渤海湾海岸带地区~(137)Cs参考剖面——意义、方法及初步结果

海岸带地区近百年来的现代地质过程重建必须以精确的年代学研究为基础,~(137)Cs时标法和~(210)Pb_(exc)测年法是目前广泛应用的方法。由于易受到河流沉积物供给变化、潮位状况、极端天气事件等的影响,海岸带现代过程的定量研究一直是高分辨率研究的瓶颈。区域性参考剖面可以提升现代沉积物测年方法在海岸带应用中的可靠性。因此,建立区域性的~(210)Pb_(exc)和~(137)Cs比活度-深度参考剖面,将改善对海岸带及邻近海区实测数据的解释。以渤海湾海岸带为研究区,选取沉积环境相对稳定、水平搬运作用较小的地区,采用人工探坑、Eijkelkamp槽型取样器获取了2个柱状岩心,通过γ能谱仪对样品进行~(210)Pb、~(226)Ra及~(137)Cs比活度测试,绘制剖面图,结合研究区已有数据,总结出6类海岸带常见的~(210)Pb_(exc)和~(137)Cs比活度-深度剖面类型,并重建了渤海湾海岸带~(137)Cs区域性参考剖面。结果显示,~(137)Cs在渤海湾地区的最大峰值指示1963年,可以作为区域性主要参考时标。但是,最大峰值上部的次峰在不同区域指示不同的时标,S4和S5两个站位该峰值指示的并非1986年时标。     

津冀海岸线现状、变化特征及保护建议

根据覆盖全区的3期遥感影像和实地调查,以及对滨海新区和滦河口2个典型区更深入的案例研究(包括回溯至1870年、1950年的基准岸线及逐年遥感信息),对津冀沿海海岸线现状进行解译和分类,并分析岸线变化特征及成因。津冀沿海现状岸线总长度894km,可以划分为自然岸线、半开发岸线和人工岸线3类,长度分别为90km、329km和475km。1950年以前为自然因素主导的岸线变化,1950年以后变为人类活动主导的岸线向海推进,逐渐加强的人类活动至2010年达到顶峰。在全球海面上升和区域地面下沉的大背景下,海岸线的自然演化趋势应该是向陆蚀退,但是人类活动主导的岸线变化却表现为违反自然趋势的向海推进。今后,向海推进最前沿的围海造陆区将受到来自海洋越来越强烈的影响,亟需加强监测和防护。兼顾环境保护与开发两方面的长远需求,建议赋予海岸线新的定义与内涵,划定岸线保护红线,恢复部分岸线的自然属性。     

莱州湾南岸全新世相对海平面变化重建

在对莱州湾南岸8个钻孔沉积物沉积结构及有孔虫特征分析基础上,识别相关海面标志层位,辅以加速器质谱AMS14C测年,重建了全新世相对海面变化历史,并讨论了海面变化的沉积响应及控制因素。约9200cal BP以前,海面快速上升,研究区海侵时海面于-21.5m左右;9200~8400cal BP海面上升速率减缓至约2mm/a;8400~8000cal BP海面由-14m快速上升至-5.5m,速率约为33mm/a;8000~7600cal BP,海面持续数百年停滞或微弱下降;7600~7000cal BP海面由-5.5m快速上升至0m以上,速率至少约为13mm/a;7000~6000cal BP海面缓慢上升至+2~+3m位置,速率约为3mm/a;约6000cal BP以后海面缓慢下降至现今水平。约9200cal BP以前、8400~8000cal BP、7600~7000cal BP时期的3次海面快速上升,是MWP-1C融水脉冲、诱发8.2ka冷事件的融水脉冲,以及MWP-2融水脉冲的中纬度地区响应。中全新世全球冰融趋于停滞后,由于研究区沉积盆地沉降速度较慢,在冰川均衡调整效应下,使+2~+3m的相对高海面得以呈现。     

渤海湾西岸QX02孔Ⅱ海的识别及OSL年龄

以渤海湾沿海低地的QX02孔为研究对象,进行了沉积岩石学分析和底栖有孔虫统计,结合加速器质谱~(14)C测年和光释光(optically stimulated luminescence,OSL)测年,探讨了该孔记录的第Ⅱ海相层埋深和形成时代。第Ⅱ海相层厚度11.4m,记录相对海面高度-26.83~-15.43m。AMS~(14)C年龄表明,Ⅱ海形成于MIS 3早期、甚至更早。OSL年代学研究显示,Ⅱ海样品等效剂量离散度较高,并且主要集中在2个区间,计算得到新、老2个年龄阶段。基于OSL测年原理的常规判断,认为较老的83.5~62.6ka阶段系受曝光不充分组分的影响,通常采用较年轻的51.9~39.9ka阶段为QX02孔的Ⅱ海沉积年龄。但是,较老的一组年龄从新的视角,暗示了可能的原始沉积过程及相应的海侵发生时间,因而具有重要的年代学和沉积学意义。     

渤海湾巨葛庄贝壳堤与下伏泥层有孔虫组合的海面变化意义

根据巨葛庄贝壳堤及下伏泥层的有孔虫研究,讨论了贝壳堤底板和下伏泥层各类沉积环境的海面意义,以此作为海面标志点重建的古海面误差范围为±0.225~±0.625m。结合该贝壳堤底板和下伏泥层顶板的年龄数据,重建了3900~3300cal BP时的海面高度为-2.955~-2.715m。     

渤海湾全新世贝壳堤与牡蛎礁:古气候与海面变化

讨论了早全新世晚期以来渤海湾西岸贝壳堤平原成堤、西北岸牡蛎礁平原(及毗邻浅海区)建礁过程的同时性特征和气候变化与这一特征之间的关系,以及堤、礁记录的相对海面变化。堤、礁大致同时发育,可分为6期,依次分别被寒冷事件5、4、3、2和1分隔。堤底板前、后缘高差大致对应3m的大潮差、礁顶板大致对应海平面。据二者分别重建了南部贝壳堤平原、北部牡蛎礁平原的相对海面变化:南部自7ka cal BP以来基本与现代海平面等高,小的波动在±1m之间,压实固结作用抵消了中全新世的相对高海面;北部中全新世的相对海平面位置因新构造和固结压实双重下沉作用的影响,已位于现代海平面2~3m以下。     

大凌河河口地区中更新世晚期以来沉积环境演化

大凌河河口地区LZK06孔40m以浅岩心的沉积学、古生物学和年代学等综合研究以及该地区LZK02-04钻孔资料,揭示了研究区中更新世晚期以来经历了两次海侵-海退旋回,依次形成了中更新世晚期湖相/河流相→晚更新世海相-湖相/河流相→全新世海相-河流相地层。全新世早中期由于物源供给很少,研究区处于长达约10ka的饥饿滞留相沉积环境,平均沉积速率仅约0.02～0.05cm/a。全新世晚期约1500a cal BP以来,由于人类活动导致水土流失,河流输砂量增加,研究区开始了快速加积过程,平均沉积速率约0.9～1.2cm/a,下辽河平原被快速充填,开始成陆。与全球海面变化时空分布特征的对比,推断辽东湾的第II海相层发育于MIS 5-MIS 3早期,第I海相层发育于MIS 1阶段高海面时期。晚更新世以来频繁的海面升降是辽东湾泥质海岸带地层和环境演化的主要控制因素。     

渤海湾西岸全新世海面变化

在讨论海面标志点基本定义的基础上,从渤海湾西岸534个原始数据中获得了136个指示高水位、潮间带或低水位的海面变化标志点,并重建了它们的相对海平面时空分布,进而获得了渤海湾西岸全新世相对海平面变化带.约10cal.ka B.P. 时,相对海平面变化带达到-25m,以约6m/1000a(即约6mm/a)的平均速率上升,在6cal.ka B.P. 前后达到现代海面的高度; 6cal.ka B.P. 至今,变化带的高度介于+1m~-2m之间,未发现中全新世相对高海面.再搬运海相贝类和陆相泥炭类样品的 14C 年龄,分别存在约600年和660年的驻留时间.经过驻留时间校正的新海面变化年代学序列,将渤海湾相对海平面达到现代高度的时间点确定为约6cal.ka B.P.,从而与全球海面变化的对比更为准确.渤海湾盆地的长期稳定下沉和沉积自重压实的共同作用,可能抵消了冰川均衡调整(GIA)引起的中全新世数米高的相对高海面.     

天津市沿海地区海陆变化报道

渤海湾西岸是我国典型的泥质海岸带地区。相对于基岩和砂砾质海岸,泥质(及泥砂质)海岸带对于地质环境变化更为敏感,变化记录的保存更为完整。因此,泥质海岸带一向是地质学家高度关注的研究对象。近年来,随着对“全球变化”的重视日益增强,国际泥质海岸带地学研究涉及的高分辨率地质记录、海陆变迁、海面升降史与高精度测年,均取得了长足的进展,并在影响国家决策、服务公众方面发挥着愈加明显的作用。但是,相对于改革开放以来我国以泥质(泥砂质)海岸带为主的大规模经济活动(围海造陆、港口、公路工程及能源开发等),我们的泥质海岸带地质学研究亟需大力加强。近十余年来,天津地质调查中心以渤海湾为主要基地,正在开展“泥质海岸带近现代地质环境变化研究”的课题。在坚持基础地学研究的同时,我们还高度重视向社会普及地学知识,自2010年以来,每年均开展“地球日”宣传活动。这里介绍的两个长剖面,已经通过天津市教委德育处向全市100余所中小学分发,并发至国土、海洋及市政府参事室等部门。北面的一条(剖面Ⅰ),自西北向东南穿过宝坻、宁河和汉沽的“牡蛎礁平原”,南面的一条(剖面Ⅱ),自西向东穿过静海、津南、大港的“贝壳堤平原”,长度均约50 km。两条剖面揭示了渤海湾西岸自早全新世(约距今8000年)以来“沧海变桑田”的过程。这一过程蕴含的丰富而有趣的地学信息,正等待着我们的不断探索。例如,近来我们在海边埋深约4~5m的地层中,发现了网坠、植物果实和陶器碎片,距今约2000年(据已有AM S 14 C年龄和初步的考古判断,进一步的AM S 14 C测年,正在进行中),这一发现可能获得我们的祖先在天津地区从事海洋渔猎活动的最早时间和最东边界的新证据。     

渤海湾牡蛎礁的研究现状与保护建议

通过对渤海湾西北岸全新世牡蛎礁调查研究现状及成果的梳理,阐述了牡蛎礁的结构特征、时空分布和古环境要素:(1)牡蛎礁和上覆泥质沉积层具有"二元结构"特征;(2)在距今8270年以来,沿北西-南东方向包括现代活体牡蛎礁在内共分为10~14道礁群(其中有4道可视作亚礁群);(3)"礁泥转换"和礁体内部直立的正常建礁层与水平夹层所记录的缓变型和突变型的环境变化信息;(4)确定了牡蛎礁顶板可以作为海面标志点,以礁顶的实测高度、再增加"±0.7 m"的礁顶起伏误差范围,重建当时的海平面;(5)牡蛎壳体的同位素研究揭示了牡蛎生长的年度和季节性变化规律;(6)牡蛎礁体及岭地共同记录了海岸线变迁历史.以此为基础,介绍了牡蛎礁博物馆选址和现代活牡蛎的调查结果.最后,提出了牡蛎礁的保护和利用牡蛎礁进行生态海岸修复的建议.