论文部分内容阅读
珠江河口三角洲是一个独特而又极其复杂的大尺度河口系统,也是人口、基础设施和社会财富高度集中的地区之一。全新世是与人类活动关系最为密切的地质时期,也是近期全球海岸带环境和景观变化最大的时期,研究珠江三角洲的全新世海平面变化和沉积序列演变具有非常重要的理论和现实意义。回顾珠江三角洲海平面变化、沉积演变和事件沉积研究,本论文发现珠江三角洲现有的全新世海平面记录精度过低,沉积序列的演化模式研究较为片面,对海岸高能事件沉积的认识不足等问题,制约着未来的海岸环境研究与保护。为了重建珠江三角洲早全新世海平面变化的精细历史,本论文在珠江河口外部浅海和三角洲顶端钻探取芯并进行详细的沉积学、硅藻和放射性碳测年分析,以获取早全新世海平面数据点。为了进一步讨论珠江三角洲及邻近岸段全新世海平面变化历史及其影响因素,论文使用新的标准和方法筛选了先前华南海岸全新世海平面数据点,并与全球冰融等效海平面(Ice-volume equivalent sea level,IESL)和珠三角冰川均衡调整模型（Glacial Isostatic Adjustment,GIA）进行对比。沉积序列的演变模式是珠江三角洲形成演变过程的综合,通过对珠江河口外部浅海沉积物钻孔的沉积学、有机地球化学和放射性碳定年分析,重新解释了河口湾外部全新世沉积序列演变过程及其主控因素,并讨论了河口湾外部与三角洲平原沉积序列演变模式的相似性与差异性。本论文还在珠江河口外部浅海发现了明显的晚全新世沉积间断和贝壳层,并讨论了该沉积间断的海啸与台风成因问题。主要取得了以下认识: 珠江三角洲早全新世海平面重建研究共获取了16个海平面数据点,高程精度在+/-0.8m以内,时间精度约为+/-100years。整体数据显示,10500～7000cal.years BP,珠江三角洲相对海平面由-49m快速上升至现今高度,平均速率为14.1mm/yr.。其次,早全新海平面快速上升过程具有加速和减速的阶段性特征:阶段Ⅰ(10500～9500cal.years BP),相对海平面上升速率先慢后快,平均为30.8mm/a。阶段Ⅱ(9500～7000cal.years BP),相对海平面上升速率显著降低,平均为8.8mm/a。阶段Ⅲ从7000cal.years BP开始,珠江三角洲的相对海平面基本停止上升,达到现今高度。需要指出,尽管早全新世的上升速率已经非常高（如30.8mm/a）,但仍只及MWP1a的一半。9500和7000cal.years BP为海平面上升速率突然下降的转折点,这两个转折点与两极冰融过程的变化密切相关,是GIA和IESL建模的重要约束条件。最后,10500～9500cal.years BP海平面快速上升历史与其它全球及区域性环境的快速变化过程相呼应,如,格陵兰气温快速上升,南海北部海水表面温度的快速上升以及南海往华南地区水汽输送的增加。 通过新旧海平面数据点的整合,获得了珠江三角洲全新世海平面变化的大致轮廓。珠江三角洲的重建数据在9500cal.years BP之前与模拟IESL和GIA均不拟合。因此,现有的IESL和GIA模型需要重新调整,本论文重建的高质量早全新高平面数据点能够为未来的GIA模拟提供可信的约束。9500cal.years BP之后,海平面数据点与IESL较为一致,并未出现与GIA一样的中全新世高海平面。这可能是因为南海北部地区上地幔和地壳较为软弱,削弱了冰川-水力均衡调整的反弹作用。华南其它岸段的海平面数据点与模拟曲线的吻合程度也不一致,未来华南海平面变化的研究的关键是重建高质量的海平面数据点。从影响因素分析,珠江三角洲相对海平面变化是在IESL变化的基础上,叠加了冰川均衡调整、水力均衡调整、构造升降和沉积物压实等作用。 冰后期珠江河口外部与三角洲平原的沉积模式既有相似之处,也有地区差异性。相似之处在于早全新世T形可容空间的充填过程。在全新世的前1500年,随着海平面的快速上升,下切河谷可容空间打开,开始了极其快速的充填过程。9000cal.a BP之后相对海平面减速上升,于7000cal.a BP达到现今高度并保持相对稳定。在这段时期,海平面溢出下切河谷,逐渐打开了开阔可容空间。过去7000年,开阔可容空间的充填过程在河口外部与三角洲平原有不同的表现。在三角洲平原,开阔可容空间的充填主要为三角洲进积的形式,尤其是过去2000年受人类活动的影响,三角洲加快了推进。而在河口外部浅海环境,沉积模式依然表现为垂向加积,并且由于人类活动较为微弱和夏季风强度降低,其加积速率不断降低。由于河口外部受珠江径流和泥沙物质影响较弱,此处的沉积物源以近源为主。从主控因素分析,珠江三角洲沉积过程的主控因素在早全新世为海平面上升,中晚全新世海平面稳定之后转变为季风驱动的沉积输送。 香港大屿山南部浅海发现晚全新世沉积间断,沉积间断上覆的砂质透镜体沉积和贝壳层。年代学分析表明,沉积间断形成于约800cal.years BP的一次水动力侵蚀事件,而贝壳层形成于800～600cal.years BP的强水动力事件活跃期。结合珠江口、阳江、南澳和西沙群岛的同时期的沉积学证据,以及历史文献记录的广东潮州古海啸活动,可以推断,本研究区的沉积间断和其它地区同期的沉积学证据很可能成因于AD1076马尼拉海沟地震引发的南海大海啸。古海啸淘蚀了研究区若干米的沉积物,造成了数千年的沉积序列间断。砂质透镜体沉积和贝壳层极可能是强台风暴潮的产物,其存在说明中世纪暖期至小冰期的过渡阶段广东沿岸的登陆台风强度极高。小冰期以来,尽管历史资料表明广东沿岸台风活动频率增加,但研究区的沉积过程平稳且连续。这说明小冰期南海北部台风活动频繁,但强度并不高。 本论文的主要贡献和意义在于:1、重建了珠江三角洲早全新世海平面记录并优选了已有的全新世尺度海平面数据,有利于研究海平面变化的驱动机制,为未来气候与海平面变化预测提供依据,为地球物理模拟（地球流体力学和冰后期冰川均衡调整）提供可信约束,为地区海岸环境研究提供重要基础数据;2、重新解释了珠江河口外部浅海和三角洲平原的全新世沉积序列演变模式及其控制性因素,可为珠江三角洲未来的土地利用规划提供科学参考;3、沉积间断的发现说明珠江口存在客观的海啸和强台风风险,提醒决策和管理部门建立海岸风险预警系统,完善相应的防灾减灾规划和海岸适应性措施。