中国海岸带地区第四纪沉积环境变迁研究现状综述

丛 新，赵龙伟

（淮海工学院土木与港海工程学院，江苏·连云港 222005）

中国海岸带地区第四纪沉积环境变迁研究现状综述

丛 新，赵龙伟

（淮海工学院土木与港海工程学院，江苏·连云港 222005）

近海水域地区沉积环境变迁研究是海相沉积研究的重要组成部分，本文分析整理了近20年来我国对海岸带近海水域地区沉积环境的研究成果，主要包括渤海湾—黄河口、长江口—杭州湾、台湾海峡、珠江口及东海与南海地区。从全国不同地区来看，研究成果包括渤海湾的4种沉积类型和黄河三角洲形成的4个阶段；长江口—杭州湾的8个沉积环境分区；台湾海峡的3种沉积环境区；珠江口2个旋回变化；南海的3个不同生态环境的海区和其北部的4类沉积区。总体来说，我国海岸带近海水域地区沉积环境变迁研究未来应从整个海岸带沉积环境变迁进行分析研究，通过多种特征分析对比；同时研究需要加强现代沉积环境变迁动态观测，深入对沉积动力过程与环境关系的研究；另外，从宏观上看，研究需要进行注重不同学科交叉以及与其他地质数据记录的比较研究。

第四纪地质；海洋地质；海岸带；沉积环境

依据我国所在地域和第四纪地层的特征剖析，海陆并重是我国海岸带近海水域地区第四纪探索的亮点所在。半个世纪以来，中国海岸带近海水域地区地质的探索吸取了从调查到研究、从海岸到浅海再到深海、从晚第四纪到晚新生代、从低分辨率到高分辨率以及从定性到定量的经验，取得了重要成果，但仍需继续深入。21世纪更应从国内外第四纪探索的要点着眼选题，以西太平洋海岸带近海水域地区与暖池作为主战场，和陆地进程及现代过程相结合实施探索[1]。

1 近岸地区沉积环境研究概述

何起祥认为中国海岸带近海水域地区第四纪沉积序列应用岛弧海峡通道的开、关模式来解释，开、关现象受气候事件引起的海平面变化控制[2]。刘锡清在剖析中国海岸带近海水域地区沉积类型及环境的基础上，分析总结认为中国海岸带近海水域地区大陆架，除南海南部出现生物碎屑沉积类型外，大部分是陆源碎屑；半深海与陆架区具有不同的沉积环境和沉积模式；中国海岸带近海水域地区沉积具有纬度地带性、环陆地带性和深度地带性；南海的碳酸盐溶跃面、CCD（碳酸盐补偿深度），都比同纬度的菲律宾海、太平洋要浅，相应的有孔虫沉积区、放射虫沉积区和深海黏土沉积区出现的深度也比大洋要浅[3]。

要研究海岸带近海水域地区的沉积环境变迁，成因是要考虑的一个重要问题，虽然有“捕获机制”、弧后扩张机制、陆内应力扩散机制等的各种成因解释，但迄今尚未有一种理论能解释一切海岸带近海水域地区沉积的成因。该成因不仅是经典的沟—弧—盆二维剖面机制，还应是一个包含平面图上大陆板块的变形在内的三维问题[4]。

沈明洁等初步建立起中国东部全新世以来海面随时间变化的波动序列，大致以6500aBP为界，6500aBP之前海面在波动中快速上升；6500aBP之后海面波动频繁，变化幅度减弱，但其变化的总趋势呈现出在波动中微微上升的特点[5]。在中国东部洪—冲积泛滥平原与浅海大陆架的不同深度内埋藏着第四纪不同期间的古河道，赵艳霞等发现其形成时代、埋藏深度、物质构造、结构特色及其与上、下地层的关系基本上都可以比照[6]。末次盛冰期至早全新世古河道的大批发现，表明了末次盛冰期低海平面期间，中国各外流大河均经过已露出陆地的浅海大陆架汇入西太平洋。

另外，源与汇的关系是研讨海陆彼此作用和海平面变动及其沉积反馈的钥匙。海岸带近海水域地区的一大特征是它的双陆源系统。中国海岸带近海水域地区背靠中国大陆，来自陆地的陆源碎屑是主要的物质供给，岛弧腐蚀作用提供的岛源物质是另一个重要的物质供给，二者交替构成的沉积序列是弧后盆地的重要的沉积学特点。陆架沉积物的物源随着海平面的变动产生调换。低位体系域和高位体系域的陆源物质基本上来自陆上，而海侵体系域的物源主要来自残留砂的腐蚀和再造。源汇调换是正确识别陆架沉积物散布机制的重点[7]。

2 渤海湾—黄河口的研究现状

由于黄河流入渤海，本文将渤海湾与黄河口放在一起讨论，以利于对于渤海湾—黄河口的整体把握。目前，人们将渤海湾西岸泥质海岸带（沿海低地—潮间带—浅海区）的地质环境变化划分为：晚更新世以来—“小冰期”、“小冰期”结束—现代以及未来50～100年3个时段，并确立了它们的主要研究方向[8]。

2.1 渤海湾不同的沉积类型及其研究

王宏研究发现渤海湾泥质海岸带全新世地层具备4种沉积类型：远离海岸的传统的“三分”型；海相层与陆相层的屡次交替；末次冰期后未承受沉积，全新统半咸水的海陆过渡相直接覆于历时约10～20ka的沉积间断面上，向上进一步发育为海相层；沿海低洼区域在末次盛冰期后的晚更新世晚期即已进入海侵阶段，晚更新世晚期与全新世早期的海陆过渡相沉积是延续的，向上持续发育海相层[9]。

胥勤勉等以4个钻透上更新统钻孔为例，以岩性和沉积结构为根本，利用14C、微体和孢粉等剖析措施，考虑气象地层和层序地层学的知识，对渤海湾晚第四纪地层进行了划分，探讨了岩相古地理和新构造特点[10]。商志文等对渤海湾西岸CH114孔岩心全新世沉积硅藻进行了全面钻研，发现全新世以来经过了从陆到海的演变进程：全新世初期为陆相至受咸水影响的盐沼低地环境；6646～4280calBP年间为受强力风暴状况影响的浅海环境；4280年以来为水深一直变浅的浅海环境[11]。渤海湾区域早—中更新世海侵在空间上散布较为局限且变动较大，关于早更新世海侵存在与否仍存有争议，而大规模海侵发生在晚更新世以来的期间。姚政权等研究发现该区海侵的发生是在第四纪以来持续构造沉降的背景下，间冰期气候变暖形成海平面回升的后果[12]。

渤海中南部沉积类型及其散布受海底地形、水环境和物质供给等的影响，具备显著的分区多样性。不同时期底质图的对比表明：黄河口及渤海中南部海底沉积物的分布格局已经有了显著的变化，且不仅体现了该海区余流系统对沉积物输运的主导作用，也反映了黄河口延伸对渤海南部地区底质分布的一定作用，以及黄河断流对河口区底质分布的显著影响[13]。

2.2 黄河口地区的海相沉积研究

依据南黄海西部全新世海相沉积物厚度变动、苏北响水县陈家巷QC4孔沉积序列、阜宁以南、泰州以北里下河凹地早全新世沉积序列及苏北沿岸砂脊的物质组成判别，距今约8500a黄河向北流注入渤海，距今8500～7000a海面回升过程中没有构成黄河水下三角洲，距今7000a黄河三角洲又开始形成[14]。黄河冲积扇是第四纪以来多期堆积建造的冲积扇复合体，它既是来自黄土高原的泥沙猛烈沉积的地貌单元，又是历代河流决口改道的地域，也是华夏文化的发源地。黄河下游河道自上而下由宽到窄的散布形态通常是冲积扇河道发育的固有特征。而他们的演化同时受着气象、黄河泥沙、地质结构以及地形变动等因子的限制[15]。

徐元芹等发现黄河三角洲滨海湿地是在黄河所携带的泥沙的物质基础上，在陆海动力彼此作用下，慢慢发育、演变构成的滨海湿地体系[16]。黄河三角洲滨海湿地在横向上的演化要经过沉积体叶瓣构成和发育的4个阶段：扇形平面展开阶段、纵向突出伸展阶段、横向扩展阶段废弃革新阶段，其发展过程为湿地发育和形成创造了物质条件和生存环境。通过粒度、有孔虫、抱粉和测年数据分析，认为HS908孔的底部为浅海沉积物，其上依次为1889-03—1897-05叶瓣的三角洲侧缘沉积物和1976年至今叶瓣的陆上三角洲平原沉积物，反映了三角洲向海推进过程中的叠置关系。黄河三角洲滨海湿地在垂向上表现为基底之上不同期间叶瓣的叠覆体。

综上所述，近年来对于该地区沉积环境的研究主要集中在第四纪全新世阶段，并主要是通过钻探取样剖析土层，结合生物体或者植被的不同分层特点以及实际海岸带近海水域地区状况来进行的。

3 长江口—杭州湾的研究现状

长江口崇明、长兴、横沙等岛屿是由全新世长江的河口沙坝孕育而成。因为晚更新世末长江曾遭受了猛烈的侵蚀，古河谷切割甚深，才发育了河口沙坝，其全新世堆积完好无损，它们是研讨长江河口三角洲构成史和堆积进程的有力证据[17]。长江三角洲主体位于结构下沉区。塑造长江三角洲的泥沙基本上来自长江，有些来自废黄河三角洲和钱塘江。长江口门区域的海浪、潮流及沿岸流的作用适中、海底坡度平稳，有利于三角洲的保留。21世纪，因为来沙锐减和海平面急剧上升同时出现在长江口，本世纪三角洲淤涨速率将明显降低，部分地区也许呈现重大腐蚀[18]。

张平等发现钻孔沉积物磁化率、岩石地层特点在非凡的时代边界区域有显著改变，可据此实施区域比照[19]。第四纪以来长江三角洲地域不断出现连续的构造沉降，且沉降核心持续往南东方位挪动，构造沉降运动的产生和持续存在三个重要的期次分别为2.58Ma、0.78Ma和0.125Ma。

章伟艳等对长江口—杭州湾及其附近海域沉积动力环境施行具体剖析，将其分为8个沉积环境分区：二个强动力河口现代沉积区，二个近岸水团交汇作用区，一个陆架水团锋面区，二个残留沉积区，一个冷涡旋的现代沉积区[20]。并通过稀土元素与铂族元素的聚类分析，结合研究区动力环境分析表明，长江河口现代沉积区、长江口东北部近岸现代沉积区、杭州湾海湾现代沉积区、济州岛西南冷涡旋现代沉积区以长江来源物质输入为主；台湾暖流以东、黄海沿岸流以西的东海陆架残留砂和陆架扬子浅滩残留沉积区以黄河来源为主。钱塘江河口现代沉积区、近岸现代沉积与陆架残留沉积混合过渡沉积区、黄海沿岸流以东的陆架现代沉积与残留沉积混合区以混合输入来源为主。

通过对比长江三角洲地区研究较深入且揭穿第四纪地层的钻孔资料，邹亮等发现长江三角洲第四纪物质来源和沉积环境相对稳定[21]。长江口外海区DZS2孔虽也显示有多次的沉积旋回，但与陆地三角洲地区相比，其岩性变化相对简单，并不能与陆上长江三角洲地层完全对应。由于基岩的起伏，河口区外缘较高的基底对长江物质向外的输入可能起到了一定的阻碍作用，长江口外海区DZS2孔沉积地层已经不是长江三角洲地层简单的延续。

总体来说，对于长江口—杭州湾一块的研究资料较多[22,23]，通过元素的聚类分析以及地层的旋回现象得出一系列猜想或者结论，为目前的研究提供了可供参考的重要材料。

4 台湾海峡的研究现状

台湾海峡是我国最大的海峡，也是南海与东海物质和能量替换的重要通道。台湾海峡的沉积物散布形式与环流体系极为吻合，海峡暖流及黑潮分支所及之海域和河口区海域为砂质堆积，沿岸流通过之处为细粒堆积，两流系之间的区域为粗细混合堆积。存在差异的水环境处于不同的地貌区位上，如海峡暖流作用于海峡中心的条形洼地，而沿岸流的影响除了在西部的近岸斜坡外，也影响到了洼地间的陆架平原[24]。

方建勇等利用系统聚类剖析和因子剖析的措施对台湾海峡283个表层沉积物样品的粒度组成和85个样品的矿物组成进行了剖析，总结发现台湾海峡表层沉积物由6种沉积物类型组成，能够把它们划分为3种与沉积动力相对应的主要沉积环境区[25]。I类沉积区：基本散布在台湾浅滩及附近海域，在澎湖列岛西侧及北侧呈块团状分布，在台湾海峡东北角有零星分布。Ⅱ类沉积区：基本分布于研究区北部，研讨区南部陆坡和东北部有零星散布。Ⅲ类沉积区：基本在台湾海峡北部海坛岛东南海区和台湾岛西北部海区，呈条带状散布，在海峡中部、南部几个海域零星散布。影响台湾海峡表层沉积物矿物散布及含量变动的要素是物质供给，其次是水环境以及矿物本身的变质水平等。

王利波等按照对台湾浅滩西部地质浅钻（TWS1208孔）的沉积相、粒度和AMS14C年代剖析及高分辨率浅地层剖面解释，发现台湾浅滩西部保留了三期海相地层：下部的海相层（DU6）是以黏土质粉砂和粉砂质黏土为主的潮间带—潮下带浅海堆积；中部的海相层（DU4）是以细砂质粉砂和黏土质粉砂为主的滨岸—潮间带堆积；上部的海相层以中粗砂为主，DU2为海侵砂，DU1为最新潮流砂。海相层被两期承受裸露氧化的沟谷充填堆积（DU5和DU3）分割[26]。

对于台湾海峡沉积环境的研究近年来主要集中在表层研究中，很少有通过钻孔地层分析的。另外，分析的对象较单一，没有从整体上把握沉积环境的变迁。

5 珠江口的研究现状

中国珠江在广东中部入海处冲积构成珠江三角洲，由西江、北江和东江冲积的三个小三角洲组成，面积约1.13万km2。其中西江、北江三角洲占十分之一。三角洲上有160多个基岩残丘，距今约6000～2000年时原是浅海湾中的岛屿。珠江含沙量较少，每年总沙量不超1亿吨，多岛屿的浅海湾有利于泥沙滞积，所以2000年来三角洲经济建设较快。在地质环境变迁迅速的现代珠江三角洲区域，关于第四纪沉积的年代有多种看法。

高芳蕾等经过有机碳、陆源有机碳和碳氮比值剖析，利用微体古生物和14C年代材料，将PD孔划分为4个沉积阶段，揭示了珠江三角洲海侵—海退—海侵—海退两个旋回的变化过程[27]。其中，第1次海侵强度较大，约22.21kaBP，珠江三角洲第1次大规模海退开始，三角洲平原在华南末次冰盛期接受强烈的风化剥蚀；第2次海侵规模较小，属海陆过渡沉积，晚全新世2.88kaBP左右开始第2次海退，气候湿热，三角洲受入海河流的作用为主。陈双喜等利用南中国海的海平面变动记载，经过AMS14C和光释光测年发现，珠江三角洲腹地QZK4孔第四纪岩心底部最老年龄约为43.71ka BP[28]。岩心记载的第四纪环境对南中国海海平面变动有着良好的反馈：岩心下部陆相河流沉积和裸露风化层发育于末次冰期至早全新世的低海平面期间，上部滨海—河口湾沉积发育于早中全新世以来的高海平面期间。依照钻孔岩心的环境剖析，推测现代珠江三角洲区域第四纪的底界也许较本钻孔记载的更老。

王建华等依照珠江三角洲GZ-2孔测年资料、岩相特点和孢粉地层信息推断，该区域全新统约在6.0kaBP开始堆积，全新统孢粉组合特点与更新统比较有显著的区别，揭示全新世与更新世的气候比较有显著变动[29]。孢粉与沉积信息表明，全新世本区气候基本以暖湿为主，气候变化不大，在5.0～2.4kaBP最为热湿，在2.4～1.9kaBP相比较偏凉干，随后回到暖湿。在这些相对较显著的变化中还包括有次一级的较弱变化。除了反映气候波动，孢粉信息也揭示了某些沉积环境变迁和人类活动信息。该区在中全新世存在一次显著的海侵经历，进入晚全新世后人类活动对三角洲植被和环境的影响加剧，此时水深逐步变浅，沉积环境由河口湾、浅海、滨海潮滩慢慢演化为三角洲平原，地域气候的波动与海平面变动趋向基本统一。

珠江三角洲南部平原PRD05孔稀土元素（REE）的散布特点与晚第四纪沉积环境变动有很大关联。随着各个时间段沉积环境的变动，稀土元素散布也产生相应的变动[30]。翁毅等对广州番禺东涌剖面样品的AMS（磁谱仪）年龄及红树林孢粉剖析发现，珠江三角洲存在晚更新世和全新世的红树林，红树林是海侵的标识之一[31]。依照检出红树属花粉的9个剖面的散布以及5处埋藏红树林腐木的散布，能够描绘出全新世海侵的界线。依照东涌剖面的沉积旋回、样品年龄、红树林花粉含量曲线、半咸水—淡水硅藻及热性—温性硅藻含量曲线的综合剖析，可将沉积环境的变迁分为4个阶段，第一阶段和第三阶段的海侵有利于红树林的生长，第二阶段不利于红树林的生长，第四阶段的晚全新世，红树林的成长频繁，显示人类要素的影响。

珠江口是我国比较发达的地区之一，因而对珠江口沉积环境的探讨也比较多，主要研究内容集中在海侵海退对珠江口的影响方面。

6 其他地区（东海与南海地区）的研究现状

除了以上我国主要海岸带近海水域地区地区的研究外，还有一些关于东海与南海地区的研究成果，具体成果如下。

第四纪（南海北部），随着冰期、间冰期的变动，沉积环境也各自呈近岸陆面剥蚀环境—浅水滨海沉积环境或浅海环境的交替。香港区域“岗岭山坡”区段属陆面风化剥蚀环境，而在“河谷平原”则由陆面风化剥蚀环境演变为陆面河、湖相或沼泽沉积环境。太阳幅射脉动情况等是影响古环境变迁的综合要素[32]。

李亮等研讨发现砾基本分布在台湾海峡南部，砂高含量区基本散布在台湾海峡南部以及东沙群岛附近海域，粉砂高含量区基本散布在研究区（南海北部）的东南部，黏土高含量区基本散布在研究区的南部深水海域，碳酸盐高含量区主要位于东沙群岛海域邻近地区及海南岛以东（19112）海域[33]。利用因子分析法将南海北部分为四类沉积区。Ⅰ区为黏土级沉积区，集中散布在研究区东南部水深较大的海域；Ⅱ区为中、细砂质沉积区，集中散布在粤西外大陆架和华南大陆沿海；Ⅲ区为粗中粉砂质沉积区，集中散布在琼东南、珠江口外海大陆坡以及台西南外大陆架；Ⅳ区为粗砂质沉积区，集中散布在台西南内大陆架海域。

陈木宏等利用数理统计与聚类剖析的措施获得南海北部、中部和南部分别表现为3个差异化生态环境的海区：北部海区受陆源影响较为显著；中部海区被中央水团、海底火山活动和夏季上升流活动所掌控；南部海区基本上属于典型的珊瑚礁海洋环境，生态与沉积环境显著优越于北部海区[34]。南海表层沉积物中放射虫的组合散布特点较好地反馈和表现了所在海区的生态环境与堆积条件，是讨论古海洋环境的重要根据。

郝天珧等以为中国东海地域的重力场具备“东西分带”的特征源于深部构造，而冲绳海槽盆地的产生应与大洋板块的俯冲后撤作用有很大关系[35]。同时认为，菲律宾岛弧表现为较特别构造，莫霍面下洼，上地幔顶部有较低速度的片状体存在，依照判断，南海与太平洋板块沿菲律宾岛弧在此处表现出对冲的特点。

7 总结与展望

7.1 总结

关于我国海岸带近海水域地区沉积环境变迁的探讨，主要是剖析研讨钻探取样土层，考虑生物、元素、海平面变化等多种因素，应用数理统计、聚类分析等措施获得研究结论。近年来，已经研究得到：

（1）渤海湾的4种沉积类型：远离海岸的传统的“三分”型；海相层与陆（海陆过渡）相层的屡次交替；末次冰期后期未承受沉积，全新统半咸水的海陆过渡相直接覆于历时约10～20ka的沉积间断面上，向上进一步发育为海相层；沿海低洼地区在末次盛冰期后的晚更新世晚期即已进入海侵阶段，晚更新世晚期与全新世早期的海陆过渡相沉积是连续的，向上继续发育海相层；

（2）黄河三角洲形成的4个阶段：扇形平面展开阶段、纵向突出伸展阶段、横向扩展阶段废弃改造阶段；

（3）长江口—杭州湾的8个沉积环境分区：二个强动力河口现代沉积区，二个近岸水团交汇作用区，一个陆架水团锋面区，二个残留沉积区，一个冷涡旋的现代沉积区；

（4）台湾海峡的3种沉积环境区：Ⅰ类沉积区：集中散布于台湾浅滩及附近海域，在澎湖列岛西侧及北侧呈块团状散布，在台湾海峡东北角有零星散布。Ⅱ类沉积区：集中散布于研究区北部，研究区南部陆坡和东北部有零星散布。Ⅲ类沉积区：集中在台湾海峡北部海坛岛东南海域和台湾岛西北部海域，呈条带状散布，在海峡中部、南部个别海域零星散布；

（5）珠江口2个旋回变化：海侵—海退—海侵—海退；

（6）南海的3个差异化生态环境的海域：北部海区受陆源影响较为显著；中部海区被中心水团、海底火山运动和夏季上升流活动所管制；南部海区总体上属于典型的珊瑚礁海洋环境，生态与沉积环境显著优越于北部海区。和其北部的4类沉积区：Ⅰ区为黏土级沉积区，集中散布在研究区东南部水深较大的海域；Ⅱ区为中、细砂质沉积区，集中散布在粤西外大陆架和华南大陆沿海；Ⅲ区为粗中粉砂质沉积区，集中散布在琼东南、珠江口外海大陆坡以及台西南外大陆架；Ⅳ区为粗砂质沉积区，集中散布在台西南内大陆架海域。

7.2 展望

（1）目前我国的海岸带近海水域地区沉积环境主要是研究分析单一区域，今后应扩大研究范围，甚至从我国整个海岸带沉积环境出发，运用多种特征分析对比；

（2）加强现代沉积环境变迁动态观测，深入对沉积动力过程与环境关系的研究；

（3）海岸带近海水域不是一个独立的个体，它是河、海、岩石、大气、生物等多种因素相互作用的综合体，因此今后应更加注重学科交叉及与其他地质记录的比较研究。

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Research status of quaternary sedimentary environment changes in the Chinese coastal zone

CONG Xin, ZHAO Long-Wei
(School of Civil and Harbor Engineering, Huaihai Institute of Technology, Jiangsu Lianyungang 222005, China)

Studying changes in the sedimentary environment of coastal waters region is an important part of marine sedimentary research. Sedimentary environment research of coastal waters in China over nearly 20 years is analyzed. This research mainly addresses Bohai Bay-Yellow River Estuary, Yangtze River Estuary-Hangzhou Bay, the Taiwan Strait, the Pearl River Estuary, and the East China and South China Seas. Recent studies have identi fi ed four sedimentary types of the Bohai Bay, four stages of the Yellow River Delta, eight sedimentary environments of the Yangtze River Estuary-Hangzhou Bay, three sedimentary environments in the Taiwan Strait, two cycles in the Pearl River Estuary, three different ecological environments in the South China Sea, and four types of sedimentary areas in the northern part of the South China Sea.Four suggestions are proposed: (1) concentrate on the entire coastal waters environment changes of China in the future,(2) strengthen the dynamic observation of modern sedimentary environment change, (3) conduct an in-depth study of the relationship between sedimentary dynamic processes and the environment, and (4) pay more attention to interdisciplinary comparative studies and other geological records.

quaternary geology; marine geology; coastal zone; sedimentary environment

P534.63

A

2095-1329(2017)04-0080-06

10.3969/j.issn.2095-1329.2017.04.016

2017-06-16

修回日期:2017-09-17

丛新(1992-),男,硕士生,研究方向为海岸带资源开发与近海工程.

电子邮箱:congxin-ks@qq.com

联系电话:18352807653

淮海工学院科研创新计划项目(XKYCXX2016-1)