全新世以来河姆渡遗址沉积物特征及其环境意义

摘要

在全球变化研究中，人类越来越关注自身生存环境与地理环境之间的联系，尤其是全新世以来海平面变迁影响着沿海地区人类的生活方式。人类急需了解未来气候、海平面变化趋势和可能的自然灾害对人类社会的影响，旨在通过认识过去全球变化规律，预测未来变化趋势，以服务人类社会的可持续发展。河姆渡遗址位于长江中下游地区南翼的姚江谷地，对海平面变迁、气候变化引起的旱涝灾害影响比较敏感，本研究以河姆渡附近的HMD1501和HMD502两个钻孔的沉积物自然沉积层为研究对象，通过沉积物岩性、粒度、孢粉、沟鞭藻、有孔虫和Ca、Mn、Ti等环境替代性指标的分析，以揭示姚江谷地全新世以来的植被演替、气候变化、海平面变迁以及沉积物形成过程。
　　本研究主要内容包括：⑴河姆渡遗址两个钻孔的沉积层岩性分析结果显示，HMD1501孔在36.5m以下为灰-青灰色粉质粘土与粉砂互层，水平层理清晰，湿度大；36.5-33.81m为第一硬粘土层，呈黄褐色，岩芯较干，上部为粘土质粉砂；33.81-4.1m为灰褐色粉质粘土，局部含有层理，多贝壳；4.1-2.67m为灰黑色粉质粘土，顶部和底部均见黑色泥炭层；2.67-0.5m为粉质粘土，见植物残体。HMD1502孔41.5m以下为黄褐色含粘性土粉细砂，偶见砾石；41.5-39.5m为硬粘土层，黄褐色，岩芯较干；39.5-4.3m，下部3m左右为粗砂砾石混杂层，上部为灰褐色粉质粘土，含有贝壳；4.3-1.41m为粉质粘土与粉砂互层，水平层理清晰。⑵HMD1501孔粒度特征显示，10～9KaB.P（33-26m）时期粒度整体变化特征比较平稳，粒径较细，沉积相为粘土，并有少量贝壳，表明这一时期为海相环境，海平面波动较小，同时不断升高，沉积层厚度不断增，海水淹没面积增加；约9～8.1KaB.P（26-15.11m）时期粒度各参数特征发生较大波动，沉积物形成环境不稳定，沉积动能表现为“增大-减小”趋势；8.1～7.0KaB.P时期粒度变化特征可分为三个亚期，15-14m阶段，砂粒含量相对较小，变化不大；14-9.5m阶段，砂含量增加，平均粒径较大；9.5-4m阶段，砂含量降低，平均粒径也逐渐减小。表明该沉积物形成的前期阶段动能较小，海洋环境属于较稳定时期，之后海洋环境有所波动，沉积动能增大，最后阶段海洋环境逐渐稳定，沉积动能减弱。7000～5.8KaB.P时期，粒度特征变化幅度较大。平均粒径显示在2-1.8m（6317aBP）和1.9m(5895aBP)的平均粒径较大,砂的含量及变化幅度较大。该时期沉积物形成动能较大，沉积环境受陆源沉积物影响较大，气候相对干旱。⑶HMD1502孔粒度特征显示，11～8.7KaB.P时期，粒度平均粒径小幅变化，砂的含量波动较大，该时期沉积物形成环境相对平稳，在24.61m处粒度各参数出现峰值，沉积环境动能较大。8.7～8KaB.P时期，粒度各参数特征变化相当剧烈，整体粒径较大，沉积物以黏土和粉沙互层为主，含有较多贝壳。该时期海洋环境相当不稳定，沉积物形成时的动力比较大。这与HMD1501孔在8.8～8.1KaB.P沉积物变化的特征比较相似。8～7KaB.P时期，粒度各参数特征整体上变化相对较小，砂的含量逐渐减小为零，平均粒径整体上有逐渐减小的趋势。沉积物以黏土为主，含有贝壳。该时期海洋沉积环境相对前一阶段比较稳定，沉积动能较弱。7～5.5KaB.P时期，粒度平均粒径出现先减小后增大的趋势，在4.7m(6819aBP)处出现一次峰值。表明这一阶段沉积物形成的动能先减小后增大，沉积相由海相沉积向湖湘沉积过渡，说明在7KaB.P左右形成低水面之后，再次发生海侵，湖泊海面扩大，沉积物受海洋环境影响较大，之后沉积环境受陆地影响较大。⑷根据HMD1501/1502孔孢粉记录显示，全新世早期(10589-7644cal.yr.B),研究区植被群落属于常绿阔叶和针叶混交林，松和常绿栎为优势种，草本群落以天然生长的禾本科为优势种,研究区刚刚经历晚更新世“新仙女木”事件之后，气候开始迅速转暖变湿；全新世中期（7644-6773cal.yr.B.P.）植被群落仍未针阔混交林，但阔叶木本植物开始下降，特别是常绿栎急剧下降，草本和蕨类开始增加,说明其在林下或低洼处已经开始小规模的分布一些草地。特别是之前的建群优势种常绿栎属的含量急剧下降，而草本含量，尤其是具有栽培性的禾本科植物（花粉粒径≥35μm）含量的增加，反映出人类活动已经开始影响植被的群落结构，气候开始转为温和湿润。晚全新世（6773-3327cal.yr.B.P.）温带阔叶成分增加，喜暖的热带亚热带阔叶成分持续下降，喜干的草本花粉急剧增加,反映出在人类活动的进一步影响下，当时植被群落中的草地也随之扩大，并在滨海地区开始由一些以莎草科为主的沼泽地形成，植被群属于针阔叶混交林-草地，气候转为凉爽干燥。⑸根据HMD1501/1502孔沟鞭藻、有孔虫、Ca、Mn等环境替代性指标分析，得出全新世以来海平面变化特征如下，约11-8.8Ka B.P期间，海平面在震荡中上升，在HMD1502孔32.2m处发现有贝壳，经过测年为11.5KaB.P，Ca元素显示第一硬土层之上，Ca含量开始增加；约8.8-8.0KaB.P期间，海平面发生巨大的波动，并持续上涨，HMD1501孔粒度特征显示，这一时期初期粒度变化较剧烈，之后粒径逐渐变细，海相沟鞭藻和有孔虫内衬浓度在8.2KaB.P达到峰值，表明约8.2KaB.P年海水深度达到最大值，同样HMD1502孔在8.200KaB.P左右海相沟鞭藻和有孔虫内衬浓度也达到最高值；约8.0-6.5KaB.P期间，海平面逐渐降低，部分区域开始由海洋环境转变为泻湖或者湖泊环境,HMD1501孔在4.1m处开始形成泥炭层，年代约为7KaB.P，Ca元素含量到7KaB.P左右有所下降，到6.5KaB.P快速降低。HMD1502孔Ca元素含量在7KaB.P陡然降低，沉积物也由粘土逐渐变为粉沙，沉积物粒径变大，表明离岸距离变近。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 选题的依据

1.3 研究的现状

1.4 研究的目的及其意义

1.5 研究手段

1.6 技术路线图

第2章 研究区空间数据库的建立

2.1 研究区概况

2.2 岩芯的实验室处理

2.3 数据整理

第3章研究区沉积特征

3.1 沉积物岩性描述

3.2 沉积物年龄测定

第4章 沉积物粒度分析与结果

4.1 研究区概况

4.2 粒度分析方法与数据处理

4.3 HMD1501孔沉积物粒度组成及参数特征分析

4.4 HMD1502孔沉积物粒度组成及参数特征分析

第5章.沉积物孢粉分析与结果

5.1 孢粉测定与结果

5.2 孢粉的分析

第6章 研究区沉积环境演变

6.1 研究区沉积物粒度指示环境意义

6.2 研究区沉积物孢粉指示环境意义

6.3研究区沉积物化学元素指示海平面变迁

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

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