渤海湾滨海平原全新统层型剖面地层划分与建组

天津市宁河县俵口乡兴坨全新统层型剖面的地层划分与建组，是在近年来1：5万淮淀乡幅(J50E005015)区域地质调查的基础上，经过地质调查，岩性描述，孢粉、软体、微体古生物和重矿物鉴定，^14C,OSL年，古地磁测量、化学分析和粒度分析等系统研究建立起来的。本文从气候、构造、地理等古环境角度对岩石地层、磁性地层、气候地层、生物地层、年代地层、事件地层、化学地层和矿物地层等进行多重地层划分与对比。建组的三分层次明显，符合全国地层委员会有关层型剖面和建组的基本要求。     

渤海湾西岸全新世沉积速率对河流供给的响应

渤海湾西岸由北向南获取了3个钻孔,以全新世海相岩心为研究对象,采用AMS14C(Accelerator Mass Spectrometry14C,加速器质谱14C)测年方法建立年代框架并计算平均沉积速率,结合沉积物粒度组成及沿岸古河流三角洲发育历史,探讨了沉积速率对沿岸河流供给变化的时空响应。结果表明,早全新世—中全新世初期(11~6ka),渤海湾西岸整体沉积速率偏低,仅0.03~0.07cm/a,沉积物粒度较粗;中全新世6.43~4.97ka cal BP期间,NP3孔平均沉积速率为0.60~0.93cm/a,高于同期沿岸南部的CH110孔和BT113孔。沉积物组成以粉砂为主,粘土含量低,向上逐渐变粗,具三角洲反粒序特征。该时段的高沉积速率系渤海湾西北岸对潮白河、永定河及滦河沉积物供给的响应;中全新世晚期3.68~2.67ka cal BP期间,BT113孔沉积速率为0.27~1.4cm/a,高于同期沿岸北部CH110孔和NP3孔,沉积物组成以粉砂为主,粘土含量较NP3孔高,向上逐渐变粗,具三角洲反粒序特征。该时段的高沉积速率系渤海湾西岸南部对黄河沉积物供给的响应;晚全新世2.29~0.24ka cal BP期间,沿岸中部CH110孔沉积速率为0.55~0.91cm/a,高于同期沿岸南部的BT113孔和北部的NP3孔,该高沉积速率为渤海湾西岸中部对黄河和海河供给沉积的先后响应。     

渤海湾西岸现代岸线钻孔记录的全新世沉积环境与相对海面变化

以渤海湾西岸现代岸线附近的NP3、CH110和BT113三个钻孔全新世岩心为研究对象,采用沉积岩石学、AMS ¹⁴C(accelerator mass spectrometry ¹⁴C,加速器质谱¹⁴C)测年、微体生物聚类分析等方法精细判别沉积相,重建渤海湾西岸全新世沉积演化历史,并利用微体生物组合分带对水深变化的指示,定量讨论全新世相对海面变化。结果表明:渤海湾西岸全新世受海陆交互作用影响,经历了沼泽-潮滩-浅海-前三角洲-三角洲前缘-三角洲平原环境的演化过程。全新世初始阶段,研究区中部和北部发育沼泽环境,南部未见沉积,与上更新统河流相沉积呈不整合接触。全新世早期,研究区潮滩环境发育。潮滩层厚度约1 m,历时数百至1千余年。至7000 cal BP前后水深增大,研究区进入浅海环境。约6000 cal BP,沿岸南北两端先后进入三角洲过渡环境,中部三角洲环境约开始于1500 cal BP。渤海湾西岸地区全新世的环境演化同时记录了该地区的相对海面变化:约10000 cal BP前后,渤海湾相对海平面已接近21.3~20.4 m。约8000 cal BP,相对海平面介于18.6~17.0 m。约6000 cal BP时相对海平面低于6.8 m,5000~1000 cal BP,相对海平面高于-2.5 m,1000~800 cal BP,相对海平面介于-1.3~-0.4 m。8000~5000 cal BP时,相对海面上升约15.0 m,上升速率达5 m/1 ka。     

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.     

渤海湾西岸全新世再搬运贝壳驻留时间效应初探

以渤海湾西岸大港区穿港路采土场内贝壳堆积层中的闭合贝壳、单瓣贝壳和贝壳碎屑为对象,开展全新世再搬运贝壳的驻留时间效应研究。通过对5个剖面(剖面2、4~7)、3个层位的15个贝壳测年样品(闭壳合、单瓣壳和贝壳碎屑)AMS14C年龄对比,初步获得研究区单瓣贝壳(或腹足类)的驻留时间经验值为440a、贝壳碎屑的驻留时间经验值为650a。     

渤海西岸全新世气候演化与海陆变迁

应用第四纪地质学和海相生物等化石数量统计,以天津马棚口海岸带BQ1孔化石鉴定与统计结果,对古气候、古事件进行对比研究。通过岩芯编录,在岩性层中划分出4个海相层、5个过渡层、9个海面波动。结合研究区广泛分布的贝壳堤和牡蛎礁,利用其大量的测年资料,重现了6道海岸线;根据海相化石个体统计数,画出全新世气候演化曲线,与孢粉和物候所画的古气候演化曲线大体一致。研究历代海陆变迁,必然涉及到历史上长期争论不休的西汉大海侵等问题,谭其骧（1965）圈定的大海侵范围、海岸线分布以及考古结果几乎都能联系在一起,因此,大海侵之谜终于尘埃落定。考古界对河北平原自东汉—金的空白也有了初步答案,同时,发现中国朝代兴衰与气候冷暖有明显的对应,从而建立了气候分期。     

渤海湾西岸湾顶晚更新世--全新世年代地层序列与地磁极漂移

渤海湾湾顶海岸带BQ1、BQ2孔的磁性地层序列显示两孔分别在孔深27 0~30.8 m和1 8.5~21 5m处存在地磁极漂移.BQ1孔光释光(OSL)测年表明该漂移距今15~25 ka BP,与莫诺湖漂移的发生时间(23ka BP)接近.相应地,BQ2孔较前的漂移可能与哥德堡亚时相当.沉积学、古生物地层学、OSL和古地磁综合研究,建立了BQ1孔晚更新世以来的年代地层框架:上更新统下限73 53 m,约123.9 ka BP;全新统下限18 48 m,(10.3±0.79)ka BP.上更新统上部陆相及海陆过渡相沉积物中18 48~34 1 5 m的OSL年龄10 3~33 3ka BP,对应深海OIS2阶段;上更新统下部的海相沉积物(第三海相层)中66.65~73.53 m的OSL年龄约11~1 24 ka BP,对应OIS5e阶段.     

飓风的启示：渤海湾西岸现状与趋势分析

墨西哥湾飓风促使本文作者再次反思渤海湾西岸的现状:海岸线由曲折转为平直的、以侵蚀为主的自然进程,人为活动为主因造成的潮间带变宽变缓的、以淤积为主的干扰进程,以及二者之间的交互作用。提出在海面上升、地面下沉伴随下,在淤积进程达到其顶点后、重归以侵蚀为主的自然进程的可能前景,届时的“沼泽化”威胁,将加剧目前以“封闭治理”理念为主导的防洪措施对环境的不良影响。     

渤海湾西岸几种地球化学的环境指标

为了探讨渤海湾西岸全新世地层的古环境,本文进行了多种地球化学环境指标的分析,在此,将指示不同环境的指标进行了分项(或归类)如:古气候、氧化-还原、海-陆相环境指标等;并将其分别进行R型聚类分析和散点分析(获得了元素指标的相关系数及聚散特征).具体分析结果为:①古气候指标:如图2所示,古温度值与Rb/Sr比值呈正相关关系...     

雷州半岛全新世的海滩岩—苞西组

雷州半岛的苞西组主要分布于西南部海岸带，以徐闻县苞西乡孟宁村南西约５００ｍ处的人工渠道剖面出露较为完整。苞西组为米黄色至浅黄以或黄色含生物碎屑砂砾岩，粗砂岩，中砂岩，中细砂央示等厚互层，夹浅黄色，褐黄色生物碎屑岩，钙质胶结，总厚约５ｍ，是在热带，亚热带气候条件下于滨海环境中形成的特殊碎屑岩；与下肽湛江组或石卯岭组呈平行不整合接触，上为“新寮组”整合覆盖。     

渤海湾西岸南大港、北大港中晚全新世潟湖底板虚拟重建

约400km^2的1：5万白水头-歧口镇幅是渤海湾西岸南大港与北大港古湖的组成部分。以1：5万白水头-歧口镇幅175个区域地质调查点的多维数据——点的坐标、点的地表与所揭露的潟湖底板的高程和区域性年代学框架——为基础，对南、北大港古潟湖其余约880km^2未实测区域布设控制贝壳堤和潟湖底板高程的虚拟三维地质点275个(虚拟点的坐标、贝壳堤顶部与湖底板的高程)。应用C-Tech公司EVS Pro软件的三维技术处理实测与虚拟的450个地质点，获得了约5000年以来、面积约1280km^2的南、北大港古潟湖底板与贝壳堤的模拟形态。     

渤海湾西岸沧县隆起中更新世地层间断*

渤海湾西岸天津平原南部静海区400m深CGZ5孔、大港区500m深TPZ1孔岩心的岩石地层、磁性地层、¹⁴C测年、微体古生物研究表明,2个钻孔底部分别进入到定年3.6Ma的高斯(Gauss)正极性带和定年4.5Ma的吉尔伯特(Gilbert)极性带上部;位于西侧沧县隆起的CGZ5孔2.58Ma古地磁M/G(松山/高斯,Matuyama/Gauss)极性带界线位于225m,位于东部黄骅坳陷西斜坡的TPZ1孔该界线位于208m;0.78Ma的B/M(布容/松山,Brunhes/Matuyama)极性带界线分别位于55m和68.6m。结合微体化石分析、3期海侵地层的确定以及岩石地层特征,可判断CGZ5孔和TPZ1孔上更新统底板分别位于55m 和63.4m。依据末次盛冰期低水位域潴育化黏土层位,确定全新统分别厚14.8m和16.5m。上述2孔之间的黄骅坳陷板桥主凹陷中CQJ4孔,B/M和M/G界线分别位于74m和340m。西部CGZ5孔显现整个中更新统缺失,东部TPZ1孔中更新统仅厚5.3m。推测这一地层间断可能是由于渤海海盆在中更新世初期发生快速断陷,在河流到海盆的高差加大的背景下,河流输送物大部流入海盆,海盆边缘的沧县隆起和相邻的滨海平原发生了过路作用。在“源到汇”古地理状况变迁过程中形成的东部大平原,中更新世的沉积动力学背景需要进一步研究。     

渤海湾西北岸几道牡蛎礁

渤海湾西北岸划分出了第Ⅰ道—第Ⅵ道牡蛎礁的平面分布(图1);对牡蛎礁壳体的几何形态特征进行了描述(图2),并将牡蛎礁壳体进行了剖面切割(图3);对牡蛎礁壳体进行了X光衍射与激光拉曼(活—古)矿物晶型的对比分析(表1,图4);对俵口村BKP20-2剖面(-2.84m)牡蛎礁一个体右壳:在双目镜下对其内部结构与矿物组分进行了分析(图5);通过机械挖掘剖面及钻探获得:牡蛎礁体的空间堆积厚度与赋存的海拔高度及其各剖面垂直方向上的14C年代数据;并获得牡蛎礁体堆积的内部结构特征(图6);以及牡蛎礁体水平夹层与CaCO3含量变化(图7),其中水平夹层CaCO3含量往往偏高,初步分析可能与气候偏冷有关。对牡蛎礁壳体内充填物及壳外沉积物进行了粒度分析(表3),粒度组分及概率累积曲线等(图9)为分析牡蛎礁的生态环境提供了佐证:即牡蛎礁基本以潮下带生活环境为主。以俵口BKP20剖面为例分析了牡蛎礁体堆积物从埋深-2.14～-6.90m的生物组合特征(表4)。以上资料为获得牡蛎礁堆积体的生长-发育-消亡等演化模式提供了依据(图10)。     

渤海湾西岸BQ1孔揭示的沉积环境与海面波动

渤海湾西岸BQ1孔位于歧口凹陷区内,孔深95．6m,揭露了晚更新世以来比较连续的沉积。通过对109个样品鉴定和环境分析,共分辨出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个海相层及其内部的海面波动。每个海相层内均有前后2次海侵高峰和中间的海退。在全新世海侵层中共区分出9次海面波动,分辨率达500-800a级;第Ⅲ海相层存在5次海面波动,与深海。同位素的5a、5c、5e分期的峰值大体对应。在海相层中,海陆过渡相层位占较大比例,其中的石膏结晶和黄铁矿晶簇是该相的重要指相矿物。所见的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ海相层皆为平均海平面下数米的浅海沉积。     

渤海湾西岸风暴潮:叠加地质因素的新探讨

通过对渤海湾西岸1895年以来11次风暴潮高水位的厘定,证实并确定了50年、100年、200年直至10000年一遇的风暴潮高水位值。定量评估了风增水与波浪对风暴潮高水位的贡献。进一步从地学角度讨论了21世纪10年间隔的海面上升量、地面下沉与围海造陆共同作用、海面上升引发的净增水效应及河口增水效应。根据上述各类参数,预测了至2050年的10年间隔、50~10000年不同重现期的极端水位,并讨论了地面下沉对风暴潮测量准确性的影响。认为当前的防潮堤(海垱)高度可抵御50~100年一遇的风暴潮的侵袭,但据所讨论的综合因素的影响,建议2020年防潮堤的高度应达到+4.8m,2030年达到+5.1m(85高程)。     

渤海湾西岸滨海盐渍土的盐渍化特征分析

渤海湾西岸滨海盐渍土的盐渍化特征与滨海平原的地面高程、气候条件、盐渍土的理化性状、地下水的矿化度及人类活动等密切相关。就土盐渍化的程度而言,地面高程较高处的土高于地面高程较低处的土,上层土高于下层土。受蒸发和降水影响,地下水位以上土的盐渍化敏感深度为1 m左右。随着气候的变化,滨海盐渍土显现出春季蒸发,上层土积盐;夏季淋洗,土中盐分向下移动的盐渍化特征。随着深度的增加,土的含盐量逐渐减少,至地下水位附近出现轻微增长。从剖面上地表至地下水位间可划分为3个不同聚盐形态和含盐量的土盐渍化程度分区带,即土蒸发浓缩聚盐带、土盐化变动带和土饱水溶盐带;平面上向海岸线方向延伸,土逐渐由非盐渍土变为弱盐渍土、中盐渍土和强盐渍土,含盐量和盐渍化程度也越来越高。地下水位浅和地下水矿化度高,则上层土的盐渍化程度就愈高。     

渤海湾西岸CZ01钻孔沉积物粒度端元分析及其气候—海平面变化响应*

沧州地区位于海陆交互的渤海湾西岸,易受到海平面变化和极端气候事件的影响,对于全球气候变化的响应十分敏感。应用非参数化端元分析模型将沧州地区CZ01钻孔中更新世晚期以来的沉积物粒度划分出6个端元并分析其物源,结合已有地质记录,揭示不同时间尺度下各端元对气候—海平面变化的响应。结果表明: (1)EM1(5.01 μm)主要为远源的风尘输入,EM2(13.18 μm)和EM3(39.81 μm)为古黄河所携带的沉积物,EM4(69.18 μm)和EM5(138.04 μm)为海相沉积物,EM6(275.42 μm)可能指示古洪水等极端气候事件。(2)深海氧同位素(MIS)Ⅰ 阶段,气候温暖湿润,EM4+5含量指示渤海海平面整体呈波动上升的趋势并逐渐接近现代海平面。该阶段内由于11.5 ka BP左右的新仙女木事件以及5.1 ka BP左右冷干事件的发生,渤海海平面在稳定上升状态后出现停滞或小幅下降的现象; 而在9.5 ka BP、7.5 ka BP、5.8 ka BP和1.7 ka BP左右,东亚夏季风增强导致降水增加,渤海海平面升高。(3)MIS Ⅵ 阶段北半球气候冷干,150~132 ka BP左右因喜马拉雅运动减弱造成的区域沉降中心转移致使渤海海面升高。MIS Ⅴ 阶段气候波动剧烈: 在间冰期暖期(5a、5c和5e)气候暖湿,渤海海平面上升; 而MIS5b和5d时期渤海海面高度较低。MIS Ⅳ 阶段较MIS5a末期海平面突然下降后趋于稳定,期间出现若干次小规模海侵事件,可能与东亚夏季风频繁变化有关。MIS Ⅲ 阶段至末次冰盛期海平面大幅度下降且存在周期性升降变化,并在46 ka BP左右出现大规模海侵事件。MIS Ⅱ 阶段较MIS Ⅲ 阶段海平面出现小幅度下降,为低海平面时期; 伴随15 ka BP左右冰盛期的结束,东亚夏季风增强,海平面开始上升。渤海海平面180 ka BP以来的变化记录与北半球乃至全球范围内的地质记录存在一致性,与太阳辐射波动引起的冰川消融及东亚夏季风变化密切相关。