长江三角洲东部第四纪沉积环境演化：新构造运动、古气候与海平面变化的耦合作用.doc

长江三角洲东部第四纪沉积环境演化：新构造运动、古气候与海平面变化的耦合作用【摘要】：长江三角洲是我国人口高度集中、经济最发达、城市化程度最高的地区之一。随着对地下水资源、土地及海岸带资源开发强度的不断增大，引发了较为严重的地面沉降、海岸侵蚀或淤积等地质灾害，使长江三角洲地区资源与环境的矛盾日益突出。通过对长江三角洲第四纪沉积环境演化的研究，对三角洲环境演化影响因素、自身发展规律的研究与总结，可以为人类更好地利用土地、地下水资源提供科学的依据。本次研究中在浦东国际机场(J25)、上海面粉厂(J10)、凤溪镇(FX)及青浦镇(A5)施工了4个钻孔，系统采集了微体古生物、孢粉测试样品，浦东机场孔还采集了古地磁、粒度、粘上矿物样品，J10、FX、A5利用(14)C、热释光及光释光等方法进行了测年。在以往第四纪地质研究基础上，利用本次取得的资料对长江三角洲东部沉积环境演化规律及新构造运动、古气候及海平面变化等因素在三角洲第四纪沉积环境演化中的表现与耦合作用机制进行了探讨。主要认识如下：1、构造地质背景与新构造运动控制着长江三角洲沉积盆地的演化，影响着古地理环境与沉积格局。长江三角洲第四纪沉积盆地明显地受区域断裂构造背景及断裂继承性活动的控制。北东向湖州苏州断裂控制着长江三角洲第四纪沉积环境演化的分区，北西向的太仓奉贤断裂、罗店新场断裂等活动性构造，使长江三角洲东部基岩面呈阶梯状降低。通过恢复不同地质时期的古地理环境可以清楚地反映新构造运动对长江三角洲东部第四纪早期古地理环境和沉积格局演化的影响，及对古地貌的形态、河流水动力条件及沉积作用演化的明显控制作用。中更新世前古地理环境受太仓奉贤断裂、罗店新场断裂构造的控制，太仓奉贤断裂西侧的松江、金山及奉贤地区为基岩广泛出露的剥蚀区；当时太仓奉贤断裂与罗店新场断裂之间山间沟谷已被沉积物充填，为有零星的孤山分布、仍具有一定河床坡度的辫状河流；而罗店新场断裂东部地势已相对平缓，河流规模逐渐增大，开始发育低弯度曲流河。至中更新世早期，随着长江三角洲东部地壳的持续下沉和第四纪沉积的快速堆积，太仓奉贤断裂以西演变为低山出露、冲积扇和辫状河流发育的丘陵地带；其东部则为曲流河洪泛平原的环境特征，“浏南古河道”的发育与空间展布受到罗店新场断裂的明显影响。浦东机场钻孔沉积物粒度特征反映了河流沉积环境由上新世晚期的辫状河流向低弯度曲流河、高弯度曲流河的发展趋势，至中更新世晚期由于持续的构造沉降使长江洲东部已演变为受海侵影响的河口环境。另外，上新世及第四纪早期沉积物粒度对构造运动具有明显的响应，上新统中夹数段水平层理发育的粘土层，其偏平、多峰状的粒度频率累积曲线反映了搬运水动力条件的复杂性，应是多条河流物质的混合直接注入湖泊环境的表现。湖泊沉积物厚度、粒度变化反映了受构造控制的湖泊短暂的发展历史。2、抱粉组合与古气候替代指标较好地反映了古气候冷暖的波动变化，并与粘土矿物含量、结晶度变化具有较好的对应关系。在浦东国际机场钻孔袍粉组合特征基础上，利用古气候替代指标喜凉植物花粉系数(6)、喜温植物花粉系数(。)、耐旱植物花粉系数(Y)及黎/篙(C/A)半定量地探讨了古气候冷暖变化、一干湿程度。粘土矿物组合、含量及结晶度与气候条件及风化强度有密切的联系，与袍粉组合反映的古气候变化具有较好的对应关系。浦东国际机场钻孔划分出了巧个抱粉组合带，抱粉带I的饱粉组合与粘土矿物特征反映出长江三角洲上新世古气候温暖偏干旱，以高结晶度蒙皂石含量占绝对优势的粘土矿物特点不仅反映了温暖干旱、半干旱的气候环境，也反映了其快速堆积的沉积环境与中酸性火山碎屑岩为主的物质来源，上新统粘土矿物以高结晶度的蒙皂石含量占绝对优势为特点，而一下更新统中则出现了一定含量的高岭石和绿泥石及大量结晶度良好的伊利石矿物。第四纪占气候表现为冷暖相间的波动变化。早更新世古气候总体表现为偏冷的特点，但浦东国际机场抱粉带m中Quercus、Quercus加uca等常绿阔叶植物的出现、下更新统275米、248米处沉积物中蒙皂石、高岭石含量明显增大、而伊利石与绿泥石含量则有所减小均反映在早更新世干冷气候中有暂短的温暖气候波动。中更新世是第四纪时期较为温暖的一个时期，相对应的抱粉带讥反映了温和略湿的针阔叶混交林草原环境;粘土矿物表现出蒙皂石、高岭石略高于早更新世、上更新世以来沉积物的粘土矿物含量，伊利石、绿泥石含量略有降低的特点。但粘土矿物含量的强烈波动可以推断中更新世古气候的强烈波动变化。_卜更新世以来沉积物中饱粉较为丰富，可以较为清晰地描绘出古气候波动规律。抱粉带姗、抱粉带X反映了较为湿暖的气候环境，蒙皂石结晶度的峰值变化与袍粉组合具有较好的吻合。全新世气候以未次冰期转暖为开端，第郑抱粉带(钻孔29.40一20.90米)的抱粉浓度开始明显增大，喜暖植物开始出现，但饱粉带XW反映出全新世中期气候有短暂的气温下降;之后气温逐渐回暖，向现代气候演化。3、海平面变化与古气候波动具有较好的祸合作用关系，晚更新世以来海平面?【关键词】：【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2004【分类号】：P512.2【目录】：第一章前言13-18一、研究意义13二、国内外的相关研究13-16三、本文的研究内容和目的16-18第二章长江三角洲东部区域地质背景18-30第一节区域构造地质特征18-22一、断裂构造特征18-19二、新构造运动特征19-22第二节区域地貌特征22-24一、长江三角洲冲积平原22二、滨海平原22-23三、湖沼平原区23四、河流冲积平原23五、基岩剥蚀丘陵23-24第三节区域第四纪地层特征24-30一、第四纪地质研究概述24-25二、第四纪地层划分标准25-26三、区域第四纪地层特征26-30第三章资料来源和研究方法30-41第一节资料来源30-36一、第四纪地质钻探与描述30二、样品采集与实验室分析30-36第二节研究方法36-41一、粒度参数与趋势分析36-37二、粘土矿物的定性分析与半定量计算37-39三、古地磁分析39-40四、孢粉图谱40五、微体古生物沉积环境分析40-41第四章第四纪沉积物岩石地层特征41-79第一节第四纪岩石地层特征41-61一、钻孔剖面岩石地层特征41-55二、磁性地层记录及年龄测试55-61第二节沉积物粒度特征61-69一、第阶段:辫状河流环境61-62二、第阶段:曲流河环境62-66三、第阶段:受海水影响的河流环境66四、第阶段:海岸环境66-67五、第阶段:三角洲环境67-69第三节粘土矿物特征69-73一、粘土矿物组合特征69-70二、粘土矿物与古气候变化70-73第四节第四纪地层划分与区域对比73-79一、上新统(N22)73二、下更新统(Qp1)73-74三、中更新统(Qp2)74四、上更新统(Qp3)74-75五、全新统(Qh)75-79第五章微体古生物与孢粉组合特征及其环境意义79-99第一节孢粉组合特征与古气候重建79-90一、钻孔剖面孢粉组合特征79-85二、古气候指标与古气候演化85-90第二节微体古生物特征与海侵事件90-99一、微体古生物特征90-97二、第四纪海侵事件97-99第六章新构造运动、古气候与海平面变化耦合作用99-117第一节新构造运动对沉积环境的影响99-105一、新构造运动控制着沉积盆地演化的演化99-104二、新构造运动在沉积物粒度特征上的响应104-105第二节第四纪环境演化中气候因素的作用105-109一、第四纪古气候的冷暖变化105-106二、古气候波动与海平面变化