等，2001；Xu et al.，2009；張軍強(qiáng)等，2011；Xu et al.，2012；He et al.，2013；Wang et al.，2013；梁小龍等，2015）Fig.4 Comparison of clay-mineral component between Qiantang River incised-valley fill and sediments from Qiantang River drainage area（a）（Data about the Qiantang River drainage area after Xi，2015），and sediments of main rivers outside Qiantang River estuary（b）（data about the main rivers outside Qiantang River estuary after Yang，1988；Xu，1983；Fan et al.，2001；Xu et al.，2009；Zhang et al.，2011；Xu et al.，2012；He et al.，2013；Wang et al.，2013；Liang et al.，2015）

圖5 錢(qián)塘江下切河谷SE2孔物源搬運(yùn)模式（改自Zhang et al.，2021）Fig.5 Model of sediment transportation in Qiantang River incised valley（modified from Zhang et al.，2021）

綠泥石和伊利石含量研究層段變化不大，不能用來(lái)區(qū)分物源，而蒙脫石和高嶺石的含量變化可較好地指示錢(qián)塘江下切河谷充填物黏土礦物來(lái)源（圖6）。高嶺石含量自錢(qián)塘江流域表層河流向下切河谷呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，錢(qián)塘江流域上游兩大支流新安江和蘭江的高嶺石最高，下切河谷Ⅰ段（河漫灘和古河口灣沉積物）高嶺石含量最低，因此下切河谷的高嶺石主要來(lái)源于錢(qián)塘江流域。而在Ⅱ段（現(xiàn)代河口灣以及近岸淺海），高嶺石遞減的趨勢(shì)下還有明顯的蒙脫石含量的增加，此時(shí)海平面上升至錢(qián)塘江河口灣，長(zhǎng)江和錢(qián)塘江下切河谷相互連通，沿岸流作用增強(qiáng)，錢(qián)塘江下切河谷混入外來(lái)長(zhǎng)江物質(zhì)，因此可以推測(cè)錢(qián)塘江下切河谷Ⅱ段的蒙脫石主要由長(zhǎng)江物質(zhì)提供。錢(qián)塘江流域基巖類(lèi)型主要為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)巖以及少量基性橄欖玄武巖，這些巖石中含有大量的長(zhǎng)石、云母等鋁硅酸鹽礦物，其在干冷環(huán)境下弱淋濾脫K形成大量的伊利石，或在溫暖潮濕的環(huán)境下K+完全淋失形成高嶺石；而巖石中的少量的輝石、角閃石以及黑云母等則為綠泥石提供了物質(zhì)基礎(chǔ)（湯艷杰等，2002；Fagel et al.，2003）。并且，除曹娥江和浦陽(yáng)江以外，流域基巖為中酸性、富K+、貧Na+和Ca2+，因此蒙脫石不易形成（Griffin et al.，1968）。而長(zhǎng)江流域跨越多個(gè)造山帶，大面積分布碳酸鹽巖、陸源碎屑巖、以及中酸性侵入巖、片麻巖等，特別是長(zhǎng)江流經(jīng)世界著名的峨眉山大火成巖省（何夢(mèng)穎等，2011），堿性、潮濕、貧K+、富Na+和Ca2+環(huán)境下的大面積基性火山巖或火山灰為蒙脫石的形成提供了物質(zhì)和環(huán)境條件。

圖6 錢(qián)塘江流域表層沉積物與錢(qián)塘江下切河谷充填物的高嶺石和蒙脫石含量對(duì)比Fig.6 Plot showing difference of kaolinite and smectite contents between sediments from Qiantang River drainage area and incised-valley fill

此外，圖4-b中可見(jiàn)現(xiàn)代河口灣和近岸淺海沉積物中黏土礦物分布與黃河下游的黏土礦物分布也有相似性，主要體現(xiàn)在蒙脫石含量明顯增加至12%左右，但研究表明黃河沉積最多到達(dá)（123°E，32°N）的位置，因此處于（122°E，30°N）位置的錢(qián)塘江河口灣很難有黃河物質(zhì)的進(jìn)入（范德江等，2002；Shi et al.，2015；Liu et al.，2018）。但也可能是蘇北地區(qū)的老黃河沉積物給錢(qián)塘江下切河谷提供了部分物源，有待進(jìn)一步研究。

6 黏土礦物對(duì)SE2孔全新世沉積物物源區(qū)氣候響應(yīng)

氣候不僅對(duì)黏土礦物成分含量產(chǎn)生影響，在礦物結(jié)晶學(xué)特征上也有較好顯示。伊利石結(jié)晶度受溫度、壓力、時(shí)間和顆粒大小等因素影響，其中受溫度影響最大，溫度越高，氣候越溫暖潮濕，化學(xué)風(fēng)化越強(qiáng)，伊利石結(jié)晶度越差，KI指數(shù)越大（文寶萍等，2008；萬(wàn)琳琪，2020）。前人認(rèn)為，伊利石化學(xué)風(fēng)化指數(shù)可以用來(lái)確定風(fēng)化作用類(lèi)型，數(shù)值大于0.50指示強(qiáng)烈水解作用，即以化學(xué)風(fēng)化為主，伊利石化學(xué)風(fēng)化指數(shù)越高，指示古氣候越濕熱（Gingele et al.，2001）。如圖7-a所示，研究區(qū)伊利石化學(xué)風(fēng)化指數(shù)的變化范圍為0.32～0.96，一般大于0.50，而小于0.50的低值區(qū)分布在現(xiàn)代河口灣，由此可見(jiàn)，研究區(qū)的黏土礦物主要為源區(qū)化學(xué)風(fēng)化蝕變而成。由于河漫灘、古河口灣的伊利石化學(xué)風(fēng)化指數(shù)高于現(xiàn)代河口灣和近岸淺海，前者化學(xué)風(fēng)化更為強(qiáng)烈，而現(xiàn)代河口灣以及近岸淺海沉積時(shí)期化學(xué)風(fēng)化相對(duì)較弱。整體上，伊利石化學(xué)風(fēng)化指數(shù)與伊利石KI指數(shù)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，與伊利石結(jié)晶度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，擬合直線相關(guān)系數(shù)為0.04，伊利石化學(xué)指數(shù)越高，伊利石結(jié)晶度越高（數(shù)值越低），說(shuō)明伊利石水解越弱，反之亦然。物源區(qū)的長(zhǎng)石、云母等鋁硅酸鹽礦物風(fēng)化形成伊利石，風(fēng)化加強(qiáng)時(shí)，伊利石進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為蒙脫石或者高嶺石，因此破壞了伊利石的晶體結(jié)構(gòu)從而導(dǎo)致伊利石的結(jié)晶度下降（參考Liu et al.，2007），顯然理論上伊利石風(fēng)化指數(shù)和結(jié)晶度之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，與本次研究中的情況相反，造成這種現(xiàn)象的原因可能是未區(qū)分開(kāi)的長(zhǎng)江物源和錢(qián)塘江物源的沉積顆粒具有不同的風(fēng)化程度和結(jié)晶度。如果將兩者分開(kāi)討論時(shí)，考慮到僅河漫灘相沉積物物源單一，僅為錢(qián)塘江流域提供，其伊利石化學(xué)風(fēng)化指數(shù)與結(jié)晶度之間呈現(xiàn)較好的負(fù)相關(guān)，

相關(guān)系數(shù)為0.94。因此，在使用伊利石結(jié)晶度來(lái)反映化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度，進(jìn)而討論氣候變化時(shí)，一定要考慮沉積物物源演化對(duì)其的影響，即在利用該相關(guān)性圖時(shí)需考慮到泥沙來(lái)源的復(fù)雜性。

高嶺石主要形成于溫暖、潮濕的熱帶土壤環(huán)境，對(duì)應(yīng)強(qiáng)淋濾、強(qiáng)風(fēng)化的濕潤(rùn)條件；與高嶺石的分布相反，綠泥石則主要來(lái)自火成巖和變質(zhì)巖的風(fēng)化，在寒冷、干燥的環(huán)境中富集；伊利石與綠泥石類(lèi)似，而蒙脫石主要富集在半干旱環(huán)境（Gingele，1996）。S／Chl和Kao／I指標(biāo)對(duì)通過(guò)追蹤流域泥沙來(lái)源重建環(huán)境變化具有一定的指導(dǎo)意義，可以全面說(shuō)明各影響因素相關(guān)的差異。在干冷氣候條件下，隨著風(fēng)化加強(qiáng)，蒙脫石可以轉(zhuǎn)變?yōu)槊擅撌G泥石的混層，伊利石可以轉(zhuǎn)化為高嶺石，因此，高S／Chl值指示干冷的氣候條件，高Kao／I值指示強(qiáng)風(fēng)化（Ma et al.，2010）。圖7-b中，從河漫灘和古河口灣至現(xiàn)代河口灣和近岸淺海，Kao／I值無(wú)明顯變化，而S／Chl值明顯增高，且長(zhǎng)江河口的S／Chl值位于Ⅰ段和Ⅱ段之間。由于蒙脫石的含量受物源影響，而綠泥石的分布受水動(dòng)力影響較大，作者認(rèn)為從河漫灘和古河口灣至現(xiàn)代河口灣和近岸淺海顯著增高的S／Chl值，可能與Ⅱ段沉積時(shí)期長(zhǎng)江沉積物的大量輸入，以及近岸淺海時(shí)期的高海平面和較弱水動(dòng)力條件有關(guān)，并不能很好地反映氣候變化。長(zhǎng)江中下游地區(qū)早全新世（11.7～8.2 ka BP）氣候由干冷轉(zhuǎn)為溫和濕潤(rùn)，中全新世（8.2～4.2 ka BP）氣候最為濕熱，在6.0 ka BP以后，氣候波動(dòng)強(qiáng)烈，且氣溫逐漸回落，晚全新世（4.2 ka BP 至今）時(shí)期氣候接近現(xiàn)今（周子康和劉為綸，1996；蕭家儀等，2004）。盡管Kao／I變化微弱，但是仍可見(jiàn)（圖7-b）：（1）古河口灣—近岸淺海時(shí)期（～13.0～6.0 ka BP），長(zhǎng)江物源混入以及氣候變化共同影響高嶺石和伊利石分布，2種因素相互作用，使得Kao／I無(wú)明顯連續(xù)變化，但在近岸淺海時(shí)期（～9.0～6.0 ka BP），Kao／I值和高嶺石含量均達(dá)到整個(gè)下切河谷的最高值（圖3），較好地對(duì)應(yīng)了最為濕熱的中全新世；（2）近岸淺?！F(xiàn)代河口灣（～8.0 ka BP至今），Kao／I值明顯降低、風(fēng)化減弱，高嶺石含量也逐漸降低，表明氣候逐漸回冷（圖3；圖7-b）。因此綜合多種黏土礦物的氣候指標(biāo)后，認(rèn)為在杭州灣地區(qū)，因復(fù)雜的物源、強(qiáng)烈的水動(dòng)力影響，高嶺石可能是一個(gè)相對(duì)較好的氣候指標(biāo)。

圖7 黏土礦物氣候指標(biāo)：（a）伊利石化學(xué)風(fēng)化指數(shù)與KI指數(shù)相關(guān)性；（b）Kao／I與S／Chl相關(guān)圖Fig.7 Climate indices based on clay-m ineral assemblages：（a）correlation between illite chem ical index and illite KI index；（b）Kao／I vs.S／Chlplot

7 結(jié)論

1）錢(qián)塘江下切河谷內(nèi)SE2孔沉積物的黏土礦物由伊利石（I）、綠泥石（Chl）、高嶺石（Kao）和蒙脫石（S）組成，未識(shí)別出蛭石，均值分別為59.99%、17.52%、14.23%和8.26%。整體上從底部的河漫灘至頂部的現(xiàn)代河口灣，蒙脫石含量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，伊利石和高嶺石含量呈先遞增再遞減趨勢(shì)，而綠泥石含量先遞減再遞增。河漫灘與近岸淺海之間，各黏土礦物組成發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)變。

2）錢(qián)塘江下切河谷內(nèi)SE2孔沉積物黏土礦物組成的控制因素主要為物源，古河口灣和河漫灘沉積物含較多高嶺石，指示物源主要以錢(qián)塘江上游為主，河口外物質(zhì)貢獻(xiàn)不大，而現(xiàn)代河口灣和近岸淺海沉積物含較多蒙脫石，表明物源不僅包括錢(qián)塘江上游，河口外的長(zhǎng)江物質(zhì)也在沿岸流和漲潮的環(huán)境下帶入錢(qián)塘江河口沉積。

3）在復(fù)雜物源、強(qiáng)烈水動(dòng)力影響下的杭州灣地區(qū)，高嶺石可能是一個(gè)相對(duì)較好的氣候指標(biāo)。中全新世氣候最為濕熱，高嶺石含量最高，化學(xué)風(fēng)化程度較高；晚全新世高嶺石含量逐漸降低，化學(xué)風(fēng)化程度也減低，氣候逐漸回冷。

致謝 南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院蔡元峰老師給予黏土礦物半定量分析方面幫助，趙思狄同學(xué)給予圖件繪制方面幫助，2位匿名審稿專(zhuān)家提出了建設(shè)性修改意見(jiàn)，在此一并向他們致以衷心的感謝！