李琳, 王张华, 吴绪旭, 高晓琴. (2013)长江口北支潮滩不同沉积微相有机地球化学元素分布* [J]. 古地理学报, 15(1): 95-104
Li Lin, Wang Zhanghua, Wu Xuxu, Gao Xiaoqin. (2013)Distribution of organic geochemical elements in different sedimentary microfacies of tidal flats from north branch of the Yangtze River mouth[J]. Journal Of Palaeogeography, 15(1): 95-104. DOI:10.7605/gdlxb.2013.01.009  
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长江口北支潮滩不同沉积微相有机地球化学元素分布*
李琳1, 王张华2, 吴绪旭1, 高晓琴1
1 华东师范大学地理系,上海 200062
2 华东师范大学河口海岸国家重点实验室,上海 200062

通讯作者简介: 王张华,女,1973年生,博士,教授,目前主要从事河口三角洲沉积地貌环境演变研究。E-mail:zhwang@geo.ecnu.edu.cn。

第一作者简介: 李琳,女,1987年生,华东师范大学地理系硕士研究生,主要从事河口三角洲环境演变研究。E-mail:sea-pamela@163.com。

收稿日期:2012-03-27
基金:*国家自然科学基金项目(批准号:41176070)和河口海岸国家重点实验室科研业务费项目(编号:2010RCDW05)共同资助
摘要

利用在长江口崇明岛北支北四滧港( SY)、北堡港( BBG)以及新卫村( XW)潮滩获取的表层沉积物,测试总有机碳( TOC)、总氮( TN)及总硫( TS)含量,分析有机地球化学元素在潮滩微相的分布规律及影响因素,试图建立 TOC/TN、 TS/TOC等潮滩微相识别指标。研究结果显示,影响长江口潮滩 TN、 TS微相分布的重要因素为有机质含量及类型。在淤涨型潮滩, TOC/TN在高潮滩一般大于10,在中潮滩明显降至10以下;中潮滩植被带 TS/TOC最高,平均值达0.063,其次为高潮滩互花米草带和中潮滩光滩(分别为0.055和0.054),高潮滩芦苇带最低; TS-TOC一元线性回归斜率在高潮滩芦苇带呈现为显著低值,自高潮滩米草带向光滩,逐渐增大。在侵蚀型潮滩, TOC/TN从高潮滩到低潮滩均大于10,而且中、低潮滩的比值大于高潮滩,潮下带骤降至小于 10; TS/TOC自陆向海逐渐增大, TS-TOC一元回归斜率高潮滩最低,中潮滩最高。另外,侵蚀型潮滩各微相的 TS-TOC一元线性回归斜率均明显低于淤涨型潮滩。上述研究结果表明,长江口沉积物的 TOC/TN和 TS/TOC及 TS-TOC一元线性回归斜率与潮滩沉积微相之间存在一定的关系,具有应用于全新世钻孔识别潮滩沉积物微相的潜力。

关键词: TOC/TN; TS/TOC; TS/TOC一元线性回归斜率; 潮滩; 沉积微相; 长江口
中图分类号:P512.2 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2013)01-0095-10
Distribution of organic geochemical elements in different sedimentary microfacies of tidal flats from north branch of the Yangtze River mouth
Li Lin1, Wang Zhanghua2, Wu Xuxu1, Gao Xiaoqin1
1 Department of Geography,East China Normal University,Shanghai 200062
2 State Key Laboratory for Estuarine and Coastal Research,East China Normal University,Shanghai 200062

About the corresponding author: Wang Zhanghua,born in 1973,is a professor of East China Normal University.Now she is mainly engaged in sedimentary geomorphologic evolution of estuary and delta.E-mail:zhwang@geo.ecnu.edu.cn.

About the first author: Li Lin,born in 1987,is a master degree candidate in Department of Geography,East China Normal University.Now she is engaged in environmental evolution of estuary delta.E-mail:sea-pamela@163.com.

Abstract

We examined the spatial distribution of total organic carbon(TOC),total nitrogen(TN),and total sulfur(TS)in the surficial sediments of tidal flats from Beisiyaogang(SY),Beipugang(BBG),and Xinweicun(XW),Chongming island at the north branch of the Yangtze River mouth.Factors controlling distribution of the organic elements were discussed and TOC/TN,TS/TOC ratios and TS-TOC relationship were analyzed to explore their potential for distinguishing different sedimentary microfacies of tidal flats in the study area.The results indicate that the content of TOC and the type of organic matter played a key role in the spatial distribution of TN and TS.In the progradational tidal flat,TOC/TN in upper tidal flat was generally larger than 10,but was smaller than 10 in middle tidal flat.The vegetation zone of the middle tidal flat had the highest average TS/TOC value of 0.063.The TS/TOC value in Spartina alterniflora zone of upper tidal flat and the bare area of middle tidal flat ranked the second(0.055 and 0.054,respectively);while in the Phragmites australis zone of upper tidal flat it showed the lowest value.The slope of TS-TOC linear regression was remarkably low in the Phragmites australis zone of upper tidal flat and gradually increased seaward.In the regradational tidal flat,TOC/TN in the whole intertidal zone exceeded 10,with higher values in mid-low tidal flat than in upper flat.However,TOC/TN was much smaller than 10 in the subtidal zone.TS/TOC increased gradually from land to sea.The slopes of TS-TOC regression lines were maximum in the middle tidal flat and minimum in the upper tidal flat.Moreover,the TS-TOC slope in regradational tidal flat was apparently lower than that in progradational tidal flat.We concluded that TOC/TN,TS/TOC and the liner regression of TS-TOC varied among different sedimentary microfacies of tidal flats in the study area,and therefore these proxies could be applied in the identification of different sedimentary microfacies of tidal flats for the Holocene core sediments.

Key words: TOC/TN; TS/TOC; slope of TS-TOC linear regression; tidal flat; sedimentary microfacies; Yangtze River mouth

近10余年, 随着高精度海平面重建的兴起, 涌现出越来越多的碎屑海岸海平面研究成果(Zong and Horton, 1998; Horton, 1999; Lloyd et al., 1999; Szkornik et al., 2006)。印度洋— 太平洋地区作为末次冰消期以来冰川均衡调整的远作用场, 其海平面变化被认为更能反映绝对海平面的波动(Clark et al., 1978), 因此是全新世海平面研究的热点地区(Bard et al., 1996; Hanebuth et al., 2000; Bird et al., 2010)。前人的这些海平面研究都使用高精度指标, 包括珊瑚虫、基底泥炭、微体古生物转换函数等。在长江口地区用可靠的高精度指标重建的全新世海平面成果却还十分稀少(Woodroffe and Horton, 2005)。近年来的研究结果显示, 长江口因为淡水和泥沙输入量巨大, 基底泥炭的发育不理想, 微体古生物在分布和保存上也具很大的局限性(战庆, 2012)。因此, 寻找新的方法和指标成了一个研究重点。地层是海平面重建的传统方法, 但存在精度不够高的缺点。我们在大量的全新世钻孔底部发现厚层的均质泥, 且富含植物碎屑, 单纯从岩性上来看, 很难区分属于潮上带盐沼或中高潮滩沉积(Wang et al., 2012)。如果能够根据某些指标进行沉积微相识别, 那么不但能够提高研究精度, 而且也能大大提高钻孔的使用率, 使得基底泥炭不发育的钻孔也能得到利用。本研究依据硫元素富集于海水且其地球化学循环和有机质密切相关的原理, 尝试探索有机地球化学元素指标(包括TS、TOC、TN), 尤其是TOC/TN、TS/TOC和TS-TOC关系在长江口潮滩沉积微相的分布。这种方法既不需要复杂的实验步骤以及昂贵的分析费用, 且能克服微化石指标在分布上的局限。

硫元素以硫酸盐的形式富集于海水中, 海水中硫的含量达0.09%, 远远超过淡水中的含量0.0011%(刘英俊和曹励明, 1987)。海陆交互的河口地区, 尤其在潮滩, 各沉积微相被海水淹没的时间和频率自陆向海有规律地变化, 因此沉积物孔隙水中硫酸盐的含量也将随沉积微相发生变化, 再加上植被分带性造成有机质分布的差异以及沉积物中硫酸盐发生还原作用生成铁硫化物的程度不同, 潮滩不同微相沉积物中的硫元素也必将发生变化。研究显示, TS/TOC可以有效地区分海相和陆相沉积环境(Berner, 1984; Berner and Raiswell, 1984); 在滨海半咸水环境, 由于有机质和陆源碎屑铁矿物丰富, 又不乏海水的作用, 因此往往有丰富的硫元素以铁硫化物的形式被固定在沉积物中, 使TS/TOC显著增高(Woolfe et al., 1995; Sampei et al., 1997)。而Borrego 等(1998)在西班牙中等潮差的Odiel河口的研究却显示, 上覆植被的高潮滩盐沼TS/TOC值最低, 接近淡水环境, 其次为无上覆植被的潮上带, 最高的是潮间带和潮下带。

在长江口地区, 我们前期已经利用12个柱状样对比了淡水沉积物和现代潮滩沉积物的TS/TOC值, 并发现该区TS的分布和TOC密切相关, 且潮滩的TS/TOC值显著高于潮上带和淡水沉积(吴绪旭等, 2012)。在本研究中, 将利用在崇明岛北支潮滩获取的表层沉积物样品, 在进行自生亚铁磁性硫化物研究的同时(高晓琴等, 2012), 进一步分析有机地球化学元素总量(包括TS、TOC以及TN)在现代潮滩沉积微相的分布规律, 试图探索TOC/TN、TS/TOC及TS-TOC关系作为该区潮滩微相指标的可行性。

图1 长江口北支及采样点地理位置(据高晓琴等, 2012)Fig.1 Geographic locations of north branch of the Yangze River mouth and sampling sites(from Gao et al., 2012)

1 研究区概况

长江口是一个世界级大河口, 具有淡水注入量大、细颗粒泥沙来源丰富、沉积速率高、盐度低、潮流作用强等特点。据大通站1950— 2000年资料, 长江口年均径流量为9051× 108 m3, 年均输沙量为4.33× 108 t(李从先和范代读, 2009)。河口潮滩发育宽广, 但经近几十年的围垦, 目前自然淤涨的潮滩主要分布在崇明岛和九段沙等地(杨世伦等, 2001)。本研究中采样地点位于崇明岛北侧潮滩(图 1)。

长江口潮滩有其比较典型的带状分布的自然植被, 以崇明岛东滩为例, 其盐沼植被分布及演替的一般趋势为, 中潮滩下缘和低潮滩的盐渍藻类带(光滩), 高程低于2 m(吴淞基面), 潮水淹没时间长, 无高等植物分布; 中潮滩的上半部分和高潮滩下半部为海三棱藨草或藨草带, 高程位于2~2.9 m; 高潮滩上半部分为芦苇带, 高程一般在2.8 m 以上; 此外还散生着一些白茅、碱蓬、糙叶苔草和灯芯草等斑块状群落(高占国和张利权, 2006)。但20世纪90年代引进互花米草促淤后, 互花米草以其明显的竞争优势正在迅速取代土著的芦苇和海三棱藨草。现在的崇明岛呈现出高潮滩上部芦苇、高潮滩下部互花米草、中潮滩海三棱藨草和互花米草混生的分带现象; 而在崇明岛北岸一些地区, 互花米草几乎完全取代了位于中潮滩的海三棱藨草和高潮滩的芦苇, 成为盐沼的绝对优势种(贺强等, 2010)。

2 材料与方法

2010年7月, 在长江口崇明岛北支潮滩, 自东向西在北四滧港(SY)、北堡港(BBG)、新卫村(XW) (图 1)3个地方大堤外潮滩采集现代表层样, 采样方法和3条剖面的地形、植被、盐度、pH值及地貌(图 2)特征描述见高晓琴等(2012)。其中, 北四滧港和北堡港为淤涨型潮滩, 高潮滩盐沼与中潮滩盐沼均发育宽广; 新卫村为侵蚀型潮滩, 高潮滩与中潮滩之间为一高度超过1, m的侵蚀陡坎, 仅发育高潮滩上部芦苇带, 陡坎以下皆为光滩(图 2)。新卫村光滩滩面沉积物较为密实, 多粉砂, 不易下陷, 而其余2个地方的光滩皆为极软的淤泥。北四滧港、北堡港剖面的各潮水位根据剖面的植被、地形变化和三条港验潮站(图 1)多年潮位数据确定, 新卫村剖面的各潮水位参考青龙港验潮站数据并根据剖面的植被和地形变化确定。盐度和pH值用便携式盐度计和酸度计测量孔隙水得到, 其分布详见高晓琴等(2012)。北四滧港潮上带样品SY-1因土质较干, 无法采得孔隙水, 故盐度和pH数据空缺。在本研究中, 共采集表层样品64个, 用于进行有机地球化学元素分析。

图2 SY(a)、BBG(b)、XW(c)剖面pH值、盐度、植被变化及采样位置图(据高晓琴等, 2012)
MSHW— 平均大潮高潮线; MHW— 平均高潮线; MNHW— 平均小潮高潮线; MNLW— 平均小潮低潮线; MTL— 平均潮水位; MLW— 平均低潮线; MSLW— 平均大潮低潮线Fig.2 Profiles showing values of pH and salinity, vegetational distribution and sampling sites of SY(a), BBG(b), and XW(c)sections(from Gao et al., 2012)

总硫(TS)含量测定。将新鲜的样品放入烘箱低温(40, ℃左右)烘干, 干样用玛瑙研钵磨细并过120目筛。取8~12, mg粉末样品放入锡纸包好, 采用德国Elementar公司Vario micro cube型元素分析仪, 在燃烧温度达1150, ℃的环境下测定TS。考虑到潮滩沉积被埋藏后, 其孔隙水有可能继续和沉积物发生早期成岩作用, 形成自生铁硫化物, 因此本研究中采用沉积物原样而不是洗除孔隙水后测量TS。

总有机碳(TOC)、总氮(TN)含量测定。将上述过筛后的样品称取2 g左右移至50 mL离心管。加过量(20 mL左右)1 mol/L的HCl浸泡淋洗后放入80, ℃水浴锅中反应30, min, 以除去样品中可能存在的无机碳。用去离子水充分离心洗涤样品多次, 以除去残留盐酸, pH试纸检验至中性。将洗酸后的样品移至坩埚, 再次在40, ℃烘干、研磨。取8~12, mg粉末样品放入锡纸包好, 采用德国Elementar公司Vario micro cube型元素分析仪, 在燃烧温度达1150, ℃的环境下测定TOC含量和TN含量。

粒度分析。从充分混合的样品中取0.1~0.2 g加入烧杯, 加入10%的双氧水, 再加入10%的盐酸, 摇匀。静置3~4 h。烧杯内加满水, 静置一夜。将水吸出, 加入配制好的0.5 mol/L的六偏磷酸钠溶液, 在超声池内分散5, min, 然后用LS13320激光粒度分析仪进行粒度分析。

上述测量在华东师范大学地理系和河口海岸国家重点实验室完成。

3 研究结果
3.1 TOC, TN和TOC/TN

淤涨型的SY和BBG两地TOC含量相当, 基本上都在0.7%~2.0%, 而侵蚀型XW剖面的TOC含量明显低于前两者, 除去潮下带的极低值0.066%, 其余值仅浮动于0.2%~1.0%(图 3, 表1)。3个剖面TOC在潮滩的分布均呈现自陆向海减小的趋势, BBG和XW两个剖面这种趋势十分明显。而SY剖面仅潮上带TOC明显高, 高潮滩与中潮滩相差较微弱, 且中潮滩互花米草夹藨草带与光滩相似, 分别为0.919%和0.929%。这可能是由于SY中潮滩植被带及光滩的沉积物粒径(分别为11.31, μ m和13.28, μ m)均较细, 利于有机质的富集; 而BBG的2个微相带平均粒径分别为11.65, μ m和22.09, μ m, 差别明显(图 3)。

3个剖面TN的变化趋势与TOC基本一致(图 3)。图4的TOC-TN散点图进一步反映出TOC与TN相关性良好, BBG和XW的一元线性回归的相关系数R均大于0.9, SY较低, 为0.6856, 但其一元线性回归F值为13.494, P值为0.002, 线性检验显著。

SY与BBG两个剖面TOC/TN变化均总体呈现自陆向海减小的趋势(图 3), SY剖面潮上带高潮滩及BBG剖面高潮滩TOC/TN平均值均大于10, 表明其有机质以陆源为主, 推测是本地上覆植被— — 芦苇和互花米草的主要贡献; 而中潮滩的TOC/TN明显降低, 反映藻类的贡献逐步增加(Meyers, 2003; Wilson et al., 2005; Lamb et al., 2006)。与之不同, 侵蚀型的XW剖面整个潮间带的TOC/TN均大于10(图 3), 大多介于10~18之间, 且中、低潮滩高于高潮滩, 反映潮流带来丰富的陆源植物碎屑, 而潮下带样品TOC/TN骤减至小于10, 反映陆源有机质贡献的骤减。

侵蚀型与淤涨型潮滩TN-TOC散点图还显示, 两类潮滩具有不同的TN-TOC特征。侵蚀型潮滩沉积物除潮下带1个样品外, 其他各沉积微相TN-TOC散点图分布相似, 因此得到一元线性回归方程:TN=0.0875TOC-0.0025(R=0.9177)(图 4); 淤涨型潮滩沉积物高潮滩与中潮滩的TN-TOC关系差异明显, 一元线性回归方程的斜率分别为0.0734和0.1391(图 5-a)。

3.2 TS和TS/TOC

TS的分布与TOC也存在相似性(图 3)。BBG和XW两剖面TS含量均表现出从陆向海降低趋势。BBG 剖面TS在高潮滩互花米草带顶端样品BBG15A达全剖面最高值0.097%, 向海在波动中下降; XW剖面TS的平均值从高潮滩、中、低潮滩到潮下带依次为0.028%、0.026%、0.027%、0.010%。而SY剖面TS在潮上带出现了最高值, 其次为米草带及米草夹藨草带、光滩, 高潮滩芦苇带TS含量最低(图 3, 表1)。另外, SY和BBG剖面TS含量较高, 基本上在0.03%~0.10%, 明显高于XW, 后者仅0.01%~0.05%。TS-TOC散点图(图 4)显示, BBG两元素一元线性回归的相关系数R为0.6556, XW一元线性回归的相关系数R为0.6904, 表明两剖面TS与TOC均具有一定的相关性, 而SY没有表现出明显的相关性。

SY和BBG剖面TS/TOC的最高值均出现在中潮滩的互花米草夹海三棱藨草带或海三棱藨草带(表 1)。从整体上看, 两剖面TS/TOC分布趋势也基本相似, 高潮滩芦苇带TS/TOC平均值最低, 其次为高潮滩米草带与中潮滩光滩(二者TS/TOC平均值相当, 分别为0.055、0.054), 中潮滩植被带最高, 两剖面平均值达0.063。XW剖面中潮滩没有上覆植被, 整个剖面的TS/TOC值呈现出向海增大的趋势, 最高值出现在潮下带, 其TS/TOC值高达0.154, 远远超过了SY及BBG剖面中的最高值。

侵蚀型和淤涨型潮滩的TS-TOC一元线性回归斜率有明显差异, 整个侵蚀型潮滩沉积物的TS-TOC分布较为集中, 回归斜率为0.0263; 而淤涨型潮滩较为离散, 高潮滩与中潮滩回归斜率分别为0.0322和0.0702(图 5-b)。进一步分析来看, 淤涨型潮滩各沉积微相的TS-TOC斜率自陆向海表现出递增的趋势(图 5-c), 高潮滩芦苇带仅0.0244, 高潮滩互花米草带明显增至0.0564, 中潮滩植被带及光滩进一步增加为0.0669和0.0817。而在侵蚀型的XW潮滩, 中潮滩回归斜率最高, 为0.0460; 高潮滩和低潮滩, 分别仅为0.0162和0.0263(图 5-d)。

图3 SY、BBG、XW剖面表层沉积物粒度组成, 平均粒径(Mz), TOC、TN和TS含量, 以及TOC/TN、TS/TOC分布Fig.3 Distribution of grain size composition; mean grain size(Mz); content of TOC, TN, and TS; TOC/TN; TS/TOC in surficial sediments from SY, BBG and XW sections

表1 SY、BBG、XW剖面不同沉积微相TOC、TN和TS含量, TOC/TN以及TS/TOC平均值 Table1 Mean values of content of TOC, TN, and TS; TOC/TN and TS/TOC in different sedimentary microfacies from SY, BBG, and XW sections

图4 SY、BBG及XW剖面潮滩表层沉积物TN-TOC及TS-TOC散点图Fig.4 Plots of TOC vs.TN, TOC vs.TS from surficial sediments of tidal flats of SY, BBG and XW sections

图5 不同沉积微相表层沉积物TN-TOC及TS-TOC散点图
a、b分别为淤涨型、侵蚀型潮滩TN-TOC散点图、TS-TOC散点图; c、d分别为淤涨型、侵蚀型潮滩不同微相TN-TOC散点型、TS-TOC散点图Fig.5 Plots of TOC vs.TN, TOC vs.TS from surficial sediments of different sedimentary microfacies

4 讨论
4.1 淤涨型和侵蚀型潮滩的有机质来源及含量差异

在本次研究中发现, 淤涨型潮滩与侵蚀型潮滩表层沉积物中有机质的来源及含量都存在一定差异。在淤涨型的SY和BBG潮滩, TOC/TN反映潮上带以及高潮滩有机质均以陆源为主, 推测是本地上覆植被芦苇和互花米草的主要贡献, 中潮滩藻类的贡献占主导, SY剖面尤其明显。而在侵蚀型的XW潮滩, TOC/TN反映整个潮间带有机质来源以陆源为主, 在野外采样时也发现光滩上分布着大量潮流或河流带来的陆源植物残体。此外, SY和BBG两剖面的TOC含量相当, 高出XW剖面近1倍, 表明淤涨型潮滩有机质含量高于侵蚀性潮滩, 反映了侵蚀型潮滩上覆陆生植被贡献小, 而强烈的波潮流作用也不利于藻类在光滩的繁殖。另一方面, 侵蚀型潮滩沉积物粒径较粗(图 3), 也可能不利于有机质的富集(Meyers, 2003)。

4.2 长江口潮滩沉积物TS分布的影响因素

本研究所测的TS包括沉积物中被固定的铁硫化物和孔隙水中的硫酸根离子。前人研究显示, 形成铁硫化物的主要因素为可被分解的有机质、活性铁矿物以及上覆水体和孔隙水中的硫酸盐含量(Berner, 1984; Berner and Raiswell, 1984; Hasegawa et al., 2010)。由于长江口陆源物质输入丰富, 因此活性铁矿物的供应不会成为铁硫化物形成的限制因素。有机质的含量和潮滩微相中在潮水淹没时间和频率控制下的植被分布及有机质来源密切相关(图 3); 上覆水体和孔隙水中硫酸盐的含量则和海水的影响程度密切相关。从沉积微相的分布上来说, 这两者为相反关系, 即高潮滩和潮上带有机质含量高, 但海水淹没时间短。从3个剖面来看, 不但盐度与TS的变化没有表现出良好的相关性(图 2, 图3), 而且TS向海减小的趋势也似乎和海水影响程度相反。可见, 对于长江口潮滩来说, 可被利用的有机质的含量是TS分布的重要影响因素, 3个剖面及不同微相TS和TOC的一元线性回归关系都较为显著(图 4, 图5)也证明了这一点。同时, TS/TOC在SY和BBG中潮滩植被带最高、TS-TOC回归斜率在中潮滩光滩最高的现象说明, 因TOC增加而引起TS增加的幅度中潮滩高于高潮滩, 这说明了有机质的类型和TS含量密切相关。前人研究认为, 硫酸盐还原作用的强度和易降解的有机质含量直接相关(Westrich and Berner, 1984), 陆源维管植物相比藻类, 难被微生物降解。本研究中的TOC/TN指标显示, 2个淤涨型潮滩的中潮滩藻类对有机质的贡献均显著增大, 因此中潮滩可被硫酸盐还原细菌利用的有机质含量更高, 从而导致TS-TOC的回归斜率更高。

4.3 有机地球化学元素对淤涨型和侵蚀型潮滩沉积微相的指示意义

TOC、TN、TS在潮滩植被带的富集使得这些元素有可能成为沉积相的判别指标(图 3), 但是在潮间带微相上, 并非每个剖面都有明显差别(图 4), 相比之下, 元素之间的比值和相关关系更加有效。

TOC/TN比值以及TN-TOC的相关关系是一种较为有效的微相判别指标。在淤涨型高— 中潮滩, TOC/TN比值高潮滩一般大于10, 中潮滩明显下降, 表现在TN-TOC散点图上, 中潮滩一元线性回归斜率明显高于高潮滩(图 5-a)。而在侵蚀型潮滩中, 中— 低潮滩TOC/TN大于高潮滩, 但在潮下带其值骤减。TN-TOC散点图上, 高潮滩以及中、低潮滩的回归斜率未见明显差异。由于潮下带仅1个样品, 其TOC/TN及TN-TOC回归斜率特征有待后期研究。另外, 淤涨型与侵蚀型潮滩在TN-TOC散点图中分布区域明显不同, 这些特征都使得TOC/TN值以及TN-TOC相关关系在区分两类潮滩及其微相上成为一个较好的指标。

从TS/TOC以及TS-TOC的相关关系来看, 由于淤涨型潮滩目前只有高、中潮滩沉积物的数据, 因此, 还无法做出完善的判断。已有的数据显示虽然SY和BBG两剖面盐度差异明显, 但都呈现中潮滩TS/TOC值高于高潮滩的现象(图 3), 且中潮滩光滩的TS-TOC一元线性回归斜率也呈现为明显高值(图 5-c)。要揭示该指标在不同沉积微相的分布情况, 还需更多不同盐度条件以及更完整的潮滩剖面数据。侵蚀型的XW剖面TS/TOC值自陆向海逐渐增大, 潮下带突变为0.154(表 1)。但目前潮下带仅1个样品, 还需更多样品来验证是否存在这种突变。另外, 该剖面TS-TOC回归斜率在高、中、低潮滩差异明显, 盐度最高的中潮滩呈现最大斜率(图 2, 图5-d), 可能成为一个较好的微相指标。

不过, 上述特征来自现代潮滩表层沉积物。沉积物埋藏之后有机质还将发生降解, S等元素会参与早期成岩作用, 这些过程又与有机质的类型、孔隙水中硫酸根离子的含量等密切相关, 由表层沉积物表现出来的有机地球化学元素特征在埋藏后是否仍能保持以及能否应用到全新世钻孔地层, 都还需要大量的研究工作。

5 结论

1)北四滧港、北堡港及新卫村3个剖面TN、TS含量变化与TOC变化基本一致, 说明有机质含量为影响长江口潮滩TN、TS分布的重要因素。

2)TOC、TN以及TS在淤涨型潮滩表层沉积物中的含量远远高于侵蚀型潮滩, 因此这些指标有可能用来辅助判别两种潮滩类型而成为沉积相的判别指标。

3)TOC/TN反映出淤涨型潮滩的潮上带— 高潮滩有机质以陆源为主, 而中潮滩藻类的贡献占主导。侵蚀型潮滩整个潮间带有机质都以陆源为主, 其中高潮滩为上覆植被的贡献, 中、低潮滩以河流或者潮流带来的陆源植物碎屑为主, 潮下带藻类的贡献占主导。此外, 在TN-TOC散点图中, 侵蚀型潮滩位于散点图的左下方, 各沉积微相TN-TOC一元线性回归斜率大致相似, 而淤涨型潮滩位于图的右上方, 高潮滩与中潮滩TN-TOC回归斜率存在差异, 分别为0.0734和0.139。

4)长江口潮滩表层沉积物TS与TOC的比值及其相关关系与各沉积微相之间也具有一定关系。在淤涨型潮滩从潮上带到光滩, 中潮滩植被带TS/TOC值最高, 其平均值达0.063, 其次为中潮滩光滩和高潮滩互花米草带(分别为0.054和0.055), 高潮滩芦苇带最低。而TS-TOC一元线性回归斜率从高潮滩芦苇带到光滩表现出逐渐增大的趋势。在侵蚀型潮滩中, TS/TOC值自陆向海逐渐增大, 潮间带各微相TS-TOC回归斜率高潮滩最低, 中潮滩最高。

作者声明没有竞争性利益冲突.

参考文献
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