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第四纪沉积物的地球化学研究，不仅有助于了解某个研究区沉积物的成分特征，为地层的划分对比提供重要依据，而且有助于探索其沉积的地球化学环境、古气候演化特点。近些年来，运用地球化学手段，对我国黄土—古土壤序列形成的古气候环境已进行了较深入的研究，并取得了长足的进展，但是对东南沿海地区的第四纪海相或海、陆交互相沉积物的相关研究仍比较薄弱。
杭州湘湖地区位处钱塘江南畔，滨临东海，属于以亚热带季风气候为主要特征的南方温暖潮湿型地区，著名的跨湖桥新石器时代遗址即位于该区中部。区内全新世沉积物广布，是反映海陆变迁、海平面升降运动、古气候环境演变以及古人类活动的重要信息载体。为此，我们在该区选择了全新世代表性剖面——湘湖剖面作为主要研究对象，通过对沉积物的高分辨率地球化学研究，试图为全新世地层的划分提供佐证，并进一步探讨湘湖地区全新世早、中期的古气候演变规律。
湘湖剖面位于钱塘江南岸萧山湘湖之滨的跨湖桥南西侧，距著名的跨湖桥遗址发掘点不足100m。剖面控制的全新统地层总厚约4.7m，自下而上划分为河姆渡组与镇海组。其中河姆渡组以湖沼相沉积为主，下部为灰色亚粘土，中上部为深灰—灰黑色粘土或淤泥质粘土，顶部为厚约0.4m的“跨湖桥文化层”，底部以一层黄褐色铁质风化壳与更新统宁波组分开，界线清晰；镇海组基本上由灰—深灰色粘土与粉质粘土组成的多个韵律层构成，属潮坪相堆积。
本次工作在湘湖剖面全新世地层中进行了高密度取样，采样间距一般控制在3-5cm，特殊情况下按微层实际厚度采样。用连续刻槽方法采集了全新世地球化学样品100件，共测定Fe2O3、FeO、TiO2、CaCO3、Al2O3等五种氧化物含量，测试工作由江西地质科学研究所实验室完成。在晚第四纪沉积地层、沉积环境研究的基础上，对主要氧化物及其比值的变化特征进行了详细的对比分析，发现它们对全新世的重要地层界面都有较清晰的反映，同时揭示了不同沉积环境下地球化学背景值存在显著的差异。
采用14C测年方法在剖面深度0.05m、0.95m、1.10m、1.50m、2.00m、2.72m处获得有用年龄值6个，据此建立了湘湖剖面古气候演化的时间标尺；运用Fe3+/Fe2+比值与年平均温度的关系式，推算出全新世沉积物中各测点的古温度值，进而得到古温度随时间的演化曲线。在此基础上，结合其它地球化学指标、元素衬度系数以及岩性岩相组合特征，将湘湖地区全新世早、中期(10-3kaBP)划分为13个垂向地球化学带和18个亚带，并进一步归并为4个气候发展阶段：
1.第Ⅰ阶段
约在10-7.5kaBP时段，属全新世早期升温期，气温波动频繁，且变幅较大。在约8-7.5kaBP时Fe2O3/FeO的比值达到剖面的最高峰，是全新世的最高温期在本地区的记录，但在此之前气温的变化经过了一个迂回曲折的过程；全铁(Fe2O3+FeO)及TiO2含量与其它阶段没有明显的区别，表明沉积物的来源物质相对比较稳定；CaCO3含量(1.53％)远远高于河姆渡组的平均值(1.25％)，可能反映了地表水作用较弱，指示当时的气候比较干燥。总的来说，本阶段具暖热干燥的气候特征，与深圳湾北岸新民孔的研究结果极为相似。
2.第Ⅱ阶段
其时限范围大致为7.5-6.3kaBP，与第Ⅰ阶段相比，Fe2O3/FeO的比值、CaCO3含量均显著下降，后者远低于河姆渡组的平均值，表明气温逐步降低，湿度反而有增大的趋势，反映了温暖—温凉且较为潮湿的气候特征。该阶段晚期有一次显著的降温事件。
3.第Ⅲ阶段
大约在6.3-5.1kaBP时段内，地球化学总体特征反映为典型的暖湿气候特点，沉积物从河姆渡组的湖沼相过渡为镇海组的潮坪相堆积，推算的古年平均温度为17.8℃，比现今当地的年均气温约高2℃。本阶段气温较为稳定，CaCO3(2.11％)含量大大低于镇海组的平均值(3.22％)，推测全新世大海侵可能发生在这一时期。第Ⅱ、Ⅲ阶段(7.5-5.1kaBP)相当于与全球变化相一致的全新世气候适宜期。
4.第Ⅳ阶段
约在5.1-2.9kaBP时间范围内，气温急剧下降，空气湿度有所降低，处于温凉、半湿润的气候环境，因此也可称之为降温期。在本阶段末期气温又呈明显的上升趋势，从而向下一个气候阶段演替、发展。
研究结果还表明，沉积物的全铁(Fe2O3+FeO)含量相对比较稳定，而Fe2O3/FeO、Fe2O3、FeO对古气候变迁的反映十分灵敏，随时间的推移呈现出有规律的波动现象；CaCO3的含量变化在相同的沉积环境中一般与降水量呈反比关系，但在不同的沉积环境下由于其地球化学总体背景值的差异，不能作为一种古气候的替代指标进行简单的对比分析；用Fe3+/Fe2+比值推算第四纪古温度尚有许多问题需要探索，但作为一种简要的方法还是可行的，为慎重起见，一般应取某一时段的平均值来考察古气候的周期性变化，并需结合多种地球化学指标以及岩石学、古生物学等方面的研究成果，进行综合判识，才能作出与事实更为接近的论断。