蘇北海岸帶弶港鉆孔沉積相及沉積環(huán)境演化

蘇北海岸帶弶港鉆孔沉積相及沉積環(huán)境演化蘇北南黃海海岸帶在晚第四紀受到海侵-海退旋回的多次影響，發(fā)育了100多米厚的海陸交互相地層。除了海平面變化對沉積序列的控制作用外，物質(zhì)供應(yīng)是一個關(guān)鍵性的控制因素。蘇北南黃海海岸帶位于北部的廢黃河三角洲平原與南部的長江三角洲平原之間，地質(zhì)歷史時期受到古長江、古黃河兩大河流所輸入的沉積物的控制，蘇北平原是古江（指長江）、河（指古黃河）與海洋動力相互作用的產(chǎn)物。有關(guān)南黃海第四紀地層以及海平面變化已有許多研究成果，但依然存在值得關(guān)注和深入研究的科學(xué)問題。有關(guān)氧同位素（MIS）3階段的海侵和海平面問題依然存在諸多的爭論，一般認為該階段海平面低于現(xiàn)今30?60m,最低為-80m;但也有認為當時海平面可以高達-10?-15m。反對者認為MIS3階段的AMS14C年代數(shù)據(jù)已超過測年的極限值，那些被認為是MIS3階段的沉積物有可能屬于MIS5階段。學(xué)者對于古長江和錢塘江古下切河谷有許多的研究，而對于埋藏在蘇北平原中部的古河谷研究不多。第四紀期間蘇北南黃海陸架和平原地區(qū)可能受到8次海侵和7次海退，其中海退低海面期間多發(fā)育河流相沉積，河流下切形成下切河谷。弶港以南的下切河谷可能與古長江的遷徙有關(guān),古長江在早期階段可能流路分散,在演化過程中逐漸向南遷移，并最終遷移到到現(xiàn)代長江的位置。重建晚第四紀沉積環(huán)境演化對于深入探討MIS3階段的海面問題以及古長江下切河谷的下切、充填和遷移路徑具有重要意義。本文主要以蘇北海岸帶弶港南部（YZ08孑L,32°42’16.32"E,120°53〃7.06〃N）的1根131m長的鉆孔沉積物為研究對象,通過對鉆孔沉積物進行描述以及粒度、磁化率、元素地球化學(xué)、燒失量分析以及宏體和微體化石鑒定，結(jié)合AMS14C和光釋光測年以及鉆孔地層對比，重建了晚更新世以來蘇北海岸帶的沉積環(huán)境演化，探討了研究區(qū)沉積體系發(fā)育的控制因素，為我們研究MIS3階段的海平面問題以及長江古下切河谷的發(fā)育和遷移路徑提供了依據(jù)。弶港YZ08孔沉積物主要以粉砂為主,含量在0%?93.2%之間,平均54.2%;其次是砂,含量在0.3%?100%之間,平均為41%;黏土含量最少，含量在0%?15.8%之間,平均為4.7%。整個鉆孔沉積物平均粒徑在0.445?7.241之間,平均為4.690(①，分選系數(shù)在0.452?3.725之間，平均為1.828,偏態(tài)在-0.406?0.889之間，平均為0.294,峰態(tài)在0.544?3.713之間，平均為1.127。磁化率在-3.91E-04?3.66E-03之間，平均為6.07E-04;Sr/Ba在0.129?11.810之間，平均為2.643;Ca/Mg在1.019?21.488之間，平均為4.547;有機質(zhì)含量在0.1%?6.141%之間，平均為2.947%;碳酸鹽含量在0.958%?16.568%之間，平均為8.586%。YZ08鉆孔自下而上發(fā)育6個沉積單元:U1沉積單元包括兩個潮間帶f潮上帶旋回，據(jù)光釋光給出的地層框架U1沉積單元可能形成于MIS7,為本鉆孔最早的海侵沉積序列,U1單元向南至南通相變?yōu)楹恿鞒练e;U2沉積單元從下至上包括河道相以及河漫灘相沉積，其他鉆孔均發(fā)育河流相沉積，厚度可達30?40m,推測該單元有可能形成于MIS6階段的低海面階段，屬于古長江在蘇北平原底下的下切古河谷;U3單元為鹽沼f淺海相海侵層序，僅在YZ08孔發(fā)育，其他鉆孔均未出現(xiàn)，根據(jù)光釋光給出的年代框架可能為MIS5階段產(chǎn)物;U4單元從下至上發(fā)育洪泛平原及河漫灘相沉積，下部洪泛平原可能形成于MIS4階段的低海面階段，后經(jīng)成壤作用形成類似硬黏土層，與長江三角洲和蘇北平原區(qū)的第二硬黏土層相當。上部的河漫灘相包括河流邊灘及細顆粒的越岸沉積，可能形成于MIS3階段，向南相變河道相堆積;U5為蘇北平原標志性硬黏土層，屬于洪泛平原沉積，但U5在QC5鉆孔和CH4鉆孔相變?yōu)楹拥老喑练e;U6沉積單元從下至上包括濱岸沼澤、潮下帶淺海相和潮間帶相。在QC5以及CH4鉆孔中，濱岸沼澤相變?yōu)楹恿飨喑练e。潮下帶淺海至CH4孔相變?yōu)槿侵蕹练e。沉積環(huán)境演化表明，在MIS7階段的相對高海平面時期，全球相對海平面大約低于現(xiàn)今十幾米，蘇北海岸帶被海水淹沒,發(fā)育潮灘沉積。隨著全球相對海平面在MIS6階段的波動下降，最低海平面低于末次冰期極盛期，蘇北海岸帶完全暴露為陸地環(huán)境，河流在海岸帶平原區(qū)重新發(fā)育，此時弶港以及弶港地區(qū)南部均發(fā)育河流相沉積，在現(xiàn)今的海岸帶和淺海陸架形成網(wǎng)狀河流系統(tǒng)，這些河流系統(tǒng)極有可能為古長江下切形成。MIS5階段相對海平面上升,下切河谷在隨后的海平面上升階段逐漸被河漫灘（弶港地區(qū)）、湖相（南通、崇明島）、以及潮上帶鹽沼和淺海相沉積充填（弶港地區(qū)），構(gòu)成一個完整的古下切河谷充填序列。在距今60-70kaB.P.的MIS4階段,研究區(qū)進入早玉木冰期,全球氣候寒冷，海平面下降，在本區(qū)形成洪泛平原沉積。MIS3階段南黃海陸架發(fā)生海侵，但是弶港地區(qū)未被海水淹沒,發(fā)育河流邊灘和河漫灘沉積，此時古長江已遷移到如東以南。約在25kaB.P.研究區(qū)進入MIS2（相當于晚玉木冰期），此時全球氣候再次變冷，海平面大幅度下降。研究區(qū)全面暴露為陸地，發(fā)育洪泛平原相沉積，后經(jīng)成壤化作用，轉(zhuǎn)化成長江三角洲及蘇北平原地區(qū)標志性的〃硬黏土層〃。此時長江古河道再次往南遷移。末次盛冰期結(jié)束后,大約在15ka.B.P.開始進入冰消期，全球氣候再度變暖，海平面呈階梯式急速上升。弶港地區(qū)在大約12.4?9.5kaB.P.發(fā)育濱岸沼澤相沉積。弶港以南的地區(qū)為濱岸沼澤與河流環(huán)境并存。隨后海平面快速淹沒濱岸沼澤及河流，研究區(qū)發(fā)育潮下帶淺海環(huán)境，弶港以南屬于河口環(huán)境，發(fā)育河口灣潮流沙脊?，F(xiàn)代長江口區(qū)域發(fā)育河口灣至三角洲沉積，并見河口沙壩堆積。1128AD以后,由于黃河南遷奪淮給蘇北海岸帶來了大量泥沙,在廢黃河口迅速發(fā)育水下三角洲,在漲潮流的作用下，大部分侵蝕泥沙向南輸運，一部分供給海岸帶，使岸線迅速淤長,弶港地區(qū)由潮下帶環(huán)境迅速淤淺成為潮間帶環(huán)境直至海水完全退出本區(qū);另一部分泥沙向海運移，供應(yīng)給水下沙脊,使水下沙脊迅速淤長，形成現(xiàn)今規(guī)模的輻射沙脊群。酸溶態(tài)Sr/Ba比值、磁化率、有機質(zhì)和碳酸鹽含量可以作為沉積相判定的輔助指標。從MIS2至MIS1階段,酸溶態(tài)Sr/Ba比值持續(xù)升高，與海平面上升趨勢相吻合。磁化率在河道以及強潮控制的潮下淺海環(huán)境處于高值，而在潮上帶和洪泛平原等環(huán)境處于低值,表明強水動力環(huán)境有利于磁性礦物富集從而使磁化率值上升。有機質(zhì)與碳酸鹽具有同步變化特征，它們在離岸較近的潮灘環(huán)境以及河漫灘環(huán)境出現(xiàn)升高趨勢，與這兩種環(huán)境易于富集有機物質(zhì)，并且淡水淋融作用造成次生碳酸鈣（鈣結(jié)核）升高有關(guān)。弶港地區(qū)晚第四紀以來的沉積環(huán)境主要受全球海平面以及古長江、古黃河物質(zhì)輸入的控制。YZ08孔揭示弶港地區(qū)MIS7階段以來經(jīng)歷了3次明顯的海侵，即MI