中国海岸风沙沉积记录的环境变化

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00166

摘要/Abstract

摘要：

海岸是陆、海、气相互作用的地带。海岸风沙沉积是这一特殊动力环境的产物，是研究海岸环境演变及海平面变化的良好信息载体。中国海岸主要存在3种风沙沉积，分别为“老红砂”、沙丘岩及海岸沙丘。本文通过比较已报道的风沙堆积的物质组成、地层变化等，进一步总结了海岸风沙沉积的特征；选择已开展绝对测年的沉积剖面，利用概率密度函数分析了风沙沉积年代的分布特征，考察了中国海岸风沙活动历史，结合其他气候记录，探讨了不同地质历史时期海岸风沙堆积的关键影响因素。结果表明：“老红砂”沉积主要记录了冰期-间冰期尺度的风沙活动，在120 ka BP前后、73—55 ka BP等时期，风沙活动主要与海平面下降时陆架提供的丰富沙源和强盛的冬季风有关；而在105 ka BP、80 ka BP前后，风沙活动与高海平面时期丰富的沙源或季风气候的季节性增强有关；55 ka BP以来风沙活动强度降低更多地反映了沉积记录保存环境的变化，末次冰期海岸风沙沉积大多分布在现代海面之下，并不代表实际的海岸风沙活动减弱。相比之下，海岸沙丘沉积所记录的风沙活动主要发生在近3 000 a，可能与中国海岸冬季风的增强有关。

关键词: 海岸风沙, 年代控制, 风沙活动, 沉积过程, 环境变化

Abstract:

The coasts are the critical zones in which complex interactions among the land， ocean and atmosphere are intensive. The coastal aeolian deposits are a product in the dynamic environments， and therefore are good archives for studying evolution of coastal environments and changes in sea level. There are mainly three types of aeolian deposits along the coasts of China， i.e.， the “Old Red Sand”， aeolianites and sand dunes. This paper reviews the sedimentary characteristics of aeolian deposits by comparing the material composition and stratigraphic variability of different types of aeolian deposits that have been reported formerly. In this study， we selected the aeolian deposits sections dated by absolutely dating， used probability density function to analyze the distribution characteristics of the ages of aeolian deposits， investigated the history of aeolian activity on various timescales， and discussed key factors affecting coastal aeolian deposition along the coasts of China. The results show that aeolian activity on a glacial-interglacial scale were mainly recorded by the “Old Red Sand”. At around 120 ka BP and 73-55 ka BP， aeolian activity was mainly related to abundant sediment supply， originated from continental shelfs due to decline in sea level and strong winter monsoon circulation； whereas at around 105 ka BP and 80 ka BP， aeolian activity was ascribed to abundant sediment supply due to intensified runoffs resulted from enhanced monsoonal circulation and/or enhanced seasonality of monsoon climate. The decrease in the intensity of aeolian activity since 55 ka BP most likely reflected changes in preservation environments of sedimentation record， and most coastal aeolian deposits during the last glacial were inundated below the modern sea level， which does not mean that actual coastal aeolian activity weakened at that time. Aeolian activity recorded by sand dune deposits mainly occurred in the past 3 000 years， which may be related to the strengthened winter monsoon during the late Holocene. Our results may have been helpful for further understanding of key processes affecting coastal aeolian depositions and environmental changes as inferred from them.

Key words: coastal aeolian deposits, age control, aeolian activity, sedimentary processes, environmental changes

中图分类号:

P531

贾虹, 孙智妍, 谢金明, 陈杰, 郑影华, 强明瑞. 中国海岸风沙沉积记录的环境变化[J]. 中国沙漠, 2022, 42(3): 51-62.

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图/表 9

参考文献 79

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序号	地点	名称	位置	剖面厚度 /m	地层类型	测年方法	年代个数	年代范围 /ka BP	资料来源
1	海南沿海	木堆	19°41′31″N, 110°59′03″E	6.62	风成砂-古土壤-风水两相沉积-湖相沉积	OSL	6	6.4—38.7	[14]
2		锦山	20°04′12″N, 110°41′24″E	7.5	风成砂	OSL	6	2.20—9.89	[24]
3		西坑	20°06′36″N, 110°40′12″E	3	风成砂-老红砂	OSL	4	3.41—22.27	[24]
4		文昌南北沟	—	—	沙丘岩	¹⁴C	1	1.15±0.075	[6]
5		临高昌拱	—	—	沙丘岩	¹⁴C	1	2.141±0.081	[25]
6	广东沿海	阳江青洲岛	—	—	沙丘岩	¹⁴C	1	2.08±0.15	[25]
7		汕头广澳尖石头山	—	—	沙丘岩	¹⁴C	1	2.68±0.095	[26]
8	福建沿海	虎头山	23°54′45″N, 117°44′36″E	4	风成砂-老红砂	OSL	7	0.192—37.828	[27]
9		大澳	23°56′51″N, 117°45′29″E	8.5	风成砂	OSL	8	0.3—1.8	[28]
10		上大澳	23°58′01″N, 117°46′38″E	5	风成砂	OSL	4	0.11—0.17	[29]
11		赤湖	24°06′16″N, 117°53′33″E	6.5	风成砂	OSL	12	0.7—2.3	[28]
12		科任	24°34′56″N, 118°39′14″E	14.8	老红砂	OSL	26	12.03—117.37	[30]
13		庵山（SHA）	24°36′33″N, 118°39′20″E	4	风成砂-老红砂	OSL	11	0.108—0.854	[31]
14		颜厝（YC）	24°36′38″N, 118°39′10″E	5.1	风成砂	OSL	5	0.05—0.4	[29]
15		颜厝（YCR）	24°36′39″N, 118°39′22″E	6	老红砂	OSL	4	61.708—125.453	[27]
16		深沪	24°36′54″N, 118°40′26″E	9.5	老红砂	OSL	5	32.2—77	[32]
17		庵山（ASS）	24°39′23″N,118°37′21″E	7.5	风成砂-老红砂	OSL	7	0.15—127.32	[17]
18		祥芝	24°46′13″N, 118°45′44″E	5.8	老红砂	OSL	3	50.2—73.8	[32]
19		莆田后石井	—	—	沙丘岩	¹⁴C	6	2.655—3.68	[9]
20		莆田苦鹅头	—	—	沙丘岩	¹⁴C	2	2.614—4.82	[33]
21		白青乡	25°39′N,119°46′E	19.36	老红砂-古风成砂交错	OSL	13	22.4—146.9	[15]
22		青峰（QSF）	25°39′46″N, 119°46′40″E	18.9	老红砂	OSL	20	33.79—110.31	[16]
23		青峰（QF）	25°39′49″N, 119°46′53″E	11.4	老红砂	OSL	4	61.9—122.5	[34]
24		东海	25°52′30″N, 119°34′45″E	6	风成砂	OSL	6	0.121—0.449	[35]
25		东山	25°52′44″N，119°3′33″E	8.5	风成砂	OSL	9	0.2—5.6	[36]
26		南澳	25°54′36″N, 119°41′26″E	3.5	风成砂-古土壤-风成砂	OSL	6	0.17—0.71	[29]
27	辽宁沿海	盘锦1	盘锦国家森林公园	3	风成砂	OSL	1	0.12±0.05	[37]
28		盘锦3	盘锦国家森林公园	1.6	风成砂-古土壤	OSL	3	0.82—3.62	[37]

序号	地点	名称	位置	剖面厚度 /m	地层类型	测年方法	年代个数	年代范围 /ka BP	资料来源
1	海南沿海	木堆	19°41′31″N, 110°59′03″E	6.62	风成砂-古土壤-风水两相沉积-湖相沉积	OSL	6	6.4—38.7	[14]
2		锦山	20°04′12″N, 110°41′24″E	7.5	风成砂	OSL	6	2.20—9.89	[24]
3		西坑	20°06′36″N, 110°40′12″E	3	风成砂-老红砂	OSL	4	3.41—22.27	[24]
4		文昌南北沟	—	—	沙丘岩	¹⁴C	1	1.15±0.075	[6]
5		临高昌拱	—	—	沙丘岩	¹⁴C	1	2.141±0.081	[25]
6	广东沿海	阳江青洲岛	—	—	沙丘岩	¹⁴C	1	2.08±0.15	[25]
7		汕头广澳尖石头山	—	—	沙丘岩	¹⁴C	1	2.68±0.095	[26]
8	福建沿海	虎头山	23°54′45″N, 117°44′36″E	4	风成砂-老红砂	OSL	7	0.192—37.828	[27]
9		大澳	23°56′51″N, 117°45′29″E	8.5	风成砂	OSL	8	0.3—1.8	[28]
10		上大澳	23°58′01″N, 117°46′38″E	5	风成砂	OSL	4	0.11—0.17	[29]
11		赤湖	24°06′16″N, 117°53′33″E	6.5	风成砂	OSL	12	0.7—2.3	[28]
12		科任	24°34′56″N, 118°39′14″E	14.8	老红砂	OSL	26	12.03—117.37	[30]
13		庵山（SHA）	24°36′33″N, 118°39′20″E	4	风成砂-老红砂	OSL	11	0.108—0.854	[31]
14		颜厝（YC）	24°36′38″N, 118°39′10″E	5.1	风成砂	OSL	5	0.05—0.4	[29]
15		颜厝（YCR）	24°36′39″N, 118°39′22″E	6	老红砂	OSL	4	61.708—125.453	[27]
16		深沪	24°36′54″N, 118°40′26″E	9.5	老红砂	OSL	5	32.2—77	[32]
17		庵山（ASS）	24°39′23″N,118°37′21″E	7.5	风成砂-老红砂	OSL	7	0.15—127.32	[17]
18		祥芝	24°46′13″N, 118°45′44″E	5.8	老红砂	OSL	3	50.2—73.8	[32]
19		莆田后石井	—	—	沙丘岩	¹⁴C	6	2.655—3.68	[9]
20		莆田苦鹅头	—	—	沙丘岩	¹⁴C	2	2.614—4.82	[33]
21		白青乡	25°39′N,119°46′E	19.36	老红砂-古风成砂交错	OSL	13	22.4—146.9	[15]
22		青峰（QSF）	25°39′46″N, 119°46′40″E	18.9	老红砂	OSL	20	33.79—110.31	[16]
23		青峰（QF）	25°39′49″N, 119°46′53″E	11.4	老红砂	OSL	4	61.9—122.5	[34]
24		东海	25°52′30″N, 119°34′45″E	6	风成砂	OSL	6	0.121—0.449	[35]
25		东山	25°52′44″N，119°3′33″E	8.5	风成砂	OSL	9	0.2—5.6	[36]
26		南澳	25°54′36″N, 119°41′26″E	3.5	风成砂-古土壤-风成砂	OSL	6	0.17—0.71	[29]
27	辽宁沿海	盘锦1	盘锦国家森林公园	3	风成砂	OSL	1	0.12±0.05	[37]
28		盘锦3	盘锦国家森林公园	1.6	风成砂-古土壤	OSL	3	0.82—3.62	[37]

沉积特征	老红砂	沙丘岩	海岸沙丘
沉积组分	陆源碎屑为主，生物碎屑含量少	生物壳屑、岩屑	陆源碎屑、较多的海相贝壳碎屑
粒度特征	中细砂为主，含有一定量的粉砂、黏土，分选好到中等，剖面自上而下粒径差异较小，正偏，峰态属中等到窄	中砂为主，粒度较粗，分选好，尖度较高，正偏	中细砂为主，分选好，偏态多近于对称、单峰尖、跃移为主
石英砂表面结构特征	磨圆度较好，表面有典型的碟形坑与蛇曲脊、新月形或半月形撞击坑、V 形撞击坑和SiO₂沉淀等	磨圆度在次圆-次棱角状之间，并有典型的碟形坑、边缘经磨圆的V形坑	磨圆较好，为圆状和次圆状，石英颗粒表面碟形坑较为典型，也有V形撞击坑，表面化学溶蚀和沉淀作用明显
沉积构造	块状，无明显层理；有时可见高角度交错层、低角度交错层理、楔状层理	大型板状和楔状交错层理为主，主要有滑塌变形构造、根构造	高角度板状交错层理、低角度板状交错层理、楔状层理、平行层理等，并常见再作用面，存在厚层顶积层及变形层理
矿物特征	钛铁矿、磁铁矿、电气石、锆石等为主，重矿物含量偏低，大部分为稳定矿物，不稳定矿物含量低	重矿物含量低，主要由普通角闪石、绿帘石、钛铁矿、磁铁矿、黑云母、锆石、榍石和碳酸盐矿物等组成	磁铁矿、绿帘石、赤铁矿、锆石为主，黏土矿物以伊利石为主，高岭石(含少量绿泥石)次之
地球化学特征	常量化学元素组合为SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃-FeO-MgO，FeO/Fe₂O₃<1，B/Ga<3.3、 Sr/Ba<1、Rb/K<0.004，Ca²⁺/Fe³⁺为1—1.6、Ca/Fe+Ca为0.3左右	Mg、Sr含量低	—

沉积特征	老红砂	沙丘岩	海岸沙丘
沉积组分	陆源碎屑为主，生物碎屑含量少	生物壳屑、岩屑	陆源碎屑、较多的海相贝壳碎屑
粒度特征	中细砂为主，含有一定量的粉砂、黏土，分选好到中等，剖面自上而下粒径差异较小，正偏，峰态属中等到窄	中砂为主，粒度较粗，分选好，尖度较高，正偏	中细砂为主，分选好，偏态多近于对称、单峰尖、跃移为主
石英砂表面结构特征	磨圆度较好，表面有典型的碟形坑与蛇曲脊、新月形或半月形撞击坑、V 形撞击坑和SiO₂沉淀等	磨圆度在次圆-次棱角状之间，并有典型的碟形坑、边缘经磨圆的V形坑	磨圆较好，为圆状和次圆状，石英颗粒表面碟形坑较为典型，也有V形撞击坑，表面化学溶蚀和沉淀作用明显
沉积构造	块状，无明显层理；有时可见高角度交错层、低角度交错层理、楔状层理	大型板状和楔状交错层理为主，主要有滑塌变形构造、根构造	高角度板状交错层理、低角度板状交错层理、楔状层理、平行层理等，并常见再作用面，存在厚层顶积层及变形层理
矿物特征	钛铁矿、磁铁矿、电气石、锆石等为主，重矿物含量偏低，大部分为稳定矿物，不稳定矿物含量低	重矿物含量低，主要由普通角闪石、绿帘石、钛铁矿、磁铁矿、黑云母、锆石、榍石和碳酸盐矿物等组成	磁铁矿、绿帘石、赤铁矿、锆石为主，黏土矿物以伊利石为主，高岭石(含少量绿泥石)次之
地球化学特征	常量化学元素组合为SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃-FeO-MgO，FeO/Fe₂O₃<1，B/Ga<3.3、 Sr/Ba<1、Rb/K<0.004，Ca²⁺/Fe³⁺为1—1.6、Ca/Fe+Ca为0.3左右	Mg、Sr含量低	—

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