0 前言

辽东湾位于渤海北部，是一个西、北、东三面被辽宁省包围，仅南面与渤海相通的半封闭海湾，其地形从湾顶及两岸向中央倾斜，东侧水深大于西侧，表层沉积以粉砂质软泥和黏土质软泥为主。该区所处地质构造单元为中朝准地台华北断坳下辽河断陷带。该断陷是沿郯庐断裂系于中、新生代形成的大陆裂谷型断陷盆地，第三纪以来一直沉降，并沉积了巨厚的第四系^[1]。相对于渤海西岸和南部近海^{[2, 3, 4, 5]}，辽东湾区域的沉积学和古环境研究并不充分。李淑鸾^[6]和王海霞等^[7]曾针对表层沉积物中的微体古生物分布与沉积环境进行了专题研究；吴建政等^[8]对于辽东湾北部的LD01孔进行了沉积学和地震地层学研究，识别出了3个海相层和3个陆相层；王明田等^[9]通过对辽东湾中、北部3个岩心的声学特征进行研究，识别出了全新世第一海相层及其底界以下发育的一系列埋藏古河道，并对其沉积特征及其对海上工程的影响进行了分析。笔者对取自辽东湾中部长度为50.1 m的柱状岩心进行高分辨率取样并进行微体古生物统计分析，以微体古生物组合变化为主要依据对地层进行初步划分，并在相对精确的AMS¹⁴C测年基础上，对晚更新世以来辽东湾中部的古环境演化过程和地质事件进行标定，以提升这一区域的古环境研究精度。

LDD7 孔(39.6789° N，120.4186°E)是青岛海洋地质研究所在执行中国地质调查局“辽东湾近海海砂及相关资源潜力调查”项目中利用上海海洋石油局第一海洋地质调查大队勘“407轮”于2010年取自辽东湾中部的浅钻样品(取样水深30.5 m)。取样时采用回转式扫孔和绳索锤击取心相结合的方法，钻探进尺50.1 m，共取样品49管，其中泥质样品取心率＞80%，砂质样品取心率＞60%。岩心25 m以上按12 cm间隔选取微体古生物样品，25 m以下按照24 cm间隔取样，共分析300个样品。样品按照标准流程，均取50 g左右的干样，经过低温烘干、称重、充分浸泡分散后利用240目(0.063 mm)的标准筛冲洗并烘干，鉴定时将粗碎屑再过100目(0.150 mm)标准筛后，在立体显微镜下对粗样中的微体化石进行鉴定统计，鉴定标准主要参考临近海域的相关文献^{[6, 10, 11, 12, 13]}。对于微体化石丰度较大的样品采用二分法鉴定分别统计1/2、1/4、1/8……样品中的全部化石，底栖有孔虫鉴定数量每样不少于100枚，介形虫鉴定数量不少于50瓣，对于丰度较低的样品则统计全样微体化石。粒度分析样品按24 cm间隔取样，共分析样品196个，粒度分析采用激光粒度分析法，测试步骤为取适量的10%的H₂O₂和0.5 mol/L的HCl分别去除沉积物中的有机质和碳酸盐。处理过后的样品经多次洗盐，加入偏磷酸钠后，超声波分散，上机测试。测试仪器为Microtrac S3500扩展型激光粒度仪，粒级标准采用尤登-温德华氏等比制Φ值粒级标准。

图 1 研究区以及LDD7岩心位置 Fig. 1 Atlas of study area and the location of core LDD7

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选取底栖有孔虫丰度较高的层位，镜下每样挑选不少于10 mg混合底栖有孔虫样品进行AMS¹⁴C 测年，测试工作在美国Beta公司完成，测试结果见表 1。

LDD7孔0~1.8 m主要为灰色或灰黄色黏土，质软，可塑性高，平均粒径为6~8 Φ，分选较好；1.8~10.9 m以灰黄色粉砂质黏土和黏土质粉砂为主，夹杂黏土质条带，偶见铁锈色和钙质斑点，平均粒径略粗于上层，分选较好；10.9~34.2 m间的沉积物上部和下部以灰色粉砂质黏土和黏土质粉砂为主，中部以较粗的灰色粉砂为主；34.2~50.1 m以灰黄色粉砂和黏土质粉砂为主，偶见贝壳碎屑，发育黏土质条带，底部可见泥、砂互层构造，并有泥砾出现，平均粒径自底部向上变粗，为2~6 Φ，分选性变化较大。

由于辽东湾海域微体古生物总体丰度甚低，柱状样测年多采用贝壳¹⁴C或者光释光(OSL)方法。但贝壳测年往往因为再沉积等原因导致测得年龄偏老，OSL方法由于样品处理等原因容易产生较大误差。此次研究利用8个层位中底栖有孔虫的AMS¹⁴C测年数据建立了LDD7孔24 m以上层位相对精确的年代地层框架。AMS¹⁴C年龄数据应用Calib 6.0软件^[14]转换为日历年龄，转换时采用 Marine04 曲线^[15]，对全球海洋碳储库偏离量(ΔR)设为(-143±59)a。8个测年样品自上而下依次变老(表 1)，说明没有层序倒转，最下部23.9 m处的校正年龄为44.18 cal.kaBP，根据线性插值建立该孔的年代框架，结果表明0~2.5 m为全新世沉积，2.5 m以下为晚更新世沉积(图 2、图 3)，LDD7孔记录了60.85 cal.kaBP以来的环境演化过程。

图 2 LDD7孔底栖有孔虫与介形虫垂向变化 Fig. 2 The vertical distributions of foraminifera and ostracoda in Core LDD7

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图 3 LDD7孔地层划分、沉积相演化以及微体古生物垂向变化对比 Fig. 3 Stratigraphi stratigraphic dividion ,sedimentry facies evolution ,and vertical distributions of microfossils in Core LDD7

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LDD7孔共鉴定出底栖有孔虫38属77种，介形虫39属57种。根据底栖有孔虫与介形虫组合的垂向变化(图 2)，结合岩性特征，可以将50.1 m的岩心划分为9个沉积单元(U1U9)，分别代表不同的沉积环境(图 3)。

U1沉积单元(0~1.55 m) 该层底栖有孔虫丰度和分异度在段内中部达到峰值，最高丰度达到5 349 枚/50g干样，平均丰度达到1 996 枚/50g干样，简单分异度和复合分异度均值分别是12种和1.57，优势种主要包括Protelphidium turberculatum (d’Orbigny)、Ammonia dominicana (Bermudez)、Buccella frigida (Cushman)、Cribrononion subincertum (Asano)、Elphidium advenum (Cushman)、Ammonia becarii (Linné) var.等。介形虫平均丰度为299 瓣/50g干样，简单分异度和复合分异度均值分别为3种和0.62，优势种主要是Sinocytheridea latiovata Hou et Chen、Echinocythereis bradyformis Ishizaki、Perissocytheridea japonica Ishizaki、Neomonoceratina crispata Hu、Munseyella japonica (Hanai)等。微体化石优势属种均为我国近岸常见的广温、广盐种或浅海常见种，指示正常海相环境。岩心埋深0.35 m和1.15 m处的AMS ¹⁴C测年结果分别为3.33 cal.kaBP和10.03 cal.kaBP，表明这一沉积单元为全新世海相层，与渤海中部Bc-1孔识别出的黄骅海侵(9~0 kaBP)层相当^[1]。微体生物组合表明LDD7孔的全新世海侵过程又以0.85 m(8 cal.kaBP)为界，下部以广温、广盐的内陆架浅水种为主，为滨岸浅水环境；上部广盐种减少，而浅海冷水种含量上升。现代渤海水团以20 m等深线以内的具有低盐特性的沿岸水团和20 m以外具有低温、高盐特性的渤、黄海中央混合水团所控制^[1]。因此，8 cal.kaBP左右底栖有孔虫组成的变化说明LDD7孔附近由沿岸水团控制过渡为中央水团控制，此后该孔附近为水深超过20 m的浅海环境。

U2沉积单元(1.55~7.88 m) 该层底栖有孔虫丰度仅有5枚/50g干样，简单分异度和复合分异度均值分别仅为1种和0.35，零星出现的底栖有孔虫以Ammonia dominicana (Bermudez)和Ammonia becarii (Linné) var.等广盐种为主。介形虫丰度均值为20 瓣/50g干样，简单和复合分异度均值分别为3种和0.72，介形虫种群中Candoiella albicans (Brady)、Candoiella suzini Schneider、Ilyocypris bradyi Sars 等陆相种占据绝对优势，另有少量广盐种Sinocytheridea latiovata Hou et Chen出现。此外，在5.20~6.70 m连续出现指示淡水环境的轮藻藏卵器。年代框架表明U2单元代表的沉积时间为19.28~10.64 cal.kaBP，为末次盛冰期到冰后期海侵影响这一区域之前的陆相沉积环境，尤其是在末次冰消期阶段陆源淡水影响强烈。少量海相微体化石可能为二次沉积产物，由于沉积物颗粒较细(图 2、图 3)，推断这一阶段为淡水湖泊相沉积环境。

U3沉积单元(7.88~10.90 m) 该层底栖有孔虫丰度均值为93枚/50g干样，简单分异度和复合分异度均值分别为7种和1.52，优势种主要包括Elphidium magellanicum (Heron-Allen et Earland)、Ammonia becarii (Linné) var.、Ammonia dominicana (Bermudez)、Protelphidium turberculatum (d’Orbigny)、Cribrononion subincertum (Asano)、Elphidium advenum (Cushman)、Buccella frigida (Cushman)等，仍然以冷水种与广温、广盐种为主。介形虫丰度均值为8瓣/50g干样，简单分异度和复合分异度均值分别为3种和0.67，优势种主要包括Sinocytheridea latiovata Hou et Chen、Neomonoceratina crispata Hu、Tanella opima Chen、Albileberis sinensis Hou等几个近岸浅水海相种以及Candoiella suzini Schneider和Candoiella albicans (Brady)两个陆相种。年代框架表明U3沉积单元代表的沉积时间为24.58~19.28 cal.kaBP，由于末次盛冰期渤海不可能存在海相环境，但广盐型微体化石丰度较高，而沉积物中细粒组分含量较高(图 2、图 3)，说明水动力较弱，因此推断这一阶段LDD7孔附近是末次冰期极盛期(LGM)期间干冷气候背景下出露陆架上的半咸水湖泊环境。

U4沉积单元(10.90~11.90 m) 该段为LDD7孔内微体生物含量最低阶段，底栖有孔虫丰度均值仅有2枚/50g干样，零星出现Ammonia becarii (Linné) var.或Ammonia dominicana (Bermudez)个体。仅在11.60 m层位见两瓣陆相介形虫Ilyocypris bradyi Sars。U4沉积单元是27.66~24.58 cal.kaBP的沉积，该段粗碎屑含量为柱内最低(图 2、图 3)，内部有交错层理发育，应为高潮线附近陆相性较强的潮滩沉积环境。

U5沉积单元(11.90~ 22.80 m) 底栖有孔虫丰度均处于较高水平，均值为1 530 枚/50g干样，简单分异度和复合分异度均值分别为12种和1.93，优势种主要包括Ammonia becarii (Linné) var.、Elphidium magellanicum (Heron-Allen et Earland)、Ammonia dominicana (Bermudez)、Elphidium advenum (Cushman)、Protelphidium turberculatum (d’Orbigny)、Buccella frigida (Cushman)等，均为广温、广盐的滨岸种或内陆架浅水种。介形虫丰度和分异度同样处于较高阶段，但波动幅度较大，优势种主要包括Sinocytheridea latiovata Hou et Chen、Sinocythere sinensis Hou、Echinocythereis bradyformis Ishizaki、Cushmanidea subjaponica Hanai、Bicornucythere bisanensis (Okubo)等，均为广温、广盐的滨岸种或内陆架浅水种。显然这是一个相对稳定的海相沉积阶段，该段沉积物中大于63 μm的粗碎屑平均质量分数为63%(图 2)，说明属于水动力较强的滨岸浅海相沉积，其校正年龄为43.34~27.66 cal.kaBP。

U6沉积单元(22.80~ 26.80 m) 该层底栖有孔虫丰度均值为157 枚/50g干样，简单分异度和复合分异度均值分别为11种和1.93，优势种主要包括Ammonia becarii (Linné) var.、Elphidium magellanicum (Heron-Allen et Earland)、Ammonia dominicana (Bermudez)、Cribrononion subincertum (Asano)、Protelphidium turberculatum (d’Orbigny)、Elphidium advenum (Cushman)等，以广温、广盐种与冷水种为主。介形虫丰度均值为91 瓣/50g干样，简单分异度和复合分异度均值分别为5种和1.15，优势种主要包括Sinocytheridea latiovata Hou et Chen、Sinocythere sinensis Hou、Tanella opima Chen、Neomonoceratina crispata Hu、Albileberis sinensis Hou、Pontocythere spatiosus Hou、Loxoconcha ocellata Ho等。U6沉积单元是45.92~43.34 cal.kaBP形成的，其与U4沉积单元的主要区别在于微体化石丰度和分异度较高，微体生物群落中的浅水广温、广盐种含量和粗碎屑含量更高(图 2、图 3)，为海侵前期潮间带内的潮滩环境。

U7沉积单元(26.80~ 33.72 m) 该层底栖有孔虫丰度仅为5 枚/50g干样，简单分异度和复合分异度均值分别仅为2种和0.55，零星出现的底栖有孔虫以Ammonia becarii (Linné) var.和Ammonia dominicana (Bermudez)等广盐属种为主。介形虫丰度均值为49瓣/50g干样，简单和复合分异度均值分别为3种和0.61，介形虫种群中Ilyocypris aspera Galeeva、Ilyocypris bradyi Sars、Candoiella albicans (Brady)、Candoiella suzini Schneider等几个陆相种占据绝对优势，海相种仅零星出现。年代框架表明，U7单元代表的沉积时间为50.35~45.92 cal.kaBP，这一阶段应为与U2沉积单元类似的湖泊或河漫滩沉积环境。

U8沉积单元(33.72~ 34.20 m) 该单元底部为一个不整合接触面，分隔下部的陆相和上部的海相沉积。层内底栖有孔虫丰度呈现突变式增加，由下部的缺失底栖有孔虫骤增到800 枚/50g干样，简单分异度和复合分异度均值也分别升高至20种和2.27，优势种主要包括Ammonia becarii (Linné) var.、Pararotalia nipponica (Asano)、Buccella frigida(Cushman)、Ammonia dominicana (Bermudez)、Cribrononion subincertum (Asano)、Miliolinella sp.等。介形虫种群变化趋势与底栖有孔虫相似，丰度也呈现突变式增加，由下部的缺失介形虫骤增至420 瓣/50g干样，简单分异度和复合分异度均值也分别升高至22种和2.56，优势种主要包括Neomonoceratina crispata Hu、Bicornucythere bisanensis (Okubo)、Cushmanidea subjaponica Hanai、Aurila cymba (Brady)、Cytheropteron miurense Hannai、Munseyella japonica (Hanai)等。底栖有孔虫和介形虫均以适应广盐环境的浅水种占据明显优势。该段沉积物粗碎屑含量较高(图 2、图 3)，说明水动力较强，应为水深小于10 m的滨岸浅海沉积环境，年龄范围为50.66~50.35 cal.kaBP。

U9沉积单元(34.20~50.10 m) 该层中未发现任何海相或陆相微体古生物化石，沉积物颗粒粗，说明水动力较强。年龄早于50.66 cal.kaBP，而又未达到末次间冰期，推测为深海氧同位素4期(MIS4)低海平面时期的河流相沉积。

第四纪渤海地区长期处于构造沉降背景之下，但不同区域的相对海平面高度、沉降速率等背景的差异，造成渤海不同海区所保留的沉积记录相差甚大。例如有证据表明在渤海湾西部在相当于深海氧同位素1期和5期(MIS1和MIS5)中均有明显的海侵过程，却缺乏其间的MIS3期中的海侵记录^[16]，而在辽东湾附近却保留了明显的MIS3期中的海侵记录^[8]，因而对于渤海不同海区历次海侵起始时间分别进行精确厘定对于恢复渤海的环境演化过程是十分必要的。辽东湾作为渤海的主要组成部分，晚第四纪以来其地层层序及古环境演化过程与渤海其他区域存在着较好的对应关系。

位于辽东湾南部的Bc-1孔(39 °09′N、119 °54′E，水深27 m)是迄今为止渤海区域研究程度较高，且海侵、海退层序保留最为完整的岩心之一，其最顶部的第一海侵层(黄骅海侵)以及其下的第二海侵层(献县海侵)^[1]与LDD7孔的两个主要海相层相互对应。而辽东湾北部的LD01孔(40°31′32. 868″ N、121°24′33.572″E，水深14m)上部的第一海侵层(盘山海侵)以及第二海侵层(先锋海相层)同样可以与LDD7孔进行横向对比^[8]。笔者将这3个钻孔的地层进行横向对比，对渤海中、北部晚更新世以来的古环境演化和海平面升降历史加以讨论(图 4)。

图 4 LDD7孔海侵层及与临近岩心的对比 Fig. 4 Transgression layers of Core LDD7 and comparison with the nearby cores

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尽管下部层位缺乏确切年代数据，但横向对比可以确定LDD7孔底部U9U7沉积单元属于MIS4期中寒冷阶段中的沉积，期间海水退出渤海海域，强大的蒙古高压长期影响中国北方陆地，气候寒冷而干燥，陆地河流延伸至出露的渤海陆架，因此这一区域广泛发育河流相沉积^[17]，这从U9单元砂质为主的粒度组成也可以看出。50.66~50.38 cal.kaBP期间 LDD7孔附近经历了一个短暂的海泛期(U8沉积单元)，此后海水迅速退出，发育以陆相环境占主导的近海湖泊或河漫滩相沉积(U7)。Bc-1孔与之对应的陆相层埋深为79.6~49.2 m(53.5~39.0 kaBP)^[1]，LD01对应层位埋深为88.0~38.5 m^[8]。

Bc-1孔埋深49.2~41.1 m发生了献县海侵，对应玉木冰期的上亚间冰期，持续时间为39.0~22.0 kaBP，在25.0 kaBP左右达到最大海侵范围^[1]；LD01孔对应层位为38.5~26.0 m^[8]；LDD7孔对应此次海侵的是U6U5沉积单元，埋深26.80~11.90 m，海侵持续时间为45.84~27.66 cal.kaBP。献县海侵在Bc-1、LDD7以及LD01孔形成的海相沉积层厚度分别为8.1、14.9和12.5 m，表明辽东湾中、北部在此次海侵中沉积速率较高。LDD7孔记录的此次海侵开始时间比Bc-1孔早3.5 ka，除去测年上可能的误差以外，说明海侵开始时LDD7孔海拔高度明显低于Bc-1孔。而自献县海侵以来至今，Bc-1孔相对海平面上升幅度为76.2 m，LDD7孔仅为57.3 m(图 4)，可见辽东湾南部自献县海侵以来的基底沉降幅度比渤海中部大19.0 m左右。尽管地理划分上同属辽东湾，但从构造划分上LDD7孔和Bc-1孔分布位于辽东湾坳陷和渤中坳陷^[1]，两者之间沉降量的差异说明献县海侵以来渤中坳陷区的沉降速率和平均沉积速率都高于辽东湾坳陷区，事实上文献^[18]证实在整个新近纪以来渤中坳陷沉降速率都大于辽东湾。但是仅就献县海侵期间而言，LDD7孔沉积速率为0.788 m/ka，而Bc-1孔仅有0.476 m/ka。辽东湾中部在43.34 cal.kaBP之前为潮滩沉积，43.34~27.66 cal.kaBP期间为滨岸浅海沉积。

随着末次冰期极盛期的到来，海平面迅速下降，LDD7孔深海氧同位素3期末(27.66~24.58 cal.kaBP)沉积形成的U4沉积单元代表的是高潮线附近的潮滩环境。U3沉积单元为末次冰期极盛期的沉积，校正年龄为24.58~19.28 cal.kaBP(¹⁴C年龄为20.63~16.10 kaBP)，LDD7孔在此期间仍然接受连续沉积，并且以冷水种和广温、广盐种及混合部分陆相种的微体化石组合为特征，应为出露陆架上的半咸水湖泊沉积环境。

LDD7孔附近的最低海平面出现在19~15 cal.kaBP(U2沉积单元下部)，这一阶段部分层位缺失微体化石，其他层位陆相属种占据绝对优势(图 2、图 3)。辽东湾中部附近这一时期属于淡水湖泊或河漫滩细粒沉积环境，此后随着末次冰消期中海平面的逐渐抬升，15.00~10.64 cal.kaBP期间开始出现部分广温、广盐属种，沉积环境的海相性开始增强。

全新世海侵开始之后，渤海范围内不同钻孔记录中陆续出现海侵层，其中Bc-1孔第一海侵层厚度为8.6 m，LD01孔第一海侵层厚度为4.9 m，而LDD7孔则仅有1.55 m，体现了渤海不同海域沉积速率的显著差异。而LDD7孔年代框架表明，此次海侵到达辽东湾中部的确切时间应为10.64 cal.kaBP(¹⁴C年龄9.17 kaBP)，略早于Bc-1孔(¹⁴C年龄9 kaBP)，且在8.0 cal.kaBP(¹⁴C年龄6.93 kaBP)达到全新世最高海平面。

对辽东湾中部LDD7孔50.1 m的柱状岩心的地层及古环境演化进行分析，得出几条主要结论：

1)辽东湾中部的沉积地层与冰期旋回间存在良好的对应关系，冰期以陆相沉积环境为主，间冰期以海相地层为主，与渤海其他钻孔记录对应良好。

2)LDD7孔50.1 m的沉积记录中可以识别出两个主要的海相层，分别对应渤海地区的黄骅海侵和献县海侵。该孔所记录的献县海侵持续时间为45.84~27.66 cal.kaBP(¹⁴C年龄为42.52~23.60 kaBP)，黄骅海侵则始于10.64 cal.kaBP(¹⁴C年龄为9.17 kaBP)。

3)献县海侵之后辽东湾南部的沉降幅度和平均沉积速率明显大于辽东湾中部，但献县海侵期间沉积速率南部低于中部。