摘要：运用210Pb过剩值，依据初始浓度恒定（CIC）模式计算了广西海岸带10根柱状样的现代沉积速率。通过影响指数曲线拟合的误差分析，尝试使用负值点、区间偏离点和尾部偏离点剔除的方法，提高210Pb年代构建的准确度，得到广西海岸带各区域现代沉积速率，其算数平均为0.424cm/a。
关键词：广西海岸带；210Pb测年；现代沉积速率
广西海岸带位于北纬 21°24′20″～22°01′20″，东经107°56′30″～109°40′00″，西起北仑河口，东至英罗港，南濒北部湾，海岸线总长1602 km。海岸类型为冲积平原海岸和台地海岸。海岸迂回曲折，多溺谷、港湾。0～20m 浅海面积达6488.31km2[1]。
目前，已经有许多学者将210Pb同位素方法用于海洋沉积测年及现代沉积速率的计算，如渤海湾、长江口、珠江口等广大海区[2～6]，以及北部湾内浅海陆架区也已进行过210Pb定年的相关研究[7]。本文通过210Pb比活度（210Pbex）测年的原理，对广西海岸带210Pb年代构建进行了研究，得到广西海岸带的现代沉积速率。
1 材料与方法
1.1 材料
研究用的样品为2012年6～11月广西北海水文工程矿产地质勘察研究院（广西海洋地质调查研究院）在广西近岸海域采集的重力柱状样。重力采样使用衬管直径89mm，样品采集上来后马上进行封盖、合扎处理，使之保持原状，不至散失水分。2012年12月根据研究需要，选择重力柱状样中10管原状样委托国土资源部岩溶地质资源环境监督检测中心进行210Pb地质年龄测定，测定出样品中210Pb比活度（210Pbex）。样品分布情况见图1 。
图1 广西海岸带210Pb测年站位及现代沉积速率分布图.png)
1.2 现代沉积速率计算模式
天然放射性铅同位素210Pb是238U系列中226Ra衰变中间产物222Rn的α衰变子体（半衰期为22.6年）。大气中210Pb沉降到海洋、湖泊和陆地，并最终积蓄在沉积物中，积蓄的部分210Pb因不与其母体226Ra共存和平衡，成为“过剩210Pb”，即210Pbex。[8]
利用210Pbex计算沉积速率的模式一般包括：CIC和CrS。一为恒定沉积能量模式（Constant Initial Concent Ration，CIC），适用于沉积物主要来源于表层侵蚀产物，沉积物中210Pb的含量受物源的影响明显，即沉积物供应量的增加同时导致210Pb的增加；另一种方法为稳定初始放射性通量（Constant Rate of Rt Supply，CrS），该方法适用于沉积物中的210Pb主要来源于大气沉降，物源区携来的210Pb对其总量不产生影响[9]。考虑到本研究区非封闭体系，局部地区亦受河流或潮流作用影响，因此选用 CIC 模式更合理一些。CIC 模式中210Pb 比活度的衰变是时间的指数函数，可用公式1来表示：
C(h)=C(0)·e-λt` (1)
由式（1）推导出式（2），由此计算不同深度沉积物的年代。
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(2)
式中：t —沉积物年代；C(0)、C(h)—分别为沉积物表层和深度h处的210Pbex比活度；λ —衰变常数，为 0.03114 a-1。
利用指数曲线 y=a×ebx拟合，可获得计算平均沉积速率的公式（3）：
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（3）
1.3 数值处理及曲线拟合
负值剔除并做指数拟合，根据前文论述，需对广西海岸带柱状样中的210Pbex比活度进行指数曲线拟合，指数函数无负值，故指数拟合第一步需要进行负值剔除，即去除210Pbex比活度负值点，然后再进行指数曲线拟合。
由曲线拟合程度可以分析得出，拟合程度弱的主要原因是两类异常值点：
①区间偏离点，区间上并非均匀下降的值点，表现为值点与拟合曲线出现严重偏差，成因为局部的强烈扰动，这种情况主要出现海域为钦州港海域及北海港海域。由于区间扰动点是真实的沉积扰动，剔除区间扰动点对沉积速率的计算会造成误差。
②尾部偏离点，表现为曲线尾部低值过长或者尾部趋势反转（由低向高）导致曲线拟合程度降低，成因为210Pb的时效性，这种情况占需校正样品的71.4% 。210Pb定年为150年，即柱样底部沉积年龄大于150年的210Pbex值是无意义的，需要剔除。由于尾部扰动点是210Pb定年范围以外的值点，因此剔除尾部扰动点对沉积速率计算不会造成误差，是无损修正。
2 结果
通过拟合曲线参数计算柱样沉积速率，结果详见表1。根据公式3 可计算出短柱 SSZ14B、SSZ24B、SSZ36A、SC28CA、BC58B、BC59B、SC34B、BS62A、SSZ55B 的平均沉积速率分别为 0.41 cm/a、0.52 cm/a、0.24 cm/a、0.78 cm/a、0.18 cm/a 、0.53 cm/a、0.44 cm/a 、 0.47 cm/a、0.19 cm/a 、0.48 cm/a。
表1 沉积速率计算结果表.png)
3 讨论
3.1 结果讨论
位于北仑河外海SSZ14B柱的平均沉积速率0.41cm/a与防城港海域SSZ24B柱平均沉积速率0.52cm/a相近；钦州湾内SSZ35B柱平均沉积速率0.78cm/a远大于钦州湾外SSZ36A柱平均沉积速率0.24cm/a，推断河流输沙主要沉积于钦州湾内，而钦州湾外由于地形开阔同时受沿岸流影响沉积速率较慢；廉州湾东BC58BA柱平均沉积速率0.53cm/a远大于廉州湾内SC28C柱平均沉积速率0.18cm/a，推断廉州湾内沿岸流对物质向廉州湾东岸运移影响较大；北海港北BC59B柱平均沉积速率0.44cm/a与北海港南BS62A柱平均沉积速率0.47cm/a相近；大墩海外海BS62A柱平均沉积速率0.19cm/a远小于北海港附近平均沉积速率，推断该地区不受廉州湾环流影响，沉积较缓慢；铁山港外海SSZ55B柱平均沉积速率0.48cm/a。广西近岸海域平均沉积速率为0.424cm/a 。
根据曲线拟合及异常值的剔除，得到可信程度按海区排序为：防城港海域、北海东部海域＞北海西部海域＞钦州湾海域 。
3.2 存在的问题
由于本次研究中210Pbex测定的分辨率为5～10cm，取样间隔大于年沉积速率10～20倍，分辨率较低，对分段沉积速率及海洋动力事件反映的研究不足。未同时进行137Cs测定，缺乏验证。
海洋沉积210Pb定年研究中常见的问题包括：混合作用（生物扰动和海洋动力事件）、粒度等对210Pbex数据可靠性的影响，210Pb、137Cs混合模型[4]等，广西海岸带区域里这些问题仍需要在今后的研究中解决。尤其是利用210Pbex测定反推海洋动力事件的研究，将为海岸带地质环境调查提供新的依据和手段。
4 结语
广西海岸带全长1602km，0～20m 浅海面积达6488.31km2，地貌类型丰富，在选取沉积作用稳定、沉积物组成均一的海区，避开堆积、冲刷改造频繁的地方，如潮汐通道、航道等，进行210Pb年代构建[2]，计算海洋现代沉积速率的方法是可行的。同时，采用负值点、区间偏离点和尾部偏离点剔除的方法，提高210Pb年代构建的准确度，其中，防城港海域及北海东部海域进行210Pb年代构建的可信度和准确度较钦州海域及北海西部海域的可信度高。广西海岸带算数平均沉积速率为0.424cm/a 。
参考文献
[1] 广西海岸带和海涂资源综合调查领导小组.广西海岸带和海涂资源综合调查报告(第1 卷,综合报告).1986.
[2] 孙丽，介冬梅，濮励杰.210Pb、137Cs计年法在现代海岸带沉积速率研究中的应用述评[J],地理科学进展 2007,26(2) :67-76
[3] 李凤业,高抒,贾建军,等.黄、渤海泥质沉积区现代沉积速率[J].海洋与湖沼,2002,33(4):364-369.
[4]王福,王宏,李建芬,等.渤海地区210Pb、137Cs同位素测年的研究现状[J].地质评论,2006,52(5):244-250.
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[7] 许东，初凤友，杨海丽等。北部湾现代沉积速率[J].海洋地质与第四纪地质 2012，32（6）,17-26.
[8] 李贞.广西海岸带孢粉组合特征及近百年来沉积环境演变[D].华东师范大学, 2010.
[9] 夏鹏，广西海岸带近百年来人类活动因素影响下的沉积环境质量演变及其对红树林生长发育的影响[D].中国海洋大学，2011年.
[10] 李树华，广西近海水文及水动力环境研究[P]，2001.
论文作者:刘浩
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/16
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