莱州湾南岸古沉积环境与人类活动对地下水咸化的协同控制机制研究

针对莱州湾南岸地下水咸化问题，研究人员通过沉积地层分析、Cl/Br比值与稳定同位素(δ18 O/δD)示踪技术，揭示浅层咸化主因是现代海水入侵与古海相地层残留卤水的叠加效应，而深层咸化差异受古河道渗透性控制，首次发现近岸古河道淡水体，为海岸带水资源管理提供科学依据。

　　

莱州湾南岸作为中国典型的滨海盐渍化区域，正面临日益严重的地下水咸化危机。全球气候变化导致的海平面上升与人类过度开采地下水，正在打破淡水-咸水的天然平衡，而晚更新世以来三次大规模海侵事件留下的古海相地层，更如同埋藏在地下的"盐库"，使问题复杂化。这里不仅是山东省重要的盐化工基地，还承担着农业灌溉和居民用水需求，地下水超采形成的降落漏斗已引发海水倒灌，加剧了淡水资源的短缺。更棘手的是，当地特有的"卤水"资源开采历史与近岸潜在的古河道淡水体分布尚未明确，传统方法难以区分现代海水入侵与古沉积环境遗留盐分的贡献比例。

为破解这一难题，自然资源部第一海洋研究所的研究团队选取莱州湾南岸典型交互带，通过SG100（杨口海滩）和WF80（虞河三角洲）两个钻孔的沉积物岩芯及孔隙水样品，结合浅层地震数据，首次系统揭示了不同深度地下水咸化的驱动机制。研究发现，浅层地下水咸化是人为过度开采引发海水入侵与古海相地层卤水释放共同作用的结果，而深层咸化差异则受晚更新世古河道渗透性控制——高渗透性的古河床沉积为上游淡水输入提供通道，形成低盐度水体；低渗透性的泛滥平原沉积则因蒸发浓缩长期保持高盐状态。尤为重要的是，在古河道沉积物中发现了近岸淡水体的存在，这一发现为滨海地区水资源开发提供了新思路。相关成果发表于《Marine Geology》，为海岸带水资源精准管理提供了理论依据。

关键技术方法包括：1）基于OSL（光释光测年）和古地磁测试建立钻孔年代框架；2）沉积物粒度分析重建古环境；3）孔隙水Cl/Br比值示踪盐分来源；4）δ¹⁸
O和δD稳定同位素解析补给条件；5）浅层地震剖面识别古河道结构。

【古地理环境重建】
通过SG100孔18.8m处OSL年龄(25.27±2.05 ka BP)和88.5-100m的反向磁极带(R1)，结合WF80孔36m处161±9 ka BP的测年数据，重建了晚更新世以来三次海侵事件形成的海陆交互相地层格局。粒度分析显示，古河道砂质沉积与泛滥平原黏土层的渗透性差异达2个数量级，这直接控制了盐分的垂向运移效率。

【盐分来源解析】
Cl/Br比值与δ¹⁸
O的关系表明：浅层咸化水体的Cl/Br质量比(288-297)接近现代海水(292)，而深层古卤水的比值高达1143，证实浅层受现代海水入侵影响，深层则保留古蒸发浓缩信号。δD-δ¹⁸
O图解进一步显示，浅层水样落在当地大气降水线右侧，显示强烈的蒸发分馏特征。

【古河道控盐机制】
地震剖面揭示的古河道网络与WF80孔高渗透层(渗透系数3.5×10^-4
m/s)对应，其孔隙水δ¹⁸
O值(-8.5‰)显著低于周边地层(-4.2‰)，证实其为淡水输送通道。相反，SG100孔的泛滥平原黏土层(渗透系数4.7×10^-6
m/s)使卤水保存完整，形成局部高盐区。

研究结论指出，莱州湾南岸地下水咸化是自然演化与人类活动叠加的典型案例。浅层咸化需控制开采量以阻断海水入侵通道，而深层古河道淡水的发现则提出了"空间避让式开采"新策略。该研究创新性地将古环境重建与水文地质分析结合，揭示了沉积相变带盐分运移的"地质记忆"效应，为全球类似滨海含水层管理提供了"沉积相控盐"的理论模型。特别是古河道渗透性差异造成的"同层异盐"现象，对准确圈定淡水靶区具有重要实践价值。未来需加强近岸古河道系统的三维建模，评估其作为战略性淡水储备资源的潜力。