留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

长江三角洲北翼后缘晚第四纪以来的沉积粒度特征及环境演化

丁大林 张训华 于俊杰 王丽艳 王丰 商守卫

丁大林, 张训华, 于俊杰, 王丽艳, 王丰, 商守卫. 长江三角洲北翼后缘晚第四纪以来的沉积粒度特征及环境演化[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2019, 39(4): 34-45. doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2019022801
引用本文: 丁大林, 张训华, 于俊杰, 王丽艳, 王丰, 商守卫. 长江三角洲北翼后缘晚第四纪以来的沉积粒度特征及环境演化[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2019, 39(4): 34-45. doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2019022801
Dalin DING, Xunhua ZHANG, Junjie YU, Liyan WANG, Feng WANG, Shouwei SHANG. Sediment grain size distribution patterns of the late Quaternary on the back side of northern Yangtze River Delta and their environmental implications[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2019, 39(4): 34-45. doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2019022801
Citation: Dalin DING, Xunhua ZHANG, Junjie YU, Liyan WANG, Feng WANG, Shouwei SHANG. Sediment grain size distribution patterns of the late Quaternary on the back side of northern Yangtze River Delta and their environmental implications[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2019, 39(4): 34-45. doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2019022801

长江三角洲北翼后缘晚第四纪以来的沉积粒度特征及环境演化


doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2019022801
详细信息
    作者简介:

    丁大林(1992—),男,在读博士,主要从事海洋沉积与第四纪研究,E-mail: oucdalin@163.com

    通讯作者: 于俊杰(1983—),男,高级工程师,主要从事第四纪研究,E-mail: 25320701@qq.com
  • 基金项目:

    中国地质调查局海岸带调查项目“宁德海岸带陆海统筹综合地质调查项目” 121201008000182401

  • 中图分类号: P535

Sediment grain size distribution patterns of the late Quaternary on the back side of northern Yangtze River Delta and their environmental implications

More Information
图(8) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  3645
  • HTML全文浏览量:  593
  • PDF下载量:  56
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-02-28
  • 修回日期:  2019-04-11
  • 刊出日期:  2019-08-28

长江三角洲北翼后缘晚第四纪以来的沉积粒度特征及环境演化

doi: 10.16562/j.cnki.0256-1492.2019022801
    作者简介:

    丁大林(1992—),男,在读博士,主要从事海洋沉积与第四纪研究,E-mail: oucdalin@163.com

    通讯作者: 于俊杰(1983—),男,高级工程师,主要从事第四纪研究,E-mail: 25320701@qq.com
基金项目:

中国地质调查局海岸带调查项目“宁德海岸带陆海统筹综合地质调查项目” 121201008000182401

  • 中图分类号: P535

摘要: 对长江三角洲北翼CSJA3孔的粒度数据及粒度参数、频率分布曲线和概率累积曲线等沉积物粒度特征进行了详细分析,并结合岩性、沉积构造、孢粉和有孔虫组合等数据,探讨了研究区晚第四纪以来的沉积环境演化及海侵记录。分析表明,粒度数据可以很好地反映沉积环境的变化,间冰期黏土含量降低,砂含量增加,平均粒径较大;冰期正好相反。根据岩性、测年、孢粉、有孔虫等建立的年代框架确定CSJA3孔底部为MIS6期。CSJA3孔自下而上可分为6个沉积单元:U6(泛滥平原—河漫滩)、U5(河口—潮坪)、U4(河漫滩)、U3(潮坪—滨浅海)、U2(河漫滩)、U1(澙湖—潮坪)。CSJA3孔共记录三次海侵,U5、U3和U1地层分别对应MIS5期太湖海侵、MIS3期滆湖海侵和MIS1期镇江海侵。其中,MIS3期海侵强度比MIS5期更大,与全球海平面变化不符。造成这种差异的原因可能是在全球气候变化的大背景下,构造作用控制的古地势变化造成的。

English Abstract

  • 大河三角洲是人类居住密集区,经济发达, 交通便利,同时也是环境脆弱, 易受灾害事件影响, 人地矛盾比较突出的地区。长江三角洲是海陆相互作用的典型区域,是研究长江沉积物源-汇过程的重要靶区[1],对全球气候与海平面变化具有敏感响应[2]。长江三角洲平原第四纪地层为一套疏松的碎屑沉积建造,受海陆相互作用的影响,沉积不连续、相变复杂。

    根据500多个钻孔和历史考古等资料,王靖泰等[3]将长江三角洲广泛分布的暗绿色亚黏土层作为划分全新统和更新统的标志,该层以上是一套富含有孔虫的滨浅海相松散沉积;7.5ka以来的长江三角洲主体的发育分为红桥期、黄桥期、金沙期、海门期、崇明期和长兴期。严钦尚等[4, 5]和赵希涛等[6]通过长江三角洲南、北两个澙湖平原的研究,描绘出太湖—杭嘉湖平原以及里下河低地的古地理图。末次盛冰期时,东海陆架最低海面位于现今海面之下150~160m深度[7-10],在东海陆架平原发育长江古河谷体系[11, 12],研究显示,现代长江口古河槽深80m[13]。李从先等[14]对长江三角洲30个钻孔进行地层学研究,将长江充填河谷的晚第四纪沉积分为河床、河漫滩—河口、河口前三角洲、三角洲、硬土层(古土壤层)、浅海、潮滩、湖泊、沙坝澙湖和潮汐沙脊等11种沉积相,将深切河谷的充填过程分为海侵早期河床砂沉积、海侵晚期河口形成、全新世海退与全新世三角洲发育及全新世海退期间两翼的演化等4个阶段。王张华等[15]根据长江三角洲地区晚第四纪4个钻孔的详细测年和微体古生物分析,对该地区110ka以来的地层进行了详细划分,并且重建了晚更新世海侵海退过程。研究发现,形成于120~110ka的蓝灰色硬土层是本区晚更新世底界的标志,晚更新世顶界的标志是形成于17~10ka的暗绿色或棕黄色硬土。闵秋宝等[16]认为上海地区晚第四纪存在3个海侵层,分别是晚更新世早期、晚更新世中期和全新世。汪品先等[17]利用上海面粉厂及其他地区的6个钻孔,认为晚更新世也有3次海侵,分别对应晚更新世早期、晚更新世晚期和全新世。吴标云等[18]在《长江三角洲第四纪地质》一书中,将该地区晚更新世海侵分为太湖海侵(晚更新世早期)、滆湖海侵(晚更新世晚期)和镇江海侵(全新世)。钟石兰等[19]通过对太湖北岸4个钻孔的微体古生物化石的研究,认为滆湖海侵范围最大,在该区形成开放性海湾,镇江海侵范围最小。前人对长江三角洲第四纪气候变化研究主要集中在全新世、末次盛冰期以及晚第四纪,对长江三角洲第四纪的海侵、沉积环境以及古地理等研究也多集中在长江三角洲前缘和南翼地区[20-25],而对长江三角洲北翼研究相对较少[26]

    沉积物的粒度分布和分选性是搬运能力的度量指标,是判别沉积环境以及水动力条件的良好标志。近几十年来,粒度分析在黄土-古土壤序列[27, 28]、沙漠或沙漠—黄土过渡带沉积[29, 30]、泥炭沼泽沉积[31, 32]、湖泊沉积[33, 34]及边缘海沉积[35, 36]等的研究中得到了广泛应用。由于沉积动力复杂、沉积不连续等诸多因素的限制,海岸带地区用粒度重建古环境的研究相对缺乏。本文对长江三角洲北翼里下河低地地区CSJA3钻孔中晚第四纪地层的粒度特征进行了系统分析,并结合年代学、岩性特征、孢粉以及有孔虫等数据,重建研究区MIS6期以来沉积环境演化。

    • 长江三角洲堆积平原区的南界约在镇江—江阴—张家港—常熟太仓—外冈—徐泾—邬桥—漕泾一线,北界约在新通扬运河附近的仪征—扬州—泰州—海安一线,南、北两侧均有沙堤分布为标志(图 1)。其北为里下河堆积平原区,东北侧的海安—如东—吕四以外为滨海堆积平原。在太湖堆积平原区南侧的钱塘江河口—杭州湾北滨岸地带为钱塘江—杭州湾堆积平原区[37, 38]

      图  1  长江三角洲地貌区划及钻孔位置图

      Figure 1.  Geomorphological map of the Yangtze River Delta and the location of cores

      长江三角洲地区位于亚热带和暖温带过渡地带,受东亚季风控制,夏季盛行夏季风,高温多雨,月平均温度最高可达28.9℃;冬季盛行冬季风,干燥少雨,最冷月气温约为2℃。年平均降水量1100mm,雨水多集中在7—9月,占全年的40%~45%[18]。长江发源于青藏高原海拔5100m的唐古拉山脉,全长6397km,最终于上海崇明岛附近汇入东海,流域面积1.8×106km2。长江每年携带大量泥沙入海,大约有47%的悬浮泥沙在长江口及水下三角洲前缘沉积,超过50%的悬浮泥沙向南输运至杭州湾以及浙闽沿岸[39-42]。现今所见的长江三角洲堆积平原,为距今约7ka以来长江主泓在科氏力作用下逐步向东南迁移,其输来的大量泥沙在径流和潮流的共同作用下于河口沉降、淤积,将河口湾逐渐充填而形成[37, 38, 43]

    • CSJA3钻孔(32°39′23″N、120°08′41″E)位于江苏省盐城市东台市,岩心总长74m。采样间隔为0.5m,其中沉积物较粗的层位采样间隔为1~2m,共获得138个样品。前人已对该孔的孢粉和有孔虫数据做了详细研究[44],本文在前人的基础上,挑选代表性有孔虫和孢粉进行再分析。粒度分析在中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室进行,分析仪器为LS-230激光粒度仪。实验步骤如下:①取一定量干样品放入烧杯,加入10mL 10%的H2O2煮沸至反应平静; ②加入10mL 10%的HCl煮沸,注满蒸馏水,静置一夜;③抽去上层蒸馏水至剩余液10mL左右,加入10mL 0.1mol/L的(NaPO3)6溶液,在超声波振荡仪中振荡10min后上机测试。对得到的粒度结果,采用矩法[45]计算平均粒径、标准偏差(分选系数)、偏态、峰态等粒度参数。

    • CSJA3孔28.0m之上共有5个AMS 14C样品(表 1),由北京大学考古文博学院14C实验室测试。实验室给出的数据为进行了12C/13C比例校正的常规年龄,使用CALIB 7.0.4软件在前人研究基础上作进一步校正,选用marine13校正曲线[46]

      表 1  CSJA3钻孔AMS14C测年结果[44]

      Table 1.  AMS14C dating results of core CSJA3

      Lab编号 岩性 样品原编号 深度/m 14C年代/aBP 误差/aBP 校正年龄/cal.aBP
      1倍标准偏差范围 2倍标准偏差范围 概率中值
      BA120979 淤质黏土 CSJA314C-1 3.9 7815 30 8244~8335 8191~8356 8287
      BA120980 淤质黏土 CSJA314C-2 4.1 6240 30 6646~6728 6607~6778 6689
      BA120981 淤质黏土 CSJA314C-3 6.4 7950 30 8367~8435 8341~8493 8404
      BA120982 植物碎叶片 CSJA314C-5 21.4 33550 150 36913~37651 36658~38026 37303
      BA120983 淤质黏土 CSJA314C-6 27.4 26690 80 30513~30766 30363~30878 30635
      注:所用14C半衰期为5568年,BP为距1950年的年代。

      在长江三角洲及东海陆架地区,晚第四纪地层中均普遍发育数层厚度不等的暗绿色、黄绿色或黄褐色的硬质黏土层,按其年代由新到老依次为第1、第2、第3硬质黏土层,其中第1硬质黏土层是划分该地区全新统和更新统的良好标志[3, 14]。根据岩性、测年、有孔虫及区域地层对比,重建了CSJA3孔的年代框架。CSJA3孔6.4m处AMS14C年龄为8404cal.aBP,7.8~11.0m为灰绿色硬质黏土层,因此将0~7.8m划分为MIS1期,7.8~11.0m划分为MIS2期。26.6m见一侵蚀面,上部粉砂具平行纹理和低角度斜纹理,与下部硬黏土突变接触,且21.4m处AMS14C年龄为37303cal.aBP,因此将11.0~26.6m定为MIS3期,26.6~37.2m为MIS4期。65.0m处为一侵蚀面,上部地层和下部地层呈冲刷接触关系,上部是粉砂—细砂,具水平纹理,而下部则是发育潜育化现象和钙质结核的硬黏土层,根据前人研究结果,将该硬土层作为晚更新世的底界[15],推断37.2~65.0m为MIS5期,65.0~74.0m为MIS6期,部分岩心照片见图 2

      图  2  氧同位素年代框架的岩心证据

      Figure 2.  Core sections from MIS1 to MIS6

    • 根据Udden-Wentworth粒级标准[47, 48],将CSJA3孔的沉积物粒度类型分为黏土(< 4μm)、粉砂(4~63μm)和砂(63~2000μm),不含砾石。

    • 平均粒径表示一个样品的平均粒度大小,反映介质搬运的平均动能条件。由图 3可以看出,样品平均粒径为5.40~231.3μm,变化较大,整体粒度较粗,粉砂以上粒级的颗粒含量大多在80%以上,只有10m以上层位、27~35m及65~70m的层位泥质含量有所增加,可超过20%,反映了较强的沉积水动力条件。而16m以上层位、26~38m层位以及51m以下层位黏土和粉砂总含量相对较高。

      图  3  CSJA3孔黏土、粉砂、砂含量以及粒度参数随深度变化曲线

      Figure 3.  Clay, silt, sand content and grain size parameter changes with depth of core CSJA3

      此外,整体还表现出波动较为剧烈,反映水动力条件呈现震荡的沉积环境。

      标准偏差反映沉积物颗粒分散与集中的状态,数值越小表明分选性越好。CSJA3孔的标准偏差为1.4~3.0,说明其分选性较差或很差。在纵向上,15~26m以及41~50m的层位标准偏差为1.7~2.0,分选性较差;而其余的层位标准偏差一般都为2.0~3.0,说明分选性很差。并且整个钻孔各层位表现出了较大的波动,显示了水动力条件不稳定状态下沉积物分选性变得很差。

      偏态用来表示频率曲线的对称性, 反映沉积物中粗细颗粒占有的比例。CSJA3钻孔大部分样品的偏态为正偏,且变化范围较大,粒度分布偏向粗粒组分,而只有57~66m的个别样品稍负偏,偏向细粒一端,表明沉积物以粗粒组分为主。

      峰态用来说明与正态频率曲线相比时, 曲线的尖锐或钝圆程度, 反映了颗粒粒径分布的集中程度,其数值越小尖锐程度越高。CSJA3钻孔的峰态为1.9~18.5,属宽平到非常宽。

    • 按照Folk沉积物分类方法[49],对CSJA3孔沉积物进行定名,结果显示该孔沉积物类型主要为砂质粉砂和粉砂质砂。结合钻孔岩性,将CSJA3孔划分为6个沉积单元(图 2表 2),自上而下分别为U1—U6。

      表 2  各沉积单元黏土、粉砂和砂含量变化范围

      Table 2.  Clay, silt and sand contents in each unit

      深度/m 黏土/% 粉砂/% 砂/%
      U1 0~7.8 13.6~24.6 47.0~76.8 0~30.1
      U2 7.8~11.0 19.8~25.8 48.7~59.3 15.3~31.5
      U3 11.0~26.6 3.3~14.3 17.4~75.4 10.3~79.1
      U4 26.6~37.2 12.5~31.8 31.3~60.7 7.5~62.4
      U5 37.2~65.0 1.7~49.2 5.9~68.5 0~92.4
      U6 65.0~74.0 8.9~28.0 41.0~66.1 5.8~53.4

      U1各组分含量变化不大,平均粒径较小,表明水动力条件中等。在5.0m上下粉砂和砂的含量变化剧烈,说明当时水动力经历一次大的变动。标准偏差为2.0~3.0,分选很差。U2自下而上砂逐渐减少、粉砂增多,最后都趋于稳定,说明水动力逐渐减弱,标准偏差也反映出这种变化。U3中15.8m以上黏土含量大部分大于10%, 而15.8m以下黏土含量则小于10%。该层砂和粉砂的含量变化都很剧烈,标准偏差大多为1.0~2.0,并且波动较大,说明该时期水动力条件较强,并且波动剧烈、不稳定。U4自下而上,黏土、粉砂有先增大后减小的趋势,而砂含量正好相反,反映水动力条件先减小后增大。根据各组分的百分含量和粒度参数,U5又可以分为5段:37.2~42.0、43.6~49.0和61.1~65.0m黏土平均含量 < 10%,砂平均含量>50%,标准偏差变化较大,表明水动力波动较强;42.0~43.5m仅由黏土和粉砂组成,49.0~61.1m黏土平均含量17%,砂平均含量25%,与U2类似,平均粒径59μm,但标准偏差>2,表明水动力中等,但分选很差。U6下部粉砂和砂含量变化较大,分选系数为2.0~3.0,水动力条件较强。

    • CSJA3孔的频率分布曲线以单峰和多峰为主,偶见双峰(图 4)。其中,U1是全新世以来的海侵沉积,以多峰为主,偶见单峰,是海洋与河流相互作用的结果;U2、U4和U6地层以多峰为主,表明沉积动力条件复杂,受到多种营力作用(图 4,68.8m);U3地层以单峰为主,代表以海洋作用为主的沉积环境(图 4,13.3m);U5层中单峰和双峰交替,反映了海平面变化导致的主要沉积动力因素发生变化。

      图  4  典型沉积物粒度频率分布曲线

      Figure 4.  Typical grain size frequency distribution curves of sediments in core CSJA3

      根据Shea[50]对1100个粒度分析资料指出正态概率曲线有4Φ、3Φ和0Φ三个切点。以3Φ为界,第一切点(即粗切点)大于3Φ的以粉砂黏土为主的称为细粒型沉积物。在本钻孔中,典型样品多为粗粒型,概率累积曲线由跳跃、悬浮两个组分和两者之间过渡段组成,缺乏滚动组分,反映了水动力条件相对较强的沉积环境(图 5)。其中以跳跃组分占优势,占60%~90%,并且曲线表现为很高的斜率,占65°~75°,分选很好;悬浮组分含量较少,一般为10%~40%,该组分段曲线斜率较小,一般为15°~30°,分选性较差,跳跃组分与悬浮组分间有时存在平滑的过渡段(图 5,71.3m)。

      图  5  典型粒度概率累积曲线

      Figure 5.  Typical probability cumulative grain size curves from core CSJA3

    • 根据岩石地层特征、年代学、粒度,结合孢粉、有孔虫数据,将CSJA3孔地层自上而下划分为6个沉积旋回(U1—U6)(图 2)。从图 6可以看出,U1、U3、U5孢粉含量丰富,而U2、U4、U6孢粉含量稀少,分别反映间冰期和冰期气候变化。图 7的有孔虫主要分布在3个层位,分别为U1、U3和U5,对应长江三角洲地区晚第四纪以来发育的三次海侵。孢粉和有孔虫的记录正好印证了该钻孔的年代框架。

      图  6  CSJA3孔主要孢粉百分含量

      Figure 6.  Percentage of main pollen species in core CSJA3

      图  7  有孔虫主要种属百分含量

      Figure 7.  Percentage of major foraminifera species

      U1:该层以砂质粉砂为主,偶见粉砂和砂质泥,2.4~4.2m为灰色砂质粉砂夹粉砂纹层,含有机质,底部与下伏褐黄色硬黏土层突变接触,6.4m处AMS 14C测年为8404cal.aBP。有孔虫组合主要为Ammonia beccarii var., Elphidium striatopunctatum, Cribrononion subincertum Asano和Ammonia takanabensis (Ishizaki)。粒度频率分布曲线以多峰为主,偶见单峰,表明水动力条件复杂,为河流和海洋共同作用,代表一种河口滨岸—澙湖半咸水环境。孢粉组合以莎草科—禾本科为主,4.3m以下以阔叶类花粉为主,水生植物所占比例增加,4.3m以上主要为喜干旱的低矮灌木类植物,推断气候由暖湿逐渐变干旱。综上,该层属于MIS1阶段的澙湖—潮坪沉积。

      U2:褐黄色硬黏土层,富含铁锰结核,孢粉以松属和雪松属占优势,反映气候冷干,无有孔虫。根据长江三角洲地层对比,该层属于MIS2期形成的河漫滩沉积。

      U3:11.0~14.0m以灰黄色泥质粉砂、粉细砂为主,与下伏地层微冲刷接触;14.0~26.6m以深灰色细砂为主,局部夹泥薄层(2~3cm),底部与下伏地层突变接触,见侵蚀面。21.4m处AMS 14C测年为37303cal.aBP。粒度分布曲线以单峰为主,表明该段沉积动力较为单一。有孔虫组合为Ammonia beccarii var.- Bolivina cochei-Globigerina bulloides, 有孔虫丰度和分异度高。Globigerina bulloides是一种开放性大洋海域浮游抱球虫,Cribrononion subincertum半咸水种在本层位也广泛分布。孢粉组合为栎-松-禾本科-藜科-菊科,其中,阔叶树花粉含量总体上大于针叶树花粉含量,反映温和略干的气候,孢粉带顶部针叶树花粉含量明显增高,反映气候进一步变温凉。孢粉组合中草本花粉含量较高,基本与木本花粉相当,反映了沉积地点距岸较近,藜科花粉含量高反映了海侵作用下的盐碱环境。推测U3为MIS3期的潮坪—滨浅海沉积。

      U4:褐黄色硬黏土,见铁锰结核、钙质结核,淋滤作用较强。底部35.2~37.2m见有孔虫,孢粉组合为菊科-蒿属,反映了气候冷干。根据上下地层接触关系,推断该层为MIS4阶段的河口—河漫滩沉积。

      U5:37.2~42.0m和43.5~49.0m黏土平均含量 < 10%,砂的平均含量>50%,局部为砂泥互层。有孔虫组合为Ammonia beccarii-Gyroidina soldanii-Bolivina cf. arta。上部孢粉含量少,以松属和菊科为主,反映气候较温凉偏干;下部孢粉组合为栎属-松属-禾本科,以栎等阔叶花粉占优势,反映气候温暖湿润。49~61.1m黏土平均含量>20%,而砂的平均含量为20%~30%,中间有个别泥和粉砂夹层,底部与下伏地层不整合接触,见侵蚀面。孢粉组合为松-栎-菊科-环纹藻,草本花粉含量大于木本花粉含量,木本中以针叶成分占优势,仅局部阔叶树花粉含量较高,草本中菊科含量较高,发现淡水藻类环纹藻,孢粉组合总体上反映了气候温凉偏干。推断此层可能为MIS5d阶段的河流边滩—河漫滩沉积。61.1~65.0m黏土平均含量5.7%,为钻孔的最低值,砂平均含量57.7%,达到钻孔最高值,平均粒径170μm,发育水平纹理,与下伏地层呈冲刷接触。孢粉组合为松属-菊科-蒿属,反映气候温凉偏干,推测该段为河口—边滩沉积。

      U6:蓝灰色含粉砂黏土、褐黄色粉砂质砂,粒度频率分布图以双峰为主(图 4),平均粒径52μm,表明沉积动力条件较强;70.4~71.8m黏土和粉砂先减少后增加,砂含量则相反,此时平均粒径达到84μm,推测可能发生洪水事件,导致该区域河流水量突然增大。孢粉中蒿属、松属和禾本科含量高,反映气候冷干。根据区域地层划分,该层可能为MIS 6阶段的泛滥平原—河漫滩沉积。

    • 根据有孔虫记录(图 7),CSJA3孔晚更新世以来发育三次海侵事件,分别为MIS5期太湖海侵、MIS3期滆湖海侵和MIS1期镇江海侵。孢粉和有孔虫是沉积相划分的良好标志,通过分析发现粒度变化与海平面变化控制的河口三角洲地区的沉积动力具有很好的对应关系。在间冰期,全球气温高,极地冰川融化,海平面上升,大气降水多,长江径流量大,此时海岸带地区水动力强,黏土平均含量较低,一般 < 10%,而砂的含量会增加,并且波动比较剧烈;冰期正好相反(图 3)。

      从有孔虫的种类、丰度以及保存的完整性来看,U5中发现51种有孔虫,共1185枚;U3中检出76种有孔虫,共1726枚,并且出现开放性大洋种浮游抱球虫——G. bulloides。从沉积的水动力条件来看,U5黏土平均含量12.2%,砂平均含量44.8%,平均粒径80μm,分选系数2~3;U3黏土平均含量7%,砂平均含量51.1%,平均粒径74μm,分选系数1~2。整体来看,研究区MIS5可能为河口—潮坪沉积,MIS3时期为潮坪—滨浅海沉积。因此,推测研究区MIS3期海侵更强、范围更广,与全球海平面变化模式不一样。结合其他钻孔,长江三角洲地区MIS3期和MIS5期沉积记录对比如下(图 8):

      图  8  长江三角洲晚更新世海侵地层对比

      Figure 8.  Correlation of late Pleistocene transgression in the Yangtze River Delta

      (1) MIS5期海侵

      湖沼平原MIS5期海侵较为发育(图 1图 8),例如,位于太湖平原的QP88孔MIS5海侵层有孔虫化石数量丰富且种类较多,指示了潮下带—潮间带环境[24]。三角洲平原古河道发育区MIS5期海侵记录十分微弱,零星分布于河流相砂砾层中,例如位于三角洲平原南翼的MFC孔和FX孔[23]。然而,位于古河道边缘的区域可见保存相对较好的MIS5海侵地层(图 1图 8),尤其是MIS5a和5c阶段的海侵层明显发育,例如位于三角洲平原北翼后缘的CSJA3孔和位于三角洲平原南翼的SG7孔[52]

      (2) MIS3期海侵

      长江三角洲MIS3期海侵地层在三角洲平原和湖沼平原普遍发育,海侵层发育较厚,而且其中的微体古生物化石的数量和种类均较MIS5期丰富,海侵层沉积环境以潮间带—潮下带为主,并且钻孔年龄显示MIS3晚期海侵强度更大。

    • 长江三角洲地区MIS5期能够接受海侵,由于地质年龄控制的精度不够,推断海侵最早发生的时代可能为MIS5e或MIS5c。MIS5早期的高海面阶段的海侵地层主要在现今的湖沼平原较为发育[25],但在现今的三角州平原仅局部发育,仅局部能够保留MIS5早期高海平面的海侵地层(例如SG7孔[52]),而多数地点为河谷河道沉积,其中的砂砾层中保留了较弱的海侵记录,这种现象可能反映了MIS5期间低海面阶段(MIS5d、MIS5b)的河流侵蚀作用。

      从全球海平面变化曲线以及中国东部海域海平面变化曲线可以看出[53, 54],MIS5期海平面可能比MIS1期高,理论上讲,MIS1期的沉积物组成特征应该是类似的,但是从粒度结果可以看出,MIS1期黏土平均含量20.0%,砂平均含量17.4%,反而与MIS2期和MIS4期更接近,因此在研究区海平面变化不是控制沉积环境的唯一因素。长江三角洲地区MIS3期海侵地层普遍发育且厚度较厚,一般仅在MIS2期古河道发育区缺失,反映了构造沉降作用使得地势不断变缓,尽管海平面位置不及MIS5期海面位置,海侵仍得以在全区普遍发生。并且由于地势的变缓,尽管MIS2期间海平面下降至晚更新世最低位置导致了河谷下切较深,但河道宽度却较MIS5期和MIS4期小,从而使得MIS3期海侵能够在现今的湖沼平原和MIS2下切河谷两侧的三角洲平原得以保留。

      关于长江三角洲晚更新世海侵机制的解释还有很多。比如,由于测年样品和测年精度的限制,测得的MIS3期的样品年龄可能偏年轻,将MIS3期与MIS5期的沉积混淆。另外,从全球角度来看,MIS5期气候较MIS3期更温暖湿润,长江的径流量可能比MIS3期大,河流作用占主导,导致海侵强度和范围都比MIS3期小。但控制长江三角洲地区海侵变化的机制还有待进一步研究,可能是单一因素的结果,也可能是多种因素共同作用的结果。我们认为研究区MIS3期海侵比MIS5期强度更大、范围更广,这是在全球气候变化的大背景下发生的,此时长江径流占主导,浙闽隆起带未完全沉没[55],MIS5期时长江三角洲地区古地势较高,导致研究区MIS5期时海侵范围和强度都较MIS3期小。

    • (1) CSJA3孔自上而下总共发育6个沉积地层单元,分别对应MIS1—6期,主要发育泛滥平原、河漫滩、边滩、河口、潮坪、滨浅海沉积。样品总体粒度较粗,为5.4~231.3μm,标准偏差为1.4~3.0,分选较差或很差,偏态正偏,粒度分布偏向粗粒组分,概率累积曲线呈以跳跃总体为主的两段式,频率分布曲线为单峰或多峰式,沉积期水动力强度较大且较复杂。

      (2) 黏土和砂的含量在间冰期和冰期变化趋势相反,间冰期黏土含量减少,砂含量增加;冰期相反。间冰期海平面上升,研究区为河口—潮坪—滨浅海环境,沉积动力复杂;冰期海平面下降,河流作用占主导,研究区发育河漫滩沉积。通过对比孢粉和有孔虫记录,在海岸带地区粒度可以较好地指示沉积环境的变化。

      (3) CSJA3孔共记录3次海侵,分别为MIS5期太湖海侵、MIS3期滆湖海侵和MIS1期镇江海侵。MIS3期海侵的强度和范围明显大于MIS5期,与全球海平面变化不符,原因可能是在全球气候和海平面变化的大背景下,古地势、长江径流以及区域海平面等综合作用的结果。

参考文献 (55)

目录

    /

    返回文章
    返回