山东省潍坊北部第四系有孔虫及古环境意义

赵秀丽，章 磊，张祥玉，李守军，陈宇慧，王丽丽，马文昭，徐 华，张 卓

(1.山东科技大学 山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室，山东 青岛 266590；2.山东科技大学 地球科学与工程学院，山东 青岛 266590；3.山东省地质调查院，山东 济南 250013)

山东省潍坊北部第四系有孔虫及古环境意义

赵秀丽1,2，章 磊1,2，张祥玉1,2，李守军1,2，陈宇慧1,2，王丽丽1,2，马文昭1,2，徐 华3，张 卓3

(1.山东科技大学 山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室，山东 青岛 266590；2.山东科技大学 地球科学与工程学院，山东 青岛 266590；3.山东省地质调查院，山东 济南 250013)

通过对潍坊北部第四系钻孔GK89、GK79、GK74、GK59岩心中192个微体古生物样品进行分析，其中在66个样品中获得丰富的有孔虫化石，鉴定出17个属40个种，以广盐度Ammoniabeccarii为优势种，其次有Ammoniaannectens、Elphidium(多种)、Protelphidium、Cribrononiongnythosuturatum、Nonionella、Quinqueloculina等属种，形成广盐性化石组合。根据有孔虫属种、丰度、分异度在垂向上的分布进行沉积环境分析，划分出陆相、海陆过渡相及海相，识别出3个海侵层，对应该区更新世以来的3次海侵，自上而下分别与黄河三角洲地区的垦利海侵、广饶海侵和晚沾化海侵同期。该研究对于潍坊北部第四纪海侵及环境变化，尤其是加强山东半岛蓝色经济区地质环境调查工作具有重要意义。

古环境；海侵；有孔虫；第四系；潍坊

山东半岛蓝色经济区建设是山东省委省政府的重大战略任务，目前进入加快发展阶段[1]。当前区内各城市均在编制发展规划，急需基础地质资料。为促进经济社会与生态环境协调发展，进一步加强该地区地质工作尤为重要。因此，山东省地质调查院在海岸带近岸海水20 m以浅到陆地经济区规划的边缘区域开展基础地质调查工作，建立三维立体地质信息系统，查明海岸带微地貌、地层结构、地质构造、地质环境等问题[2]。

古环境是近年来全球环境变化研究的热点，可通过对过去环境变化的研究，加深对当前全球环境变化的认识和理解。第四纪气候变化频繁，冰期与间冰期交替，导致海平面升降和岸线迁移。有孔虫作为地质环境变化的敏感记录者，受到学者的广泛关注[3]。有孔虫的生活环境以海洋为主，受温度、水体深度、盐度、基底性质等因素控制，从高盐度泻湖到半咸水或淡化河口地区都可找到，并且不同环境有孔虫的组合面貌差别很大，滨海地区以广适性属种为主，河口、三角洲地区以半咸水类型居多，正常浅海是底栖类型的活动领域[4]。近年来，对滨海沼泽、海岸带及海区有孔虫的研究取得较多成果[5-11]，研究多集中在分布特征与环境的关系、水深以及有孔虫组成特征等。并在环渤海沿海地区开展了系统泥质海岸带近代和现代地质环境变化调查[12-14]。

莱州湾滨海平原广泛分布的几个海相层标志着数次海侵的存在[15-16]，但关于海侵次数及晚更新世中期前的海侵时代尚存分歧，对位于莱州湾南岸的潍坊北部地区研究也较少，还需加密钻孔资料，以期查明不同时期海侵的波及范围。因此，本文对潍坊市北部滨海平原进行钻探(图1)，钻孔深度60 m左右，并在钻孔GK89、GK79、GK74、GK59岩心中采集微体古生物样品，样品采样间距1 m，个别层位间距稍大。其中，GK89孔48个样品，GK79孔54个样品，GK74孔50个样品，GK59孔40个样品，共分析样品192块。

图1 潍坊北部钻孔地理位置图Fig.1 Location of drilling in northern Weifang

1 分析方法与鉴定结果

样品未固结成岩，比较松散，岩性多为粉土或粉质粘土，取样品130 g湿样，用清水浸泡3～5 d，不添加任何松散剂，个别不易分散粘土含量较多样品，添加少许10%的H2O2，然后用孔径0.063 mm的标准筛冲洗，筛上部分在烘箱中60 ℃烘干后，在尼康SMZ1000实体显微镜下挑选化石、照相，并在中国科学院南京地质古生物研究所用扫描电镜对部分化石照相。据有孔虫鉴定相关资料[6,17-19,20-22]，在66块样品中发现有孔虫17个属40个种(主要属种见图版)。

常见的属种有：毕克卷转虫Ammoniabeccarii，同现卷转虫Ammoniaannectens，高锅卷转虫Ammoniatakanabensis，暖水卷转虫Ammoniatepida，凸卷转虫Ammoniaconvexus，丸桥卷转虫Ammoniamarohasii，青盛卷转虫Ammoniaaomoriensis，清晰希望虫Elphidiumlimpidum，异地希望虫Elphidiumadvenum，秋田九字虫Nonionakitaense，扁九字虫Noniondepressulum，耳状小九字虫Nonionellaauricula，洁净小诺宁虫Nonionellatersa，颗粒先希望虫Protelphidiumgranusum，光滑先希望虫Protelphidiumglabrum等。

较少的属种有：拉马克五玦虫Quinqueloculinalamarckiana，明亮五玦虫Quinqueloculinaargunica，半缺五玦虫Quinqueloculinaseminula，亚恩格五玦虫Quinqueloculinasubungeriana，阿卡尼五玦虫圆形亚种Quinqueloculinaaknerianarotunda，亚四方五玦虫Quinqueloculinasubquadra，索尔达抱环虫Spiroloculinasoldanii，三玦虫属Triloculina，不平块心虫Massilinainaequalis，包裹块心虫Massilinasecans，细小箭头虫Bolivinapusilla，条纹箭头虫Bolivinastriatula，假刺孔箭头虫Bolivinapseudopunctata，简单缝口虫Fissurinasimplicita，瓜子缝口虫Fissurinacucurbitasema，球形玫瑰虫Rosalinaglobularis，居中面颊虫Buccellamodica，冷水面颊虫Buccellafrigida，瓣状口室虫Stomoloculinalobata，多变假小九字虫Pseudononionellavariabilis，意大利星诺宁虫Astrononionitalicum，光滑星诺宁虫Astrononionglabrum，凹坑筛九字虫Cribrononiongnythosuturatum，北海道希望虫(比较种)Elphidiumcf.hokkaidoense，山东希望虫Elphidiumsandongensis。

2 有孔虫分布层位及沉积环境分析

图2 岩性、生物组合特征与沉积相划分示意图Fig.2 Sketch map of lithological and biological assemblage characteristics and sedimentary facies

利用有孔虫属种的空间分布重建古环境时，既要考虑有孔虫丰度、分异度，也要考虑优势种及特有生态指示种。本次地层中出现的有孔虫均为底栖类型，未出现浮游类型，据汪品先[6]对东海底质中有孔虫分布特征研究，认为化石组合中主要属种分布在水体深度25 m以内沿岸地带。4个钻孔中以GK79孔中含有孔虫化石的样品最多。根据4个钻孔中岩性、有孔虫数量、属种及轮藻等分布特征分析，将研究区沉积相划分为海相、海陆过渡相和陆相[23](图2)。①海相：按海水覆盖程度分为潮下与潮间2个亚相。潮下带亚相主要是潮下带浅水环境，为水动力条件弱的区域，主要沉积物是粘土粉砂至粉细砂，含海相贝壳碎片，发育水平层理；潮间带为水动力条件较强的地带，泥质悬浮物被水流带出，以粉细砂沉积物为主，层理不明显。②海陆过渡相：为河口、淡化泻湖或潮上带高盐沼地带，盐度变化大，岩性以粉土为主，高盐沼地带常见铁质锈染、钙质结核；由于Fe与O的亲合力强，故Fe2O3必先于MnO2晶出，形成红色铁质胶膜，或使同时存在的钙质团粒产生铁染。晚析出的黑色Mn质氧化物常被于Fe膜之上，或包裹形成黑色的Fe-Mn结核。可见近垂向生物潜穴，有孔虫数量和分异度降低，淡化泻湖中可见有孔虫和轮藻化石混生，生物组合为广盐性。③陆相：为陆地淡水河流的分支河道、河漫滩或沼泽环境，未见有孔虫，分支河道沉积物较粗，为粉砂岩，含长石石英质砂砾。

2.1 GK79孔有孔虫分布及沉积环境分析

对54个样品进行分析，其中26个样品中发现有孔虫化石，主要分布在孔深10～14 m、20.2～27.9 m、43～43.1 m，说明受到3次海侵的影响(图3)。

① 孔深0～4.22 m，地层岩性为亮黄棕色至淡黄色粉土夹粘土层，未见层理，可见铁质锈染、钙质结核以及新鲜植物根茎，未见有孔虫，孔深2.7～2.8 m处见吊钩球状轮藻Sphaerocharadiaogouensis两个，为陆相河流漫滩-沼泽相沉积。

② 孔深4.22～7.25 m，地层岩性为灰黄棕色粉土层，未见层理，可见淡水螺壳碎片及钙质结核，近垂向生物潜穴被棕灰色粉砂充填，粉砂中含少量海相双壳、腹足类碎片，见未完全腐烂的植物残骸。有孔虫化石较丰富，丰度变化大，10 粒/20 g～71 粒/20 g，具7属12种，优势种为Ammoniabeccarii，Ammoniasobrina，Ammoniaaomoriensis，Elphidiumlimpidum，Elphidiumexcavatum，Protelphidiumgranusum，Pseudononionellavariabilis，其他还可见Triloculina，Stomoloculinalobata，Protelphidiumsp.，Nonionellaauricular，Bolivinadilatata等，见球形轮藻球形(变种)CharaglobularisThuil. Var.globularis化石1个，为过渡环境滨海潮上带淡化泻湖。

③孔深7.25～10 m，地层岩性为黄棕色粉质粘土层，未见层理，可见铁质锈染和钙质结核，未见贝壳碎片，有孔虫化石数量降低，优势种为Ammoniabeccarii，Ammoniaaomoriensis，Elphidiumlimpidum，Elphidiumadvenum，Nonionakitaense，其他有Protelphidiumtuberculatum，Buccellamodica，Elphidiumsandongensis，Elphidiumcf.hokkaidoense，Noniondepressulum，Gyroidinadepressa，Pseudononionellavariabilis，Cribrononioncf.tsudai，Florilussp.等。沉积环境为(过渡)滨海相潮上带高盐沼环境。

④ 孔深10～14 m，地层岩性为淡黄色粉土至粉砂层，见水平层理，可见铁质锈染，含少量海相贝壳碎片。有孔虫化石最为丰富，丰度可达100 粒/20 g，简单分异度最大为11属22种，优势种Ammoniabeccarii，Elphidiumclavatum，Elphidiumlimpidum，Elphidiumexcavatum，Nonionakitaense，Nonionellaauricula，Pseudononionellavariabilis，其他可见Ammoniaaomoriensis，Ammoniaconvexus，Ammoniaannectens，Ammoniatepida，Buccellafrigida，Cribrononiongnythosuturatum，Quinqueloculinasubungeriana，Quinqueloculinaargunica，Quinqueloculinaseminula，Massilinainaequalis，Massilinasecans，Bolivinadilatata，Bolivinastriatula，Bolivinapseudopunctata等。沉积环境为滨海至浅海环境。

⑤ 孔深14～20.2 m，地层岩性为亮黄棕色粉质粘土层，未见层理，可见铁质锈染，局部可见近垂向生物潜穴，可见淡水螺壳碎片，局部见帕普轮藻(比较种)Characf.pappii和球形轮藻球形(变种)CharaglobularisThuil. Var.globularis化石，有孔虫含量与属种变化大，优势种为Ammoniabeccarii，Ammoniaaomoriensis，Elphidiumlimpidum，Elphidiumadvenum，Elphidiumexcavatum，Elphidiumclavatum，Nonionakitaense，Pseudononionellavariabilis，Nonionellaauricula等，其他见Noniondepressulum，Nonionellatersa，Cribrononiongnythosuturatum，Gyroidinadepressa，Bolivinastriatula，Bolivinadilatata，Posalinaglobularis，Astrononionitalicum，Astrononionglabrum，Fissurinasimplicita，Quinqueloculinaseminula等。该组合代表盐度变化较大的过渡环境泻湖。

⑥ 孔深20.2～27.9 m，地层岩性为亮黄棕色粉砂层、粉土层，见水平层理，可见铁质锈染及钙质结核。有孔虫化石丰富，丰度可达80 粒/20 g，简单分异度最大为13属24种，优势种为Ammoniabeccarii，Elphidiumlimpidum，Elphidiumexcavatum，Elphidiumclavatum，Ammoniaconvexus，Ammoniaannectens，Ammoniatepida，Pseudononionellavariabilis，Nonionakitaense等，其他有Buccellafrigida，Nonionellaauricula，Rosalinafloridana，Astrononionglabrum，Ammoniaaomoriensis，Buccellafrigida，Buccellamodica，Noniondepressulum，Cribrononionsp.，Rectobolivinaraphana，Stomoloculinamultangula，Fissurinacucurbitasema，Quinqueloculinasubquadra。该组合代表滨浅海沉积环境。

⑦ 孔深27.9～30.15 m，地层岩性为淡黄色粉土、粉质粘土层，未见层理，可见铁质锈染及近垂直生物潜穴，长石石英质砂砾含量由上到下渐渐增多，砾径1.5～10 mm，含量由25%增到50%。未见有孔虫及其他贝壳类。沉积环境为近岸河口、河漫滩相。

⑧ 孔深30.15～42.68 m，地层岩性为亮黄棕色粉质粘土、橙色粘土层，局部见水平层理，可见铁质锈染斑点、钙质结核。含少量长石石英砂粒，可见轻微潴育化现象。未见有孔虫，见淡水介形类化石。沉积环境为河漫滩沼泽相。

孔深42.68～43.38 m，地层岩性为橙色粉质粘土层，未见层理，可见网纹状铁质结膜和近垂向生物潜穴，近垂向生物潜穴已被淡灰色粉砂充填。43 m处样品有丰富有孔虫化石，丰度达136 粒/20 g,优势种为Pseudononionellavariabilis，Nonionellaauricula，Ammoniabeccarii，Ammoniasobrina，Ammoniaaomoriensis，Elphidiumlimpidum，Elphidiumclavatum，Elphidiumadvenum，Noniondepressulum，Nonionakitaense，较少的有Stomoloculinamultangula，Bolivinadilatata。该化石组合代表滨岸潮上至潮间带沉积环境，反映了一次短暂的海侵。

孔深43.38～60 m，地层岩性为橙色粉土夹粗砂，未见层理，粗砂成分为长石，石英，棱角状。未见有孔虫。见腹足类碎片及口盖化石，含淡水介形类，见轮藻化石Characf.pappii，CharaglobularisThuil. Var.globularis，沉积环境为陆相河漫滩-沼泽相。

2.2 GK59孔有孔虫分布及沉积环境分析

GK59孔分析样品40个，在24个样品中发现有孔虫，丰度、分异度最大层位分布于深度15～20 m、23～28.82 m、46.25～54 m处，包括12属21种，反映受3次海侵影响(图4(a))。

① 孔深15～20 m，地层岩性以棕黄色粉砂为主，可见海相贝壳碎片，发育水平层理，有孔虫12属21种，最大丰度75 粒/20 g，优势种Ammoniabeccarii，Ammoniaannectens，Ammoniaconvexus，Ammoniasobrina，Ammoniaaomoriensis，Elphidiumlimpidum，Elphidiumclavatum，Elphidiumadvenum，Nonionakitaense，Pseudononionellavariabilis等。该组合代表滨海-浅海环境。

② 孔深23～28.82 m，地层岩性以棕黄色粉砂为主，可见细砂条带和铁质锈染，发育水平层理，可见海相贝壳碎片，有孔虫13属25种，最大丰度50 粒/20 g，优势种Ammoniabeccarii，Ammoniaannectens，Ammoniaconvexus，Ammoniasobrina，Ammoniaaomoriensis，Elphidiumlimpidum，Elphidiumclavatum，Elphidiumadvenum，Nonionakitaense，Pseudononionellavariabilis等。该组合代表滨海-浅海环境。

③ 孔深46.25～54 m，地层岩性为棕黄色粉砂，可见细砂条带和铁质锈染，发育水平层理，见海相贝壳碎片和生物潜穴，有孔虫6属12种，最大丰度30 粒/20 g，优势种Pseudononionellavariabilis，Nonionellaauricula，Ammoniabeccarii，Nonionakitaense等，该组合代表滨海-浅海沉积环境。

2.3 GK74孔、GK89孔有孔虫分布及沉积环境分析

GK74孔分析50个样品，在22个样品中发现有孔虫化石，分布钻孔深度15.5～18.8 m、20～22.5 m、35.4～55.3 m(图4(a))。

① 孔深15.5～18.8 m，地层岩性为棕黄色含粘土粉砂岩，偶见海相贝壳碎片，可见钙质结核和铁质锈染，有孔虫丰度达170 粒/20 g,分异度为10属15种，优势种有Ammoniabeccarii，Ammoniaannectens，Ammoniaconvexus，Ammoniaaomoriensis，Elphidiumlimpidum，Elphidiumclavatum，Elphidiumadvenum，Nonionakitaense，Pseudononionellavariabilis等。该组合代表潮间-潮下带环境。

② 孔深20～22.5 m、35.4～55.3 m处，地层岩性为黄棕色粉质粘土，可见铁质锈染和钙质结核，虽然发现有孔虫化石，但丰度等于或小于10 粒/20 g,并偶见海相贝壳碎片，代表过渡环境潮上带。

GK89孔共对48个样品进行古生物分析鉴定，其中14个样品中发现介形类化石，均为淡水介形类[25]，在孔深10 m、17.2～19.4 m、26.5 m处发现有孔虫化石，丰度10 粒/20 g，说明此孔受海侵影响较小，为陆相河流或潮上带泻湖环境(图4(b))。

图4 各钻孔有孔虫分布及沉积相分析图[24]

3 海侵及古海岸线位置

图5 潍坊北部古海岸线位置图

根据前人对黄河三角洲地区古海岸线位置的研究可知[20,24,26]，全新世海侵发生于4 000～8 000年间，称为垦利海侵，海进盛期海岸线大致在阳信—滨县—北镇—纯化—候镇一线附近(图5)；更新世晚期2.5～4万年发生的海侵中心位于广饶附近，称广饶海侵；7～9万年发生的海侵为晚沾化海侵，在沾化一带形成中浅海。前人的研究区域主要位于莱州湾西岸，或者黄河三角洲地区，本次在潍坊北部4个钻孔中识别出的3个海相层分别代表3次海侵，因钻孔的同位素年龄样品分析结果未出，故参考其邻近的DK06孔(图5)的同位素样品分析结果，DK06孔深度为11.6～11.7 m处C14同位素年龄为8 460±240 a，深度20.8～21.1 m处C14同位素年龄为28 760±900 a，31.0～31.8 m处C14同位素年龄为34 550±1 290 a，GK79孔自上而下第一次海侵地层深度10～14 m，与垦利海侵同期，本次海侵波及到GK59孔、GK74、GK79孔，所以海岸线位置大体在田柳镇附近，向东位于GK79孔和GK89孔之间(图5)，GK89孔处为过渡环境潮上带高盐沼区。GK79孔第二次海侵的地层深度位于20.2～27.9 m处，与广饶海侵同期，本次海侵波及到GK59孔、GK89和GK74孔为潮上带过渡环境；GK79孔第三次海侵地层深度位于40 m以下，与晚沾化海侵同期，并波及到GK59孔，GK89孔为陆相河流漫滩环境，GK74孔为潮上带，故推测该区域3次海侵的古岸线位置如图5所示。由图可以看出，3次海侵波及到的范围以最晚一次即垦利海侵最大，其次是广饶海侵，晚沾化海侵的范围最小。

4 结论

1) 在潍坊北部4个钻孔中发现了丰富的有孔虫化石，优势种为Ammoniabeccarii毕克卷转虫、Elphidiumlimpidum清晰希望虫、Elphidiumadvenum异地希望虫、Elphidiumclavatum棍形希望虫、Pseudononionellavariabilis多变假小九字虫等，为滨海广盐性生物组合，有孔虫数量、属种在垂向上的分布反映出沉积环境纵向上的变化，可划分出陆相、海陆过渡相及海相。

2) 从钻孔中识别出3个海相层，反映了潍坊北部地区更新世以来的3次海侵，自上而下分别与黄河三角洲地区的垦利海侵、广饶海侵和晚沾化海侵同期。全新世垦利海侵在该区域范围最广，对潍坊北部地区更新世以来的海侵范围及环境变化的研究取得了初步进展。

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(责任编辑：高丽华)

图版说明
(化石全部保存于山东科技大学微体古生物实验室)

图版Ⅰ

1半缺五玦虫Quinqueloculinaseminula，1a多室面视，1b口视，1c少室面视，GK79孔；

2毕克卷转虫Ammoniabeccarii,2a背视，2b壳缘视，GK89孔；

3耳状小九字虫Nonionellaauricula，侧视，GK79孔；

4高锅卷转虫Ammoniatakanabensis，4a背视，4b腹视，GK59孔；

5颗粒先希望虫Protelphidiumgranusum，侧视，GK79孔；

6拉马克五玦虫Quinqueloculinalamarckiana，多室面视，GK79孔；

7明亮五玦虫Quinqueloculinaargunica，多室面视，GK79孔；

8暖水卷转虫Ammoniatepida，8a背视，8b腹视，8c壳缘视，GK79孔；

9清晰希望虫Elphidiumlimpidum，9a侧视，9b壳缘视，GK79孔；

10秋田九字虫Nonionakitaense，侧视，GK79孔；

11索尔达抱环虫Spiroloculinasoldanii，侧视，GK79孔；

12 13 条纹箭头虫Bolivinastriatula，GK79孔。

图版Ⅱ

14同现卷转虫Ammoniaannectens，14a背视，14b腹视，14c壳缘视，GK79孔；

15凸卷转虫Ammoniaconvexus，15a背视，15b壳缘视，GK79孔；

16丸桥卷转虫Ammoniamarohasii，背视，GK79孔；

17亚恩格五玦虫Quinqueloculinasubungeriana，17a多室面室，17b口视，17c少室面视，GK79孔；

18异地希望虫Elphidiumadvenum，18a侧视，18b壳缘视，GK79；

19意大利星诺宁虫Astrononionitalicum，壳缘视，GK79孔。

The Quaternary Foraminifera and Paleoenvironments in Northern Weifang,Shandong Province

ZHAO Xiuli1,2,ZHANG Lei1,2,ZHANG Xiangyu1,2,LI Shoujun1,2,CHEN Yuhui1,2,
WANG Lili1,2,MA Wenzhao1,2,XU Hua3,ZHANG Zhuo3

(1. Key Laboratory of Depositional Mineralization & Sedimentary Mineral of Shandong Province,Shandong University of Science and Technology,Qingdao,Shandong 266590,China; 2. College of Earth Science and Engineering,Shandong University of Science and Technology,Qingdao, Shandong 266590,China; 3.Shandong Institute of Geological Survey,Jinan,Shandong 250013,China)

Abundant foraminifera fossils were recovered from 66 samples taken from GK89,GK79, GK74, GK59 drilling cores in northern Weifang, Shandong province. 17 genera and 40 species were indentified withAmmoniabeccariias dominant species andAmmoniaannectens,Elphidium(varied),Protelphidium,Cribrononiongnythusuturalis,Nonionella,Quinqueloculinaas genus-species, forming euryhaline fossil assemblages. According to the vertical distribution of species, abundance and diversity of foraminifera, the sedimentary environments were divided into continental, transitional and marine facies. Three marine interlayers were recognized, corresponding to Kenli, Guangrao and late Zhanhua transgressions in the Yellow River Delta region from upper to lower respectively. This study is of great significance for investigations into the geological environment in Shandong Peninsula Blue Economic Zone as well as the Quaternary transgression and environmental changes.

paleoenvironments; transgression; foraminifera; the Quaternary； Weifang

2016-04-24

山东半岛蓝色经济区地质环境调查评价项目(1212011220001)；山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室(山东科技大学)开放课题(DMSM201411)；山东省研究生教育创新计划项目(SDYC14043)

赵秀丽(1968—)，女，山东单县人，副教授，博士，主要从事古生物学与地层学教学与科研工作. E-mail:snowxiuli@sohu.com

P52

A

1672-3767(2017)01-0001-10