珠江三角洲晚第四纪沉积环境与古气候研究

摘要

第四纪环境研究是全球变化研究的重要内容之一，河口三角洲地区处于海陆交接的特殊位置，沉积环境复杂，对气候和海平面变化敏感，因而已经成为第四纪环境研究和全球变化研究的重点区域。珠江三角洲是我国经济和社会发展的前沿地区，开展对其古环境、古气候研究具有重要意义。
　　 本研究以珠江三角洲地区三个钻孔为主要研究材料，结合前人研究，应用第四纪地质学、沉积学、孢粉学、年代地层学、环境气候学等的方法和原理，利用多学科综合分析手段，建立了晚第四纪以来代表性的年代地层框架，揭示了珠江三角洲地区晚第四纪的沉积环境和气候演变，并对环境、气候、海平面变化及人类活动等相关关系问题进行了探讨。主要研究内容包括：
　　 ①通过测年数据和年代分析，建立珠江三角洲的代表性的年代地层框架；
　　 ②通过沉积替代指标划分了三角洲地区晚第四纪的主要沉积相，明确了其沉积环境、沉积旋回、海平面变化过程；
　　 ③以三个钻孔的孢粉信息为主要手段，恢复了本区晚第四纪气候变化；
　　 ④对气候-海平面-沉积环境等进行系统分析和相关对比，认为它们之间具有较好的一致性和同步性；
　　 ⑤对重要的沉积记录和地质气候事件进行探讨。
　　 通过粒度、粘土矿物、磁化率、Ba、Sr微量元素，有机碳/氮、有孔虫、海绿石等的沉积指标分析，判断三个钻孔中出现的沉积相类型主要有山麓冲洪积相、河床相、河漫滩相、湖泊相、沼泽相、河口湾相、三角洲前缘相和三角洲平原相。
　　 分析认为珠江三角主体地区是晚更新世约45ka BP以来的沉积，北部地区沉积开始时间要早一些;在晚更新世和全新世各经历了一次海侵旋回，受其影响发育了相应的地层：1)在滨海地区晚更新世中期以河床—河漫滩沉积环境为主，晚期发育三角洲前缘—河口湾，末次冰期主要为不连续分布的河湖沉积与风化剥蚀并存，而非只有风化剥蚀作用；中～晚全新世经历了河口湾—三角洲前缘—三角洲平原沉积古环境变化；2)内陆三角洲边缘山前平原地区晚更新世沉积古环境变化可能为2个沉积旋回的模式(W4孔为例)：即山前河流发育期-湖泊发育期，平原河流发育期-湖泊发育期，底部旋回演变过程为山麓冲洪积—河床—河漫滩相—河床—湖泊、沼泽，上部旋回为河床—河漫滩—湖泊;3)内陆三角洲边缘山前河谷地区可分为河谷平原沉积旋回和泛滥平原沉积旋回(SH1钻孔为例)：更新世旋回为河床—河漫滩—河床—湖泊，全新世旋回为河漫滩—河床—沼泽—湖泊。与W2孔相比，全新世同期异相现象明显。
　　 三孔的孢粉记录综合对比显示：从晚更新世约52 ka BP到晚更新世术，本区气候经历了偏凉干-偏暖湿-暖湿-偏凉干-冷干的变化，总体表现为凉-暖-凉的旋回，其中又有三个比较明显的小波动；晚更新世末，受末次冰期影响，珠江三角洲经历了一次较普遍的降温，降温幅度大约为4～6℃。早全新世沉积记录普遍缺失，中晚全新世气候总体以暖湿为主，气候波动幅度较小。在中全新世6～2.25ka BP左右气候最为暖湿，晚全新世早期有过一个相对温凉的转变，之后又转为温湿凉，在这些大的气候期中存在着数个小的气候波动。
　　 珠江三角洲地区晚第四纪海侵并不是持续的海平面上升和下降过程，其中包含多次更小尺度的海平面波动变化，且区域古环境演变明显受全球性古环境变化控制。两次海侵高海平面期分别出现在约26～24ka BP和6～5ka BP，全新世海侵比晚更新世中晚期海侵强度更大。
　　 珠江三角洲气候变化与全球高分辨率气候记录具有很好的对比性，整体变化过程具有相似性，对两次海侵、末次冰期均具有明显记录。三角洲边缘水松在2.5ka BP前后的突然消亡以及2.5ka BP之后三角洲农业种植活动的兴起，在一定程度上也印证了气候-沉积环境-海平面以及人类活动的相互关系和反馈机制。总体来说，海平面变化与气候变化也具有较好的对应性，气候暖湿(热湿)期对应了海侵期，而气候的凉干(偏干)期也对应了海退期或陆相河流相沉积时期，并且三角洲沉积环境、植被、以及人类文明发展变化主要受气候和海平面变化的控制。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1研究背景和意义

1.2国内外三角洲环境研究现状

1.3论文选题和主要内容

1.3.1论文选题及主要内容

1.3.2技术路线及方法

1.3.3研究工作量

第二章区域地质、地理概况

2.1气候、植被和水文特征

2.2地貌概述

2.3构造和断裂特征

2.4沉积相特征

2.5第四纪地层特征

第三章岩心剖面与年代地层学

3.1岩心剖面与年代地层学分析

3.1.1万顷沙W2钻孔概况

3.1.2江高W4钻孔概况

3.1.3四会SH1钻孔概况

3.2测年方法及结果

3.2.1测年方法

3.2.2年代框架

第四章沉积环境演变分析

4.1主要研究方法

4.1.1粒度测试和分析

4.1.2粘土矿物测试和分析

4.1.3磁化率

4.1.4 Sr、Ba微量元素测试和分析

4.1.5碳、氮有机元素分析和测试

4.1.6有孔虫等处理和鉴定

4.2 W2孔沉积指标结果分析

4.2.1粒度

4.2.2磁化率

4.2.3微量元素

4.2.4有孔虫、海绿石等

4.2.5粘土矿物分析

4.3 W4孔沉积指标结果分析

4.3.1粒度

4.3.2磁化率

4.3.3微量元素

4.3.4有孔虫、海绿石等

4.3.5粘土矿物

4.4 SH1孔沉积指标结果分析

4.5珠江三角洲晚第四纪主要沉积相类型

4.5.1山麓冲洪积相

4.5.2河床相

4.5.3河漫滩相

4.5.4三角洲相

4.5.4湖泊相

4.5.5沼泽相

4.6沉积环境演变分析

4.6.1 W2孔

4.6.2 W4孔

4.6.3 Sh1孔

4.6.4珠江三角洲地区晚更新世沉积演变

4.6.5珠江三角洲晚第四纪沉积相分布

第五章孢粉特征及其古环境意义

5.1孢粉实验方法

5.2 W2孔孢粉及古气候分析

5.3 W4孔孢粉及古气候分析

5.4 SH1孔孢粉及古气候分析

5.5珠江三角洲晚第四纪气候变化

5.6古气候定量重建

5.6.1古气候定量重建的一般方法

5.6.2基于东亚表土数据库的类比法气候重建

5.7气候变化与海平面变化的耦合关系

第六章珠江三角洲晚第四纪环境演变综合分析

6.1钻孔环境-气候特征参数综合分析

6.2珠江三角洲晚全新世气候对比

6.2.1第四纪古气候和全新世气候研究

6.2.2 W2孔全新世环境气候对比研究

6.2.3 SH1孔全新世环境气候对比研究

6.2.4珠江三角洲全新世气候及环境变化综合分析

6.3水松生长和死亡事件探讨

6.3.1珠江三角洲埋藏腐木及地下森林状况

6.3.2 SH1钻孔所反映的水松生长和消亡过程

6.3.3水松死亡原因探究

6.4珠江三角洲晚第四纪环境变迁总结

6.4.1沉积演变的控制因素

6.4.2植被演变

6.4.3海平面变化对人类活动的影响(讨论)

第七章结论与讨论

7.1主要结论

7.2讨论与不足

参考文献

博士期间主要科研成果

致谢