第 四 纪 研 究 2006年 3.57 ,偏度在0.37~0.59。地层中侵蚀冲刷面较 为发育,未见任何有孔虫和介形虫化石。另外,上新 统地层底部发育了<3m的灰绿色玄武基岩风化壳, 粘土化强烈。古地磁的松山/高斯极性时面(M/G) 位于289m,凯纳亚时(K)位于301~295m。 下更新统(289~153m) 主要由3~4个沉积 旋回构成,其中以215~153m的旋回厚度最大。粗 颗粒部分多为灰黄白色含砾中粗砂、细砂,中值粒径 多在1.40~4.71之间,分选系数为2.87~3.25,1,, 偏度在一0.15—0.16,见大型槽状层理和植物碎屑。 细颗粒部分主要为灰黄、灰绿色粉砂质粘土或粉砂, 中值粒径在5.5~7.5,分选系数为1.7~2.66,发育 水平和波状层理,见铁锰和钙质结核。下更新统地 层中海陆相微体化石贫乏。下更新统的古地磁事件 有:布容/松山极性时面(B/M)在153m附近,贾拉 米洛亚时(J)在168m附近,奥尔都维亚时(0)在 229~182m。 中更新统(153~104m) 153~130m地层为杂 色粉砂质粘土沉积,中值粒径6.0~7.5,水平层理 和斜层理发育,常伴有铁锰质结核与杂色斑纹。 130~104m地层由1个大型沉积旋回组成。旋回下 部为粗粒的灰黄色含砾砂,中值粒径在2.38~ 3.32,分选系数为0.70~4.14+,偏度0.22~0.29; 上部为灰色粉细砂,水平层理发育,相应中值粒径为 5.80—7.66,分选系数为1.71~2.14+,偏度0.22~ 0.29。140~130m地层中零星出现了淡水至微咸水 介形虫,主要为布氏土星介(Ilyocypris bradyi),双折 土星介(Ilyocypris biplicata)、玛纳斯土星介 (1lyoc ̄manasensis)及少量小玻璃介(Candoniella sp.)和真星介(Eucypris sp.)等。布莱克亚时(B1) 位于104m附近。 上更新统(104.0~29.4m) 主要由一个大型 沉积旋回组成。旋回下部分(95~85m)为灰黄色含 砾中粗砂,见槽状层理,中值粒径在2.91~4.55,分 选系数为2.O4~2.83,t,,偏度为0.11~0.22。旋回 上部(85~30m)则为青灰色泥质粉砂或细砂,相应 中值粒径为5.45~7.55,分选系数为2.45~2.906, 偏度为0.54~0.76,见较多的贝壳碎片,水平、板状 层理发育。顶部32.4~29.4m为暗绿色硬粘土层, 构成上更新统的顶界。上更新统地层中海相微体化 石丰富,几乎分布于整个地层。有孔虫以毕克卷转 虫(Ammonia beccarii)、压扁卷转虫(Ammonia compressiuscula),异地希望虫(Elphidium advenum), 花朵虫(Florilus sp.),抱球虫(Globigerina sp.)居 多。海相介形虫以日本库士曼介(Munseyella japonica),东台中华花介(Sinocythere dongdainsis), 布氏棘艳花介(Echinocythereis bradgii),凹陷中华美 花介(Sinocytheridea d ̄msa)等为主。哥德堡亚时 (Go)位于29.4m附近。 全新统(29.4~Om) 主要以青灰色粘土和粘 土质粉砂为主,中值粒径6.30~7.30,分选系数 1.66~1.84 ,偏度0.20~0.41,水平、波状层理极 为发育,贝壳碎片丰富。全新统地层有孔虫和介形 虫十分丰富,以毕克卷转虫,异地希望虫,压扁卷转 虫,九字虫(Cribrononion sp.),箭头虫(Bolivina sp.),以及皮桑双角花介(Bicornucythere bisanensis), 凹陷中华美花介,中华洁面介(Albilebris sinensi),东 台新单角介(Neomonoceratina dongtaiensis)为主。 通过上述沉积相和微体古生物等指标的分析可 知,上新统沉积物以分选性极差、砾石含量高、砂泥 混合、夹树木残块以及层理不发育等为主要特征,反 映了多变的山前流水冲积环境特点;局部细颗粒夹 层反映了当时暂时性湖泊/河漫滩的发育。下更新 统的地层延续了前期分选差、含砾、粗细混杂等特 点,也表明了冲积扇体一辫状河流的沉积环境 的 盛行;同时。粗粒地层顶部的细颗粒沉积表明了暂时 性湖泊/河漫滩与河流相沉积的交错发育。中更新 统地层的沉积物则以相对较细的颗粒、多种层理以 及较好的分选性为特点,指示了辫状河流和弯曲河 流的沉积环境;局部出现零星半咸水介形虫,表明当 时的基准面已受到了海水的侵入。相比之下,晚更 新统地层中沉积物进一步变细,且出现了大套海侵 地层,意味着溺谷相、滨岸、浅海相的沉积环境。全 新统泥质粉砂和粉砂质泥的沉积特点,显然属于现 代长江三角洲沉积体系。 对浙江干窑长1—1孔、嘉定P5孔、崇明Ch4 孔和上海Chl孔等钻孔资料分析表明,上述以Pd 孔为主的上新统一第四纪地层划分和沉积相演化 特征在长江河口地区的分布是十分广泛的,并具 有代表性(见图2)。例如:嘉定P5孔上新统一早 更新统沉积同样表现出砾石含量高、分选差、粗细 混杂等冲积一洪积相沉积特征,逐渐发育辫状曲 流河环境。中更新世统沉积有所变细,层理相对 发育,体现出辫状河流和弯曲河流为主的沉积环 境;晚更新统则同样以大套青灰色细颗粒海相地 层为主。全新统则发育了长江三角洲现代沉积。 分析同时也发现上述5个钻孔揭示了本区自中更 新世以来才明显受到全球{孽平面波动的影响,发 维普资讯 http://www.cqvip.com 3期 韦桃源等:长江河口区第四纪沉积物中的地球化学元素分布特征及其古环境意义 育了约5次海侵地层,从老至新依次为:“上海海 侵”、“嘉定海侵”、“太湖海侵”、“涌湖海侵”和 “镇江海侵” 以 。本区河口区东部地势低洼区 整个地层中变化幅度较小。它们在地层中分布的变 化具有一定的趋势。 上新统地层,B和B/Ga比值、sr和Sr/Ba比值 均较高,向上逐渐减小。Ba与之相反,从下往上显 在第四纪早期可以发现几次弱海侵迹象,如Chl 孔等 。Pd孔中更新世以来的海相地层分别对 应了上述的“嘉定海侵”、“太湖海侵”、“涌湖海 侵”和“镇江海侵”(见图2)。 著增加。Ga同样较高,但向上变化幅度相对较小。 下更新统地层,B和B/Ga比值、sr和Sr/Ba比值持 续前期的减小趋势,到约230m以后大幅增加。Ba 则持续上升,在约240m后略微下降。Ga开始较 4地球化学元素的分布规律 高,随后略有减小。中更新统地层,B,sr和Sr/Ba B,Ga,sr,Ba和B/Ga比值,Sr/Ba比值如图3 比值开始波动强烈,到约130m后逐渐稳定增加。 所示。从整体上看,B,Sr,B/Ga和Sr/Ba比值在整 Ba开始略有波动,随后趋于稳定。Ga起伏较大,向 个地层的变化较为相近,从下至上,它们都略显增 上略有减小。B/Ga比值则略有增加。上更新统地 加。Ba的变化则相反,从下到上略显减小。Ga在 层,B和B/Ga比值、sr和Sr/Ba比值又逐渐增加, 图3浦东机场孔(Pd)第四系地层”和地球化学微量元素及其比值、古地磁分布 Fig.3 Quaternary Stratigraphy and geochemical trace element distribution of Borehole Pd 1)上海市地质调查研究院.浦东机场钻孔分析报告.2002 维普资讯 http://www.cqvip.com 402 第 131 纪 研 究 2006年 同时具有规律性地波动,直到约30m后开始下降。 Ga和Ba类似,均较低,到30m后才有所增加。全 新统地层,B和B/Ga比值又逐渐增加。sr和Sr/Ba 及其比值的高低变化与海陆变迁、古气候变化有着 密切的联系 。B和sr元素往往富集于海相沉积 物中,含量较高;而Ga和Ba则显示出亲陆源性,在 河湖沉积中的含量明显要比海相沉积中的高 ’拍 。 另外,B,sr元素在地表环境较为活跃,干旱气候较 湿润条件也要略高一些 。这些均为分析本区第 四纪沉积环境的演化提供了科学依据。 浦东机场孔(Pd)的微量化学元素分布自上新 世以来,明显存在着有7个与环境演变有特殊意义 的波动,即:(1)330—320m;(2)230—220m;(3) 190~180m;(4)140—135m;(5)90—50m;(6)47— 比值开始较低,到约10m后逐渐增加。Ga和Ba则 逐渐减小。 进一步分析可以发现,这些元素的分布与本区 沉积相有着密切的关系(表1)。B和B/Ga比值从 冲积扇一辫状河流相、曲流河流相、溺谷一浅海相到 三角洲相的平均值均逐渐增大。例如,B元素在冲 积扇一辫状河流相平均值为47.22 x 10一,曲流河 相为55。38×10一,溺谷一浅海相为97.69×10一, 三角洲相则增至108.75×10一。sr元素在冲积 扇一辫状河流相为81.20×10一,曲流河相为80.39× 10一,到溺谷一浅海相的平均值增至最大,为 174.56×10~,在三角洲相中有所降低,为135.71× 10一。相应地,Sr/Ba平均值在冲积扇一辫状河流 相、曲流河流相中较低,分别为0.15和0.19,在溺 谷一浅海相中最大,为0.35,在三角洲相中略有减 30m;(7)<29m(见图3)。阶段(1)中B和Sr元 素、比值B/Ga和Sr/Ba的高值(B为89×10~一 181×10一。;Sr为94×10一。一146×10一。;B/Ga为 4.90~1 1.25;Sr/Ba为0.19—0.25)出现在上新世 河漫滩相/湖泊相沉积当中。该段地层中未发现任 何海相微体古生物化石的海相生物化石,推测这是 由于当时干燥气候导致了B,sr元素的富集,这与 Chl孔¨ 的B和sr分析结果类似。同样的,阶段 小,为0.27。Ba元素在冲积扇一辫状河流相中的平 均值最高,为555.25×10~,曲流河相为451.31× 10一,到溺谷一浅海相和三角洲相有所减小,分别为 496.45×10 和504.15×10一。Ga元素在各个沉 积相中波动范围较小,变化规律不明显,但从最大值 的分布可以看到还是在陆相环境中偏高(见表1)。 (2)和(3)的B和sr及其比值的高值(B为100× 10一 ~177×10一 ;Sr为146×10一 一191×10一 ; B/Ga为5.5—8.5;Sr/Ba为0.25—0.39)出现在早 更新世中后期的细颗粒沉积中,整段地层均未发现 任何海相生物化石,以厚达20—30m的杂色硬土, 并含大量钙质、铁锰结核为特征;临近第四纪钻孔启 东孔和崇明Ch4孔在相应的层位也富集了大量的 碳酸盐矿物 。这些很可能说明本区在早更新世 5地球化学元素与古气候变化、海平 面波动关系的解释 前人研究表明,地球化学元素B。Ga,Sr和Ba 中后期气候较为干燥,由此导致了Pd孔地层中 维普资讯 http://www.cqvip.com 3期 韦桃源等:长江河口区第四纪沉积物中的地球化学元素分布特征及其古环境意义403 (230~180m)B和sr元素的异常高值。相反,阶段 (4)中的B和sr等弱高值,与中更新统海相介形虫 的零星分布相吻合,推测是“嘉定海侵”作用的结 果。阶段(5’和(6)中的B和sr元素及其比值大范 围地增高(见图3),而相应的晚更新世地层(90~ 30m)以大套的青灰色、灰色粘土质粉砂和粉砂质粘 土地层为主,分选较好,贝壳碎片逐渐丰富,有孔虫 和海相介形虫也开始大量涌现,说明上述两个阶段 中的B,sr等增高是“太湖一涌湖海侵”的反映。阶 段(7)中的B和sr等高值的再次出现,与该层位全 新世青灰色粘土质粉沙地层中海相化石的大量出现 相一致,明显是全新世海侵“镇江海侵”的产物。 上述7个地球化学指标变化阶段,揭示了本区 古环境演化格局在中更新世前后截然不同的环境意 义。王张峤等 ,Chen等 认为长江三角洲上新 世一早更新世逐渐由区域性台地向沉降盆地转变。 王强和田国强 则研究指出,第四纪早期中国东海 地区由于受到福建岭南隆升带阻隔的影响,全球性 海平面波动难于影响到我国东部沿海地区;直到进 入中更新世,该隆升带逐渐断裂下沉,东海海盆才得 以扩张形成,由此导致海水大范围入侵,在东部沿海 地区形成一系列明显的海侵地层。由此可以推论, 上新世一早更新世本区以区域台地为主,地势较高, 气候的干湿波动,控制了地层中B和sr等元素的富 集;进人中更新世,随着东海海盆的发育,全球海平 面逐步侵入到我国东部沿海地区,海侵逐渐成为控 制地化元素B和sr波动主要因素。 需要指出的是,Ba元素在7个阶段中变化较 小,仍略显低值,显示了其与B和sr元素不同的亲 陆相性特性。 6 结论 上海浦东机场钻孔(Pd)地球化学元素的分布 与变化,与上新世一第四纪以来沉积环境密切相关, 体现了地球化学元素B和sr的亲海相特性与Ba元 素的亲陆相特性。Ga元素的分布显示了弱亲陆相 的特性。上新世一早更新世B和sr元素较低,Ba 元素较高,主要出现在冲积扇一辫状河流相地层中; 而B,Sr,B/Ga和Sr/Ba比值在330~320m,230~ 220m和190—180m地层中出现高值,推测这与当 时的干燥气候环境密切相关。中更新世B和sr元 素降低,主要集中在曲流河相地层沉积中;但是 140~135m地层中B,sr和Sr/Ba比值局部增高,与 同层位海相化石零星出现相应,推测与长江河口区 “嘉定海侵”有关。晚更新世、全新世的B和sr元 素,B/Ga和Sr/Ba比值在140~135m,90~50m, 47~30m和<29m的地层(溺谷相一浅海相)中均 较高,与同时期出现的丰富的海相化石对应,反映了 晚更新世以来的太湖、涌湖、镇江海侵的产物。 参考文献(References) 1 刘金陵,叶萍宜.上海、浙江某些地区第四纪孢粉组合及其在地 层和古气候上的意义.古生物学报,1977,16(1):1—10 Liu Jinling,Ye Pingyi.Quaternary pollen-spore distribution in Shanghai,Zhejiang region:Signiifcance of stratigraphy and paleo· climate.Acta Palaeontologica Sinica,1977,16(1):1—10 2王开发,张玉兰,蒋辉等.长江三角洲第四纪孢粉组合及其地 层、古地理意义.海洋学报,1984,6(4):485—495 Wang Kaifa,Zhang Yulan,Jiang Hui et a1.Quaternary pollen·spore assemblage in Changjiang Delta and its implication in stratigraphy and paleo-environment.Acta Oceanologiea Sinica,1984,6(4): 485—495 3覃军干,吴国碹,郑洪波等.从孢粉、藻类化石组合看长江三角 洲第一硬质粘土层的成因及其古环境意义.第四纪研究, 2004,24(5):546—554 Qin Jungan,Wu Guoxuan,Zheng Hongtm et a1.Palynomorph assemblages,oriign and paleoenvironmentla signiifcance of the upper most hard clay in the deltaic&irma of the Changjiang River. 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The present study examines 4 geochemical trace elements(Boron,Gallium,Strontium,Barium)in a 360m long Quaternary Borehole(Pd)recovered from the Changjiang River mouth.On the basis of paleomagnetic, petrologic,and biologic analyses,including grain-size and microfossils(Foraminifera and Ostracoda),this study has revealed trace element distribution in relation to various sedimentary facies.The results found that marine microfossil evidence of Boron and Strontium are marine.origin.and Barium and Gallium are more of terrigenous. Boron ranges from 47.22×10~to 55.38×10 in mean value from alluvia1.braided to meandering riverine sediments.reaches 97.69×10一in average in the drowned valley and shallow marine sediments,and 108.75× 10 in the deltaic section.Strontium.81.20×10一and 80.39×10~in average respectively in alluvia1.braided section and meandering section,is increased to 174.56×10~in the drowned valley and shallow marine sections, and slightly down to 135.71×10~in the deltaic section.B/Ga and Sr/Ba are 2.63 and 0.15 in mean value respectively in alluvial-braided section,reach 2.86 and 0.19 in turns in meandering section,while each increased to 5.58 and 0.35 in average in the drowned valley and shallow marine sediments,and then 5.64 and 0.27 in each in deltaic facies.That is to say that Boron,Strontium,B/Ga,and Sr/Ba印pear to be lower in alluvial to fluvial sediments of Pliocene,Early to Middle Pleistocene,and higher in marine influenced sediments of Late Quaternary age,chiefly including the drowned valley,shallow marine,and delta facies.On the contrary,Barium is higher in distribution in riverine sediments,and lower in marine influenced sections.which is evidenced by the fact that the mean value is generally decreased from 555.25×10~to 504.15×10~from alluvia1.braided deposits to deltaic facies.Gallium seems vague in distribution in the different facies,but shows a slightly higher value in the non— marine sediments than that of marine sediments.In a word,Boron and Strontium are marine-origin,and Barium and Gallium are more of terrigenous. Furthermore,there are 7 stages of high-value Boron,Strontium and B/Ga,Sr/Ba identified from the Pliocene and Quaternary sediments,closely in association with the regional paleoclimate evolution and global sea level oscillation.These high values of stage 1(330—320m),stage 2(230—220m),and stage 3(190—180m) probably result from the dry paleoclimate setting in Pliocene and Early Pleistocene,during that time no marine fossils were found in the sediments and the former landscape of study area remained as a high topography.The higher values of Boron,Strontium and B/Ga,Sr/Ba of stage 4,5,6,and 7(140—135m;90~50m;47—30m; <29m)took place coincidently with marine microfossil distirbution in the Late Quaternary sediments.implying the controls by marine transgressions primarily in the Late Pleistocene and Holocene. Key words Boron,Strontium,marine transgression,Quaternary stratirgaphy,paleoenvironmental implications,Changjiang River mouth
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