?

長江三角洲北翼ZKA01鉆孔第四紀晚期以來的沉積環境演化

2024-01-06 12:00劉憲光楊晉煒梁飛剛孫豐瑞董軍林
地質力學學報 2023年6期
關鍵詞:有孔蟲海相粉砂

劉憲光, 楊晉煒, 蔣 仁, 梁飛剛, 夏 斌, 王 鉅, 胡 利,孫豐瑞, 董軍林

1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局地球化學勘查與海洋地質調查研究院,江蘇 南京 210007;

2.自然資源部濱海鹽沼濕地生態與資源重點實驗室,江蘇 南京 210007;

3.中國地質調查局南京地質調查中心,江蘇 南京 210016;

4.中國冶金地質總局中南地質調查院,湖北 武漢 430300

0 引言

長江三角洲地區一直是第四紀研究的重要區域(李從先和汪品先,1998;范代讀等,2001;王張華等,2004;張浩等,2021)。由于長江三角洲地區位于中國東部沿海構造沉降帶,持續的沉降背景使該地接受了大量的河流沉積物,因此在長江三角洲地區形成了一套厚達200 ~300 m厚的第四紀松散沉積層(吳標云和李從先,1987),這為第四紀地質環境研究提供了很好的記錄。

第四紀晚期以來年代地層框架及海侵問題一直以來都是長江三角洲地區的研究熱點。近年來眾多學者采用14C、熱釋光、光釋光、U系、電子自旋共振等同位素測年法與磁性地層學手段來初步構建第四紀晚期年代地層框架,再結合巖石地層、生物地層與氣候地層等多重地層劃分逐步建立了長江三角洲地區晚新生代的地層序列(李從先等,1999;范代讀等,2001;王張華等,2004;李從先等,2013;繆衛東等,2016;于俊杰等,2016;勞金秀等,2016;孫豐瑞等,2019;王中波等,2020;王輝等,2021;劉憲光等,2023)。

研究發現,第四紀時期出現了多次冰期—間冰期波動,長江三角洲地區在這段時期河流沉積物快速沉積、河道往復擺動遷移、河流下切侵蝕等頻發(林春明等,2016;林鐘揚等,2019)。在干旱及氣候轉型時期,發生沉積間斷和因冰消期濱岸動力的改造造成部分地層缺失現象(繆衛東等,2009;蔣仁等,2014),這一系列的原因導致了第四紀時期發生的海侵記錄很大程度上不能被完整的保留下來,因此很難在長江三角洲地區一個鉆孔內發現與深海洋同位素完整對應的海侵記錄。

在此背景下,通過對長江三角洲北翼江蘇東臺地區第四紀標準孔ZKA01鉆孔的巖石地層、生物地層及年代學的綜合研究,發現該鉆孔完整記錄了MIS5以來的多次海侵事件、與深海洋同位素MIS1、MIS3、MIS5等多次高海面有著較好的對應關系,為長江三角洲地區新生代以來的地質與環境研究提供了新的數據,同時可以作為長江三角洲地區的典型地層剖面資料供專家學者用以研究晚更新世以來海平面變化。

1 鉆孔位置及巖性特征

ZKA01鉆孔位于江蘇省東臺市頭灶鎮沈河村三組農田內(圖1),鉆孔坐標為120°31′42.84″E,32°49′06.69″N;終孔深度336.76 m。鉆孔施工使用Φ108 mm巖芯管鉆進,保持高濃度泥漿狀態下施工,全孔巖芯采取率達到91%。

圖1 鉆孔位置圖Fig.1 Location map of boreholes

該鉆孔更新世以河流相沉積為主,沉積物多具二元結構,即下部為含礫粗砂,向上變為中粗砂、粉細砂、粉砂質黏土、黏土,正粒序旋回性明顯。沉積物以灰、灰黃為主色調。全新世主要為一套海侵河流與三角洲相沉積,沉積物以粉細砂、黏土質粉砂為主,顏色以灰、深灰色為主(圖2,圖3),將鉆孔0~320 m根據巖性特征劃分為41層(圖4),詳細描述如下。

圖2 ZKA01鉆孔巖芯照片及MIS地層單元劃分(0~240.00 m)Fig.2 Photos and stratigraphic columns of the ZKA01 borehole (0–240.00 m)

圖3 ZKA01鉆孔巖芯照片(240.00~320.00 m)Fig.3 Photos and stratigraphic columns of the ZKA01 core (240.00–320.00 m)

圖4 ZKA01鉆孔與其南側ZKA02鉆孔古地磁極性柱對比Fig.4 Palaeomagnetizm columns, stratigraphic division and OSL dating data in the ZKA01 and ZKA02 boreholes

(1)全 新 統 如 東 組(Qhr;1~3層),埋 深0~16.65 m,厚16.65 m

①耕作土, 0~0.30 m;

②灰黃色黏土質粉砂、粉砂,局部見腹足類碎殼和鈣質結核, 0.30~2.70 m

③灰色粉砂,局部見水平層理,多見有孔蟲,2.70~16.65m

(2)上 更 新 統 滆 湖 組(Qp3g;4~11層),埋 深16.65~76.00 m,厚59.35 m

④黃褐色黏土夾粉砂,局部見鐵錳質結核,16.65~21.30 m

⑤灰黃色粉砂、粉細砂,水平層理發育,見有孔蟲, 21.30~29.70 m

⑥灰色粉砂、粉細砂,水平層理發育, 29.70~36.60 m

⑦灰黃色黏土,含鈣質結核,見陸相介形類,36.60~42.70 m

⑧灰黃色粉砂夾黏土,水平層理較發育,普遍見黃褐色鐵染, 42.70~56.00 m

⑨灰色粉砂與粉砂質黏土互層,水平層理發育,含有孔蟲 56.00~61.65 m

⑩淡藍灰色黏土,局部少量粉砂,見黃褐色鐵染, 61.65~67.60 m

?灰色黏土質粉砂夾粉砂薄層,水平層理發育,見有孔蟲, 67.60~76.00 m

(3)上更新 統昆 山組(Qp3k;12~15層),埋深76.00~92.95 m,厚16.95 m

?灰色黏土夾粉砂,水平層理較發育 ,76.00~78.35 m

?灰色粉細砂,局部含少量黏土,具水平層理78.35~86.70 m

?灰綠色黏土,泥質結構,塊狀構造,偶見鈣質結核 86.70~88.70 m

?棕灰色黏土質粉砂,水平層理,含有孔蟲88.70~92.95 m

(4)中更新 統啟 東組(Qp2q;16~27層),埋深92.95~174.75 m,厚81.80 m

?棕灰色、綠灰色、黑灰色黏土,泥質結構,切面光滑 92.95~101.40 m

?淺棕灰色含黏土粉砂,見水平層理,局部夾有少量礫石 ,101.40~104.35 m

?淺灰綠色粉砂夾黏土薄層,水平層理發育,104.35~110.05 m

?灰綠色黏土夾粉砂,切面較光滑,下部見鈣質結核, 110.05~120.80 m

?淺棕灰色粉砂夾黏土薄層,水平層理發育,含有孔蟲,120.80~133.45 m

?灰色、棕灰綠色黏土夾粉砂薄層,含腹足類碎塊,133.45~139.50 m

?灰色、淺棕灰色粉細砂,局部見水平層理,見麗蚌碎片, 139.50~145.80 m

?灰色,含礫中粗砂,結構松散 ,145.80~152.15 m

?灰綠色、棕灰色黏土,泥質結構,硬塑,152.15~161.05 m

?淺黃灰色粉細砂,局部見水平層理 ,161.05~166.90 m

?灰色含粉砂黏土,切面粗糙,硬塑,166.90~168.30 m

?黃褐色、灰黃色粉細砂,未見層理 ,168.30~174.75 m

(5)下更新統啟東組(Qp1h;28~38層),埋深174.75~300.25 m,厚125.50 m

?灰黃色、灰色含粉砂黏土,巖芯較硬,見非海相介形類化石, 174.75~179.35 m

?灰色粉細砂,未見層理,質均色勻,179.35~181.55 m

?灰黃色、灰色、棕灰色含粉砂黏土,見非海相介形類化石,181.55~191.50 m

?黃褐色、灰色黏土質粉砂,未見明顯層理特征, 191.50~196.10 m

?灰色粉細砂,未見明顯層理特征, 196.10~204.00 m

?灰褐色、灰綠色黏土,泥質結構,硬塑,偶見鈣質結核, 204.00~209.25 m

?灰色粉細砂,具水平層理、斜層理, 209.25~225.30 m

?黃褐色含黏土粉砂,普遍見黃褐色鐵染,硬塑 225.30~247.80 m

?黃灰色粉砂、粉細砂, 247.80~253.85 m

?灰色粉細砂、細砂,具水平層理、斜層理,253.85~279.00 m

?灰色含礫中粗砂,局部見平行層理、交錯層理, 279.00~300.25 m

(6)新近系鹽城組(N1-2yc;39~41層),未見底

?灰綠色、棕灰色含粉砂黏土,巖性硬塑,300.25~302.80 m

?深灰色粉砂,整體質均色勻, 302.80~312.20 m

?棕黃色、黃色黏土,硬塑,發育不規則狀鈣質結核,312.20~320.00 m

2 材料與方法

為建立鉆孔地層格架以及后續的沉積環境分析,對該孔巖芯樣品進行了OSL年代學和古地磁學測試,以及微體生物的分析鑒定。

2.1 光釋光(OSL)樣品的采集、制備及測試

OSL樣品采集4件(圖2),由自然資源部地下水礦泉水及環境監測中心測試完成。細顆粒組分制樣:在實驗室紅光(波長640±10 nm)條件下打開樣品,用濃度40%的H2O2和30%的鹽酸去除有機質和碳酸鹽類,然后加30%的氟硅酸腐蝕5天,用蒸餾水清洗至中性。樣品測定使用美國Daybreak2200光釋光儀,輻照的測片均在801E輻照儀中進行,其90Sr-Yβ放射源的照射劑量率約為0.103871 Gy/Sec。細顆粒樣品采用簡單多片再生法測量樣品的等效劑量,即在天然和再生劑量OSL(Li)測試結束后,輻照試驗劑量,并用試驗劑量OSL信號(Ti)來監測感量變化,利用天然/再生劑量與其后試驗劑量OSL信號的比值(Li/Ti)來確定等效劑量值。

2.2 古地磁的采集、制備及測試

古地磁樣品采集867塊,其中黏土采樣間隔20 cm,粒度較粗的砂層采樣間隔50 cm左右。在巖芯新鮮層面上用2 cm×2 cm×2 cm的無磁立方體塑料盒取樣,采樣點確切位置視巖芯狀況而定,只采取鉆探過程中無擾動的巖芯。

所有樣品均在中國科學院地質與地球物理研究所古地磁實驗室作系統磁性測量。測試儀器為KLY-4卡帕橋旋轉磁化率儀、2G760U-Channel巖石超導磁力儀,樣品進行10~70 mT(毫特斯拉)交變磁場的逐步退磁,樣品的退磁值多選在20~50 mT之間,少數樣品選在60~70 mT。交變退磁后的數據結果作為最終的分析依據。

在退磁后數據處理時發現一些問題,如強氧化條件下形成的強潴育化/銹染沉積物以及多含鈣質結核的樣品,其測試數據質量一般不高;淡灰色、灰綠色等潛育化層位樣品剩磁較弱,且難以退凈;砂層中的樣品磁性礦物含量較少,退磁初始值很小,沒有記錄下當地的地磁場信息;故而剔除這些類型樣品(胡云壯等,2014),最后采用326個有效數據進行全孔磁傾角曲線繪制(圖4)。

2.3 微體生物及宏體生物標本的采集及鑒定

微體生物共采集78組樣品,采集間隔為2~4 m,在巖性過渡帶適當加密,單一較厚地層適當放寬。各樣品均開展有孔蟲、介形類及其他微體動植物(輪藻、植物根管),以及淡水雙殼類腹足類等宏體標本的鑒定。

定量取30 g干樣,按照海洋地質調查規范,經雙氧水分解,以63 μm分析篩淘洗后,取篩上物烘干在顯微鏡下挑選全部標本。粗估1個門類標本超過200個個體后,即先行縮分,鑒定后再計算為樣品中全部標本總量,編繪分類數量統計圖,數量超過100枚(瓣)時以算數值和常用對數值曲線對比表達(圖5)。

圖5 ZKA01鉆孔微體生物隨深度分布變化圖Fig.5 The down-core variations of the microorganisms contents in the ZKA01 borehole

3 結果

3.1 地層年代確定

ZKA01鉆孔巖芯中共測得OSL有效年代數據4個(表1,圖2)。

表1 ZKA01鉆孔光釋光測年數據Table 1 OSL dating data of the ZKA01 borehole

據全國地層委員會(2002)規定以布容/松山(B/M)極性時、松山/高斯(M/G)極性時界線的倒轉年代,即0.78 Ma和2.58 Ma分別作為中更新世/早更新世和第四紀/新近紀地層界線年代。依據整理后的古地磁樣品測試結果,編繪ZKA01鉆孔磁傾角曲線,并與Singer(2014)提出的松山(Matuyama)極性時以來的時間標尺作對比,建立了全孔古地磁極性柱(圖4)。

ZKA01鉆孔磁傾角曲線顯示的B/M界線與ZKA01鉆孔南側相距10 km的ZKA02孔B/M界線147 m對比(劉憲光等,2023),ZKA01鉆孔可能存在中更新世地層間斷。地層間斷長期以來視為陸相地層中多于海相地層。河流的側向加積、擺動遷移、河口壩的前展,即都以產生不同時間尺度的地層間斷。長江口開敞型泥質潮坪中,若以層偶保存率來討論潮坪層序的完整性,則可見在約百年的建造時間里,只有 0.74%有沉積物記錄,剩余的99.26% 的時間都是沉積間斷(范代讀等,2001)。兩孔早更新世具河流二元結構序列的地層厚度較為一致,體現了當時河流沉積在兩孔所在區域是穩定發育的。因此,劃定ZKA01鉆孔M/G界線劃在300.25 m處,B/M界線位置定在108 m。

OSL測年技術在近20余年的不斷發展中,逐漸成為了第四紀晚期沉積年代判定的重要手段(劉智榮等,2021)。該孔4個OSL測年結果雖然與南側10 km的ZKA02孔相關數據(劉憲光等,2023)接近,部分測試結果的年齡數值要比實際年齡偏小。如58.90 m處測得年齡為44.6±2.2 ka,此時地層對應MIS4階段,實際年齡應該在60~72 ka,133.10 m處測得年齡為107.5±5.3 ka,根據古地磁年齡劃分此處年齡應屬于中更新世,年齡應大于0.78 Ma。此類情況最早見于天津BZ2孔研究,100 ka的OSL測年與自上而下第三海侵層底板、古地磁B/M界線出現在接近的深度(姚政權等,2006),即使在東海陸架邊緣鉆孔地層研究中,OSL高密度采樣測年也出現過年代倒轉(Wang et al.,2014)。88.1m處的測得年齡87.5±4.1 ka,年代數據在氧同位素5期(MIS5,74 ~128 ka)內,尚在合理范圍內。

因此晚更新世以來的地層界線根據巖石地層和生物底層綜合判定。中、上更新統界線位于鉆孔的第Ⅲ海相層底部,即92.95 m處。上更新統與全新統界線置于該鉆孔發現的第Ⅰ海相層底部,即MIS1階段與末次盛冰期時硬黏土層界面16.65 m處。

3.2 微體化石鑒定結果

ZKA01鉆孔78組樣品經過鑒定分析,僅在13件樣品中發現海相微體生物,繼而依據其組合、代表層段確定了海侵層位。同時結合巖性,對全孔地層劃分為10個層段(U1~U10;圖5)。

(1)U1(深度:0~16.65 m)

取樣2個,其中9.60 m樣見有孔蟲近200枚,未見浮游種。瓷質殼中少見廣鹽種三室三玦蟲Triloculina tricarnatad’Orbigny、阿卡尼圓形五玦蟲Qinguelocu-lina akneriana rotunda(Gerke) 等。平 旋類50枚,以冷水團種具瘤先希望蟲Protelphidium tuberculatumd'Orbigny居多,另見少量廣溫廣鹽種凹坑篩九字蟲Cribrononion gnytsusuturalisHo,Hu et Wang、異地希望蟲Elphidium advenum(Cushman) 和優美花朵蟲Florilus decorus(Cushman et McCulloch)等,低鹽廣鹽種孔縫篩九字蟲C.porisuturalisHo,Hu et Wang和縫裂希望蟲E.magellanicumHeron-Allen et Earland更少,正常鹽度的亞洲希望蟲E.asiaticumPolski和塔斯曼管九字蟲Pacinonion tasmaniensisCarter各2枚。卷轉蟲類有孔蟲133枚,以廣鹽廣溫種畢克卷轉蟲變種Ammonia beccariivars.(Lineé) 為主,偏深水的少室卷轉蟲A.pauciloculata(Phleger et Parker)次之,偏正常鹽度的高鍋卷轉蟲A.takanabensisi(Ishizaki)次之,近親卷轉蟲A.sobrina(Shupack)和同現卷轉蟲A.annectensParker et Jones、小個體的河口種奈良小上口蟲Epistminella naraensis(Kuwano)各見一兩枚。

15.40m樣見有孔蟲近1500枚,其中見小個體浮游有孔蟲泡抱球蟲Globigerina bulloidesd’Orbigny 8枚,稍大個體的瓷質殼光滑抱環蟲Spiroloculina laevigataCushman et Todd、普通抱環蟲S.communisCushman et Todd、半缺五玦蟲Q.seminula(Linné)共40 枚,小個體正常鹽度的線紋瓶蟲Lagena striata(d’Orbigny) 和瓜子縫口蟲Fissurina aradasiiSequenza共8枚,列式殼類強壯箭頭蟲Bolivina robustaBrady、條紋判草蟲Brizalina striatulaCushman和具緣小泡蟲Bulimina marginatad’Orbignygo共28枚,皆指示河口區小個體微體生物由海向陸的搬運,被稱為“易漂種”(李從先等,1998)。有孔蟲含量大大高于海相介形類,即指示河口相生物埋藏群特點(汪品先等,1986)。

(2)U2(深度:16.65~21.30 m)

取樣1個,濁紅棕色黏土,塊狀,下部紋層發育,上部硬度增高,大部呈中度潴育化銹染,為寒冷氣候下沉積,屬于MIS2。在北方河北黃驊地區鉆孔,末次冰期濁黃棕色/濁黃橙色塊狀黏土沉積中也可能發現2個有孔蟲標本,視為濱海風水鳥的再搬運,不代表海侵(Wang et al.,2008)。

(3)U3(深度:21.30~36.60 m)

取樣4個,其中22.2 m樣中見有孔蟲異地希望蟲和畢克卷轉蟲變種各1枚。25.6 m樣未見生物等。29.6 m見低鹽廣鹽有孔蟲江蘇小希望蟲Elphidiella kiangsuensisHo,Hu et Wang、畢克卷轉蟲變種、多變小假九字蟲Pseudononionella variabilisZheng各一枚,所在棕灰色粉砂層中下部水平層理和沙泥互層沉積發育,判斷為內河口或河灣沉積,屬于MIS3。

(4)U4(深度:36.60~56.00 m)

取樣6個,該層段見淡水陸相介形類,以布氏土星介Ilyocypris bradyiSars、純凈小玻璃介Candoniella albicans(Brady)為主。除此之外見淡水陸相腹足類副豆螺Parabytheniasp.、白小旋螺Gyraulus albus等。

(5)U5(深度:56.00~61.65 m)

取樣3個,自下而上為淺藍綠色~淺灰色黏土,略顯水平紋層, 3個樣品中56.6 m見小個體列式殼強壯箭頭蟲2枚,平旋類廣鹽低鹽種異地希望蟲和偏深水的亞洲希望蟲Elphidium asiaticumPolski各2枚。卷轉蟲類廣鹽種畢克卷轉蟲變種24枚,廣鹽種多變假小九字蟲2枚。海相介形類8瓣,為腹結細花介、東臺中華花介Sinocyethere dongtaiensisChen、典型中華美花介Sinocytheridea impressa(Brady)等廣鹽低鹽種。該層整體顯示向上水深變淺,為低鹽濕地相,判斷為MIS5.1。

(6)U6(深度:61.65~70.50 m)

取樣3個,系長江三角洲及毗鄰杭嘉湖平原(陳忠大,2002)低水位域沉積的“灰綠色黏土”,塊狀結構,局部略顯紋層。該層未發現微體生物及腹足類。

(7)U7(深度:70.50~76.00m)

取樣2個,分別見數個和十數個有孔蟲,螺旋類以主要為畢克卷轉蟲變種A.beccariivars.、多變假小九字蟲P.variabilis,平旋類以孔縫篩九字蟲C.porisuturalis居多,其中見一個暖水種美麗星輪蟲Asterotalia pulchella, 7瓣海相介形類為美山雙角花介Bicornucythere bisanensis和中華美花介Sinocytheridea impressa。海綿骨針15個。

(8)U8(深度:76.00~88.70m)

取樣4個,未見微體生物,見近海河口相雙殼類光滑河藍蜆Potocorbicula laevis碎塊,可能系風浪搬運。

(9)U9(深度:88.70~92.95 m)

取樣2個,分別見100余和400余枚有孔蟲,螺旋類以畢克卷轉蟲變種A.beccariivars.為優勢種,零星見低鹽種中華假圓旋蟲Psedogyroidina sinensis。平旋類以見光滑九字蟲Nonion laevigata、孔縫篩九字蟲C.porisuturalis居多。下部樣品尚見10瓣海相介形類,以東臺中華花介Sinocythere dongtaiensis(8瓣)居 多,其 余 為 中 華 美 花 介Sinocytheridea。

(10)U10(深度:92.95~320.00 m)

取樣51個,整個中下更新統及新近系鹽城組上 部(92.95~320.00 m)僅124.00 m、128.00 m和132.00 m處3個樣品見少量海相為體古生物化石,最多見20余枚有孔蟲,以縫裂希望蟲、孔縫篩九字蟲、凹坑篩九字蟲、奈良小上口蟲為主,正常鹽度種海相介形類布氏純艷花介Pistocythereis bradyi和廣鹽種中華美花介極少出現,不排除強浪搬運作用。

4 第四紀晚期以來沉積環境演化

4.1 ZKA01孔的年代地層格架及古沉積環境演化

據微體古生物鑒定結果可知, ZKA01鉆孔在沉積記錄中完好的保存了3套海相地層記錄(圖5),較好地揭示了晚更新世以來3次大規模海侵在研究區的響應(汪品先等,1981;王強和田國強,1999;王中波等,2020),即全新世時期(MIS1)的“第Ⅰ海相層”、MIS3時期(24~60 ka)的“第Ⅱ海相層”和MIS5時期(74~128 ka)的“第Ⅲ海相層”。海相層作為標志性的層序地層為該鉆孔的地層劃定提供了重要依據。

(1)MIS1時期(U1:0~16.65 m),沉積物巖性特征以灰色-灰黃色粉砂、粉細砂為主,中部夾有黏土層,層理發育。除上部0~2.70 m外,下部沉積層(2.70~16.67 m)中有孔蟲豐度為鉆孔豐度最高,且多以近岸淺水種畢克卷轉蟲變種Ammonia.beccariivars.為主,與已報道結果較為一致(張茂恒和王建,2003;王穎等,2006;韋一等,2011;于俊杰等,2014)。介形類以海相腹結細花介Leptocythere ventriclivosa居多,推斷此層段中下部為濱岸淺水的淺海環境。整個層段對應12 ka 以來MIS1的“第Ⅰ海相層”。

(2)MIS2時期(U2:16.65~21.30 m),沉積物以黃褐色黏土為主,表示較強氧化背景,符合末次盛冰期古氣候特點(王強等,2008),未見微體生物,僅見十余個黏土球,顯示經歷了因水位下降脫水形成的硬黏土層(成土過程)。同時,沉積物中含鐵錳斑點,這是由于地下水活躍多見鐵錳元素劇烈遷移所形成。推斷屬于末次盛冰期,即MIS2時期形成的洪泛平原沉積(陸相)。該層硬黏土層為長江三角洲地區標志性地層,頂板常被用作全新世更新世地層劃分界線(陳報章等,1991;孫豐瑞等,2019)。

(3)MIS3時期(U3:21.30~36.60m),沉積物以淺灰色-淺棕灰色粉砂、黏土質粉砂為主,局部顯薄層-互層狀。間斷零星含有的有孔蟲屬種為半咸水江蘇小希望蟲Elphidium.kiagsuensis和近岸淺水種異地希望蟲Elphidium.advenum,揭示這樣的沉積構造可能系河道韻律沉積,間受近岸強潮影響。在深度上和年代上相當于MIS3時期(24~60 ka)的“第Ⅱ海相層”(楊達源等,2004;張振克等,2010;夏非等,2012)。

(4)MIS4時期(U4:36.60~56.00 m),沉積物以灰黃色硬黏土、粉砂。該層段不含有孔蟲化石、介形類全部是非海相屬種布氏土星介Ilyocypris.bradyi、平行小玻璃介Candona.parallera、疏忽玻璃介Candona.neglecta,以及陸相但是腹足類Parabytheniasp.、白小旋螺Gyraulus.albus,反映該層段的陸相淡水環境,可能為泛濫平原上短暫積水形成的湖沼相。

(5)MIS5時期(U5~U9:56.00~92.95 m),根據巖性特征及沉積環境進一步劃分為5個層段:55.95~61.65 m、61.65~67.60 m、67.60~76.00 m、76.00~88.70 m、88.70~92.95 m。整體對應于MIS5時期(74~128 ka)的“第Ⅲ套海相層”。

①MIS5.1時期(U5:56.00~61.65 m)

該層段巖性特征以灰色、淺棕灰色黏土質粉砂為主,夾粉砂薄層,水平層理發育。見20~30枚有孔蟲,其中見浮游種一個個體,暖水種美麗星輪蟲Asterorotalia pulchella一個,下部樣品見7瓣海相介形類,推測為海相沉積環境。

②MIS5.2時期(U6:61.65~70.50 m)

該層段巖性特征以灰色粉細砂,水平層理較發育,底部灰綠色黏土,泥質結構,塊狀構造,偶見鈣質結核。該層未發現微體化石,見光滑河藍蜆Potamocorbicula laevis,推測為河漫灘相沉積。在北方沿海經驗性總結中,淺部六七十米地層內氧化/還原層段交替,基本就是海陸相地層更迭(王強,李從先.2009)。

③MIS5.3時期(U7:70.50~76.00 m)

該層段巖性特征以棕灰色黏土質粉砂為主,水平層理。見數個和十數個有孔蟲,主要為畢克卷轉蟲變種、孔縫篩九字蟲、多變假小九字蟲,其中見浮游種一個個體,暖水種美麗星輪蟲Asterotalia pulchella。見7瓣海相介形類,主要為美山雙角花介Bicornucythere bisanensis和中華美花介Sinocytheridea impressa。海綿骨針15個。該段推測為河口沉積環境,受海洋潮汐作用影響。

④MIS5.4時期(U8:76.00~88.70 m)

該套地層巖性特征主要為3套棕灰色粉砂與綠灰色、黑灰色黏土層,見水平層理,黏土見鐵錳結核、鈣質結核。該層未發現微體化石及腹足類化石,底部地層見植物根系與炭屑,為河漫灘相沉積。

⑤MIS5.5時期(U9:88.70~92.95 m)

該層段巖性特征以淺棕灰色粉砂夾黏土薄層,水平層理發育。發育有孔蟲和海相介形蟲,數量達數百枚,以畢克卷轉蟲變種Ammonia.beccariivars.為優勢種。次之為光滑九字蟲、孔縫篩九字蟲、中華假圓旋蟲,海相介形類,除中華美花介,又以東臺中華花介Sinocythere dongtaiensis居多。該段為MIS5早期海侵,海侵強度較大,僅次于全新世海侵。

綜上所述,ZKA01鉆孔MIS5時期(74~128 ka)的深度范圍在56.00~92.95 m,MIS3(24~60 ka)時期深度范圍在21.30~36.60 m,MIS1時期(現在~12 ka)深度范圍在0~16.65 m。ZKA01鉆孔連續的海相層反映出該地區自晚更新世以來沉積環境未受到大的河床沖刷,從而比較完整的保存了MIS1、MIS3、MIS5各時期海侵沉積層,同時,也指示著古長江河道晚更新世以后可能由東臺地區開始逐漸向南部擺動至現今位置。

4.2 長江三角洲北翼地區多孔海侵地層的對比

為了更好地認識長江三角洲北翼地區的晚更新世以來的海侵層分布規律,對該地區海侵層進行對比(圖6),并對有微體古生物的鉆孔(圖1)進行分析。

圖6 長江三角洲北翼晚第四紀海侵層對比圖Fig.6 Comparison of Late Quaternary Marine transgressions in the north wing of the Yangtze River Delta

長江三角洲北翼地區晚更新世以來的MIS1、MIS3、MIS5海侵層發育齊全。全新世時期的第Ⅰ海侵層(MIS1)在晚更新世以來3期海侵中規模最強,發現的有孔蟲數量最多。第Ⅱ海侵層(MIS3)在發育深度向南逐漸變深,同時也指示這長江主河道逐漸南移。第Ⅲ海侵層(MIS5)底部在各鉆孔埋深大致相當,長江三角洲地區東臺—如東一帶3個鉆孔中,ZKA01鉆孔深度為92.95 m,ZKA02鉆孔深度為98.90 m(劉憲光等,2023),D9鉆孔深度為95.30 m(吳標云和李從先,1987),也預示著海侵初期長江三角洲北翼地勢相對平坦。第Ⅲ海侵層(MIS5)底部可作為一個很好標志性地層界面或等時面給長江三角地區的地層劃分與對比工作提供依據(圖6,圖1)。

5 結論

(1)通過巖石地層、層序地層(海侵層),輔以OSL、古地磁等測年數據,劃定ZKA01鉆孔B/M界線位置在108.00 m,M/G界線位置為300.25 m。中、上更新統界線位于該鉆孔發現的第Ⅲ海相層底部,即92.95 m處。上更新統與全新統界線置于該鉆孔發現的第Ⅰ海相層底部,即MIS1階段與末次盛冰期時硬黏土層界面16.65 m處。

(2)利用海相微體化石分析識別出的晚更新世以來多期海侵與深海氧同位素MIS1,MIS3,MIS5有著較好的對應關系。其中MIS5階段多期次的海陸交互作用也表明氧同位素的多周期性在該鉆孔中具有較好的沉積旋回響應。

(3)通過對東臺—如東一帶3個鉆孔(ZKA01、ZKA02、D9)的對比發現,第Ⅰ海侵層發育規模較大,第Ⅱ、Ⅲ海侵層在長江三角洲南北兩處均有記錄,同時發現第Ⅲ期海侵層(MIS5)早期海侵記錄在該地區各鉆孔埋深大致相當,該界面可作為長江三角地區的地層劃分與對比研究的標志性地層。

致謝:本文成文中得到青島海洋地質研究所王飛飛副研究員的悉心指導,在此深表感謝。同時感謝謝思聰、鄒彬等同事的大力幫助,以及自然資源部地下水礦泉水及環境監測中心測試年代樣品。感謝中國地質調查局天津地質調查中心王強先生分析鑒定微體/宏體生物,并指導區域對比和繪圖創新。感謝審稿專家的寶貴意見。

猜你喜歡
有孔蟲海相粉砂
東海內陸架近兩百年來有孔蟲組合變化及原因
典型粉砂地層盾構選型及施工參數研究
渤海灣西部區域近50年沉積物柱中有孔蟲化石群特征
“源控論”再探討——以四川盆地海相碳酸鹽巖氣藏勘探為例
《海相油氣地質》作者須知
鈣質殼有孔蟲溶蝕率和體表結構的影響
《海相油氣地質》2016年總目次(期-頁)
躍進總干渠粉砂地基上節制閘抗滑穩定性分析
地下連續墻在富水粉砂層中降水加固成槽施工技術
富水粉砂地質超深地下連續墻成槽技術
91香蕉高清国产线观看免费-97夜夜澡人人爽人人喊a-99久久久无码国产精品9-国产亚洲日韩欧美综合