杭州湾南岸慈溪地区晚第四纪沉积与古环境演化

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杭州湾南岸慈溪地区晚第四纪沉积与古环境演化
林清龙;林楠;马宏杰
【摘 要】杭州湾作为我国大陆沿海地区第四系厚度较大的沉积区之一,历来是我国地学、生物学和气候学研究的重点区域;但其南岸研究比较薄弱.在对杭州湾南岸第四系BZK1钻孔岩芯沉积物特征、地质年代、孢粉、有孔虫和介形类分析基础上,探讨了杭州湾南岸第四纪地层对比、古环境演化和海平面变化特征.钻孔揭示全新世沉积始于孔深22.00 m(约10.77 ka B P.),其下至孔深44.60 m为晚更新世地层,全新世沉积速率大于晚更新世.研究表明:古环境变化可划分为4个阶段:29.6~>10.8 ka B P.晚更新世时期,以针叶、阔叶混交林为主,为气候温暖较湿的滨海河口湾半咸水环境;10.8~9.5 ka B P.早全新世早期,以针叶与常绿阔叶林为主,推测属亚热带温暖湿润气候下的潮上带湖沼环境;9.5~5.9 ka B P.全新世早中期,以常绿阔叶与针叶林为主,气候温和较湿,受海水波及;5.9~0.5 ka B.P.全新世中后期,以常绿阔叶与针叶林为主,属滨海-内陆架环境,该阶段后期海水已退出本区,气候由温暖湿润渐渐转凉.结果显示杭州湾南岸气候-环境-海平面-沉积速率之间具有较好的对应.上述研究可丰富杭州湾南岸第四纪地层学、环境地质学研究内容,为邻区晚更新世生物地层对比以及古植被和古环境分析提供证据.%A numbe
r of studies in geology, biology and climatology have been focus on Hangzhou Bay, which is one of the deepest Quaternary sedimentary regions in China coastal areas.However, the study about Hangzhou Bay South coast is rare in literature.Stratigraphic correlation,paleoenvironmental evolution and sea level variations during late Quaternary on Hangzhou Bay south coast area were studied, based on comprehensive analysis of lithostratigraphy,Geological age, spore-pollen,foraminifera and ostracods fossils of the drill core BZK1.It was found that Holocene sedimentations began to form at the depth of 22.00 m (about 10.77 ka B P.), and below that at the depth of 44.60 m the sediments belong to Late Pleistocene.The depositional rate during the Holocene is obviously higher than that of the Late Pleistocene.The process of the paleoenvironmental evolution in that region can be divided into four stages: late Pleistocene(29.6~>10.8 ka B P.)-primarily deciduous broad-leaved and conifer mingled forest, and warm and wet climate with coastal estuarine sub-saline environment;early-Early Holocene (10.8~9.5 ka B P.)-mainly evergreen and deciduous broad-leaved and conifer mingled forest,probably referring to tidal lake environment under subtropical warm and wet climate;early to mid-Holocene (9.
5~5.9 ka B P.)-with unchanged vegetation type, climate warm and wet, and affected by the sea;mid to late-Holocene (5.9~0.5 ka B P)-largely evergreen broad-leaved and conifer mingled forest with coastal-inner shelf environment.Seawater has withdrawn from this area in the late stage with climate from warm and humid to cooler.There exists a good mutual correspondence among the climate,sea level,and sedimentary rate on the south coast of Hangzhou Bay.Results enriched the stratigraphy,environgeology studies of south coast of Hanzhou Bay,and provided compelling evidences for the biostratigraphic correlation,paleovegetation and paleoenvironment studies during late Pleistocene on Hanzhou Bay adjacent regions.
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2017(017)009
【总页数】8页(P1-8)
【关键词】晚第四纪;古气候;沉积环境;杭州湾南岸
【作 者】涠洲岛旅游攻略自由行攻略林清龙;林楠;马宏杰
【作者单位】浙江省地质调查院,杭州 311203;浙江省地质调查院,杭州 311203;浙江省地质调查院,杭州 311203
【正文语种】中 文
【中图分类】P534.63
第四纪是地球发展史上最新的一个地质时期,其沉积特征和古环境演化是研究全球气候、环境变化的重大课题。中国东部沿海地区,海陆交互作用强烈[1—3],其产生的第四纪沉积物记录着丰富的地质、古生物信息,是研究区域、全球气候及环境演变的良好载体[4—8]。
杭州湾作为我国大陆沿海地区第四系厚度较大的沉积区之一,历来是我国地学、生物学和气候学研究的重点区域。目前,前人对该区第四纪地层、古生物和第四纪海侵等多个方面做了许多有意义的工作。如陈忠大[9]等人对杭嘉湖平原第四纪地层运用高分辨率层序地层学理论进行研究,将平原第四系划分为9个亚层序,并发现亚层序与气候旋回呈耦合关系;
顾明光[10]根据地球化学特征曲线将萧山湘湖地区全新世划分为13个地球化学带和18个亚带,详细阐述了各带地球化学特征及其反映的古气候环境,并发现地球化学的发展阶段与六个植被发展阶段基本吻合;王建华[11]等人提出杭州湾第四纪沉积物形成于为100 ka BP以来,沉积相的相变与古气候、海平面变化紧密关联;王宗涛[12]提出北仑港地区曾遭受三次海侵,同时在全新世海相层之下分布广泛的硬土层;林春明[13]根据第四系沉积物特征认为,杭州湾地区下切河谷的形成于末次冰期海平面下降引起侵蚀基准面下降造成的,而下切河谷的充填则是全新世海侵海平面上升的结果。
然而,以往对杭州湾南岸慈溪地区研究相对零散、薄弱。本文通过对慈溪地区BZK1钻孔取芯材料分析,结合区域地质资料,对岩石地层、年代地层和古生物等开展综合研究,旨在探讨杭州湾南岸慈溪地区第四纪地层对比、古环境演化和海平面变化特征,为杭州湾环境演化的研究做出贡献。
杭州湾位于浙江省东北部,海拔<6 m,地势南西高北东低,水系发育,钱塘江为主要河流(图1)。属亚热带季风气候区,年平均气温16 ℃,最高气温38.8 ℃,最低气温-15 ℃。年降水量1 363.3 mm,最高2 018.2 mm,最少837.6 mm。
台湾游戏平台晚更新世以来,研究区海陆交互作用强烈,区内由流水切割的古地形、物源和海平面升降控制着第四纪沉积作用 [14]。区内第四系沉积物以黏土、淤泥质黏土、淤泥、亚黏土、粉土等为主。
BZK1钻孔布设在慈北平原慈溪市范市镇西侧(图1),东经为121°27′20″,北纬为30°07′17″,海拔为5.0 m。孔深为54.10 m,其中第四系总厚度为44.60 m,揭露基岩为9.50 m。本次研究对岩芯进行了岩性描述、分层、拍照与取样。
14C样品选取长约10 cm碳含量较高的岩芯,去掉外皮,同时为了防止泄露水分用塑料袋把岩芯密封包装;样品在国土资源部海洋地质实验检测中心使用1220型超低本底液体闪烁能谱仪完成测试,测试样品5件,获得有效年龄数据3个。
孢粉样品对钻孔第四纪沉积物进行连续取样(深度范围 0.8~44.60 m),样品间距2 m,重250 g,采集样品31个。每块样品取50~70 g,花粉分离技术采用常规酸碱处理,加入10%HCl与40%HF取出钙质与硅质,再用15%的KOH去除有机质,然后用重液浮选两次,制取样品,最后在生物显微镜进行观察、鉴定。在中山大学地球科学系Nikon E200生物显微镜下进行鉴定和统计,最后计算不同花粉种类的百分比含量。世界杯直播在线直播观看
有孔虫和介形类样品对第四系沉积物进行连续取样(深度范围0.8~44.6 m),样品间距2 m,重350 g,各采集22个。每块样品取80~100 g,在加入适量H2O2的水中浸泡,并加热,然后分别过筛(孔径0.063 mm、0.125 mm、0.25 mm和0.5 mm),在中山大学地球科学系实体显微镜下对有孔虫和介形类分别进行属种鉴定和定量统计。
伽玛测井由浙江省地质调查院地球物理勘查研究所完成。
3.1 岩性分层特征
钻孔孔深54.10 m,可划分为9层,自下而上描述如下。
层9(54.10~44.60 m)为全风化-强风化紫红砂砾岩,砂砾状结构,风化剧烈,成分以凝灰岩为主。
层8(44.60~43.60 m)为褐黄含角砾粉质黏土,砾径0.2~1 cm,呈次棱角状。底部为一冲刷面,生物扰动构造发育,见较多褐黄、浅棕黄铁锰质浸染。
层7(43.60~42.90 m)为青灰~褐黄粉质黏土,岩芯表面较粗糙,砂质粉土沉积城团块状、线状、斑点状分布,见少量斑点状分布的植物碎屑,可见虫孔充填构造。
层6(42.90~23.20 m)为灰淤泥质黏土夹粉砂,淤泥质结构,块状构造,层理较发育,层厚1~5 mm,粉砂略呈黄绿,粒度较细,粒径变化不大,粉砂呈脉状、透镜状或薄层,见少量斑点状分布的植物碎屑,顶部为侵蚀面,含孢粉、有孔虫和介形虫。
层5(23.20~17.00 m)为灰淤泥质黏土,淤泥质结构,块状构造,层理较发育,层厚1~3 mm,含孢粉、有孔虫和介形虫。
层4(17.00~2.80 m)为灰淤泥质黏土夹粉土,层理发育,两者以互层状韵律出现,淤泥质黏土单层厚5~20 mm,粉土单层厚2~8 mm,含孢粉、有孔虫和介形虫。
层3(2.80~2.00 m)为灰淤泥夹粉土,粉土多以不规则斑状、脉状分布,顶部为侵蚀面,见较多褐黄铁锰质氧化物,含孢粉、有孔虫和介形虫。
层2(2.00~0.30 m)为灰黄粉质黏土,粉粒含量高,无明显层理,含斑状、脉状铁锰质氧化物,含孢粉、有孔虫和介形虫。
层1(0.30~0.00 m)为灰黄素填土,主要成分为粉质黏土。
3.2 14C年代与沉积速率
14C测年结果表明(表1),BZK1孔底部亚黏土层顶界(孔深42.30 m附近)年龄值约为 29.6 ka B.P.,属晚更新世晚期。22.00 m处年龄值为10.77 ka B.P.,结合岩石地层认为BZK1孔22.00 m以上为全新世沉积地层,22.00~44.60 m 属晚更新世沉积地层。
图2显示沉积速率上部较大,下部较小,同时深度越深,年龄变化趋势越大,这可能是由地形地貌和海侵层发育程度不同等引起的。全新世和更新世沉积速率(未考虑地层压实和缺失)分别为3.64 mm/a和1.08 mm/a。第四纪平均沉积速率为1.65 mm/a。
广州海边旅游景点排行榜3.3 孢粉组合特征
对采自BZK1钻孔剖面上部42.30 m以浅的31个样品进行鉴定、统计,获得36种类型的孢粉,以木本类为主,草本类和蕨类相对较少,其中木本12种类型、草本 14种类型、蕨类 8种类型(表2),BZK1孔孢粉百分比图见图3。通过分析研究, BZK1孔可划分出3个孢粉带(图4),各带特征简述如下。
Ⅰ带(深度42~25.2 m)以栎属、松属、禾本科、藜科为主。其中松属含量为各带最低(3.42%),禾本科(34.8%)和藜科(70.7%)为各带最高。该组合表现的植被类型为温带森林植被景观。
Ⅱ带(深度25.2~2.4 m)木本植物花粉较Ⅰ带有所提高,草本植物花粉相对下降,蕨类植物孢子含量基本持平。主要植物属种则基本相同,但松属(54.5%)花粉百分比较Ⅰ有明显增加,禾本科(28.2%)和藜科(13.3%)则明显下降。显示亚热带温暖湿润的气候环境。
Ⅲ带(深度2.4~0.8m)孢粉丰富,组合中以蕨类植物孢子为主,次为草本植物和木本植物。主要蕨类植物孢粉类型有芒萁/鳞盖蕨(84.9%)、松(42.1%)、单缝孢(43.49%)、卷柏(70.5%)和水龙骨科(42.9%)等。反映自然植被被破坏后情况。
3.4 介形类组合特征
对采自BZK1钻孔剖面上部42.30 m以浅的22个样品进行了介形类鉴定分析,介形类共13属15种,主要有Sinocytheridea impressa、Neomonoceratina delicata、Neomonoceratina dongtaiensis、Bicorncythere leizhouensis、Bicorncythere bisanensis、Spinileberis quadriaculeata、Pistocythereis bradyformis、Alocopocythere kendengensis、Loxoconcha ocellata、Sinocythere sinensis、Perissocytherida trapeziformis、Neosinocythere elongata、Hemicytherura cuneata、Cytheropteron miurense、Paracytherois angusta。该孔介形类属种少,丰度不高。以海相-半咸水类型为主,未见陆希腊字母表26个读音
相介形类。其总丰度、分异度和属种深度分布见图4,可划分出4个层位:
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