珠江三角洲全新世沉积环境与古气候演化——以大鳌DA钻孔为例摘要
珠江三角洲全新世以来沉积了厚约数十米的连续沉积,其记录的海平面变化及华南沿海古环境变迁过程提供了较为丰富的资料。然而在众多的研究中,沉积物年代学的研究仍然主要依赖于14C,鲜有结合多种方法、精细的年代学研究成果。同时,对三角洲全新世以来古环境与中国季风强弱变化及其机制方面的关系,还存在着诸多的不确定性。如在海平面总体上升的背景下,三角洲古气候变化趋势,尤其是降雨及其流域生态系统,是否受太阳辐射和季风变化的控制;全新世一系列显著的气候事件,如2.7 ka、4.1 ka等气候事件在三角洲区域的响应特征等,未见非常清晰的报道。本文对位于三角洲江门市大熬平原南端的DA钻孔(113°13′49″E,22°26′05″N,钻孔长37.6 m),进行多方法综合研究,以期建立比较精确的沉积物年代学框架,在此基础上,进一步讨论全新世三角洲古气候变化规律。首先挑选沉积物中的植物碎屑、完整的螺等,进行AMS14C测年;同时挑选粉砂物质进行光释光定年(OSL);以此为参考,对沉积物进行详细的环境磁学和古地磁学研究,建立地球磁场长期变化(PSV)曲线。三种方法相结合,建立钻孔年代学标尺。结果表明沉积钻孔记录了约7 ka以来的沉积。在此基础上,对沉积物进行碎屑粒度、沉积物有机质碳、氮含量及13C、针铁矿、赤铁矿含量及其比值等环境变化代用指标的研究。研究结果表明,DA孔在~2.7 ka处,沉积物岩性、粒度、环境磁学参数、针铁矿、赤铁矿含量及其比值以及有机碳氮含量及其13C指标均发生显著变化。以~2.7 ka为界限,沉积环境分为两个阶段:第一阶段从约6.9~2.7 ka,沉积物粒度较细,沉积物颜色呈灰色、灰黑色,水体环境相对较深,能量相对稳定,潮汐层理相对不发育,铁硫化物的存在说明整体处于还原环境;第二阶段2.7 ka~现今, 水体环境相对变浅,沉积物颜色多呈灰色、灰褐色,沉积物粒度相对较粗且波动频繁,潮汐层理非常发育。沉积物中存在磁赤铁矿,处于相对氧化的环境。该阶段磁性矿物浓度的显著升高,说明河流输送的陆源碎屑物质量增加,但C3植物含量相对减少,水生植物藻类对有机质的贡献相对增加,表明DA孔在2.7 ka~现今总体为潮上带沉积环境。因此,在~2.7 ka时期,陆地降雨量增加,从而导致搬运更多的碎屑物质到达沉积区域。在~2.7 ka环境发生显著变化之前,在3.2~2.7 ka之间存在一转折时期,海平面相对下降,在沉积区域发育潮汐渠道。沉积物有机碳同位素、针铁矿/赤铁矿含量及其比值数据显示,7000 a 以来珠江三角洲地区气候变化趋向变干,总体可划分为干、湿和干三个阶段,即中全新世(6.9~3.2 ka)的相对干期,3.2~2.7 ka的相对湿期以及晚全新世(2.7 ka~现今)的相对干期,表明该时期东亚季风强度逐渐减弱,气候趋向变干。在2.7 ~3.2 ka和4.0~4.2 ka,沉积物环境参数指标表明可能分别记录了一次气候变化事件。
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