The climatological distribution of surface salinity in the East China Sea and adjacent northwest Pacific Ocean during 1981—2010
-
摘要: 使用SODA表层盐度月平均数据，通过计算逐点逐年盐度均值、月际差，绘制等值线分布图，分析在新的30年气候基准期(1981—2010年), 东海及毗邻的西北太平洋海域表层盐度场气候态分布特征，为进一步研究该地区长时间序列的气候变化奠定基础。结果表明：(1)在研究区表层平均盐度从西北到东南逐渐升高，形成3个明显的盐度特征场区：东海大陆架海区、东海黑潮海区以及西北太平洋海区; (2)研究区月际表层盐度存在明显的周期性变化，其中，盐度最小值的周期性规律最显著; (3)在月际变化中，1—4月为盐度高值季节，以3月份盐度最高，为27.5psu; 5—8月为盐度低值季节，以8月份盐度最低，为22psu; 9—12月为盐度上升季节; (4)依据盐度场的分布，结合地形、气候、海流等特征和前人研究，在研究区选取了22个特征点，从特征点看，位于西北太平洋海区的特征点盐度月振幅最小; 位于长江入海口附近的D1和位于杭州湾南部的D2盐度月振幅较大，但D1与D2月际变化曲线呈现较为明显的反相关特征，这可能与长江冲淡水水舌夏季北移抑制苏北沿岸流南下和北上的台湾暖流夏强冬弱有关。Abstract: Counter maps of the East China Sea and the adjacent northwest Pacific Ocean are compiled and analyzed based on the annual mean data, monthly average data, monthly difference and inter-monthly difference data of SODA surface salinity for the past 30-year climate reference period (1981-2010). The climatic distribution patterns of the surface salinity field in the Pacific Ocean have provided a solid foundation for further study of the long-term climate changes in the region. As it is observed that: (1) The average surface salinity in the study area gradually increase from northwest to southeast, with three distinct salinity subareas: the area of the East China Sea continental shelf, the part of East China Sea where the Kuroshio current passes through and the area of Northwest Pacific Ocean; (2) There is a significant cyclical change in the salinity of surface water in the study area, among which the periodicity of the minimum salinity is the most significant; (3) In terms of monthly changes, high salinity appears in January-April, with a highest of 27.5 psu in March, while the low salinity in May-August, with a lowest of 22psu in August, ; The season from Sept-Dec is the period of salinity rising; (4) According to the salinity distribution patterns and their relation with topography, climate and sea currents, 22 points for reference are selected. The lowest reference points of monthly salinity mostly occur in the northwestern Pacific Ocean; Highest amplitude is observed at D1 near the Yangtze River estuary and D2 in the south of Hangzhou Bay. However, the monthly correlation curves at D1 and D2 are obviously opposite, probably caused by the northward shifting of dilute water of the Yangtze River in summer, when the southward flow of the north Jiangsu coast current is inhibited by the Taiwan warm current, which is strong in summer and weak in winter.
-
Keywords:
- salinity /
- new climate base period (1981—2010) /
- sea surface /
- East China Sea /
- northwest Pacific
-
有孔虫和介形类是重建古环境极为有效的指标，作为河口三角洲环境中重要的生物类群，因其化石和现代类型数量丰富、生态适应范围广、对水深和盐度等环境因素敏感的特点，被广泛用于分析河口三角洲的环境[1-3]。珠江三角洲地区处于海陆过渡地带，对气候与环境变化十分敏感，晚第四纪沉积物中富含有孔虫和介形类，沉积记录保存良好，为研究晚第四纪环境演化提供了有利的条件。该地区晚第四纪受多组断裂运动的控制，不同构造单元的垂直升降具有明显的差异性[4-8]，现代珠江河口由复杂的河网水系区和河口湾区组合而成，两者通过地貌单元“门”相互连接[9]。虽然前人已有过涉及利用有孔虫和介形类这两类微体生物重建珠江三角洲第四纪古环境的研究[10-25]，但珠江三角洲中部地区全新世以来的钻孔沉积记录大多不完整[16, 21, 22, 24]，加之珠江三角洲地区独特的构造背景和复杂的“门”动力系统的影响，不同钻孔的研究结果在对珠江三角洲全新世海侵的起止时间和过程等方面，仍存在不少争议[26-28]。据前人研究，中部地区不同钻孔沉积记录的全新世海侵开始的时间不一，主要表现为2种观点：9000 cal.aBP左右[22, 29, 30]和7600 cal.aBP左右[20, 24]。此外，珠江三角洲2500 aBP以来是否存在一次海侵事件[27, 31, 32]，也是各位学者的分歧之一。位于珠江三角洲中部的PRD11孔较为完整地记录了全新世以来的沉积，为识别短周期环境变化提供了有利的条件。本文对PRD11孔的有孔虫和介形类微体动物群记录进行了详细分析，综合课题组前期已获得的年代框架和软体动物群数据[33]，并与同处珠江三角洲中部地区且全新世沉积记录较为完整的PRD10孔[19]进行对比，重建了珠江三角洲中部地区全新世以来的古环境演变过程，并探讨了海平面变化、河流作用以及构造升降对环境变化的可能影响，以期为深入研究珠江三角洲第四纪环境演化提供依据。
1. 材料与方法
钻孔PRD11位于珠江三角洲中山市东升镇(22°37′58″N、113°16′58″E)(图 1)，地面高程2.612m，孔深13.76m。在孔深13.76~1.05m的岩心中共取92个样品用于微体生物研究，取样间隔一般为10cm，每个样品大约对应于3cm长的岩心。样品在70℃温度下烘干后称重并记录，加水浸泡使样品分散后，用0.063mm铜筛在水下冲筛，保留全部筛上物。黏土质含量较高、较难分散的样品适当加热后再冲筛。过筛后的样品在70℃下烘干，然后利用0.125mm的铜筛筛分出2个粒级，分别称重并记录。最后，在Leica EZ4W体视显微镜下对有孔虫和介形类进行种属鉴定[34-36]和统计，将有孔虫和介形类的丰度统一表达为每100g干样中的含量，简单分异度表达为样品中出现的属种数目。沉积物粒度分析和年代测定方法见刘纯瑶等[33]。
2. 结果
2.1 岩性与测年
将PRD11孔岩心从中间剖开，根据对岩性、沉积构造及其他组分(包括软体动物壳体及其碎片、植物碎屑和结核等)特征的详细观察和分析，结合粒度分析结果，可将全孔岩心划分为7层(图 2)：13.76~12.10m为杂色黏土；12.10~9.56m为深灰色黏土质粉砂与粉砂质黏土互层；9.56~8.68m为深灰色粉砂质砂；8.68~4.66m为深灰色黏土质粉砂或粉砂与黏土互层；4.66~3.50m为深灰、灰黑色粉砂质砂；3.50~1.13m为灰色、灰黄色黏土质粉砂；顶部为人工扰动层，主要为粗砂和砾石。PRD10孔岩性特征见Alberti等[19]。
PRD11孔共获得10个14C年龄校正值[33]，在孔深13.5m处获得最老年龄值为≥20000 aBP，可推测属于晚更新世。孔深11.48和孔深1.35m处测定的年龄值校正后分别为8620和390 cal.aBP，属于全新世沉积。岩心中除年代测定点外，其他各深度年龄根据沉积速率进行插值计算。PRD10孔共获得17个14C年龄校正值，孔深21.6m处测定得到最老年龄值9524 cal.aBP，亦属于全新世沉积，其他深度年龄根据Alberti等[19]绘制的拟合曲线进行估算。本文均采用校正后年龄。
2.2 微体动物群分析
PRD11孔微体动物群主要属种分布见图 3。经鉴定，共见有孔虫11属18种，介形类14属17种，其中部分属种仅零星出现。有孔虫和介形类的主要属种见图 4。有孔虫和介形类的丰度随深度变化的分布特征大体上相似。底部较粗粒沉积物中未见微体动物群，自孔深11.75m处开始同时出现有孔虫和介形类，孔深8.54~5.33m有孔虫很丰富，平均丰度值为5372枚/100g，最大丰度值可达18376枚/100g。介形类主要集中在孔深11.75~10.98和8.54~6.23m 2个岩心段，平均丰度值分别为300瓣/100g和164瓣/100g。孔深5.06m以上微体动物群变得稀少，孔深4.46m以上未见介形类，孔深2.72m以上未发现有孔虫。
![]()
图 3 PRD11孔微体动物群分布a:有孔虫；b:介形类Figure 3. Microfaunal distribution of borehole PRD11a: foraminifera; b: ostracods![]()
图 4 有孔虫和介形类主要属种Figure 4. Characteristic foraminifers and ostracods of the study area1~3. Ammonia beccarii var. (B47); 4. A. pauciloculata (B46); 5. Protelphidium tuberculatum (B46); 6、7. A. tepida (B46); 8、9. A. koeboeensis, (B47); 10. Elphidium hispidulum (B47); 11. Alocopocythere kendengensis (B41); 12. Bicorncythere bisanensis (B83); 13. Sinocytheridea impressa (B83); 14. Stigmatocythere roesmani (B80); 15. Neosinocythere elongata (B56); 16. Neomonoceratina iniqua (B80); 17. Sinocythere sinensis (B47)根据微体动物群各属种的生态特征可以将其划分为不同的生态类型，通过分析不同生态类型微体动物群的分布可重建钻孔所在地的古环境条件[37-39]。刘春莲等曾对珠江三角洲地区第四纪微体生物的生态类型进行了划分[40]，本文亦采用这一划分方法。
2.2.1 有孔虫
PRD11孔共发现有孔虫11属18种，其中包括底栖有孔虫9属16种：Elphidium advenum、E. hispidulum、E. magellanicum、Protelphidium tuberculatum、P. granosum、Guttulina pacifica、Nonion sp.、Triloculina rotunda、Rectoelphidiella aplata、Pyrgo bulloides、Lagena hispidula、Ammonia beccarii var.、A. tepida、A. koeboeensis、A. convexidorsa和A. pauciloculata，浮游有孔虫2属2种：Globigerina bulloides和Orbulina universa。浮游种在钻孔中仅零星见于7.00~6.00m处，在各样品中丰度值均小于50枚/100g，可能是随海流搬运而来。根据PRD11孔底栖有孔虫的生态特征，可将其划分为3种生态类型：
(1) 真盐型：常见于水体盐度大于30‰、深度大于50m的海域[34, 41-43]。PRD11孔中主要包括Guttulina pacifica、Pyrgo bulloides和Lagena hispidula。钻孔真盐型有孔虫分子丰度值极低，仅占钻孔有孔虫总丰度的0.047%。Lagena hispidula在孔深7.00m处唯一可见，丰度值仅4枚/100g。Pyrgo bulloides在孔深7.00m和6.13m处出露，丰度值分别为22枚/100g和4枚/100g。Guttulina pacifica在孔深7.00~6.40m间断出露，平均丰度低于10枚/100g。推测钻孔中真盐型底栖分子应同浮游种一样，可能是随海流搬运而来。
(2) 多盐—真盐型：常见于盐度大于25‰、水深20~50m的海域[34, 41-43]。钻孔中主要有Elphidium advenum、E. hispidulum、E. magellanicum、Protelphidium tuberculatum、P. granosum、Nonion sp.、Triloculina rotunda、Rectoelphidiella aplata。可见于孔深11.75~2.72m，丰度约为钻孔有孔虫总丰度的16%。该类型有孔虫分子平均丰度值在孔深8.64~7.10m和6.70~6.23m较高，分别可达1398和833枚/100g，并于孔深7.10m处达到最大值2684枚/100g。其中Elphidium magellanicum和Protelphidium tuberculatum这2个属种的总丰度占多盐—真盐型有孔虫总丰度值的98.12%，为该类型优势属种。其他属种在各样品中丰度值较低，均小于130枚/100g。
(3) 滨岸广盐型：这一类型可适应的盐度范围最广，低盐(1‰)至正常盐度甚至高盐条件均可生存，水深分布范围约0~50m，多富集于20m以内的浅水水域[34]，是PRD11孔的主要有孔虫类型。钻孔中可见Ammonia beccarii var.、A. tepida、A. koeboeensis、A. convexidorsa和A. pauciloculata。这一类型在钻孔中相对含量约为83.9%，是PRD11孔的主要有孔虫类型。连续出现在孔深11.75~2.72m，丰度随深度变化的分布特征与多盐—真盐型有孔虫丰度的垂直分布特征相似，在孔深8.64~7.10和6.70~6.23m丰度值较高，于孔深7.20~7.10m达到丰度最大值12940枚/100g。其中，Ammonia beccarii var.是世界上分布最广的滨岸广盐种，常见于滨海、潟湖、河口等海陆过渡环境[35]，也是钻孔的明显优势种，数量均占PRD11孔有孔虫总丰度的66.5%，在孔深7.10m处丰度达到最大值11651枚/100g。
2.2.2 介形类
对PRD11孔介形类所划分的4种生态类型中，除淡水—微盐型外，其他3种生态类型与底栖有孔虫属种的生态类型可相对应[34, 36, 44, 45]。
(1) 真盐型：钻孔中主要有Stigmatocythere roesmani、Cytheropteron miurense、Semicytherura sp.。各属种在孔深11.75~6.50m间断出现，含量较低，丰度一般小于60瓣/100g，数量约占钻孔丰度值的9.65%。
(2) 多盐—真盐型：PRD11孔中主要有以下10种属于该类型：Bicorncythere bisanensis、Alocopocythere kendengensis、Sinocythere sinensis、Neosinocythere elongata、Spinileberis sinensis、Loxoconcha tarda、L. ocellata、Cytherois leizhouensis、Callistocythere multirugosa、Spinileberis quadriaculeata。可见于孔深11.75~4.56m，数量约为钻孔总丰度的50.8%，在孔深8.64~7.10m丰度值较高，平均丰度为123瓣/100g，在孔深7.20m处，丰度值达到最大，约346瓣/100g。其中，Sinocythere sinensis和Neosinocythere elongata为该类型的优势属种，丰度值约为该类型总丰度的67.04%。Bicorncythere bisanensis、Alocopocythere kendengensis、Spinileberis sinensis、Loxoconcha tarda、L. ocellata和Cytherois leizhouensis丰度值较低，一般小于50瓣/100g。Callistocythere multirugosa仅见于孔深7.20m处，Spinileberis sinensis仅见于孔深7.77m处，二者丰度值均极低，分别为16瓣/100g和4瓣/100g。
(3) 滨岸广盐型：钻孔中可见Sinocytheridea impressa和Neomonoceratina iniqua 2个属种。这2个属种间断分布于孔深11.75~4.76m，占钻孔丰度值的33.4%，在孔深11.75~10.98m和孔深7.20m处丰度值较高，平均丰度分别为195和294瓣/100g。
(4) 淡水—微盐型：是一类主要生活在淡水环境，也可忍受微盐条件的介形类[34, 46]。钻孔中主要为Candona bellula和C. ellipsoidea。在钻孔中丰度较低，相对含量仅为6.15%，且多为异地搬运的红色或黑褐色壳体，PRD11孔于孔深5.83~5.33m才见有原地埋藏的淡水—微盐型介形类。
3. 古环境重建
根据上述PRD11孔岩性、测年和微体动物群分布特征，结合PRD11孔软体动物群数据[33]及PRD10孔微体动物群的研究结果[19]，将研究区全新世以来的沉积环境阶段划分如下(图 5)。
![]()
图 5 珠江三角洲PRD11孔与PRD10孔演化阶段划分及对比Figure 5. Environmental stages of boreholes PRD11 and PRD10 in the Pearl River Delta3.1 约9010 cal.aBP以前(孔深13.76~12.1m)
PRD11孔底部和PRD10孔底部岩性表现为杂色黏土，PRD10孔沉积物中可见小铁瘤，指示钻孔此时应处于氧化环境。两钻孔均未见微体生物记录，仅PRD10孔零星可见双壳类Cyrenodonax formosana，壳体呈黄褐色，遭受过风化作用。上述各项指标均表明PRD11孔和PRD10孔所在地此时处于风化剥蚀阶段。杂色黏土上覆地层的最老年龄在PRD11孔约为9010 cal.aBP，在PRD10孔约为9590 cal.aBP。受末次冰期的影响，全球海平面下降。陈欣树等认为，珠江口外陆架海平面低于现今海面131m[47]，沉积物露出地表遭受剥蚀从而形成风化层。珠江三角洲乃至整个南海北部陆架第四纪沉积物中均可见杂色黏土层[17, 18, 20, 21, 24, 27, 29, 30, 48, 49]。
3.2 约9010~4510 cal.aBP (孔深12.1~4.26m)
随着冰后期全球气候回暖，海平面快速上升，PRD11孔和PRD10孔所在地开始受到全新世海侵的影响，海水浸没风化层的时间分别为9010和9590 cal.aBP，钻孔中开始出现微体动物和软体动物群记录。2个孔所在地接受海侵的时间差异不大，2个钻孔均位于珠江三角洲中部，佐证了前人所持“珠江三角洲中部于9000 cal.aBP左右开始接受全新世海侵”的观点[22, 29, 30]，全新世海侵也于这一时期达到香港附近[50]。
根据位于珠江三角洲南部的PRD05孔(图 1)的沉积记录，南海冰后期海平面回升早于16700 cal.aBP [40]，珠江三角洲南部地区接受全新世海侵的时间约为10100 cal.aBP，早于研究区。位于珠江三角洲中部偏北的PRD16孔和PRD20孔(图 1)风化层被海水淹没的时间分别为7960[20]和7570 cal.aBP[24]，晚于研究区。晚更新世末至早全新世，珠江口断裂带和西江断裂斗门段的活动增强，西江干流自南向北形成，磨刀门水道成形，狮子洋水道逐渐打开，全新世海水自多个口门侵入[8, 9, 47, 51, 52]，珠江三角洲南部地区更早受到全新世海侵的影响。而同处珠江三角洲中部的PRD17孔(图 1)的风化层全新世被海水淹没的时间约为6000 cal.aBP [21]，晚于中部其他地区。已有研究证明，珠江三角洲晚第四纪各个断块之间存在构造升降的垂直差异，PRD17孔所在的广州—番禺断块早全新世的平均抬升速率远超其他各区[6]，正是这种差异导致PRD17孔所在地地势较高，较晚接受全新世海侵。PRD11孔和PRD10孔的沉积记录表明，研究区自9010 cal.aBP接受全新世海侵以来，至4510 cal.aBP持续发育河口湾环境。期间，水体条件发生波动，使得微体动物群的组成和丰度发生了改变，通过对PRD11孔微体动物群高分辨率的取样和分析，识别出了2个短周期的水深波动。
3.2.1 约9010~8330 cal.aBP (孔深12.10~10.98m)
随着海水入侵，钻孔中开始出现微体动物和软体动物群记录，分异度较高，PRD11孔优势种为滨岸广盐型分子，如有孔虫Ammonia beccarii var.、A. tepida，介形类Sinocytheridea impressa、Neomonoceratina iniqua及双壳类Potamocorbula amurensis。PRD10孔9510~8400 cal.aBP以滨岸广盐型有孔虫占优势地位，软体动物分异度达钻孔最大值。各生物壳体较高的分异度表明此时研究区水深呈快递增加的趋势。随着水深加大，2个钻孔所在地出现介形类真盐型和多盐—真盐型分子，且多盐—真盐型分子的丰度值在2个钻孔中呈逐渐增加的趋势，反映水深快速增加的河口湾环境。前人对珠江三角洲8ka以来的海平面变化特征进行研究发现，珠江三角洲早全新世海平面呈快速上升的趋势[14, 53]，红海[54]、泰国[55]、加勒比海[56]等全球各地均可见早全新世海平面快速上升的证据。珠江三角洲中部的PRD11孔和PRD10孔该时期的沉积记录所呈现的特征，与珠江三角洲早全新世海平面快速上升的结论相吻合，可为全球海平面变化特征的研究提供新的依据。
3.2.2 约8330~7000 cal.aBP (孔深10.98~8.64m)
PRD11孔有孔虫丰度值较低，平均丰度值为549枚/100g。优势种仍为滨岸广盐型分子Ammonia beccarii var.和A. tepida，零星出现多盐—真盐分子。介形类平均丰度下降至30瓣/100g，最大值仅120瓣/100g，最小值为3瓣/100g。代表较长期的水深缓慢下降过程。曾有学者认为，约8000~7000aBP，南海海平面变化处于停滞状态[17, 40, 57]，钻孔识别出的较长期水深下降过程可能与这一海面停滞状态相对应。PRD11孔约7170 cal.aBP (孔深8.94m处)左右，发育砂质沉积物，微体生物壳体分异度波动较大。PRD10孔于7800~7560 cal.aBP可见大量软体动物碎片和粗粒沉积物。表明该阶段后期研究区的水动力条件较强。珠江三角洲西岸的沉积记录中可见相应响应，约8960~6585 cal.aBP沉积物粒度频率曲线可见砂粒级的双主峰[23]。推测是受风暴的影响，水动力条件发生短暂变化[58, 59]。
3.2.3 约7000~5630 cal.aBP (孔深8.64~6.23m)
PRD11孔微体动物群的丰度高，分异度大，有孔虫的平均丰度值为6426枚/100g，分异度一般大于6，优势属种为滨岸广盐分子Ammonia beccarii var.和A. tepida。介形类的平均丰度值为164瓣/100g，分异度一般大于5，优势属种为多盐—真盐分子Sinocythere sinensis和Neosinocythere elongata。钻孔中有孔虫和介形类的丰度在6180~6120 cal.aBP(孔深7.20~7.10m)达到全孔最大值，最大丰度值分别为18376枚/100g(孔深7.10m处)和726瓣/100g(孔深7.20m处)。滨岸广盐型介形类和有孔虫以及多盐—真盐型有孔虫在这一时期丰度值也达到最大，真盐型介形类和广适性双壳类丰度值很高。有孔虫浮游种Orbulina universa，多盐—真盐分子Triloculina rotunda，介形类多盐—真盐型分子Alocopocythere kendengensis、Loxoconcha tarda、Spinileberis sinensis、Callistocythere multirugosa在钻孔中首次出现。PRD10孔的微体动物和软体动物群记录也于7560~6800 cal.aBP达到丰度最大值，有孔虫真盐型分子Quinqueloculina seminula仅在本阶段出现。推测此时海平面进一步上升，研究区水深达到最大，水体盐度较高。可能对应了珠江三角洲全新世最大海侵事件[14, 15, 17, 27, 40, 53, 57]。此外，PRD11孔沉积物中可见介形类淡水—微盐型分子Candona ellipsoidea，丰度值随深度的变化大，平均丰度值为7瓣/100g，壳体多为异地搬运的红色和黑褐色分子，推测研究区同时受到较大的径流作用影响，温暖湿润的气候保证了充足的降水[60]。
根据PRD11孔和PRD10孔的沉积记录，珠江三角洲中部地区全新世以来的最大水深发生在约7000~5630 cal.aBP，与研究区其他钻孔记录的时间较为一致[22, 61]。本文这一结果与前人所认为的大西洋期海侵事件的时间(7500~5000 aBP)[51, 62]有较好的吻合，也可与珠江三角洲四会古森林发育的时间相比较，温暖湿润较为稳定的气候为发育古森林地下生态系统提供了条件[60]。距离海岸较近的珠江三角洲南部(PRD05孔)约8500~8200 cal.aBP水深达到最大[17, 40]，早于研究区。这种自南而北水深依次达到最大的规律，可进一步论证珠江三角洲南部较北部更早受到海侵影响。
3.2.4 约5630~4510cal.aBP (孔深6.23~4.26m)
2个钻孔岩性表现为粉砂和黏土质粉砂，可见平行层理。PRD11孔沉积物中有孔虫分异度较大，最大值可达9，丰度较低，平均丰度值为1991枚/100g，优势属种为滨岸广盐分子Ammonia beccarii var.。介形类在钻孔沉积物中间断可见，分异度和丰度均较低，平均丰度值为12瓣/100g，钻孔中首次出现原地埋藏的淡水—微盐型分子。微体动物群总丰度呈波动下降的趋势，软体动物群丰度达到钻孔最大值，双壳类最大丰度值为906个/100g(孔深4.46m处)。此阶段首次出现双壳类Corbicula fluminalis和Theora fragilis，腹足类可见Decorifera insignis、Pyramidellid sp.、Cerithidium sp.、Morrisonietta spiralis，大多为生活在潮道或潮间带的分子，可推测钻孔所在地处于潮道附近，水深较浅。2个钻孔微体动物和软体动物群总丰度垂直分布的小规模波动，可响应前人所持“全新世大海侵后，珠江三角洲发生多次小规模的水深变化”的观点[15, 40, 63]，推测是受小尺度的海平面变化和河流作用的共同影响，也有学者认为是海平面升降速率和沉积速率的共同作用导致这一变化[54, 63, 64]。
珠江三角洲南部(PRD05孔)约5560 cal.aBP开始发育上三角洲平原环境[17, 40]，中部偏北地区部分断块(PRD20孔)约5500 cal.aBP为上三角洲平原发育阶段[24]，二者时间较为接近。已有研究表明，晚全新世，北、西江三角洲出现块断挠倾运动，北、西江三角洲出现自西向东的挠曲现象，而东江三角洲出现由东往西的挠曲现象[65]，三角洲的建造并非单一的自北向南，而是各区同时多向发育[9, 66]，其中，五桂山北部平原向东西两侧加积[67]，故而可解释珠江三角洲南部和中部偏北地区发育上三角洲平原沉积的时间早于PRD11孔和PRD10孔所在地。
3.3 约4510 cal.aBP以来(孔深4.26m以上)
PRD11孔岩性表现为黏土质粉砂，孔深4.26m处沉积物中砂的含量较高。PRD10孔于4200~3200 cal.aBP处发育粗砂沉积。推测这一时期研究区可能受到了风暴潮的短暂影响[68]。PRD11孔和PRD10孔均含较少的生物壳体，其中PRD11孔不含介形类和腹足类，双壳类仅零星可见，有孔虫主要为滨岸广盐型分子，丰度值极低，最大丰度值仅133枚/100g(孔深2.92m)，丰度变化整体呈下降趋势，直至孔深2.72m后，不再出现有孔虫。PRD10孔可见少量广适性的双壳类Potamocorbula amurensis和Cyrenodonax formosana，及有孔虫滨岸广盐型分子，生物壳体的丰度值均呈波动下降趋势。反映本阶段研究区仍受潮汐作用影响，随着河流作用增强，逐渐转为上三角洲平原相沉积。而珠江三角洲部分区域仍受较明显海侵的影响[31, 32]，如珠江三角洲中部偏北部分地区(PRD16孔)于约3873 cal.aBP发育最大水深[20]，根据吴超羽等对珠江三角洲形成演变的数值模拟分析结果，该地区于2500 aBP尚未沉积成陆[9]，反映了珠江三角洲推进模式的复杂性，推测是其独特而复杂的地貌特征导致了该地区与研究区沉积记录上的差异[66]。
4. 结论
通过对珠江三角洲中部PRD11孔及PRD10孔微体动物群进行分析，结合岩性、软体动物群分布特征和14C测年结果，可以发现：受海平面变化、构造抬升和河流作用的共同影响，钻孔所在区域全新世经历了多次环境变化。受末次冰期的影响，全球海平面下降，珠江三角洲乃至整个南海北部陆架沉积物露出地表遭受风化剥蚀，形成杂色黏土；随着冰后期气候回暖，海平面快速上升，海水自多个口门侵入珠江三角洲，南部地区更早受到全新世海侵的影响。由于珠江三角洲晚第四纪各断块之间存在构造升降的垂直差异，中部地区不同断块接受全新世海侵的时间不一。根据PRD11孔和PRD10孔的沉积记录，珠江三角洲中部地区约9010 cal.aBP开始接受全新世海侵沉积，至4510 cal.aBP持续发育河口湾环境。期间，根据微体动物群组成和丰度的变化，识别出了2个短周期的水体条件波动。其中，约7000~5630 cal.aBP钻孔微体动物群的丰度达到最高值，浮游种仅在此阶段出现，研究区发育最大水深，可能对应了珠江三角洲全新世最大海侵事件；约4510 cal.aBP以来为持续海退期，随着河流作用增强，逐渐转为主要受河流作用影响的上三角洲平原相沉积。由于珠江三角洲独特而复杂的构造和地貌特征，各区域发育三角洲平原相沉积的时间有所差异，这种时间上的不一致，反映了珠江三角洲推进模式的复杂性，三角洲的建造并非单一的自北向南，而是各区同时多向发育。
-
![]()
![]()
图 4 研究区1981—2010年表层盐度气候态结构图
Figure 4. The framework of climate dependant surface salinity of the study area in 1981-2010
![]()
图 5 30年表层盐度月际变化曲线图
Figure 5. Monthly change curve of surface salinity for the past 30 years
![]()
图 6 1981—2010年研究区表层1—12月份平均盐度的分布图
色柱表示盐度范围，a代表 1—4月，b代表 5—8月，c代表 9—12月
Figure 6. Distribution of average salinity from January to December in the study area from 1981 to 2010
color column indicates salinity range, figure 5a represents the months from January to April, figure 5b represents the months from May to August, and figure 5c represents the period from September to December
![]()
图 8 盐度差月际分布图(a代表 1—4月，b代表 5—8月，c代表 9—12月)
Figure 8. The monthly distribution of surface salinity (a represents the months from January to April, b represents the months from May to August, and c represents the months from September to December)
![]()
图 9 22个典型特征点平面分布图(白色虚线为PN断面：西起30.5°N、124.5°E，东至27.5°N、128.25°E[26])
Figure 9. Plane distribution map of reference points (white dotted line represents PN section: 30.5°N, 124.5°E in the west, and 27.5°N, 128.25°E in the east)
![]()
图 10 22个典型特征点30年表层盐度月际分布图
a图、b图、c图分别表示位于东海大陆架、东海黑潮区及西太海区特征点30年表层盐度月际变化；d图与e图分别表示除D21外位于西太海域的同纬度与同经度特征点30年表层盐度月际变化
Figure 10. Curves of the monthly average surface salinity for the past 30th years at the 22 reference points
figure a, figure b and figure c respectively show the variation in surface salinity in the East China Sea continental shelf, the part of East China Ssea where Kuroshio current passes through and the western Pacific region over the past 30 years. Figure d and figure e respectively show the monthly surface salinity variations at the reference points of same latitude and longitude in the western Pacific Ocean except D21
![]()
图 11 22个典型特征点30年表层盐度差月际变化曲线图
a图、b图、c图分别表示位于东海大陆架、东海黑潮区及西太海区特征点30年表层盐度差月际变化；d图与e图分别表示除D21外位于西太海域的同纬度与同经度特征点30年表层盐度差月际变化
Figure 11. Monthly variation curves of surface salinity difference for 22 typical reference points in the past 30 years
figure a, figure b and figure c respectively show the monthly variation of surface salinity on the East China sea continental shelf, the part of East China Sea where kuroshio current passes through and the western Pacific region over the past 30 years. Figure d and figure e respectively show the monthly variation of surface salinity difference of 30 years at the same latitude and longitude reference points in the western Pacific Ocean except D21
![]()
图 12 研究区气候态表层盐度结构图
a、b、c、d、e、f为选取的6个典型断面，白色虚线为PN断面：西起30.5°N、124.5°E，东至27.5°N、128.25°E[26]
Figure 12. The framework of climate dependant surface salinity of the study area
a, b, c, d, e, f are selected 6 typical sections, and the white dotted line is PN section: 30.5°N, 124.5°E in the west, and 27.5°N, 128.25°E in the east
![]()
图 13 a、b、c、d、f 5个典型断面表层年平均盐度随经度的变化曲线
Figure 13. Annual mean salinity of surface layer with longitude at five typical sections a, b, c, d and f
-
[1] Fang G H, Wang Y G, Wei Z X, et al. Interocean circulation and heat and freshwater budgets of the South China Sea based on a numerical model[J]. Dynamics of Atmospheres and Oceans, 2009, 47: 55-72. doi: 10.1016/j.dynatmoce.2008.09.003
[2] 冯士笮.海洋科学导论[M].高等教育出版社, 1999:431-441. FENG Shizuo. Introduction to Marine Science [M]. Higher Education Press, 1999:431-441.
[3] Henocq C, Boutin J, Petitcolin F, et al. Vertical variability of near-surface salinity in the tropics: Consequences for L-band radiometer calibration and validation[J]. Journal of Atmospheric & Oceanic Technology, 2012, 27(1):2761.
[4] 王绍武.现代气候学研究进展[M].气象出版社, 2001:51-60. WANG Shaowu.Advances in Modern Climatology[M].China Meteorological Press, 2001:51-60.
[5] 向荣, 阎军.表层海水古盐度重建[J].海洋科学, 2002, 26(4):17-20. doi: 10.3969/j.issn.1000-3096.2002.04.005 XIANG Rong, ZHAI Jun. Ancient salt salinity reconstruction of surface seawater[J]. Ocean Science, 2002, 26(4): 17-20. doi: 10.3969/j.issn.1000-3096.2002.04.005
[6] 匡晓迪.气候变化对渤海盐度年际变化及长期变化的影响[D].中国海洋大学, 2009. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10423-2009172309.htm YAN Xiaodi. Impact of climate change on interannual and long-term changes in the salinity of the Bohai Sea [D]. Ocean University of China, 2009. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10423-2009172309.htm
[7] 苏纪兰.中国近海水文[M].海洋出版社, 2005. SU Jilan. China's Offshore Journal[M]. Marine Press, 2005.
[8] 曾广恩, 练树民, 程旭华, 等.东、黄海海表面温度季节内变化特征的EOF分析[J].海洋科学进展, 2006, 24(2):146-155. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2006.02.002 ZENG Guangen, LIAN Shumin, CHENG Xuhua, et al. EOF analysis of seasonal variation characteristics of surface temperature in the East and Yellow Seas[J]. Progress in Marine Science, 2006, 24(2): 146-155. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2006.02.002
[9] 于非, 许一.东海海表面温度长期变化趋势研究[J].海洋科学进展, 2003, 21(4):477-481. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2003.04.016 YU Fei, XU Yi. Study on the long-term trend of sea surface temperature in the East China Sea[J]. Advances in Marine Science, 2003, 21(4): 477-481. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2003.04.016
[10] 浦泳修.夏季东海30°N断面的盐度分布类型[J].海洋学研究, 2002, 20(1):2-14. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dhhy200201001 PU Yongxiu. The distribution of salinity at the 30°N section of the East China Sea in summer[J]. Oceanographic Studies, 2002, 20(1):2-14. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dhhy200201001
[11] 苗庆生, 杨锦坤, 杨扬, 等.东海30°N断面冬季温盐分布及年际变化特征分析[J].中国海洋大学学报:自然科学版, 2016, 46(6):1-7. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qdhydxxb201606001 MIAO Qingsheng, YANG Jinkun, YANG Yang, et al. Winter temperature and salt distribution and interannual variation characteristics of the 30°N section in the East China Sea[J]. Ocean University of China, Natural Science, 2016, 46(6):1-7. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qdhydxxb201606001
[12] 白志鹏, 鲍献文, 吴德星. 137°E断面温盐年际变化特征分析[J].中国海洋大学学报:自然科学版, 2007(s1):44-52. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-QDHY2007S1008.htm BAI Zhipeng, BAO Xianwen, WU Dexing. Analysis of the interannual variation characteristics of temperature and salt in section 137°E[J]. Journal of Ocean University of China, 2008(s1):44-52. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-QDHY2007S1008.htm
[13] 白志鹏. 137°E、PN、TK断面温盐流年际变化特征及其相关分析[D].中国海洋大学, 2007. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10423-2008012530.htm BAI Zhipeng. Characteristics of interannual variation of temperature and salinity flow in 137°E, PN and TK sections and their correlation analysis [D]. Ocean University of China, 2007. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10423-2008012530.htm
[14] 任惠茹, 康建成, 李卫江, 等.东海黑潮表层盐度分布特征及其影响因素[J].热带海洋学报, 2011, 30(5):55-61. doi: 10.3969/j.issn.1009-5470.2011.05.007 REN Huiru, KANG Jiancheng, LI Weijiang, et al. The distribution characteristics of surface saline salinity in the East China Sea and its influencing factors[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2011, 30(5):55-61. doi: 10.3969/j.issn.1009-5470.2011.05.007
[15] 管秉贤.东海海流结构及涡旋特征概述[J].海洋科学集刊, 1986, 27:1-22. GUAN Bingxian. Overview of ocean current structure and vortex characteristics in the East China Sea[J].Marine Science Collection, 1986, 27, 1-22.
[16] 韩树宗, 徐常三.琉球海流起源及其变化特征的初步分析[J].中国海洋大学学报:自然科学版, 2012, 42(z1):8-16. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qdhydxxb201201002 HAN Shuzong, XU Changsan. Preliminary analysis of the origin and variation characteristics of Ryukyu current[J]. Journal of Ocean University of China(Natural Science), 2012, 42(z1):8-16. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qdhydxxb201201002
[17] 刘忠臣, 陈义兰, 丁继胜, 等.东海海底地形分区特征和成因研究[J].海洋科学进展, 2003, 21(2):160-173. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2003.02.005 LIU Zhongchen, CHEN Yilan, DING Jisheng, et al. Study on the zoning characteristics and genesis of the seabed topography in the East China Sea[J]. Advances in Marine Science, 2003, 21(2): 160-173. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2003.02.005
[18] Carton J A, Giese B S. A reanalysis of ocean climate using simple ocean data assimilation (SODA)[J]. Monthly Weather Review, 2008, 138(136):2999. http://cn.bing.com/academic/profile?id=f2e9b68a5c5a7c93648c1280f4f32d37&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
[19] Amante C, Eakins B W. ETOPO1 1 arc-minute global relief model: Procedures, data sources and analysis [J]. Psychologist, 2009, 16(3):20-25.
[20] 沈焕庭, 茅志昌, 朱建荣.长江河口盐水入侵[M].海洋出版社, 2003. SHEN Huaanting, MAO Zhichang, ZHU Jianrong. Saltwater Intrusion in the Changjiang Estuary[M]. Ocean Press, 2003.
[21] 杨阳, 李锐祥, 朱鹏利.珠江冲淡水季节变化及动力成因[C]//热带海洋科学学术研讨会暨广东海洋学会会员代表大会论文集. 2013: 36-44. YANG Yang, LI Ruixiang, ZHU Pengli. Seasonal changes and dynamic genesis of the Pearl River dilute water[C]. Tropical Ocean Science Symposium and Guangdong Ocean Society Member Congress Papers. 2013: 36-44.
[22] 欧素英.珠江口冲淡水扩展变化及机制研究[J].中科院机构知识库, 2005. OU Suying. Research on the change and mechanism of diluted water expansion in the Pearl River estuary[J]. The Institutional Knowledge Base of the Chinese Academy of Sciences, 2005
[23] 乔方利.中国区域海洋学.物理海洋学[M].海洋出版社, 2012:251-252. QIAO Fangli. Regional Oceanography in China. Physical Oceanography[M]. Ocean Press, 2012:251-252.
[24] 罗义勇, 俞光耀.风和台湾暖流引起东海沿岸上升流数值计算[J].中国海洋大学学报:自然科学版, 1998(4):536-542. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199800454878 LUO Yiyong, YU Guangyao. Numerical calculation of upwelling flows in the East China Sea coast caused by wind and Taiwan warm current[J]. Journal of Ocean University of China(Natural Science Edition), 1998(4):536-542 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QK199800454878
[25] 张庆华, 乔方利.海底地形和沿岸流对长江冲淡水分布的影响[J].海洋学报, 1993(6):1-15. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SEAC199306000.htm ZHANG Qinghua, QIAO Fangli. Effects of seabed topography and coastal currents on the distribution of dilute water in the Yangtze River[J]. Chinese Journal of Oceanography, 1993(6): 1-15. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SEAC199306000.htm
[26] 陈红霞, 袁业立, 华锋.东海黑潮主段G-PN断面的多核结构[J].科学通报, 2006, 51(6):730-737. doi: 10.3321/j.issn:0023-074X.2006.06.018 CHEN Hongxia, YUAN Yeli, HUA Feng. The multi-nuclear structure of the G-PN section in the main Kuroshio Current in the East China Sea[J]. Science Bulletin, 2006, 51(6): 730-737. doi: 10.3321/j.issn:0023-074X.2006.06.018
[27] 王甜甜, 康建成, 李卫江, 等.台湾东北海域冷涡-上升流系统冬、夏季温度三维结构[J].热带海洋学报, 2008, 27(6):6-13. doi: 10.3969/j.issn.1009-5470.2008.06.002 WANG Tiantian, KANG Jiancheng, LI Weijiang, et al. Three-dimensional structure of winter and summer temperatures of cold vortex-upflow system in the northeastern Taiwan Basin[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2008, 27(6): 6-13. doi: 10.3969/j.issn.1009-5470.2008.06.002
[28] 顾玉荷, 孙湘平, 许兰英. 137°E经向断面上的副热带逆流[J].海洋学报, 1999, 21(5):22-30. doi: 10.3321/j.issn:0253-4193.1999.05.003 GU Yuhe, SUN Xiangping, XU Lanying. Subtropical convection on the meridional section of 137°E[J]. Acta Marine Sinica, 1999, 21(5): 22-30. doi: 10.3321/j.issn:0253-4193.1999.05.003
[29] 顾玉荷, 孙湘平. 137°E经向断面温, 盐度的年际变异[J].海洋学报, 1999, 21(6):9-16. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-SEAC199906001.htm GU Yuhe, SUN Xiangping. Interannual variation of salinity at 137°E meridional section temperature[J].Acta Marine Sinica, 1999, 21(6): 9-16. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-SEAC199906001.htm
[30] 邓银银, 孟赫, 高会旺, 等.中国近海及西北太平洋海域降水量变化及其与气溶胶光学厚度的关系[C].中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会, 2012. DENG Yinyin, MENG He, GAO Huiwang, et al. Precipitation change and its relationship with aerosol optical thickness in China's offshore and Pacific Northwest seas[C]. China Atmospheric Environment Science and Technology Conference and Chinese Society for Environmental Sciences Atmospheric Environment Branch, 2012.
[31] 谭能志. 1945—2010年东海黑潮区PN断面温度的季节/年际/年代际变化[D].上海师范大学, 2013. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10270-1013298336.htm TAN Nengzhi. Seasonal/interannual/interdecadal variations of PN section temperature in the Kuroshio region of the East China Sea from 1945 to 2010[D]. Shanghai Normal University, 2013. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10270-1013298336.htm
[32] 刘运运.东海黑潮区PN断面盐度不同季节的年际/年代际变化[D].上海师范大学, 2013. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10270-1013298321.htm LIU Yunyun. The interannual/interdecadal variations of the salinity of the PN section in the Kuroshio region of the East China Sea [D]. Shanghai Normal University, 2013. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10270-1013298321.htm
下载:
计量
- 文章访问数: 3864
- HTML全文浏览量: 1527
- PDF下载量: 72
