鲁北平原晚第四纪地层结构及沉积演化

以54个浅层新钻孔和多个野外露头为研究对象,综合沉积物粒度、薄片、微体古生物、孢粉、14C测年及静力触探等资料,分析了鲁北平原晚第四纪的地层结构和沉积类型,总结了晚更新世晚期以来的沉积演化。研究表明,末次冰期盛冰期到冰后期,受地势、气候条件控制的黄河河道迁移和海水进退是影响地层结构和沉积特征的主要因素,南北地层结构差异明显,发育古河道、湖沼、黄土、三角洲、潮坪和滨浅海等沉积类型,其中古河道分布面积最广,自下而上可划分为三期。晚更新世晚期至早全新世早期,受干冷气候影响,发育第Ⅰ期古河道,小清河以南沉积黄土层;早全新世晚期至中全新世,气候转暖导致海平面升高,沿海地区形成海侵层和三角洲,内陆地区继承性发育第Ⅱ期古河道和湖沼沉积;中全新世末期或晚全新世以来,受黄河泛滥影响,沉积第Ⅲ期古河道和现代黄河三角洲。地层结构和沉积物分布的研究对于分析地下水位的变化规律,以及选择合适的地震激发层等均有重要的指导意义。     

长江三角洲顶部冰后期地层的沉积特征

钻探证实,镇江市谏壁镇长江北岸高桥镇北部埋藏硬粘土层,之上为冰后期松散沉积物。沉积物主要为粉砂、粘土质粉砂、砂泥互层,中部局部夹含细砾中细砂,顶部见淤泥质粘土;夹数十层植物炭屑层;以水平纹理为主,局部见小型交错层理、波状层理。表明冰后期以来该地处于水动力较弱的河湖环境,为多期湖沼相沉积夹汊道河流相沉积,局部有海相沉积物加入。根据碳化植物碎屑14C年龄,推测冰后期底界年龄约13 000 aBP,海侵到达该地的时间约为9 000aBP,海侵最高位时间约为6 500 aBP。冰后期平均沉积速率约为4.9 m/ka,湖沼相3.4~6 m/ka,河流相10~15 m/ka。对全新统的底界年龄和海相层的埋藏深度进行了讨论。     

渤海湾西岸滩海地区沉积相特征及其物理力学性质

渤海湾西岸滩海地区沉积层的物理力学性质除受到随深度压缩固结的影响外,还取决于形成时的沉积环境。滩海地区浅部沉积由海相、陆相层交替叠覆而成。陆相层致密硬塑,含水量低,湿重度大,压缩性小,具有较高的承载能力。海相层含水量高,湿重度小,压缩性大,承载力低。     

QX01孔记录的渤海湾西岸沿海低地MIS3晚期以来的河道充填与环境演化

在渤海湾沿海低地地区获得1个30m的全取心机械钻孔(QX01孔),对样品进行了沉积岩石学分析、底栖有孔虫鉴定、硅藻鉴定和粒度分析,结合AMS 14 C和OSL测年,重建了研究区晚更新世以来的古河道充填及环境演化过程。结果显示QX01孔自下而上可以分为6段:(1)30~29.72 m,陆相洪泛沉积;(2)29.72~29.4m,海侵沉积,43.5ka BP;(3)29.4~17.7m,砂质沉积物,河道填充沉积,37.9~29.7ka;(4)17.7~13.2m,沉积物由砂质变为黏土质,29.7~8ka,由河道填充转为浅湖沼环境;(5)13.2~5m,8~4ka,全新世海侵沉积,沉积环境由陆相转为海陆过渡相,6 000~5 750cal BP海侵达到最强,之后逐渐退出该区;(6)5m以上,洪泛沉积,约1.7ka至今。沉积环境与海面具有很好的响应,MIS 4或6阶段时,海面较低,河流下切,形成古河道,下切最深处位于现代高程为-24.2m。MIS3阶段早期时,海面上升,37.9ka河道开始填充,至29.7ka填充完成,对应高程为-11.8m。末次盛冰期至早全新世时为浅湖沼环境,沉积作用停止或速率非常低。随着末次盛冰期的结束,海洋作用增强,进入全新世海侵沉积阶段,8~4ka cal BP。之后,沉积作用停止,至1.7ka以来,随着河流作用的不断增强,该区变为河流控制的洪泛沉积为主。同时,发现了两次沉积间断,分别发生在末次盛冰期的低海面时期和4~2ka时的海水退出、河流沉积尚不充分时期。     

长江三角洲南部平原古河谷充填沉积物特征及古地理意义

利用典型钻孔P5孔沉积物的岩性、测年、孢粉和有孔虫的分析结果，探讨了末次冰消期以来长江三角洲东南部古河谷区记录的气候波动和海平面阶段性上升过程及其控制下的古河谷沉积模式。研究发现本区古河谷末次冰消期（15～10 ka BP）以淡水湖沼相沉积为主，4 m厚的泥炭可能是新仙女木事件的反映。10～9 ka BP 发育滨海相粉细砂、粉砂沉积，反映此时海平面较为稳定。9～8 ka BP发育溺谷相泥质粉砂、粉砂质泥沉积，厚达11 m，反映海平面快速上升作用下的高速率充填。至全新世大暖期，古河谷区沉积顶界已和长江三角洲平原的第一硬土层埋深大致相同，反映古河谷已基本被填平。     

北大西洋罗卡尔海槽北部晚第四纪地层及古海洋学变化

运用微化石及沉积学方法,对采自罗卡尔海槽北部不同沉积环境下的六个浅层重力管样品进行了层序分析,从采自巴拉扇沉积的钻孔样品可识别出半远洋、浊流、准浊流沉积层序。从罗卡尔海槽东北部的陆坡裙、海底陆坡到冰碛沉积区内获得的岩芯,是一些半远洋与冰海沉积物、泥质粉砂岩和等深积砂岩与之互层或覆于其上,甲藻类孢子,浮游有孔虫类以及超微生物地层标志,反映了四次冰消作用,巴拉扇的一个长岩芯样记录了这四次冰消作用,即晚冰期、阿勒罗德—波令期、新仙女木期及全新世,沉积记录显示了北大西洋的冰消作用不是一个简单的线型演变过程,而具有非线型的突变事件特征。由于海面温度的突变,而影响了海底洋流的活动。     

贵州草海近21ka以来有机地球化学记录反映的古环境变化

草海位于黔滇交界,主要受印度夏季风的影响,其湖沼沉积物记录了中—晚第四纪的环境变化历史,是研究第四纪环境和季风演变的良好载体。本研究选取的南屯NT03钻孔,岩心长405 cm,在放射性碳同位素(AMS14C)测年基础上建立了年代序列,并进行了沉积物的色差值(L*)、烧失量(LOI550)、总有机碳(TOC)、碳氮比(C/N)和有机稳定碳同位素(δ13Corg)等古环境替代指标的测试。实验结果显示,L*、LOI550和TOC等3个有机碳含量指标同步变化,共同指示该钻孔序列经历了3个沉积环境演变阶段,即末次盛冰期晚期(21—15 cal ka BP)河流—冲积相沉积阶段、冰消期至早中全新世(15—4 cal ka BP)高湖面湖泊—沼泽相沉积阶段和晚全新世(4 cal ka BP以来)洪冲积相沉积阶段。近2万年以来草海湖沼面积经历的收缩→扩张→收缩演变过程与石笋氧同位素变化基本吻合,表明季风降雨是引起草海湖泊水体和周边生态系统变化的主要因素。δ13Corg指标变化范围为-29. 28‰～-24. 19‰,表明草海盆地周围植被组成在末次盛冰期以来C4草本虽然略有增加,但均以C3植物为主。同时,TOC和δ13Corg指标证明了B/A冰消期暖事件对盆地边缘区的湿地泥炭富集起到关键作用,而多指标揭示了近4 ka以来水域变浅并发展成为冲积环境的过程,也可能与石笋记录的夏季风减弱所带来的降水量减少有关。     

末次冰期以来南海北部下陆坡区沉积有机质地球化学特征及其意义

选取南海北部下陆坡-深海平原过渡带典型沉积柱状样,通过对其沉积有机质的整体有机地球化学特征进行表征,探讨了南海下陆坡-深海平原区沉积有机质在冰期/间冰期旋回中的赋存状态、来源变化以及与古气候环境之间的相应关系。结果表明,总有机碳（TOC）、总氮（TN）和有机质稳定碳同位素（δ13Corg）与冰期/间冰期旋回有明显的对应关系,冰期时对应高值,间冰期时对应低值;而有机质稳定氮同位素（δ15N）表现为全新世时其值偏低,末次冰消期其值偏高,与气候旋回没有相关性; C/N值和δ13Corg值都表明南海北部下陆坡沉积有机质来源是陆相和海相的混源,且在末次冰期/间冰期尺度上主要以海相来源为主。     

现代黄河三角洲地区晚更新世以来高分辨率沉积粒度特征及动力沉积环境演化

基于现代黄河水下三角洲浅地层剖面资料和GYDY钻孔的岩性、磁性、地层年代与古生物数据,将研究区26.2m以浅地层自上而下划分为6个沉积单元,分别对应DU 1～6.在高分辨率粒度测试的基础上,根据沉积物粒径组分、粒度参数、粒度资料图解和结构散点图等分析手段,分析了各沉积单元的粒度分布规律及对应的动力沉积环境,并探讨了研究区晚更新世末期(约36.2cal.ka B.P.)以来的动力环境演化.结果表明:DU 6沉积单元为献县海侵层,形成于浅海陆架沉积环境,水动力环境强度弱,沉积作用以静水悬浮沉积为主;DU5沉积单元形成于末次盛冰期,动力强度大,动力环境变化复杂,粒度图解显示其整段或局部可能接收风营力改造,接受风成沉积物补给的可能性较大;DU4沉积单元冰后期约13.3～ 8.5ka B.P.,为河口沉积层,以中等到弱沉积动力为主,动力环境变化复杂;DU3沉积单元为狭义黄骅海侵层,形成于受多种营力作用的滨海环境,沉积环境较稳定;DU 1和DU 2沉积单元属现代黄河三角洲沉积层,形成于较弱到中等动力强度三角洲环境,其中DU 2沉积单元可能受到黄河1855年铜瓦厢改道入渤初期尾闾大幅度摆动的影响,粒度特征变化复杂.各沉积单元的粒度特征的变化规律与海侵-海退层序基本一致,是冰期-间冰期旋回海陆变迁过程中多营力共同作用的结果.研究区古气候变化仅在本区暴露于陆的末次盛冰期与冰后期早期对相应沉积单元粒度分布有一定影响.     

冲绳海槽的晚第四纪浊流沉积

冲绳海槽晚第四纪的浊流沉积发育在海底斜坡带和坡折处静水环境,属阵发性纵向浊流。物质来源于海槽中心斜坡区的滑塌沉积物、岛坡、陆坡和台湾宜兰浇滩的碎屑沉积物。受控于海底地形、滞流环境和构造岩浆活动以及伴生的浅源地震。 冲绳海槽海底表层浊流沉积物,形成在晚更新世末次冰期最盛期、末次冰期末和冰后期三个阶段,以末次冰期最盛期阵发频繁,浊积物最发育,与气候寒冷期有一定的相关性。     

苏州澄湖SC1孔晚更新世晚期以来的古环境演变研究

通过对苏州澄湖SC1孔沉积物的粒度、磁化率、孢粉和有孔虫等的实验分析,并结合沉积物的岩性构造特征以及AMS 14C测年数据,探讨了晚更新世晚期以来苏州澄湖地区的气候波动特征以及海侵、海退沉积巡回序列。研究发现该区域气候与世界气候波动性一致,具有温暖湿润-冷而略干-温暖湿润-暖热潮湿-温凉略干-温暖湿润的波动变化特征;晚更新世晚期以来具有两个海相沉积地层,一为晚更新世晚期海侵(约为34 kaBP),另一为全新世中期海侵(（6 955±50）aBP);整个剖面缺失硬粘土层,与之对应的则是两海相地层之间的泥砂互层;沉积环境经历了晚更新世晚期海侵期河床、河漫滩相-末次冰期干冷期河流湖沼相-全新世早期河口湾亚相-全新世中期滨浅海相-全新世晚期淡水湖沼相的演变过程。     

晚更新世末期东海北部古冬季风盛衰变更的地质记录

末次冰期最盛时期,干、冷气候盛行,渤海、黄海的大部分地区出现沙漠化,形成众多的沙丘。随着干冷气候的减弱,长江三角洲一带出现硬粘土沉积。冰消期的到来,古季风活动的进一步衰退和海面的不断升高,来自陆架区的东北风不再是干冷的气流,而是湿度逐渐增大的冷湿气流,出现了有利于沼泽发育的环境,以致全新世海侵前夕往往形成薄层泥炭沉积。晚更新世末期以来古冬季风发生、发展和衰退过程与沙漠、硬粘土和泥炭层形成过程相对应。      

末次盛冰期以来长江南通段古河谷的地层特征

通过对南通段古河谷典型钻孔及剖面沉积物颗粒、微体生物化石、14C测年等的分析,对末次盛冰期以来的沉积地层进行了划分。该段古河谷末次冰期以来的地层,基本上反映了河床相—河漫滩相—浅海相—三角洲相的冰后期海侵沉积旋回。现代河床的底部,浅海相淤泥质亚黏土层已被侵蚀掉,沉积的是现代河床相砂层。     

障壁岛—潟湖沉积特征及模式:以美国普拉姆岛上更新统—全新统为例*

普拉姆岛(Plum island)是美国东北部缅因湾最大的障壁海岸,岛内向陆一侧为新英格兰地区最大潟湖和沼泽区,它们是晚第四纪末次冰期冰川作用和冰后期海岸作用的沉积响应。通过普拉姆岛研究区上更新统—全新统160个钻孔描述,识别出8种沉积物: 泥炭、冰川黏土、黏土、粉砂、细砂、中粗砂、砾、坠石。根据沉积物类型及其组合特征,结合沉积环境,共划分出8种沉积微相: 障壁沙丘、滨岸沙、水下临滨沙、河道、潮汐水道、潟湖、潮坪、沼泽。研究区在晚第四纪末次冰盛期(MIS2)被劳伦斯蒂德冰盖(Laurentide Ice Sheet)覆盖,发育冰川地貌,冰川泥覆盖在基岩之上,形成底层沉积; 冰后期(MIS1),冰盖消融,海平面发生变化,在冰川地貌鼓丘附近形成沙坝,最终沉积演化为障壁岛—潟湖环境,潟湖通过潮汐水道与广海相连通。     

松宗古湖——藏东南帕隆藏布江末次盛冰期 发育的一个冰川堰塞湖*

青藏高原东南部帕隆藏布江松宗地区晚更新世期间发生了一次可以识别的支谷冰川阻江形成冰川堰塞湖——松宗古湖的事件。松宗滑坡处的湖相沉积剖面厚度≥88m,其中厚达18.33m并具湖相沉积代表性的连续粉质粘土层底部和顶部的光释光年龄分别为22.5±3.3kaB.P.和16.1±1.7kaB.P. , 属末次盛冰期。松宗滑坡处河谷两侧冰碛台地与湖相沉积的接触关系和空间特征指示该湖相沉积与末次盛冰期董曲支谷冰川阻塞帕隆藏布江有关。湖相地层的剖面沉积特征揭示出这个冰川堰塞湖可能贯穿于整个末次盛冰期,但整个帕隆藏布并没有形成统一的山谷冰川。     

上海地区晚更新世地层与古地理

上海地区晚更新世沉积物极为发育,剖面完整,可划分为早、中、晚三期,六个沉积相。本区晚更新世出现三次寒冷期和二次温暖期,与国际气候分期基本一致。晚更新世早期为闸北寒冷期,相当于里斯冰期(庐山冰期);中期为早苏州河寒冷期,相当于早玉木冰期(早大理冰期);晚期为晚苏州河寒冷期,相当于晚玉木冰期(晚大理冰期)。其中早苏州河寒冷期为湖沼相暗灰色亚粘土,过去把该层划入浅海相层底部,显然是错误的。在本区西部和西北部有二层,暗绿色硬土层。埋深分别为5—10米和埋深20米。现发现前者为全     

冲绳海槽中部28ka以来陆源物质输入和古环境演化的生源组分记录

沉积物中有机碳、生物碳酸盐和生物硅等生源组分的埋藏速率在很大程度上受到海洋古生产力的控制,常常被用作古生产力的替代指标.本文利用TOC、生物硅及CaCO3等生源组分探讨冲绳海槽中部DGKS9604孔(28°16.64'N,127°01.43'E;水深766m;柱长10.76m)距今28ka以来陆源物质输入和古环境演化对海洋生产力的影响.研究结果表明,在冬季风较强的末次冰期晚期(28～22kaB.P.),长江直接输运大量的陆源营养物质进入冲绳海槽,古生产力较高;在末次盛冰期(LGM,22～18kaB.P.),虽然河口距离海槽区更近,但大陆流域降水匮乏,河流人海径流量偏低导致海槽陆源营养物质明显减少,生产力降低,表现在生物硅和有机碳堆积速率明显降低;冰消期早期生产力与末次盛冰期相比并未明显降低,此阶段气候回暖,大陆流域降雨增加,陆源物质输入相对较高.全新世早期,古生产力快速下降,既反映海平面降低,陆源物质输入减少.还可能与冰消期寡营养盐的黑潮在海槽加强有关.DGKS9604孔CaCO3含量及堆积速率变化的总体趋势与有机碳和生物硅相反,表现为末次冰期晚期低.冰消期以来逐渐升高,一方面反映陆源物质输入的稀释作用;另一方面与黑潮加强致使钙质生物生产力增强有关.此外,15～7kaB.P.期间CaCO3含量及其堆积速率有几次明显降低,可能对应黑潮减弱、陆源冲淡水较强的环境事件.     

南海深水区晚更新世以来沉积速率、沉积通量与物质组成

通过调查所获得柱样沉积物氧碳同位素测年资料及多学科综合分析表明,晚更新世以来南海沉积速率和沉积通量具有以下几个特征 :(1)总体上为间冰期沉积速率低、冰期沉积速率高,冰期沉积速率是间冰期沉积速率的 1.3～ 1.6倍;(2 )南海沉积速率趋势面分析表明,氧同位素 1期东北陆坡和西南陆坡沉积速率高,氧同位素 2、3期沉积速率分布特征相似,与 1期有所不同,东北陆坡沉积速率高于西南陆坡,表明氧同位素 2期之后,南海的沉积环境发生明显的改变,造成上述沉积速率分布的主要控制因素是南海周围的河流分布、季风、海流等;(3)南海东部沉积通量与物质组成分析表明,末次冰期以来沉积总通量北部陆坡区明显高于深海区,前者是后者 2～ 3倍,并有自北向南逐渐降低的趋势;(4)硅质生物沉积通量冰期明显高于间冰期,末次冰期以来东北部陆坡区的硅质生物沉积通量最高,末次冰期之前恰好相反,深海盆高于陆坡区;(5 )末次冰期以来,陆源沉积约占南海东部海域沉积的 4 4 %以上。     

基于碎屑锆石的黄土高原—毛乌素交界区石峁黄土粉尘物源估算*

对于黄土高原粉尘物质的来源以及沙漠和河流对粉尘的贡献,仍未达成一致的认识。本研究以毛乌素东神木市石峁剖面为研究对象,利用碎屑锆石年龄谱,对末次冰消期以来的风成粉尘堆积和河流沉积物展开源区分析,并使用逆蒙特卡罗模型进行物源的定量计算。结果显示,粒径分布和阴极发光(CL)图像显示石峁黄土为典型风成沉积。其粗颗粒碎屑锆石(>40 μm)年龄峰值集中在190~300 Ma、300~600 Ma、1700~1900 Ma和2300~2600 Ma,年龄谱显示近源(局地基岩碎屑)、中源(黄河河沙)和远源(阿拉善地区沙漠)均有贡献; 定量计算表明,三者分别贡献71%、21%和8%的风成粗颗粒。中、近源中,黄河及其支流侵蚀基岩后搬运沉积的漫滩物质成为粉尘输移的中转站,为黄土的形成提供了主要的物源。光释光测年结果表明,石峁剖面河流沉积物及其上覆的黄土物质分别形成于倒数第2次冰消期和末次冰消期,两者之间的沉积间断可能指示了末次冰期至冰消期的侵蚀事件,导致了河滩物质暴露,从而形成了潜在的局地尘源。这些结果表明,包括黄河干支流在内的河流系统对黄土粉尘有重要的物源贡献。     

基于碎屑锆石的黄土高原—毛乌素交界区石峁黄土粉尘物源估算*

对于黄土高原粉尘物质的来源以及沙漠和河流对粉尘的贡献,仍未达成一致的认识。本研究以毛乌素东神木市石峁剖面为研究对象,利用碎屑锆石年龄谱,对末次冰消期以来的风成粉尘堆积和河流沉积物展开源区分析,并使用逆蒙特卡罗模型进行物源的定量计算。结果显示,粒径分布和阴极发光(CL)图像显示石峁黄土为典型风成沉积。其粗颗粒碎屑锆石(>40 μm)年龄峰值集中在190~300 Ma、300~600 Ma、1700~1900 Ma和2300~2600 Ma,年龄谱显示近源(局地基岩碎屑)、中源(黄河河沙)和远源(阿拉善地区沙漠)均有贡献; 定量计算表明,三者分别贡献71%、21%和8%的风成粗颗粒。中、近源中,黄河及其支流侵蚀基岩后搬运沉积的漫滩物质成为粉尘输移的中转站,为黄土的形成提供了主要的物源。光释光测年结果表明,石峁剖面河流沉积物及其上覆的黄土物质分别形成于倒数第2次冰消期和末次冰消期,两者之间的沉积间断可能指示了末次冰期至冰消期的侵蚀事件,导致了河滩物质暴露,从而形成了潜在的局地尘源。这些结果表明,包括黄河干支流在内的河流系统对黄土粉尘有重要的物源贡献。