山东广饶地区晚更新世以来沉积演化与古气候变迁

受晚更新世以来海侵影响,渤海西南内陆第四系浅层经历了复杂的海陆交替演化。利用4口钻孔取芯井和88口静力触探井资料,采用现代测试技术和地层对比的方法对渤海西南内陆广饶地区第四系浅层进行沉积学综合研究。广饶地区地表以下30 m内,南部以风成黄土沉积为主,北部自上而下发育两期海相层,在研究区称为第一、第二海侵层,分别是10~4 ka B.P.的黄骅海侵层和40~28 ka B.P.的献县海侵层。黄土沉积于晚更新世玉木冰期,在研究区南部以17 m为界划分为大站组和羊栏河组(未见底)。晚更新世以来发生两期海侵事件(黄骅海侵、献县海侵),在海侵范围最大时到达广饶地区,先后对冰期沉积黄土层侵蚀改造,形成了“上超型海蚀黄土”的海侵演化模式。根据海侵与黄土沉积演化所对应的古气候变迁,将研究区晚更新世以来气候演变划分为6个期次:干冷期、温暖湿润期、干冷偏凉期、温暖期、潮湿湿润期和现代气候期,对应不同的沉积演化特征。     

山东半岛莱州湾滨海地区黑土湖组地层特征、时代及指示的全新世海岸带变化

地质调查发现,山东半岛西北部的莱州湾滨海地区普遍发育黑土湖组滨海湖沼相、潟湖相沉积,其下伏末次盛冰期泛滥平原相沉积,上覆全新世中晚期海侵层。黑土湖组的分布受古地形和全新世海侵的影响,其形成时代为8.5—5.5 ka B.P.,即由现代海岸线附近因8.5 ka B.P.前后海面上升环境效应开始出现,向陆地方向逐渐过渡到最大海侵线附近的5.5—6.0 ka B.P.期间形成。该地层单元的穿时性指示了海侵向陆地方向的推进,以及大约自5 ka B.P.开始河流沉积作用超过海面高度,莱州湾开始逐步成陆的过程。研究表明,莱州湾地区东部的鲁东地块相对抬升,造成黑土湖组顶板高出现代海面。西部的济阳坳陷区沉降较大,造成黑土湖组埋深较大。莱州湾南岸黑土湖组单元形成的古地形坡度,与现代地形坡度接近,在5.5—8.5 ka B.P.期间的海面变化不大。新的研究结果为更深入认识山东半岛全新世海岸带变化提供了重要依据。     

莱州湾南岸滨海平原晚更新世以来古环境演变的孢粉记录

依据莱州湾南岸A1钻孔孢粉分析，结合14C、热释光测年、沉积物粒度、岩性等资料，对A1钻孔自下而上划分为7个孢粉组合带，并概括它们的主要特征。利用孢粉组合，探讨了120 ka BP 以来莱州湾南岸咸水入侵区的植被发展以及气候的冷暖、干湿交替变化。在85～76 ka BP、50～24 ka BP和10～4 ka BP出现三次暖湿期，分别对应于“羊口海侵”、“广饶海侵”和“垦利海侵”。在三次暖湿期中发生海陆交互相滨岸沼泽或湖泊相沉积，植被类型为落叶阔叶林或针阔叶混交林滨岸草原。在76～50 ka BP和24～10 ka BP两次冷干期为陆相沉积环境，前者出现以针叶林为主的草原植被类型，后者出现干冷的针叶林干旱草原或荒漠草原植被类型，它们分别对应于早大理亚冰期和晚大理亚冰期。孢粉组合所反映的莱州湾南岸晚更新世以来的环境演化同全球性的气候事件及渤海沿岸环境变化具有很好的可比性。     

末次盛冰期以来中国东部陆架层序地层研究现状

本文中笔者总结了多年来国内外中国东部陆架晚更新世地层结构研究的主要认识,系统阐述了层序地层与沉积环境演化。中国东部陆架沉积物输运量高、沉积作用受海平面变化影响强烈,是分析晚更新世沉积演化史的理想场所。末次盛冰期(22kaBP)之前,海面的持续下降形成以浅海、三角洲及海陆交互沉积为主的强制海退体系域。进入盛冰期后,一个新的旋回开始,在海退体系域之上,相继形成了包括低位体系域、海侵体系域及高位体系域在内新的4级层序:22～15kaBP盛冰期时期,海面降至最低,形成低位体系域,包括陆架深切河湖沉积及风成沉积,以及陆架边缘三角洲和潮流砂体等;盛冰期结束的15～7kaBP时期,全球海平面快速上升,形成含河道充填、湖泊、盐沼、潮坪、潮流砂体及浅海沉积的退积型海侵体系域;约7kaBP以后,海面与现今海面位置基本相当,形成高位体系域,主要为三角洲和潮流砂等近岸陆架的沉积。     

渤海湾西岸BT113孔35ka以来的沉积环境演化与海陆作用

根据渤海湾西岸有孔虫和介形虫与年代学(AMS14C和OSL测年)研究,将该段岩心自下而上划分为6个沉积单元(U1—U6),它们依次形成于晚更新世的河流及全新世的潮滩、浅海、前三角洲、三角洲前缘和三角洲平原沉积环境,结束于约35 ka的U1单元的陆相环境,证实晚更新世低海面时渤海湾西岸未受海水影响。U1和U2单元之间,存在历时约27 ka的沉积间断(35～8.5 ka cal BP),研究区因此缺失早全新世沉积。U2单元的潮滩环境指示全新世海侵于8.5 ka cal BP到达渤海湾西岸,当时相对海平面为-16.7 m。U3单元为浅海环境,约6 ka cal BP时相对海平面上升到-6.8～-1.8 m。8.5～6 ka cal BP期间的海面上升速率是0.4～0.6 cm/a,可能与MWP1C事件有关。U4—U5单元,转为三角洲环境,沉积速率增大,反映自3.7 ka cal BP河流输入影响加强,约1.3 ka cal BP时成陆,形成U6单元。晚更新世35 ka以来的陆海环境演化,总体上是对气候变化控制下的海面变化的响应。     

冰后期以来长江水下三角洲层序地层特征及沉积环境演化*

长江水下三角洲层序地层学研究有助于全面了解长江三角洲地层特征和沉积环境演化模式。通过对长江水下三角洲下切河谷区YD0901和YD0903孔岩心的详细沉积物粒度、特征元素比值(Cl/Ti和Zr/Rb)、沉积相对比分析,恢复了冰后期以来长江水下三角洲层序地层格架。研究区冰后期以来自下而上依次出现河流相、潮汐河流相、河口湾相、浅海相和三角洲相的沉积相序。末次冰期海平面下降,古长江形成下切河谷,古河间地发育硬黏土层,构成五级Ⅰ型层序界面。之后海平面回升,分别于15 cal ka BP和8.0 cal ka BP形成最大海退和最大海侵界面,水下三角洲区域最大海侵发生时间略滞后于平原区,约为7.5 cal ka BP。据此3个层序界面将冰后期地层划分为低位体系域、海侵体系域和高位体系域。钻孔岩心记录揭示了14.8 cal ka BP海侵到达研究区;14.8~13 cal ka BP期间,受MWP-1A冰融水事件影响海平面快速上升,海岸线向陆推进速率可达71.9,km/ka;海退期间各钻孔沉积速率较低,直至2 cal ka BP开始,沉积速率明显增加。     

冰后期以来长江水下三角洲层序地层特征及沉积环境演化

长江水下三角洲层序地层学研究有助于全面了解长江三角洲地层特征和沉积环境演化模式。通过对长江水下三角洲下切河谷区YD0901和YD0903孔岩心的详细沉积物粒度、特征元素比值(Cl/Ti和Zr/Rb)、沉积相对比分析,恢复了冰后期以来长江水下三角洲层序地层格架。研究区冰后期以来自下而上依次出现河流相、潮汐河流相、河口湾相、浅海相和三角洲相的沉积相序。末次冰期海平面下降,古长江形成下切河谷,古河间地发育硬黏土层,构成五级Ⅰ型层序界面。之后海平面回升,分别于15 cal ka BP和8.0 cal ka BP形成最大海退和最大海侵界面,水下三角洲区域最大海侵发生时间略滞后于平原区,约为7.5 cal ka BP。据此3个层序界面将冰后期地层划分为低位体系域、海侵体系域和高位体系域。钻孔岩心记录揭示了14.8 cal ka BP海侵到达研究区;14.8~13 cal ka BP期间,受MWP-1A冰融水事件影响海平面快速上升,海岸线向陆推进速率可达71.9km/ka;海退期间各钻孔沉积速率较低,直至2 cal ka BP开始,沉积速率明显增加。     

渤海湾晚更新世晚期以来古河道分布和三角洲发育及其古环境的演变

渤海湾及其沿岸是中国海洋地质与第四纪地质研究程度最高的地区之一。虽然研究成果众多,但仍有一些基础的地质问题亟待解决。比如,晚更新世晚期黄河是否流经渤海湾?全新世黄河在渤海湾及其沿岸形成的多期次三角洲叶瓣在海域如何展布?以上问题一直是中国海洋地质研究中备受关注的热点话题。借助2016-2017年在渤海湾获取的约2000 km的浅地层剖面数据、2个30 m左右的取芯钻孔（BXZK2017-1和BXZK2017-2孔）及相应的AMS ¹⁴C和OSL测年数据,同时结合前人的一些浅剖数据和钻孔的研究成果,将渤海湾中部晚更新世以来的地层自上而下划分出4个地震单元（SU1~SU4）和6个沉积单元（DU1-DU6）,分别对应前三角洲相、潮坪与浅海、泛滥平原、河道相、海陆交互相、湖沼相。在此基础上综合探讨渤海湾晚更新世晚期以来总体的地层框架和沉积演化特征。研究表明：黄河可能在21.8~9 cal ka BP,由近东西向流经渤海湾北部进入渤海中部盆地;全新世以来,渤海湾从西北侧至南侧,依次分布4期次的三角洲叶瓣,对应的发育时间可能分别是1400 AD~现在、11~1128 AD、700 BC~11 AD和1855~现在;渤海湾西侧最北两期次的水下三角洲可能主要与海河有关,而南侧其余2期次三角洲叶瓣则可能分别对应岐口超级叶瓣以及现代黄河三角洲超级叶瓣。加深了解渤海湾晚更新世晚期以来的地层序列演化、古河道发育以及全新世三角洲在渤海湾的展布情况,将有助于渤海湾海岸带开发、海底工程建设以及地质灾害防范等。     

渤海古沙漠沉积特征分析

根据世界沙漠的分布特点和沙漠的发育条件,作者认为晚更新世末期渤海气候干冷,雨量稀少,西北风强盛,松散沉积物丰富,具备发育沙漠的条件.文章从以下方面证明渤海古沙漠的存在:(1)渤海约有四分之一区域为残留砂沉积;(2)在全新世盖层下的更新世砂质沉积具有高倾角的前积纹层;(3)渤海东南缘陆地和岛屿有古渤海沙漠衍生黄土分布.综合分析认为末次冰期时,渤海中部和辽东湾古沙漠发育程度好,渤海湾次之,莱州湾未发育沙漠.     

晚更新世以来长江水下三角洲的沉积结构与环境变迁

根据长江口外的三口钻井（Ch₁,Ch₂和Ch₃）的沉积岩心资料研究了冰后期长江水下三角洲的沉积构造;它们由前积层,底积层和边缘沉积三部分组成。并根据14C,热发光测年和生物地层的研究探讨了该区自晚更新世以来的环境变迁,在中更新世末,本区为陆相沉积环境,随着玉木冰期中亚间冰期的到来,研究区发生了海侵,当玉木冰期最盛时期,这里又成为湖泊环境,又随着全新世的到来,再度出现浅海环境,随着河口三角洲的逐渐形成,构成了今日长江水下三角洲的沉积体系。     

Sediment distribution and provenance since Late Pleistocene in Laizhou Bay,Bohai Sea,China

There are three transgression-regression events and evolutions of the sedimentary environment by sea level changes since the Pleistocene in the southern section of the Bohai Sea, China. It is obvious that a multi-source fluvial delta sedimentary system may be more dominant in a sedimentary environment. Based on previous research and survey or historical data, we carried out studies on the division of sedimentary units, sedimentary facies analysis and strata division and comparison, which aim to establish the sedimentary stratigraph of Laizhou Bay. We focus on the sedimentary procession of the Laizhou Bay since the early Late Pleistocene. It can be divided into two glacial periods and three interglacial periods, corresponding to two regression and three transgression events in Laizhou Bay since Late Pleistocene. In 124.6–72.0 ka BP, 60.0–24.4 ka BP and 10.2–4.0 ka BP, three times warm-wet periods occurred, respectively corresponding to the Cangzhou transgression, Xianxian transgression, and Huanghua transgression. In 72.0–60.0 ka BP and 24.4–10.2 ka BP, two dry and cold periods, it was the continental sedimentary environment, corresponding to Wurm early glacier and Wurm late glacier. The results show: (1) Sediments have the characteristics of phase and stage under the terrestrial input of the Yellow River and middle-small rivers in the southern section of the Bohai Sea. (2) PI moved towards coastal in Cangzhou transgression strata in early Late Pleistocene. PI moved northward from land in Xianxian transgression strata in the late Pleistocene. PI moved further north in the Huanghua transgression strata in Holocene. (3) During the regressive period, the land source input increased and the estuarine or lagoon sedimentation developed, which manifested as progradational superposition. (4) During the transgressive period, it mainly developed shallow coastal sediment and transitionally formed regressive deposition to the south in delta/tidal flat deposition.©2019 China Geology Editorial Office.     

Transgressive Events since the Late Pleistocene in the Yellow River Delta: Grain-size Distribution and Palynological Results

This study deals with the relationship between sea-level changes and paleoclimatic fluctuations based on the analysis of stratigraphy, grain sizes, palynology, and radiometric dating of the Yellow River delta since the Late Pleistocene. Evidence from the sedimentary record, grain sizes, and pollen provides a paleoenvironmental history of the Late Pleistocene from the boreholes of the delta. Based on a combination of grain-size analysis with lithological studies, marine deposit units contain the intervals of 13.85–16.9, 18.5–19.69, 27.9–34.8, 36.4–37.2, 48.4–51.6, and 54.1–55.9 m, and transitional facies units contain the intervals of 10.25–13.85, 16.9–18.5, 19.69–27.9, 34.8–36.4, 37.2–48.4, 51.6–54.1, and 55.9–60 m, compared with fluvial(terrestrial facies) deposit units(3.36–10.25 m). Based on pollen analysis and pollen assemblages, there were three warm-wet periods from 9.1–0.16 ka BP, 16.1–60 ka BP, and 90.1–94.6 ka BP From the top to the bottom of the borehole, the paleoclimate has an evident fluctuation: warm and moist(Holocene Optimum) —cool and dry(Younger Dryas Event)—mild semi cool—cool and dry—warm and moist. There were three warm-wet periods from 9.1–0.16 ka BP, 16.1–60 ka BP, and 90.1–94.6 ka BP, corresponding to the Holocene Optimum stage, MIS 3, and MIS 5, respectively. The warm period allowed monsoonal evergreen and broadleaved deciduous forests that corresponded to Holocene hypsithermal climatic conditions and the Late Pleistocene climatic Optimum. Three warm-wet periods occurred in marine deposit units from 9.1–0.16 ka BP, 60.1–16.1 ka BP, and 94.6–90.1 ka BP. These periods correspond to the Cangzhou transgression, Xianxian transgression, and Huanghua transgression, respectively. From 90.1–60.1 ka BP, 17.5–9.1 ka BP, and 0. 16 ka BP–1855 AD, three dry and cold phases are recognized. The phases indicate the fluvial(flood plain) sedimentary environment, corresponding to cooler and mild dry periods based on palynological results and grain-size distribution.     

河北唐山西部PZK14孔晚新生代沉积演化特征

为查明唐山西部平原区晚新生代以来松散堆积物的沉积演化特征,依托鸦鸿桥幅1∶5万区域地质调查工作,对唐山西部PZK14孔进行色度、粒度、视电阻率测井、自然伽马测井等研究,划分沉积相并计算各时段的沉积速率,结果表明: 该地区新生代晚期主要发育湖泊相、三角洲相和河流相。早更新世初始发育三角洲相,随着气候转暖,古滦河冲积扇退积,三角洲相转变为河流相; 早更新世中—晚期,发育3个湖泊-三角洲相沉积旋回; 中更新世发育一个湖泊-三角洲相沉积旋回; 晚更新世初沉积了巨厚的湖相层,随着气候转冷,渤海湾沿岸海侵结束,湖盆开始萎缩,转变为河流相; 全新世则以河间洼地沉积为主。沉积速率-年龄曲线表明: 第四纪以来构造作用对该地区沉积速率控制较弱,气候为影响沉积相发育的主要因素。第四纪各个时期的沉积速率均较快,奥杜威极性亚时(1.95~1.77 Ma)沉积速率最大,约为194.0 m/Ma; 2.52~1.95 Ma沉积速率最小,约为111.2 m/Ma。研究成果对恢复该区域古地理演化、水工环地质勘查等具有重要意义。     

黄河三角洲地区浅层沉积序列及构造沉降特征

在整个黄河三角洲地区和莱洲湾南岸晚更新世以来经历了海陆相沉积的频繁交替,本文通过古地磁和14C测年资料对不同钻孔的晚更新世地层进行了精确的年代对比,揭示了不同时期的沉积序列。并通过27口钻井的联合对比剖面,揭示出本区晚更新世以来的新构造运动表现为二凹夹一隆的构造特征,对黄河三角洲发育位置和沉降特征有强烈的控制作用。     

3.45 Ma以来滦河冲积扇中部唐山TD1孔记录的区域构造和气候演化

对位于渤海湾西北岸晚更新世早期滦河冲积扇中部的TD1孔进行了磁性地层学、¹⁴C测年、沉积旋回、测井沉积学、孢粉地层学和介形类研究,结果表明:(1)220m 深的钻孔地层记录了古地磁学布容(Brunhes)、松山(Matuyama)和高斯(Gauss)极性时,钻孔底部层位年龄接近3.45 Ma。(2)钻孔揭示了滦河冲积扇中部地层结构,最厚的湖相沉积地层出现在上新世,第四纪以来主要由辫状河流体系分支河道相与相关沉积构成。(3)测井相与岩心沉积相分析结合显示,约3.45Ma以来出现6个大沉积旋回,与冲积扇顶端钻孔所见沉积旋回在深度上基本可以对比,其中3.2、3.0、2.0和0.78Ma的沉积旋回分别覆于全孔4期浅水湖泊—湖沼沉积物之上;末次盛冰期与渤海湾西岸钻孔一样出现浊黄橙色沉积,显示低水位域的沉积特征。(4)尽管古季风可以导致降水增多并出现湖沼沉积,但是该钻孔有机质含量最高的是在6 ka BP层位,中全新世大暖期气候对该地水热状况影响最大。     

河套盆地北部344 ka以来沉积环境演化

通过对河套盆地北部获取的377 m钻孔岩芯进行沉积相及粒度特征分析,并结合多种测年手段,揭示了河套盆地北部中更新世晚期以来的沉积环境演变过程。根据粒度参数特征变化把钻孔划分为6个沉积环境阶段:344~326 ka为滨湖相沉积环境;326~165 ka为半深湖相沉积环境;165~130 ka为滨湖三角洲相沉积环境;130~100 ka为浅湖相沉积环境;100~10 ka为滨湖—河流相沉积环境;10 ka~今为河漫滩相沉积环境。河套盆地中更新世晚期到晚更新世期间存在统一的古大湖,晚更新世以后古大湖分解并消失。