150~20 kaBP福建东部平潭岛海岸风成沉【推荐论文】 .doc

精品论文15020 kab.p.福建东部平潭岛海岸风成沉积的粒度特征及其环境意义温小浩1，李保生1,3，郑琰明2，牛东风1，司月君15（1. 华南师范大学地理科学学院，广州 510631；2. 中山大学地理科学与规划学院，广州 510275；3. 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室，西安 710075）摘要：福建东部平潭岛白青乡剖面由一套白灰黄色风成砂(简称“风成砂”)和红色风成砂10(“老红砂”) 互相叠覆构成，其时代为 15020 ka b.p.。粒度结果显示，剖面中的风成砂和老 红砂都以砂粒级为主，次为粉砂，最少为粘土。这些粒度及其参数特征揭示出，15020 ka b.p.福建东部海岸地区经历了 4 个暖湿亚段“w”和 4 个冷干亚段“c”，分别为 w4 (133117 kab.p.)、w3(10899 ka b.p.)、w2(8467 ka b.p.)、w1(5020 ka b.p.)和 c4(150133 ka b.p.)、c3(117108 ka b.p.)、c2(9984 ka b.p.)和 c1(6750 ka b.p.)。这些“w”和“c”亚段在万年尺15度的气候波动趋势上与 specmap 深海氧同位素相对应。关键词：15020 kab.p.; 平潭岛；海岸风成砂；粒度；古气候变化中图分类号：p595grain-size characteristics and environmental significance20recorded in the aeolian deposits in pingtan island,fujianprovince during 15020 ka b.p.wen xiaohao1, li baosheng1,3, zheng yanming2, niu dongfeng1, si yuejun1(1. school of geographical science, south china normal university, guangzhou 510631;2. school of geography and planning, sun yat-sen university, guangzhou 510275;253. state key laboratory of loess and quaternary geology, institute of earth environment,chinese academy of sciences, xian 710075)abstract: baiqingxiang section, at pingtan island, consisted of white aeolian dune sands alternating with old red dune sands, which were developed during 150 to 20 ka b.p. our grain-size analysis showed that both are mainly composed of sands,secondarily the silts and thirdly clay.the grain-size30characteristics of aeolian dune sands and old red dune sands indicated the climatic instability at the pingtan island during 150 to 20 ka b.p. with 4 fluctuations between a warm, humid climate (abbr.w)and a cold, dry climate(abbr. c), in the following: w4 (133117 ka b.p.), w3(10899 kab.p.), w2(8467 ka b.p.), w1(5020 ka b.p.) and c4(150133 ka b.p.), c3(117108 ka b.p.),c2(9984 ka b.p.) and c1(6750 ka b.p.). these corresponded roughly to mis5e, mis5c, mis5a,35mis3 and mis6, mis5d, mis5b and mis4, respectively, in the data of specmap oxygen isotope in ten-millenial scale.key words: 15020kab.p.;pingtan island;coastal aeolian dune; grain-size;paleoclimate0引言40我国的海岸线曲折绵长，海岸风沙沉积分布相当普遍。其中，晚第四纪红棕红色为主 的半胶结的风成砂质沉积，即所谓的“老红砂”在福建、广东等东南沿海地区最为发育。自20 世纪 50 年代末至今，前人对其成因1-7、形成时代2,8-11、红化机制4,7,12等的研究表明， 老红砂是记录东南沿海地区末次冰期以来的古环境的良好载体9-11。近年，作者等在福建沿基金项目：教育部高等学校博士点专项新教师类基金(20094407120004)；中国科学院地球环境研究所黄土与 第四纪地质国家重点实验室开放基金(skllqg1013)作者简介：温小浩(1979-),男，副教授，主要研究方向：第四纪地质与环境演变通信联系人：李保生(1951-),男，教授，主要研究方向：地貌与第四纪地质. e-mail: - 11 -海的考察和研究发现，这类沉积在末次间冰期之初业已存在，且自那时以后至 20 kab.p.环45境发生过多次变化。本文选择的福建沿海典型剖面，即平潭岛“白青乡剖面”真实的记录了这 种变化过程。现以对该剖面的光释光年代即 osl 测定为年代学框架并结合粒度分析结果对 此做一讨论。1平潭岛自然环境与白青乡剖面概况1.1平潭岛自然环境50福建省东部沿海的平潭岛(25232540n, 1194111952e)行政区划属福建省福州市 平潭县，是我国第五大岛，西邻近闽江河口区，东濒邻台湾海峡，南北长约 29 km，东西宽 约 19 km, 面积约 279km2(图 1)。该地属南亚热带半湿润海洋性季风气候: 年均温 19.5, 最 热的 78 月均温约 28, 最冷的 12 月均温约 11; 年均降水量约 1180mm, 春雨季(24 月) 占全年降水量 26%, 梅雨季(56 月)占 36%, 台风雨季(79 月)占 26%, 少雨季(10 月次年 155月)占 12%; 风力强劲, 年均风速达 6.9 m/s, 年均大风日数超过 100 d, 盛行风向除 6-8 月为 ssw 外，其余月份多为向岸的 nne。该岛基底由白垩系石帽山流纹岩、熔结凝灰岩、燕山 期花岗闪长岩等构成。地势低平，中部略高，最高海拔 434.6m；地貌类型复杂多样，以丘 陵、台地、滨海平原为主。606570图 1 平潭岛白青乡剖面位置图fig.1 location of baiqingxiang section at pingtan island1.2平潭岛白青乡剖面7580859095100105110115120白青乡剖面(2539n, 119 46e)位于平潭岛白青乡青峰村西北的距大陆海岸约 1km 处，出露近 20m，顶部高出海平面约 30m，主要由一套灰白灰黄色风成砂(以下简称“风成砂”)和老红砂(红色风成砂) 相互叠覆构成。地层自上而下为：老红砂 bqx1s(04.00 m)：棕黄至棕红色含粉砂的细砂质中砂，略胶结，较紧实, 见虫 孔, 厚 4.00m；风成砂 bqx2d(4.005.50 m): 暗灰白灰黄色含细砂的粗砂质中砂, 松散, 1.50m； 老红砂 bqx3s(5.509.08 m): 棕红至暗灰黄色细砂质中砂或中砂质细砂, 略胶结, 较紧实, 3.58m；风成砂 bqx4d(9.0811.24):灰白暗灰黄色细砂质中砂或中砂质细砂, 松散, 局部见碳 质斑点，2.16m；老红砂 bqx5s(11.2412.98m)：棕红色粉砂质细砂或中细砂, 胶结、紧实，1.74m；图2 平潭岛白青乡剖面地层和年代fig.2 sequence and ages of baiqingxiang section at pingtan island风成砂 bqx6d(12.9817.28m)：灰白灰黄色细砂质中砂或中砂质细砂,松散， 4.30m； 老红砂 bqx7s(17.2818.56m)：棕红棕黄色中砂质细砂，略胶结，具虫孔, 厚 1.28m； 风成砂 bqx8d(18.5619.36m)：灰白色含细砂的粗砂质中砂，松散，无层理，出露厚度0.80m。2样品采集和实验方法鉴于我国南方近地表第四系极易发生化学风化，使得 u、th、k 等元素相对富集或稀释，125130135140145150155从而低估或高估测试样品的实际埋藏年龄10，故我们在野外采集 osl 样品时，尽量选择受 风化作用较弱的灰白色或暗灰色砂质沉积物。对白青乡剖面采集了 13 个 osl 测年样品。样 品由国土资源部地下水矿泉水及环境监测中心赵华和王成敏测定，细颗粒样品采用简单多片再生法,粗颗粒用单片再生法,所用仪器为 daybreak 2200(美国)光释光仪。对白青乡剖面以 2cm 间距采集样品 968 个；为了验证白青乡剖面的沉积相，在该地地 表采集 15 个现代风成沙丘沙、6 个现代海滩沙样品。粒度实验分析的测量仪器为 mastercizer2000m 型激光粒度分析仪，该仪器测量范围 0.022000m，重复性达 0.5%。实 验流程如下：所有样品经室内低温烘干(40)后，取适量样品先置于 1000ml 烧杯中，加入 适量 hcl 和过量浓度为 30% h2o2，加热至沸腾持续 20 分钟，以去除碳酸盐和有机质，然 后加入 10ml 浓度为 0.05mol/l 的(napo3)6 分散剂煮沸，静置 24 小时后滤去清液并稀释到适 当浓度，再用超声波清洗机振荡 10 分钟后进行分析，每个样品重复测试 3 次以检验其重复 性，最后取其平均值。粒级共分为 101 个：20.10mm 参照十进制，4.32f的颗粒 含量明显增高， 显示的分选性变较差，sc/d 比值变大。按此理解，白青乡剖面的老红砂和风成砂粒度及其参数特征显示的前述的 4 个粒度粗 细旋回，是 15020 ka b.p. 4 个东亚冬季风与夏季风在平潭岛相互对峙、互为消长的气候旋 回的产物。为了进一步说明这一问题，在基于建立的白青乡剖面时间标尺上选择 mz 值和 sc/d 比值绘制成图 6，以两者的峰态指示夏季风主导下的暖湿时期并标识为“w”， 研究时 段内大致可分为 w4(133117 ka b.p.)、w3(10899 ka b.p.)、w2(8467 ka b.p.)、w1(5020 kab.p.)等 4 个亚段；以两者的谷态指示冬季风主导下的冷干时期并标识为“c”，可分为c4(150133 ka b.p.)、c3(117108 ka b.p.)、c2(9984 ka b.p.)和 c1(6750 ka b.p.)。这些暖 或冷亚段持续时间为 930 ka，平均 16ka。在年代误差内, 上述以夏季风主导的暖湿亚段 w4、w3、w2、w1 与 specmap 深海氧同位素16相对暖湿的 mis5e(130115 ka b.p.)、 mis5c(10693 ka b.p.)、mis5a(8571 ka b.p.)、mis3(6024 ka b.p.)一一对应；以冬季风主 导的冷干亚段 c4、c3、c2、c1 与相对冷干的 mis6(190130 ka b.p.)、mis5d(115106 ka b.p.)、 mis5b(9385 ka b.p.)、mis4(7160 ka b.p.)一一对应16。不仅如此，若同样考虑年代误差， 暖湿亚段 w4、w3、w2、w1 分别可与北半球 65夏季太阳辐射17和相对海平面变化18在135120 ka b.p.、11095 ka b.p.、8575 ka b.p.、6025 ka b.p.的峰态大致对应，冷干亚段 的 c4、c3、c2、c1 则分别可与这两者在 150135、120110 ka b.p.、9585 ka b.p.、7560ka b.p.的谷态大致对应。当然，鉴于目前的测年技术，这种对比还只是一个概念性的框架对比， 但至少可以认为：15020 ka b.p.在万年尺度上，我国东南沿海海岸风沙沉积仍然受到轨道290因素影响下驱动的东亚季风和海平面波动控制。295。300305310320325330315图6 平潭岛白青乡剖面粒度mz和sc/d指标反映的气候变化与specmap氧同位素16、北半球65夏季太阳辐 射17和相对海平面18等波动趋势的对比fig.6 comparison of the records for mz and the sc/d ratio in the baiqingxiang section with the 18o ()variations in the specmap curves16 and the summer insolation at 65n17 and relative sea-level curve185结论(1)福建东部平潭岛东部白青乡剖面保存了一套白灰黄色风成砂与和老红砂(红色风成 砂)互相叠覆的沉积，其 osl 年龄为 15020 ka b.p.。剖面中的风成砂和老红砂都以砂粒级 为主，次为粉砂，最少为粘土。这两者的粒度及其参数特征与当地现代海滩砂存在显著差别， 与现代风成砂相似，但这两者均比现代风成沙具有较高含量的粉砂和粘土。(2) 白青乡剖面的这套风成沉积是 15020 ka b.p.东亚冬、夏季风盛衰更替、相互对峙 的产物。这些粒度及其参数特征揭示出，15020 ka b.p. 福建东部海岸地区经历了 4 个暖湿 亚段“w”和 4 个冷干亚段“c”，分别为 w4 (133117 ka b.p.)、w3(10899 ka b.p.)、w2(8467 ka b.p.)、w1(5020 ka b.p.)和 c4(150133 ka b.p.)、c3(117108 ka b.p.)、c2(9984 ka b.p.) 和 c1(6750 ka b.p.)。参考文献 (references)3353403453503551 张虎男, 姚庆元, 赵希涛. 闽南粤东沿海老红砂沉积成因和时代的探讨j. 海洋地质与第四纪地质,1985, 5(1): 47-57.2 李从先, 陈刚, 杨红君, 等. 对福建海岸晚第四纪地质若干问题的商榷j. 台湾海峡, 1987, 6(1):40-45. 3 黄镇国. 中国、日本晚更新世海岸古沙丘对比j. 热带地理, 1993, 13(1):1-12.4 吴正, 黄山, 金志敏, 等. 华南沿海老红砂的成因与红化作用j. 地理学报, 1994, 49(4):298-305. 5 吴正, 王为.华南沿海老红砂的成因与古地理环境j. 中国科学 d 辑, 1997, 27(6):537-542.6 陈居成, 曾从盛, 吴幼恭.闽东南沿海老红砂的分布与沉积地貌特征j. 台湾海峡, 1998, 17(1): 50-54. 7 曾从盛. 福建沿海第四纪地质研究中存在的几个问题j.福建地理, 1988, (1): 29-32.8 吴正,王为,谭惠忠,等. 闽南粤西沿海老红砂的沉积年代j. 科学通报,2000 ,45 (5) :533 - 537. 9 吴正, 王为. 闽粤沿海老红砂多期沉积地层的发现及其意义j.中国沙漠,2001, 21(4):328-332.10 张家富,袁宝印,周力平. 福建晋江老红砂的释光年代学及对南方第四纪沉积物释光测年的指示意义j. 科学通报, 2007,(22):2646-2654.11 靳建辉, 李志忠, 陈秀玲. 晚更新世以来闽东南老红砂沉积粒度特征与古气候变化j.山地学报,2012，30(2):129-135.12 金志敏, 廖秉良, 吴正.华南沿海老红砂红化作用研究j. 科学通报,1994,39(12): 1122-1124.13 刘东生. 黄土与环境m. 北京: 科学出版社, 1985.