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窦骁的父母是干什么的中山大学研究生学刊 ( 自然科学
、医学版) 第 35 卷第 2 期 JOU RNAL OF THE G RADUATES VOL. 35№2
2014 SUN YAT-S EN UNIVE RSITY ( N ATU RAL SCIENCES 、MED ICIN E )
2014
华南沿海
MIS5 - MIS3 阶段海侵层 年代学研究现状 瓦西拉里
( 中山大学地球科学与地质工程学院,广州
510275)
【内容提要】华南沿海地区分布有众多的河口及其三角洲地区的沉积物保存
了丰富的第四纪海平面变化、古气候及沉积相等古环境演变信息。本文根据前
人研究工作阐述华南沿海地区是否存在 MIS5 和 MIS3 两次海侵记录,并探讨其
年代框架的建立。根据前人测定年龄及考虑年龄校正后,年代比前人得到的结
修仙类游戏果老 4ka 左右。珠江三角洲主体地区约在 40ka BP 开始沉积第四系沉积物,约
34 ~ 22ka BP 发生晚更新世,即 MIS3 阶段的海侵; 韩江三角洲约在 45ka BP 发
生海侵,在 40ka BP 左右发生短暂的海平面波动; 九龙江口晚更新世海侵层年 代
约 45 ~ 34 ka BP ; 福州盆地晚更新世的海侵时代约为 44 ~ 24ka BP 。在华南 沿
海其它地区的海侵年代亦应在 44 ~ 25ka BP 期间。目前已有的资料很少有涉 及
华南地区 MIS5 阶段的海侵,未在陆地上发现完整保存有 MIS5 ~ MIS3 阶段 的
relax的过去式海相沉积物。但是在珠江口外伶仃岛附近的钻孔 OL48 和 OL62 中发现的下 风
化层及其下的海相层极有可能为 MIS5 阶段的海相层。
【关键词】华南沿海; 海平面变化; 海侵层; 年代学; 深海氧同位素阶段
自晚更新世
MIS5 以来全球海平面发生多次较大的波动,其中 MIS5、MIS3 和 MIS1 期间为相对高海平面时期。前人在华南沿海地区全新世 (
牛萌萌的个人资料MIS1) 的海侵已作了大量研 究,对于其海侵开始、海侵范围、沉积相特征、最高海平面时期和古气候演变等有了清
楚的认识。但是对较早的
MIS5 和 MIS3 的海侵活动的研究认识不足,由于在第四系钻孔 只能识别出其中一个海侵地层,形成华南地区似乎只记录了晚更新世的一次海侵的认 识; 且在相关测年技术、测年材料的获取和测年结果可靠性等方面存在一定限制和不确 定性,获取海侵层准确的年代数据显得十分困难。本文将根据前人研究工作阐述华南沿
海地区是否存在
MIS5 和 MIS3 两次海侵记录,并探讨其年代框架的建立。
1 海平面变化及其沉积记录
华南沿海地区分布有众多的河口及其三角洲地区的沉积物保存了丰富的第四纪海平
* 收稿日期: 2014 - 06 - 06
作者简介: 瓦西拉里,男,1990 年生,中山大学地球科学与地质工程学院,第四纪地质学专业
2013 级硕士生,主要从事海岸带古环境研究; E -m ail : waxilali@ yeah. net
面变化、古气候及沉积相等古环境演变信息。除此之外,绵延海岸带亦有早期形成并保留下来的能够指示海平面变化的如海蚀阶地、贝壳堤、海滩岩及泻湖沉积物等标志物。可通过研究沿海地区第四系沉积物,识别沉积相及其特征,重建海平面升降变化。
1. 1 河口三角洲
目前在珠江三角洲、韩江三角洲、九龙江口及福州盆地等地区关于第四纪古气候及海平面变化方面已有大量研究成果及文献资料。但尚未在华南沿海地区发现完整记录MIS5 和MIS3 两次海侵旋回的沉积地层,对闽粤地区沿海的一些测年结果表明晚更新世海相地层形成于MIS3 阶段,年代数据集中在44ka BP 以内[1,2]; 另外一些研究则认为在香港岛晚第四纪海侵层是MIS5 阶段的沉积物,最老地层可能为MIS5e 时期所沉积[3,4]。
珠江三角洲地区晚更新统海相层普遍被认定为MIS3 阶段。例如,在上世纪90 年代,李平日和冯炎基等对珠江三角洲第四纪沉积进行年代学研究时分析了1982 年以来
的366 个第四纪沉积年代数据( 文中所列举14 C 年代数据为实测得到原始值,未校正为
关于亲情的素材日历年龄,亦未进行碳同位素分馏效应校正,由此造成的年龄偏差在下文中有相关阐述),识别出取自晚更新世海相或海陆交互相地层的14 C 年代数据有29 个,多用海相贝
壳测得,沉积年龄为30 ~18ka BP。所沉积地层厚约 5 ~10m,还含咸水—半咸水种硅藻或有孔虫、放射虫[5,6]。方国祥等根据75 个14 C 和22 个热释光年代资料,结合沉积学、硅藻和微量元素分析,同样认为广州地区第四纪沉积在30 ~18ka BP 为该地区海进阶段,且根据其中8 个海相样品的埋藏高程,推断晚更新世中期海平面高程不超过-
12m[7]。陈国能等将珠江三角洲晚更新世以来的演化分为前三角洲( 约40 ~32. 5ka BP)、老三角洲(32. 5 ~7. 5ka BP) 和新三角洲(7. 5ka BP ~现在) 三个阶段,并认为本区发生过两次海侵,第一次大约开始于32. 5ka BP,约在22ka BP 海水开始退出,其后老三角洲平原面经受了相当一段时间的风化和侵蚀[8]。
蓝先洪讨论珠江三角洲晚更新世以来的古地理变迁及沉积特征时认为三水—广州一线以南地区在距今
40ka BP 为风化、剥蚀、侵蚀环境,到晚更新世中期才开始发育陆相的粗颗粒沉积,其后沉积的晚更新统海相层14 C 年代距今约30 ~20ka BP[9,10]。徐起浩和冯炎基在研究了广东省中山市ZK1 与ZK2 钻孔后,认为该地区约在40ka BP ( 14 C 年龄为45120 ± 910a) 有一次海侵,沉积相为河口—滨海相[11]。王晓静等通过研究广州地区晚第四纪孢粉气候,本区自晚更新世以来,在52 ~32 ka BP 期间,气候总体偏凉干,但中间出现了两次较短的偏暖时期; 32 ~22 ka BP 期间逐渐转暖湿,气候和沉积类型变化具有很好的对应性,与全球气候和全球海平面变化也基本一致[12]。黄镇国和蔡福祥在珠江口外伶仃岛附近的OL48 和OL62 两个钻孔中发现有上下两层风化层,OL62 下风化层下部的实测AMS14 C 年龄为28754 ± 120aBP,上下两层间的灰含砾粘土的AMS14 C 年龄为27820 ± 550aBP; 在OL48 下部风化层与上覆灰绿沙砾界面的实测AMS14 C 年龄为31060 ± 750aBP,认为下风化层代表MIS3 的海退,尔后海侵[13]。郭良田等在对珠江的支流东江三角洲晚第四纪沉积的OSL 和14 C 年龄研究探讨后,提出珠江三角洲地区第一次海侵旋回可能发生于100 ~40ka BP 期间[14]。
在韩江三角洲地区的第四系沉积相、古气候、沉积旋回、粘土矿物及地貌发育等方
面的研究表明,该区域晚更新世的海相沉积始于约40ka BP[15 -19]。宗永强以韩江三角洲HK25 孔为代表综合分析了韩江三角洲第四系沉积旋回,认为该地区曾两度发生沉积环境的重大变迁,存在晚更新世及全新世两次海侵,晚更新世海进层的14C 年代为38400
± 2650 ~18330 ± 610aBP[17]。其后,李平日等在研究中发现14 C 年龄为距今38400 ±2650aBP 与34840 ± 2500aBP的两层海相淤泥之间有一层风化粘土,推断韩江三角洲在距今3. 6 万年前后曾发生局部海退[16]。对韩江三角洲ZK37 孔进行古环境综合分析研究表明自晚更新世中期以来,本区有过3 次海侵,第一次大约始于45ka BP,相当于玉木亚间冰期间[18]。
前人在划分和对比研究九龙江口晚第四纪地层时,认为该区晚更新世最老的海侵层
沉积年代约在42 ~30ka BP[20,21]。蓝东兆等对福州盆地后屿ZH -9 孔的化石硅藻和孢粉进行分析,在该孔的晚更新统地层中发现了丰富的海相硅藻,表示福州盆地在晚更新世
的玉木亚间冰期曾被海水浸淹,经过对比研究认为此次海侵属于晚更新世玉木亚间冰期(39 ~22 ka BP) 时期的海侵,且当时的海平面不低于-50m[22]。对于该盆地晚更新世
以来的沉积地层与海侵活动的研究显示,盆地晚更新世的海侵时代约为44 ~20ka BP,为“福州海侵”的产物[1]。
1. 2 海岸带
在珠江三角洲东面的香港岛晚第四纪古环境研究中,Owen 等在研究中直接将晚更新世海侵地层确定为MIS5 阶段的沉积物[4],随后Yim 利用多种测年方法对香港岛晚第四纪海侵层进行定年,对比后
认为利用铀系法测得的MIS5e 阶段数据最为可靠,并对香港岛沉积环境进行讨论,认为其陆相沉积物相比海相沉积物极少或者缺失,推断位于海相沉积层之上的风化壳为海相层在末次冰期暴露地表遭受风化剥蚀而成,同时,还认为香港岛沉积地层在MIS3 和MIS4 期间缺失[3]。杨小强与李华梅等在珠江口东北岸SX97 孔底部约1m 地层的沉积环境演变为从河口湾沼泽环境到海滨环境的过程,所测得的年龄34ka BP[23]。
Pedoja 等对南海北部沿海不同区域晚更新世以来地壳上升速率进行研究,并在福建沿海、广东汕头地区及海南岛沿岸发现MIS5e 阶段的海蚀平台遗迹,其抬升高度最大不超过22m[24]。据此推测,在华南沿海地区可能保留有较多MIS5 阶段的海侵地层及标志物。
前人在福建沿海地区对晚第四纪沉积物作了大量研究,从已有的资料来看所研究的海相地层多属于晚更新统以来的沉积。测年材料主要来源于泥炭、贝壳、腐木等,在福建沿海广泛、断续的浅、薄层泥炭,这些泥炭层形成和分布的主要且直接的因素被认为是晚更新世以来的海面变动; 晚更新世地层中所见的泥炭多数为滨海泥炭,全新世地层中见有滨海和泻湖泥炭[25]。张景文与李桂英对闽南平潭县一套的厚约 5 ~10m 因构造运动抬升至20m 左右砂夹泥炭或富含有机质砂沉积中泥炭层进行14C 测年,获得年龄为32665 ± 1980a BP 和>41670a BP,认为该套沉积物为湖沼相或泻湖相沉积,基本能够代表当时海平面高度,在现今海平面以下38m 左右[26]。
元根据闽南沿海晚更新世沉积的14 C 样品的分析资料对晚更新世沉积的层时代进行了分析与讨论,14 C 年代数据范围从16415 ± 215a ~>41670a,除因淤泥、泥炭样品
易受天然或人为污染而使年龄失真外,亦表明这些淤泥或泥炭层形成的时间并不完全一致,但主要还是在40 ~22ka BP 之间的相对高海平面时期中堆积的[2]。其后在研究厦门
岛晚更新世晚期下层沉积后,认为其形成时间约40 ~25ka BP 左右,并从岩质特征和所含
微古、硅藻分析,属于滨岸相( 或海陆过渡相) 沉积[27]。张虎男与赵红梅分析了华南沿
海北起福建宁德,南至广西防城的236 个样品的14C 测年数据,认为华南沿海晚更新世
的海侵时间约40 ~35ka BP[28]。陈园田研究了福建沿海晚第四纪海相地层后,认为晚更
新世晚期海陆过渡相地层,14 C 测年数据介于11890 ± 1360 ~29245 ± 1965a,即在晚更新世
晚期的年限之内[29]。曾从盛在归纳总结前人的研究资料后认为福建沿海在晚更新世大
约距今90 ~80ka BP,70 ~60ka BP,44 ~39ka BP 和34 ~20ka BP 期间分别发生过 4
次海侵[30,31];。
关于在粤琼地区“老红砂”的研究方面,前人通过野外剖面观察、室内岩矿和沉积
学分析、热释光测年分析等,认为粤琼第四纪老红砂为海岸风沙作用的产物,其物质来源
僧穿彩衣于邻近的海滩砂,后在湿热的气候环境下风化,其形成时间约为晚更新世50ka BP 以来[32]。近年研究表明,福建晋江沿海地区为三级海成台地,一级台地形成于全新世,台地上部样品
的光释光年龄为~3. 5ka BP 二级台地和三级台地上都发育“老红砂”,它们的风化程度不同,二级台地的“老红砂” 形成于~74ka BP,三级台地的“老红砂”和其中的旧石器的
年代可能对应于末次间冰期或更老[33]。
2 讨论及结语
通过前人研究资料可知,珠江三角洲地区晚更新世海侵层年代数据由14 C 闪烁计数法、AMS14 C 法、热释光定年法以及光释光定年法测得,但主要以14C 闪烁计数法为
主[5,6,9,11,12,14]。由于测年技术的限制,所获得的年代数据并不十分准确,误差较大。例如,在广东省中山市的研究显示在40ka BP 时已开始海侵,其14 C 年龄(45120 ± 910a B P) 十分可疑,即便在目前运用加速质谱仪( A MS) 更加精确的测定14C 年龄,其可靠范围
亦未超过43500a BP[34]。
在关于珠江三角洲晚更新世海退的多数文献年代较早,文中14 C 年代数据未进行任
何校正,从2013 年公布的0 ~50ka BP 的14 C 年代校正曲线[34]中可看出,随着越老的年
代实测14 C 年代与其日历年龄的差值发生较大变化,如在14 C 年代为18500 a BP,日历年
龄约为22450a BP,相差约3950a;14 C 年代为25000 a BP,日历年龄约为29000a BP,相差
约4000a;14 C 年代为35500 a BP,日历年龄约为40000a BP,相差约4500a; 等等。因此,
前人研究得到的海侵年代数据,存在较大的误差( 几乎在10% 以上),尽管年龄差值大
小不会随着年龄越变越大,但是会在4000a 左右波动。前人用于14 C 测年的材料在晚更
新世地层中主要是泥炭、腐木以及淤泥[6,7],在涉及到碳同位素分流效应的校正时贝壳样
品年代普遍偏新,其他泥炭、腐木和淤泥样品则稍微偏老约100 ~300a。由此,晚更新世
的年代校正主要考虑校正到日历年龄的偏差即可。
因此按以上分析粗略估算,珠江三角洲主体地区约在40ka BP 开始沉积第四系沉积物,约34 ~22ka BP 发生晚更新世,即MIS3 阶段的海侵。同样,前人在韩江三角洲的
研究得到的晚更新世海侵年代,约在45ka BP 发生海侵,在40ka BP 左右发生短暂的海平面波动。由于韩江三角洲所在位置其新构造活动相对活跃,关于该地区晚更新世以来发生过 3 次海侵的结论可能成立,但是需要更具体的分析,本文不作探讨。九龙江口晚更新世海侵层年代约45 ~34ka BP; 福州盆地晚更新世的海侵时代约为44 ~24ka BP。在华南沿海其它地区的海侵年代亦应在44 ~25ka BP 期间。
郭良田等用光释光定年测得的结果认为珠江三角洲地区第一次海侵旋回可能发生于100 ~40ka BP 期间,时间跨度从MIS5c 至MIS3 阶段。国内外研究均已表明在这期间海平面有过多次波动,因此不能将其划为一次海侵。此亦珠江口外伶仃岛附近的钻孔中得到证实,OL48 和OL62 两个钻孔中均有上下两层风化层,虽然AMS14 C 年龄显示其两层风化层均是MIS3 阶段及之后形成,但是OL62 下风化层下部的实测AMS14 C 年龄可靠性值得怀疑,该层为经受风化作用的海相层,含5% 的海相贝壳碎屑,在华南沿海热带气候区的淋滤作用非常强,会造成碳酸盐的14 C 年龄偏新。因此,下风化层是否属于MIS3 时期的海相层有待进一步确定,不能排除是MIS5 时期的沉积,在MIS4 阶段遭受风化剥蚀,随后M IS3 阶段发生海侵时沉积上覆灰含砾粘土。
总之,华南沿海地区晚更新世海侵层年代主要集中在MIS3 阶段,年代在45 ~22ka BP 的范围之内,年代比前人得到的结果老4ka 左右。由于区域构造新活动强度差异,海侵年代并不十分吻合,但也合理。目前已有的很少有涉及华南地区MIS5 阶段的海侵,未在陆地上发现完整保存有MIS5 ~MIS3 阶段的海相沉积物。但是在珠江口外伶仃岛附近的钻孔OL48 和OL62 中发现的下风化层及其下的海相层极有可能为MIS5 阶段的海相层。
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