戰(zhàn) 慶

（上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海 200072）

長(zhǎng)江三角洲全新世海平面重建研究綜述

戰(zhàn) 慶

（上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海 200072）

通過(guò)綜述國(guó)內(nèi)外全新世海平面重建研究進(jìn)展，總結(jié)了全新世海平面重建的各種指標(biāo)和海平面重建存在的科學(xué)問(wèn)題，認(rèn)為冰川—水均衡作用、區(qū)域差異性構(gòu)造沉降、沉積物壓實(shí)和侵蝕再沉積作用是各地區(qū)全新世海平面差異性存在的主要原因；對(duì)長(zhǎng)江三角洲各海平面重建指標(biāo)進(jìn)行了有效性分析，得出基底泥炭、硅藻、有孔蟲轉(zhuǎn)換函數(shù)，海相地層、古人類遺址、TOC/TN和δ13C、TOC/TS和自生鐵硫化物是重建海平面的有效指標(biāo)，并對(duì)每個(gè)指標(biāo)的優(yōu)缺點(diǎn)及重建時(shí)需要考慮的問(wèn)題進(jìn)行了闡述。

全新世；海平面重建；標(biāo)志性指標(biāo)；長(zhǎng)江三角洲

河口地層及古地理環(huán)境的演變與海平面變化密切相關(guān)，包括其所控制的陸海相互作用及沉積物可容空間等，要弄清河口演化的機(jī)理，就非常有必要重建該河口的相對(duì)海平面變化過(guò)程，所以全新世高精度海平面重建，就成為全球變化研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。重建全新世高精度海平面變化過(guò)程，不僅是揭示過(guò)去全球變化中世界各地河口海岸地區(qū)沉積環(huán)境演變的重要基礎(chǔ)，也可以為利用歷史驗(yàn)潮站潮汐數(shù)據(jù)和短尺度氣候模型預(yù)測(cè)海平面波動(dòng)提供重要依據(jù)。然而，重建海平面又是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，特別是在海陸交互作用明顯的河口地帶。本文試圖通過(guò)論述國(guó)內(nèi)外海平面重建研究進(jìn)展，總結(jié)出全新世海平面重建的指標(biāo)以及存在的科學(xué)問(wèn)題，并對(duì)各地區(qū)全新世海平面重建存在的差異性給出原因解釋，最后對(duì)長(zhǎng)江三角洲海平面重建指標(biāo)進(jìn)行有效性分析。

1 國(guó)內(nèi)外全新世海平面重建研究進(jìn)展及存在的科學(xué)問(wèn)題

1.1 國(guó)外全新世海平面重建研究進(jìn)展

目前世界各地的學(xué)者利用珊瑚礁、基底泥炭、澙湖—砂壩沉積等各種古海岸線標(biāo)志和微體古生物轉(zhuǎn)換函數(shù)等方法，不僅重建了全新世高精度的海動(dòng)型海平面曲線，同時(shí)也揭示了全球各地相對(duì)海平面的顯著差異。

Fairbanks利用在巴巴多斯島(Barbados)近海獲取的珊瑚礁鉆孔首次建立了末次冰消期以來(lái)連續(xù)詳細(xì)的海平面波動(dòng)曲線[1]。Chappell和Polach通過(guò)研究位于巴布亞新幾內(nèi)亞Huon半島的一個(gè)全新世鉆孔重建了7000～1100014C yr BP的海平面曲線，其顯示了與Fairbanks相似的全新世海平面波動(dòng)模式，并得出在9000～1000014C yr BP期間海平面上升速率最快[2]（圖1）。Bard等對(duì)遠(yuǎn)離冰川且地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的塔希提島珊瑚礁進(jìn)行測(cè)年，研究結(jié)果顯示在距今13800年前發(fā)生一次海平面快速上升事件[3]，時(shí)間與巴巴多斯島珊瑚礁記錄的MWP-1a事件一致[1,4]，但比Younger Dryas事件早約1000年（圖1）。

圖1 末次盛冰期以來(lái)珊瑚礁記錄的全球海平面波動(dòng)Fig.1 Late Quaternary global relevant sea-level data from dated coral terraces

基底泥炭（全新世底部的鹽沼泥炭）上覆于末次盛冰

期（LGM）形成的硬質(zhì)黏土（古土壤、第一硬土層），因此其幾乎不受地層壓實(shí)作用的影響，也對(duì)海平面位置有直接的指示意義[5]。以往研究揭示，鹽沼泥炭的海拔高度與同時(shí)期的平均高潮位相當(dāng)[6,7]，故基底泥炭被各國(guó)學(xué)者普遍認(rèn)為是重建全新世高精度海平面曲線的有效指標(biāo)。21世紀(jì)以來(lái)，利用基底泥炭重建全新世海平面的研究日趨成熟，基于此方法世界各地一系列高精度全新世海平面曲線被建立起來(lái)。T?rnqvist在密西西比三角洲收集了約30個(gè)基底泥炭樣品，建立了研究區(qū)8000～3000 cal BP的海平面曲線，顯示該區(qū)全新世海平面一直處于平穩(wěn)緩慢上升狀態(tài)，并無(wú)海平面快速上升事件，也無(wú)高海平面存在[8]。Horton等通過(guò)收集前人的紅樹林泥炭測(cè)年結(jié)合自己的測(cè)年結(jié)果重建了Malay-Thai半島的全新世海平面曲線，其顯示距今9700～9250 cal yr BP海平面最低（-22.15±0.55m）、4850～4450 cal yr BP海平面最高（4.87±0.57m），在此期間海平面上升速率約5.5mm/yr；此后海平面開始下降，但仍位于該區(qū)現(xiàn)今海平面之上[9]。Bird等利用50個(gè)生長(zhǎng)于潮間帶的紅樹林泥炭數(shù)據(jù)結(jié)合淺海相沉積地層，重建了新加坡6500～9500 cal BP的海平面曲線，顯示在9500～8000 cal BP期間快速上升了14m，上升速率近1cm/yr，但7700 cal BP 前后海平面上升緩慢甚至停頓，之后又進(jìn)入快速上升期（7500～7000 cal BP快速上升約4m）[10]。Bird之后又利用新的泥炭測(cè)年建立了更加精確的海平面曲線，顯示8900～8100 cal BP 海平面快速上升（1.8cm/yr）、7800～7400 cal BP 海平面處停止?fàn)顟B(tài)、7400～6500 cal BP海平面又開始持續(xù)上升4～5m[11]。

利用微體古生物在地層中的分布來(lái)指示古水深，繼而反推古海平面位置，此方法曾得到廣泛應(yīng)用[12,13]，但由于其指示的古水深范圍和誤差較大，因此只能大體估計(jì)古海平面位置，而無(wú)法追求精確性。近年來(lái)利用有孔蟲、硅藻等微體生物屬種在現(xiàn)代海岸帶的分布規(guī)律，建立其與高程之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)，并將其利用到鉆孔重建海平面曲線的方法已在世界上得到廣泛應(yīng)用和認(rèn)可。Edwards和Horton利用鹽沼有孔蟲組合轉(zhuǎn)換函數(shù)，重建了英國(guó)普爾Arne半島的相對(duì)海平面曲線，結(jié)果顯示平均高潮位之上，以膠結(jié)質(zhì)有孔蟲為主的有孔蟲組合對(duì)古海平面的指示更加靈敏可靠，而在以鈣質(zhì)有孔蟲為主的低潮灘轉(zhuǎn)換函數(shù)的效果則相對(duì)較差[14]。Szkornik等在丹麥西部HoBugt的研究也發(fā)現(xiàn)高程是鹽沼相硅藻分布的最主要制約因素，利用硅藻組合建立的轉(zhuǎn)換函數(shù)能很好地反演地下水位變化，從而為該區(qū)全新世海平面的重建工作奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)[15]。

1.2 國(guó)內(nèi)全新世海平面重建研究進(jìn)展

有關(guān)學(xué)者在上世紀(jì)就已經(jīng)利用不同方法，建立了中國(guó)東海和東部沿海地區(qū)的數(shù)條末次全新世海平面曲線[16～19]，但缺乏基于可靠指標(biāo)建立的全新世高精度海平面曲線。21世紀(jì)以來(lái)中國(guó)學(xué)者也開始嘗試?yán)没啄嗵俊⒑Ｏ嗟貙訉W(xué)、微體古生物轉(zhuǎn)換函數(shù)、元素地球化學(xué)等指標(biāo)，重建中國(guó)東部沿海地區(qū)全新世高精度海平面曲線[20～23]，這些曲線顯示了中國(guó)東部沿海地區(qū)全新世海平面波動(dòng)的復(fù)雜多解性。

劉敬圃等通過(guò)收集中國(guó)東海、黃海、巽他陸架（Sunda shelf）、波拿巴海（Bonaparte sea）的泥炭、潮間帶沉積、淺海相沉積和紅樹林泥炭測(cè)年，重建了西太平洋地區(qū)的末次盛冰期以來(lái)的海平面波動(dòng)曲線，并從曲線中讀出6次MWP(meltwater pulse)事件，據(jù)此認(rèn)為該區(qū)海平面是呈階梯狀波動(dòng)上升模式，該曲線還顯示全新世的兩次海平面快速上升事件分別發(fā)生在～9800 cal yr BP (MWP-1C)和～9800 cal yr BP(MWP-1D)[20]（圖2）。宗永強(qiáng)重新檢查了中國(guó)東部沿海低緯度地區(qū)的所有適合重建海平面的數(shù)據(jù)，根據(jù)鉆孔巖性等資料將其重新分類利用，結(jié)果顯示不同地區(qū)的海平面曲線對(duì)全新世高海平面的呈現(xiàn)各不相同?？傮w而言，大河三角洲的中全新世海面（長(zhǎng)江三角洲）由于沉降和沉積物壓實(shí)作用，均位于現(xiàn)今海平面以下；而在構(gòu)造穩(wěn)定的地區(qū)中全新世海平面與現(xiàn)今海平面位置相當(dāng)；在構(gòu)造上升區(qū)（福建及臺(tái)灣海峽）中全新世海平面則高于現(xiàn)今1～2m[21]。王張華等利用一系列基底鹽沼泥炭和潮上帶沉積，重建了長(zhǎng)江三角洲南部全新世早中期高精度海平面曲線，結(jié)果顯示該區(qū)8600～8500 cal yr BP 和7600～7400 cal yr BP 兩個(gè)時(shí)期海平面快速上升2m，8500～8300 cal yr BP、8300～8000 cal yr BP和7900～7200 cal yr BP三個(gè)時(shí)期海平面上升速率分別高達(dá)30mm/yr、10mm/yr和5mm/yr[22,23]。

圖2 末次盛冰期以來(lái)西太平洋海平面波動(dòng)曲線Fig.2 Stepwise postglacial sea-level rise in the weatern Pacific

另外還利用其他指標(biāo)記錄了中國(guó)沿海地區(qū)的全新世海平面快速上升事件，通過(guò)分析位于崇明島的兩個(gè)鉆孔，發(fā)現(xiàn)距今9000～8400 cal yr BP該區(qū)海平面快速上升。Saito的研究發(fā)現(xiàn)在距今9000～8000 cal yr BP前長(zhǎng)江河口開始后退，長(zhǎng)江三角洲沉積中心開始向陸地移動(dòng)，據(jù)此推斷在此期間海平面快速上升[24]；筆者等通過(guò)分析位于長(zhǎng)江水下三角洲ZK9孔沉積物，發(fā)現(xiàn)在距今9000 cal yr BP前后沉積物的TOC/TN和TOC值發(fā)生明顯變化，從而得出該區(qū)在距今9000 cal yr BP左右存在一次海平面快速上升事件[25]。

1.3 國(guó)內(nèi)外全新世海平面重建研究存在的科學(xué)問(wèn)題

通過(guò)綜合比較分析國(guó)內(nèi)外全新世高精度海平面重建的研究，筆者總結(jié)出以下幾點(diǎn)當(dāng)今全新世海平面重建工作中存在熱門爭(zhēng)論和科學(xué)問(wèn)題：

（1）全新世海平面的上升模式問(wèn)題。相對(duì)海平面在全新世期間是持續(xù)穩(wěn)定上升[8]，還是呈現(xiàn)階梯狀跳躍式上升模式[10,11,20,26]。

（2）長(zhǎng)江三角洲中全新世是否存在高海平面。部分學(xué)者認(rèn)為在全新世中期存在高于現(xiàn)今的海平面[18,27]，全新世中期（5～6 ka yr BP）長(zhǎng)江三角洲海平面已達(dá)到或高于現(xiàn)今海平面[27]；有些學(xué)者則對(duì)這種觀點(diǎn)持否定態(tài)度[19,28]。

（3）全新世共出現(xiàn)幾次海平面快速上升事件及事件發(fā)生時(shí)間。Chappell和Polach對(duì)巴布亞新幾內(nèi)亞Huon半島的珊瑚礁研究，認(rèn)為9000～1000014C yr BP期間海平面上升速率最快[2]（圖1）。Tamura等在湄公河三角洲的研究，顯示該區(qū)海平面在8500～8400 cal BP的100年時(shí)間內(nèi)快速上升5m[29]。 Bird等通過(guò)紅樹林泥炭建立的海平面曲線，顯示8900～8100 cal BP 海平面快速上升（1.8cm/yr），7400～6500 cal BP海平面又開始快速上升4～5m[11]。Hijma和Cohen在荷蘭鹿特丹的研究顯示，該地區(qū)海平面快速上升始于8450±44 cal yr BP[30]。李永祥等利用基底泥炭數(shù)據(jù)重建的密西西比三角洲全新世早期海平面曲線，顯示該區(qū)海平面于8245±55 cal yr BP開始快速上升[31]。劉敬圃等綜合前人研究結(jié)果建立的全新世海平面曲線，顯示～9800 ka BP海平面開始快速上升[20]（圖2）。Hori和Saito則認(rèn)為9000～8500 ka BP 為全新世海平面快速上升期，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)每次海平面快速上升后的相對(duì)穩(wěn)定期是各大三角洲的快速發(fā)育期[32]。于世勇等通過(guò)對(duì)瑞典波羅的海東南部小流域盆地海進(jìn)海退序列的研究發(fā)現(xiàn)，勞倫太德冰蓋（Laurentide Ice Sheet）融水導(dǎo)致該區(qū)距今7600 ka BP 前后海平面快速上升4.5m[33]。王張華等在長(zhǎng)江三角洲南部的研究顯示該區(qū)全新世海平面在8600～8300 cal BP 和7600～7400 cal BP兩個(gè)時(shí)期快速上升2m[22]。

（4）全新世第一次海平面快速上升事件、Agassiz-Ojibway Lake溢水事件（MWP1-c？）和8200 yr全球變冷事件三者之間的耦合關(guān)系。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，全新世早期（9000～8200 cal yr BP）的海平面快速上升事件[10,11,30,31,32]，在時(shí)間上與格陵蘭冰芯記錄的8200 yr全新世全球變冷事件相吻合[34]，并推測(cè)Agassiz-Ojibway Lake溢水事件是全新世早期海平快速上升和8200 yr全球變冷事件的驅(qū)動(dòng)因素[30,35]，但對(duì)三者的確切發(fā)生時(shí)間爭(zhēng)議較大。Hijma和Cohen利用9個(gè)基底泥炭數(shù)據(jù)恢復(fù)了荷蘭鹿特丹地區(qū)的全新世早期海平面曲線，根據(jù)泥炭數(shù)據(jù)結(jié)合以往研究結(jié)果得出該地區(qū)海平面快速上升始于8450±44 cal yr BP，與Agassiz-Ojibway Lake溢水事件發(fā)生時(shí)間（8470±300）相吻合，但早于8200 yr全新世全球變冷事件約200年[30]。李永祥等同樣利用基底泥炭數(shù)據(jù)重建了密西西比三角洲全新世早期海平面曲線，結(jié)果顯示該區(qū)海平面于8245±55 cal yr BP開始快速上升，這與8200 yr全新世全球變冷事件發(fā)生時(shí)間一致，但晚于Agassiz-Ojibway Lake溢水事件發(fā)生時(shí)間[31]。王張華等建立的長(zhǎng)江三角洲全新世早中期海平面曲線所顯示的全新世海平面快速上升開始時(shí)間（8600～8300 cal BP）則要早于Agassiz-Ojibway Lake溢水事件發(fā)生時(shí)間[22,23]。

2 全新世海平面差異性原因分析

世界各地基于同類指標(biāo)或不同類指標(biāo)建立的全新世海平面曲線都具有很強(qiáng)的地域性，分布于全球各個(gè)地區(qū)的海平面曲線無(wú)論是曲線形式還是海平面位置、波動(dòng)時(shí)間及速率都各不相同。總結(jié)以往關(guān)于全新世海平面差異性的原因分析主要包括以下幾點(diǎn)：

2.1 冰川—水均衡作用

冰川均衡作用是由于冰川發(fā)育或消融引起的地殼下沉或反彈。具體可以解釋為當(dāng)冰川生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)，由于冰川下伏地層受到的壓力變大從而導(dǎo)致地殼下沉；相反當(dāng)冰川消融時(shí)，由于上覆壓力消減從而引起下伏地殼反彈。水均衡作用是指由海平面升降引起的地殼下沉或反彈，即當(dāng)海平面上升時(shí)，導(dǎo)致海水下覆地層下沉，而未被海水淹沒(méi)的沿海地區(qū)地層則由于蹺蹺板效應(yīng)出現(xiàn)地層抬升（圖3）。

圖3 冰川—水均衡作用示意Fig.3 Glacio-hydro isostasy effect

Miettinen在研究Litorina海全新世海侵歷史時(shí)發(fā)現(xiàn)，位于Litorina海不同位置的海岸線高程各不相同，但都高于現(xiàn)今海平面，認(rèn)為這是由冰川均衡作用在不同區(qū)域響應(yīng)的差異性引起的[36]。于世勇等通過(guò)對(duì)瑞典波羅的海東南部小流域盆地海進(jìn)海退序列的研究發(fā)現(xiàn)，斯堪的那維亞冰蓋（Scandinavian Ice Sheet）消退導(dǎo)致的冰川均衡作用（地層反彈），導(dǎo)致地層記錄的7600 ka BP 前后海平面高于現(xiàn)今3～7.2m，而到距今6500 ka BP以后由于冰川活動(dòng)減弱導(dǎo)致海平面又恢復(fù)至當(dāng)今位置[33]。Horton等在Malay-Thai半島建立的全新世海平面曲線顯示，距今4850～4450 cal yr BP海平面高于現(xiàn)今海平面4.87±0.57m，此后海平面開始下降，但高于現(xiàn)今海平面，其認(rèn)為這種現(xiàn)象是水均衡作用導(dǎo)致的結(jié)

果。長(zhǎng)江三角洲位于低緯度地區(qū)，全新世海平面主要受水均衡作用的影響[26]。Yokoyama等研究發(fā)現(xiàn)位于日本西海岸在西向東分布的三個(gè)島嶼全新世中期（～5500～5000 cal yr BP）的海平面高度分別為-2m、1m、2m，其將此差異歸因于海平面上升后中國(guó)東海的水均衡作用[37]。Hori等的研究顯示位于長(zhǎng)江三角洲前緣的HQ98孔全新世中期的潮間帶沉積，比位于崇明島的CM97孔同時(shí)期潮間帶沉積高4.7m，而這兩個(gè)鉆孔所在位置的潮差卻差別不大，所以認(rèn)為這種差異也是由水均衡作用導(dǎo)致的[32]。王張華等在長(zhǎng)江三角洲南部建立的全新世早中期海平面曲線比同時(shí)期在新加坡建立的海平面低4m，但是又比塔西提島珊瑚礁記錄的海平面高10m，也將這種差異歸因于水均衡作用[22]。

2.2 區(qū)域差異性構(gòu)造沉降

構(gòu)造沉降是由地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而引起的大面積的地面下沉。它表現(xiàn)為地表的高程在一定時(shí)期內(nèi)不斷地降低，或?qū)е碌貙影记F(xiàn)象（地震學(xué)詞典）。以往研究顯示中國(guó)東部沿海地區(qū)第四紀(jì)地層受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的差異性沉降[38]。

趙寶成在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)通過(guò)研究對(duì)比大量第四紀(jì)鉆孔，發(fā)現(xiàn)該區(qū)海相地層由陸向海傾斜，沿海平原地區(qū)MIS3期（氧同位素3期）相對(duì)海平面明顯高于深海氧同位素和珊瑚礁的海平面記錄，他認(rèn)為MIS3期相對(duì)海平面位置較高的現(xiàn)象是由差異性構(gòu)造沉降引起的[39]。Hanebuth等在紅河三角洲和巽他陸架也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象[40]。辛立國(guó)等研究認(rèn)為斷裂對(duì)中國(guó)東海150m以深海域相對(duì)海平面的變化有重要影響，這種作用使東海150m以深海底至少下降了30m，并認(rèn)為這是前人誤認(rèn)為中國(guó)東海末次冰盛期最低海面位置位于現(xiàn)今海面下150～160m一帶的主要原因[41]。黎兵等通過(guò)監(jiān)測(cè)分布于上海市不同地點(diǎn)的基巖監(jiān)測(cè)標(biāo)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江口地區(qū)西部隆升、東部沉降且向東沉降速率增大，并認(rèn)為地幔對(duì)流和青藏高原擠壓共同作用導(dǎo)致的地殼熱流值差異是直接驅(qū)動(dòng)力[42]。

2.3 沉積物壓實(shí)作用

研究沿海堆積平原的地面下沉和海面變化問(wèn)題時(shí)，必須充分估計(jì)到沉積物壓實(shí)的因素[43]。楊建明提出一種根據(jù)沉積物的平均孔隙度—厚度關(guān)系曲線計(jì)算沉積物壓實(shí)量的方法，并將其運(yùn)用到數(shù)個(gè)位于福建沿海地區(qū)的全新世鉆孔，結(jié)果發(fā)現(xiàn)孔深不足40m的沉積物樣品最大沉降量可達(dá)3m多[44]。張鳳英和劉尚仁利用沉積物壓實(shí)校正公式△h=h(n0-n)/(1-n0)及壓實(shí)前后孔隙度參數(shù)對(duì)一系列全新世鉆孔進(jìn)行沉積物壓實(shí)量估算，研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)深度約60m的全新世鉆孔，沉積物的壓實(shí)量可達(dá)4.27m[45]。Soria等通過(guò)測(cè)試不同類型沉積物開始沉積的孔隙度和經(jīng)過(guò)壓實(shí)沉積后這些沉積物的空隙度，計(jì)算各類型沉積物的壓實(shí)率，并據(jù)此計(jì)算鉆孔的總壓實(shí)量，研究結(jié)果顯示一個(gè)孔深9.25m的鉆孔其壓實(shí)量可達(dá)1.64～5.63m[46]。Edwards利用有孔蟲轉(zhuǎn)換公式對(duì)用5個(gè)泥炭和有機(jī)質(zhì)泥測(cè)年建立全新世中晚海平面曲線進(jìn)行了校正，結(jié)果發(fā)現(xiàn)校正后的曲線與前人用模型反演的海平面曲線基本一致，他認(rèn)為前人利用傳統(tǒng)方法建立的海平面曲線與模型反演的海平面曲線差別較大是由沉積物的壓實(shí)作用引起的，據(jù)此他又將前人的所有測(cè)年樣品進(jìn)行沉積物壓實(shí)校正，校正后的海平面曲線與模型反演的海平面曲線基本一致[14]。

2.4 侵蝕和再沉積作用

侵蝕和再沉積作用主要是因?yàn)樗?、潮汐、風(fēng)暴潮等外力對(duì)地層沉積物的侵蝕再搬運(yùn)，在被侵蝕和再沉積地層中形成不整合面，上下地層突變接觸[22]。因此如果運(yùn)用這些沉積地層中的海平面標(biāo)示物重建海平面，就會(huì)產(chǎn)生較大誤差，從而影響海平面曲線的精度。

3 長(zhǎng)江三角洲地區(qū)高精度海平面重建的指標(biāo)選取及需要考慮的問(wèn)題

理論上凡是可以指示古海岸線和古海平面位置的指標(biāo)都可以用于全新世海平面重建?？偨Y(jié)以往研究，用于重建全新世海平面曲線的指標(biāo)主要包括：海蝕地貌、珊瑚礁及依附其上的生物化石、基底泥炭、海相沉積地層、微體古生物轉(zhuǎn)換函數(shù)、TOC/TN和δ13C指標(biāo)、TOC/TS和自生鐵硫化物指標(biāo)、古人類遺址反推法。

海蝕地貌（海蝕穴、海蝕巖、海蝕臺(tái)、海蝕階地）是確定海平面位置的直接證據(jù)，但相對(duì)于其他海平面指標(biāo)而言，海蝕地貌的形成年代難以確定，因此較少被應(yīng)用于全新世海平面重建。

珊瑚礁及依附其上的生物化石是重建全新世海平面的最有效指標(biāo)。當(dāng)海平面穩(wěn)定或海平面上升和下降速率與珊瑚生長(zhǎng)速率相當(dāng)時(shí)，珊瑚礁才能發(fā)育，因此珊瑚礁以及依附其上的藻類或牡蠣等甲殼類動(dòng)物對(duì)海平面位置有直接的指示意義；另外珊瑚礁及依附其上的生物殼體（碳酸鈣）不易受搬運(yùn)改造，便于精確定年，也使其成為最理想的全新世海平面重建方法。但長(zhǎng)江三角洲地區(qū)并無(wú)珊瑚礁發(fā)育，因此該方法在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)并不適用。

基底泥炭（全新世底部的鹽沼泥炭），是重建長(zhǎng)江三角洲地區(qū)全新世高精度海平面曲線的有效指標(biāo)[10,47]。在最近幾年中，也已經(jīng)試圖利用太湖平原基底泥炭的高程—年齡重建長(zhǎng)江三角洲早中全新世海平面曲線[22,23]。不過(guò)大量鉆孔顯示，長(zhǎng)江三角洲地區(qū)基底泥炭的發(fā)育有限（由于長(zhǎng)江輸沙量大和沉積速率快的原因，通常發(fā)育泥炭質(zhì)泥）；而以往研究中展示的泥炭大部分位于海相地層中上部和湖相地層頂部，這部分泥炭數(shù)據(jù)一方面難以估計(jì)下伏地層壓實(shí)作用的幅度，另一方面其所形成的環(huán)境高程和當(dāng)時(shí)海平面位置之間的聯(lián)系還需要大量調(diào)查和模擬工作[19,21]。

海相沉積地層學(xué)，特別是潮灘相沉積也是重建海平面曲線的有效指標(biāo)。Saito等通過(guò)識(shí)別鉆孔中潮灘相沉積，認(rèn)

為全新世中期（5～6 ka BP）長(zhǎng)江三角洲海平面已達(dá)到或高于現(xiàn)今海平面[24]。但是海相沉積物容易受到后期侵蝕再改造，無(wú)法代表當(dāng)時(shí)確切的海平面位置，另外壓實(shí)作用的不確定因素也無(wú)法保證所建曲線的精度[10,11]。長(zhǎng)江三角洲全新世沉積厚度較大，后期侵蝕改造作用也很強(qiáng)烈，因此海相沉積—地層學(xué)方法無(wú)法保證長(zhǎng)江三角洲海平面曲線的精度。

利用微體古生物轉(zhuǎn)換函數(shù)重建全新世海平面曲線雖然已經(jīng)在世界上得到廣泛應(yīng)用和認(rèn)可，但是由于長(zhǎng)江口地區(qū)特殊的沉積環(huán)境、高沉積速率和強(qiáng)潮流作用，對(duì)海平面有良好指示意義的膠結(jié)質(zhì)有孔蟲罕見，而以鈣質(zhì)有孔蟲為主，潮灘常見的多為鹽度適應(yīng)廣泛的畢克卷轉(zhuǎn)蟲、九字蟲、希望蟲等[48,49]，難以用來(lái)建立高精度的轉(zhuǎn)換函數(shù)；硅藻方面，目前還尚未見到有關(guān)長(zhǎng)江三角洲全新世鉆孔沉積物的研究成果，我們也已經(jīng)嘗試了三個(gè)全新世鉆孔，但硅藻濃度均異常低且不易保存[50]，從而增加了此方法的應(yīng)用難度，因此該方法在長(zhǎng)江口應(yīng)用的可行性還有待更多工作。

TOC/TN和δ13C、TOC/TS和自生鐵硫化物等元素地球化學(xué)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)陸源海源沉積物和鹽沼—潮灘沉積相得到識(shí)別，也可應(yīng)用于全新世海平面重建工作當(dāng)中[25,51]。筆者等通過(guò)分析長(zhǎng)江口水下三角洲全新世鉆孔沉積物的TOC/ TN和δ13C發(fā)現(xiàn)，在全新世早期（～9 cal ka BP）該區(qū)有一次明顯的海平面上升事件。但是由于在較長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)期內(nèi)沉積物的有機(jī)質(zhì)可能會(huì)降解，另外加上長(zhǎng)江三角洲陸源輸入的有機(jī)質(zhì)豐富且現(xiàn)代潮灘外來(lái)物種互花米草廣布，導(dǎo)致這些指標(biāo)應(yīng)用到鉆孔中沉積物中實(shí)施難度較大[25]。

古人類遺址反推法是指利用沿海古人類遺址在各個(gè)時(shí)期的分布狀況和海拔高度推測(cè)當(dāng)時(shí)海平面可能出現(xiàn)的位置。陳中原等通過(guò)收集分析分布于長(zhǎng)江三角洲的新石器文化遺址基底的海拔高度，得出長(zhǎng)江三角洲全新世并未出現(xiàn)高于現(xiàn)今的海平面[19]。朱誠(chéng)等通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江三角洲和寧紹平原的新石器時(shí)代遺址的時(shí)空分布和有孔蟲的研究分析得出，該區(qū)全新世最大海侵發(fā)生在10～7 kaBP，從而否定了該區(qū)7～5 kaBP 高海面的假說(shuō)[28]。

由此可見，在長(zhǎng)江口地區(qū)獨(dú)特的沉積環(huán)境中，要實(shí)現(xiàn)全新世海平面的高精度研究，首先必須找到可靠、可行的海平面標(biāo)尺。表1為長(zhǎng)江三角洲海平面重建指標(biāo)優(yōu)缺點(diǎn)及其有效性分析。

表1 海平面重建指標(biāo)優(yōu)缺點(diǎn)及其有效性Table 1 The pros and cons of sea level indicators

海相地層 普適性高，易辨識(shí) 易受侵蝕擾動(dòng)，難于★★★ √計(jì)算壓實(shí)率有孔蟲及其 普適性高，精度相對(duì) 膠結(jié)質(zhì)有孔蟲簇狀分★★★★ √轉(zhuǎn)換函數(shù) 較高 布，較難保存硅藻及其 普適性高，精度相對(duì) 硅藻濃度低，不易?！铩铩铩镛D(zhuǎn)換函數(shù)較高 存TOC/TN和 普適性高，不受環(huán)境 自身降解，河流輸入★★★ √δ13C指標(biāo) 限制 的陸源有機(jī)質(zhì)豐富TOC/TS和 普適性高，不受環(huán)境 有待研究 ★★★自生鐵硫化物 限制古人類遺址 精確度低，受時(shí)空分★布限制

4 結(jié)論

全新世海平面的上升模式、長(zhǎng)江三角洲中全新世是否存在高海平面、全新世共出現(xiàn)幾次海平面快速上升事件及事件發(fā)生時(shí)間、全新世第一次海平面快速上升事件、Agassiz-Ojibway Lake溢水事件（MWP1-c？）和8200 yr全球變冷事件三者之間的耦合關(guān)系，是全新世海平面重建存在的主要科學(xué)問(wèn)題。

冰川—水均衡作用、區(qū)域差異性構(gòu)造沉降、沉積物壓實(shí)和侵蝕再沉積作用是各地區(qū)全新世海平面差異性存在的主要原因?；啄嗵俊⒐柙?、有孔蟲轉(zhuǎn)換函數(shù)，海相地層、古人類遺址、TOC/TN和δ13C、TOC/TS和自生鐵硫化物是長(zhǎng)江三角洲地區(qū)重建海平面的有效指標(biāo)，各指標(biāo)也存在自身的優(yōu)缺點(diǎn)。

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Holocene sea-level reconstruction for the Yangtze delta plain, China

ZHAN Qing
(Shanghai Institute of Geological Survey, Shanghai 200072, China)

This study summarizes Holocene sea-level research at China and abroad and describes various relative sealevel indicators and scientific questions. There are clear differences in relative sea level in different areas of the world related to factors such as glacio-hydro isostasy, local differential tectonic subsidence, and sediment compaction and re-deposition. Basal peat, diatom and foraminifer-based sea-level transfer functions, marine sediments, palaeohuman ruins, total organic carbon/total nitrogen, δ13C, total organic carbon, total solids, and authengenic iron sulfide are impactful indicators, and all have their advantages and disadvantages in reconstructing Holocene sea level.

Holocene; sea level reconstruction; iconic index; Yangtze delta plain

P534.63

A

2095-1329(2015)01-0080-06

2014-12-04

2015-02-10

戰(zhàn)慶(1983-),男,博士,主要從事第四紀(jì)地質(zhì)研究.

電子郵箱: zhanqing5203893@163.com

聯(lián)系電話: 021-56618095

國(guó)家公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“海岸帶資源開發(fā)與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(201211009);國(guó)家海洋地質(zhì)保障工程“長(zhǎng)江三角洲海岸帶綜合地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測(cè)”(GZH201200506)

10.3969/j.issn.2095-1329.2015.01.019