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随着人类面临的环境问题日趋严重,各种环境问题已渐渐成为公众日益关注的焦点。通过对历史时期的地球环境变化的研究,可以为未来的环境变化,提供科学合理预测的依据。与陆地地质记录相比,深海沉积岩芯保存连续完整,化石丰富,最适合于从不同的时间尺度进行高分辨率的古环境的研究。
微体古生物法是古海洋学最主要的研究手段。有孔虫、放射虫、硅藻、颗石藻等微体或超微体生物的生活,主要受海水深度、温度、盐度、浊度、营养盐以及水体运动等各种物理化学条件的控制。这些要素变化的信息便记录在生物个体、生物组合、分异度等特征上,因此海洋生物是海洋环境的灵敏标志。
本文主要从以下几方面进行分析:①生物时空分布规律的研究。不同生物对其生活环境有一定选择性。不同种类的有孔虫,其生活的环境也不相同。如窄温性有孔虫截锥圆辐虫Globorotalia truncatulinoides,就适应于温水环境;而厚壁新方球虫Neogloboquadriua pachyderma则适应于冷水环境。根据生物分布还可以推断古海岸线的位置。从底栖有孔虫的居住带和生物分异度可推断古水深。窄盐性有孔虫种类化石可作为判断海水盐度的指标。②生物个体形态特征的研究。生物壳体的形态、大小、厚度、密度、旋转方向及骨骼孔隙度等变化,都是为适应生活环境而发生的,它们主要反映水深及水温的变化情况。生物壳体厚度的增减规律与静水压力有关,据此可判明古水深。浮游生物骨骼的孔隙度随着水的密度增大而减小。一些浮游有孔虫壳的旋转方向随温度发生变化,在冷水中多为左旋,暖水中多为右旋,可以用来判别季节变化和气候带。③植物光合作用严格受到海水深度的控制,而海水透光带一般局限在表层200米内,故根据一些植物化石可以判断古海水深度。
本文主要做了以下方面的工作,
第一,对嘉南海岸平原西部的布袋镇采集2个钻孔共计100个样品,分别进行了有孔虫种群壳体的鉴定、统计和分析,其中包括:底栖有孔虫和浮游有孔虫的组成,优势种和常见种的分布特征。
第二,通过各有孔虫组合带对嘉南海岸平原晚第四纪地质环境变迁的指示意义,还原了全新世地质环境与海岸线的变迁过程。
F孔和Y孔都显示了嘉南海岸平原有孔虫埋葬群的主要优势种有:同现卷转虫Ammonia.annectens(Parker et Jones)、具瘤先希望虫P.tuberculatum(dOrbigny)、果裂小球形虫Sphaeroidinella dehiscens,小泽仿轮虫Pararotalia ozawai、缘刺仿轮虫P.armata(dOrbigny)、毕客卷转虫A beccarii(Linne)、毕客卷转虫变种A.beccarii(Linne)var、普勒星轮虫Asterorotalia.Pulchella、盔形虫Cassidulina laevigata dOrbigny,1826、台湾假轮虫Pseudorotalia spp.压扁卷转虫A.compressiuscula(Brady),大西洋花朵虫Florilus atlanticus(Cushman)冷水面颊虫Buccella.Frigida、太平洋小上口虫Epistominellapacifica、包裹块心虫M.secans(dOrbigny)、整洁五玦虫Q.bellatula Bandy、缝口圆球虫Orbulina suturalis,斜室普林虫Pulleniatina obliquiloculata;截锥圆幅虫Globorotaliatruncatulinoides;北海道希望虫Elphidium hokkaidoensis等。研究表明:
(1)有孔虫的分布特征和主成分分析均表明,研究区主要受到近岸浅海环境、潮坪环境和冩湖的影响,其它环境如河口闸下、河口漫滩及河流等环境影响不明显。通过对优势种的聚类分析,探讨了现代有孔虫的组合特征。其中,F钻孔包括4个组合带,分别是F-Ⅰ北海道希望虫Elphidium hokkaidoensis-迈勒斯五块虫Q.miles Vella组合、F-Ⅱ毕客卷转虫A.beccarii(Linne)-杰克逊小诺宁虫Nonionella jacksonensis Cushman组合、F-Ⅱa毕客卷转虫A.beccarii(Linne)-抱环虫 Sigmoilopsis.Sp亚组合、F-Ⅱb杰克逊小诺宁虫Nonionella jacksonensis Cushman-明亮五玦虫Quinqueloculina argunica(Gerke)亚组合)、F-Ⅲ毕客卷转虫A.beccarii(Linne)-东方类小枝虫virgulopsis orientalis Ho et Hu组合(F-Ⅲa冷水五块虫Q.frigida Parker-阿卡尼五玦虫Q.akneriana dOrbigny亚组合、F-Ⅲb毕客卷转虫A.beccarii(Linne)-东方类小枝虫virgulopsis orientalis Ho et Hu亚组合)和F-Ⅳ霜粒希望虫E.naknaokawaense Shirai-台湾假轮虫属Pseudorotalia spp.组合;Y钻孔也包括4个组合,分别是Y-Ⅰ毕客卷转虫A.beccarii(Linne)-小泽仿轮虫Pararotalia ozawai-缘刺仿轮虫P.armata(dOrbigny)组合(Y-Ⅰa同现卷转虫Ammonia.annectens(Parker et Jones)同现卷转虫-具瘤先希望虫P.tuberculatum(dOrbigny)-果裂小球形虫Sphaeroidinella dehiscens亚组合、Y-Ⅰb小泽仿轮虫Pararotalia ozawai-缘刺仿轮虫P.armata(dOrbigny)亚组合、Y-Ⅰc毕客卷转虫A.beccarii(Linne)-毕客卷转虫变种A.beccarii(Linne)var.亚组合)、Y-Ⅱ普勒星轮虫Asterorotalia.Pulchella-盔形虫Cassidulina laevigata dOrbigny,1826-台湾假轮虫Pseudorotalia spp.组合、Y-Ⅲ压扁卷转虫A.compressiuscula(Brady)-仿轮虫Pararotalia组合和Y-Ⅳ大西洋花朵虫Florilus.Sp-仿轮虫Pararotalia.Sp组合(Y-Ⅳa冷水面颊虫Buccella.Frigida-仿轮虫Pararotalia.Sp亚组合、Y-Ⅳb缘刺仿轮虫P.armata(dOrbigny)-大西洋花朵虫Florilusatlanticus(Cushman)亚组合、Y-Ⅳc大西洋花朵虫Florilus atlanticus(Cushman)-太平洋小上口虫Epistominella pacifica亚组合和Y-Ⅳd包裹玦心虫M.secans(dOrbigny)-整洁五块虫Q.bellatula Bandy亚组合)。结果表明,有孔虫属种及组合的分布特征决定了其作为地质环境及海面变化指标的灵敏性和精度。C.podsuturalis和E.simplex等及组合F-Ⅱ、F-Ⅲ、Y-Ⅰ和Y-Ⅳ带的精度较高。不同种属及组合带与底质沉积物组成的分析表明,有孔虫个体数量与沉积作用具有相关性,现代沉积速率高的区域,有孔虫个体数量少,沉积速率低的区域,有孔虫个体数量多。
(2)除了大量有孔虫壳体,本区还发现许多介形虫、海绵骨针、硅藻、双壳及覆足等化石,可以对判断环境起辅助作用。研究发现,有孔虫化石丰富的地方,这些动物群也非常丰富。
(3)根据不同生物组合带,揭示了嘉南平原在全新世经历的不同地质环境演变过程,恢复了不同时期的古海岸范围,其大致的变迁史为全新世早期-7前年前,总体还是处于河口港湾的环境;台南海侵期,演变为浅海相的沉积环境;大湖期海侵期,指示为水深较浅的海相环境;17~21世纪以来,演变为浅海、瀉湖环境。连续演变过程既是:河流相-河口湾-河流相-海湾-滨岸浅海-瀉湖-滨浅海相-河流相等。沉积岩石主要是灰黑、深灰、淤泥质粘土、粉砂质粘土、粘土、粘土质砂和粘土质粉砂。