黃向青, 梁 開, 習 龍, 夏 真, 張順枝

自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點實驗室, 廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局, 廣東廣州 510075

北部灣為南海西北部一個大型半封閉海灣, 沿岸大小徑流發(fā)育, 與印度洋東北部以中南半島相隔,以北廣大腹地為高原向丘陵過渡地帶, 東被雷州半島和海南島所阻, 整體呈扇形向南部海洋開張, 海盆沉積環(huán)境穩(wěn)定, 最大水深為 100 m, 海底地形自岸向中部、自北向南逐步加深, 由于地處東亞低緯度季風區(qū), 亦為夏季風和北方冷空氣交匯地帶。前人分析了全新世北部灣沉積環(huán)境等(李珍等, 2005;Li et al., 2010; 崔振昂等, 2017), 但總體來看, 對其形成及其與氣候、冰川等內(nèi)在關(guān)系研究未有開展。北部灣為全新世海侵而成, 把握該灣的形成和演進特征是進一步保護、開發(fā)和預測北部灣環(huán)境資源等的重要基礎(chǔ), 其形成與海平面變化相互聯(lián)系。Sr/Ba

比值可應(yīng)用于沉積環(huán)境、海平面變化等對比劃分研究之中, 且與海平面具有相關(guān)性, 可表示海陸相互作用(韋桃源等, 2006; 岳軍等, 2011; 張輝等,2019)。該灣地處南海西北一隅, 南海海盆向西南快速擴張而導致對巽他陸架向北延伸有所收窄和阻隔,從而擴大了北部灣作為南海北部陸架的范疇, 其主要受南海海盆體系海水上溯影響, 該灣遠離臺灣海峽和粵東海域、呂宋海峽、中南半島以南的巽他陸架等而具有一定獨立性, 上述 Sr/Ba可用以表示以南熱帶海洋溫暖高鹽海水及其向陸進侵, 而微體古生物有孔蟲和硅藻同樣廣泛應(yīng)用于海洋古環(huán)境和重建。本文圍繞北部灣南部海盆STAT22巖芯地球化學元素測試以及有孔蟲、硅藻微體古生物鑒定結(jié)果以及年代測定, 對比分析了它們的分布、變化、氣候關(guān)系以及指示意義等。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

北部灣于全新世接受海侵之前為風化剝蝕陸相沉積環(huán)境, 區(qū)域廣布硅酸鹽巖類及其碎屑巖類以及石灰?guī)r類, 有華力西期、印支期火成巖并出露玄武質(zhì)巖類。第四系地層廣布, 湛江組和北海組等巖性較為松散, 沿海分布有第四系海積、洪積、坡洪沉積物等。從地質(zhì)構(gòu)造運動來看, 屬于印支板塊東緣、華南板塊西緣交匯地帶, 第四紀玄武巖漿噴發(fā)隆起的火山運動規(guī)模范圍小, 主要以北部的潿洲島為代表, 該島最晚在全新世約7.0 ka再次火山爆發(fā),屬于南海盆地地幔熱柱延伸分支點能量釋放而使得北部灣其它噴發(fā)和隆起并不活躍。古地層發(fā)育有北西和南北走向深大斷裂紅河斷裂(組)、北東走向潿西南斷裂(組), 發(fā)育有鶯歌海、河內(nèi)和北部灣盆地,受到裂陷作用和河流輸入巨量物質(zhì)的超壓效應(yīng), 下凹負海拔與周邊西、北、東的中南半島、十萬大山、海南島等隆起形成強烈垂直反差, 周緣有受盆地下陷應(yīng)力影響的第四系沉降帶。鶯歌海盆地、北部灣盆地還多發(fā)育淺斷層, 埋藏古河道交錯疊置, 主要走向與盆地、斷裂走向基本一致, 末次冰盛期(LGM)以來的倒三角沉積錐體位置與盆地中心可對應(yīng), 表明淺層仍然存在深層裂陷等下沉應(yīng)力和板塊錯動潛在影響, 在地表面貌上形成河盆(湖盆)、谷地、河道等各級廣闊低地體系, 并且鶯歌海盆地與瓊東南盆地相連通, 加強了低地體系敞開向南海海盆西北陸坡傾斜, 紅河為同屬西藏高原造山帶的橫斷山脈所發(fā)育斷裂并經(jīng)河流下切流至北部灣入海。

2 資料與方法

2009年 10月在北部灣南部海盆水域進行了STAT22巖芯重力取樣, 該巖芯長度 310 cm, 底部310—305 cm 屬晚更新統(tǒng), 以上為全新統(tǒng)且?guī)r性和沉積物連續(xù), 自下往上相間出現(xiàn)砂質(zhì)黏土、黏土、粉砂質(zhì)黏土, 為灰色和深灰色, 質(zhì)軟呈較強黏性,下部多見貝殼碎片等, 對上述位置巖芯進行了現(xiàn)場描述(圖1a, 表1)。按照不同深度甄選了7個浮游有孔蟲Globigerinoides ruber樣品, 對其鈣質(zhì)殼體進行碳同位素 AMS14C測年, 由北京大學核物理與核技術(shù)國家重點實驗室以及 Beta實驗室完成, 使用Calib 7.0.1軟件進行年齡校正, 海洋碳庫效應(yīng)選取西沙群島 3個已知點平均值進行校正, 得出全新世年齡的 2σ年齡為 0.72～11.2 ka, 年齡分布為830～11 110 a, 并采用線性插值方法得到年齡框架(表1, 圖1b)。對上述位置所取巖芯主要按照5 cm距離原則分樣, 共取得沉積物樣品62個, 由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局實驗測試所進行了微量元素Sr和Ba、微體古生物測試鑒定工作?？紤]到沉積物碎屑物質(zhì)對游離態(tài)化學元素的影響, 對經(jīng)低溫烘干處理的樣品剔揀出生物殘殼, 并對樣品加入鹽酸浸泡之后過濾以去除殘渣, 濾液蒸發(fā)至干再以鹽酸調(diào)整酸度之后待用。測試過程采用BSA224S高精度電子天平稱取0.05 g試樣, 加硝酸和氫氟酸式樣進行160～180℃加熱分解, 冷卻之后再加2 mL鹽酸加熱消解鹽類,再冷卻之后加0.5 mL銠內(nèi)標溶液80℃保溫之后再冷卻至室溫, 采用硝酸移至50 mL容量瓶并備制工作曲線標準溶液備測, 測試依據(jù)為 GB/T20260—2006, 設(shè)備為ICP-OES 4300DV型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀; 有孔蟲鑒定: 取干樣6.0～10.0 g, 經(jīng)清水充分浸泡分散后, 用0.063 mm標準銅篩篩洗, 取篩上樣品烘干, 鑒定、統(tǒng)計和挑選大于0.15 mm的個體, 豐度換算為個/(10 g)。硅藻鑒定: 每個樣品取干樣1.0 g, 放入100 mL燒杯, 加入過氧化氫約20 mL充分反應(yīng), 純凈水沖洗至中性, 再倒入 50 mL的離心管,晾干后采用比重為 2.4的重液進行浮選, 把浮選液收集到10 mL離心管并進行稀釋, 用滴管取1/n滴, 用中性樹膠制成固定片, 在 Zeiss Axio.Imager.A1相差顯微鏡下進行鑒定, 其豐度換算為個/g。

圖1 STAT22巖芯位置以及巖芯年齡-深度關(guān)系Fig. 1 Location map and age-depth frame of sediments core STAT22

表1 現(xiàn)場巖芯沉積物描述和有孔蟲G.ruber的AMS14C測年結(jié)果Table 1 Sediments description and G.ruber aging data at different depth of sediments core STAT22

3 研究成果

3.1 海侵及演變階段劃分

巖芯微體古生物化石豐富, 浮游有孔蟲共有7屬13種, 底棲有孔蟲為35屬54種, 前者主要為表層和近表層暖水種, 混入少量冷水種, 后者主要為近岸淺海種。硅藻有19屬29種, 主要為淺海廣溫種, 混入一些外海種。在把握上述巖性的基礎(chǔ)上,現(xiàn)依據(jù)巖芯 Sr/Ba階段性變化轉(zhuǎn)折特征, 并結(jié)合浮游、底棲有孔蟲和硅藻豐度和含量等變化特征, 再對比前人9.5 ka以來的δ18O數(shù)據(jù)(崔振昂等, 2017),現(xiàn)將北部灣海侵及演變分為以下幾個主要階段。

3.1.1 古河口灣階段(11.1—9.0 ka)

該巖芯全新統(tǒng)以黏土質(zhì)粉砂為主, 底部年齡為11.1 ka, 下伏沉積物屬晚更新統(tǒng)末期, 年齡為18.0 ka, 兩者風化界面明顯且不整合, 年齡差距亦較大, 顯示了陸相風化剝蝕之后海侵及海相環(huán)境的穩(wěn)步建立。海侵首先是快速侵入低地古河盆或者古湖盆而形成古河口灣, 地貌形態(tài)為開口向南的袋狀水域, 自前述巖性可見接近底部含有大量蚌、螺、蜆等生物殼體碎片。前人認為北部灣海侵始于11.7 ka(Li et al., 2010), 與本巖芯的11.1 ka基本一致。北部灣以南的巽他陸架約自11.0～10.0 ka開始侵沒(Xu et al., 2017), 顯示當時南海海洋同步向西和向北快速推進。該階段北部灣 Sr/Ba快速升高,范圍介于0.88～1.11, 平均為1.00, 總體處于高值階段(圖2a)。上升趨勢斜率為0.11/ka, 以相對標準差衡量的變化幅度為 17.04%; 該階段有孔蟲含量較高, 浮游和底棲有孔蟲平均豐度依次為368個/(10 g)、2674個/(10 g)(圖 2b–c)。浮游有孔蟲表層暖水種Globigerinoides quadrilobatus、G.ruber為優(yōu)勢種, 含量共計 75.49%, 又以前者含量略高,少量見有近表層暖水種 G.sacculifer, 冷水種Globigerina bulloides尚未出現(xiàn), 故含量為零(圖2d–g), 但另外混入少量其它冷水種或深水種Neogloboquadrina pachyderma、N.dutertrei, 平均共計為15.60%, 零星見有暖水種G.conglobatus。底棲有孔蟲優(yōu)勢種有近岸淺海種 Textularia foliace、Pseudorotalia schroeteriana以及南海暖流指示種Bigenerina nodosaris(圖 2h–j), 另外還有 Heterolepa praecineta, 共計 49.30%, 次優(yōu)勢種有近岸淺海種Elphidium advenum、Pseudorotalia indopacifica、Quinqueloculina seminula(圖 2k–m), 共計 22.50%,以上優(yōu)勢種和次優(yōu)勢種共為 71.80%。散見有T.stricta、Siphonaperta agglutinans、Hanzawaia mantaensis、Triloculina tricarinata、Florilus decorus等?？赡苡捎趲r芯所處環(huán)境變化原因, 該階段未見保存有硅藻化石, 其豐度和含量為零(圖2n–t)。以上表明由于升溫冰消和氣候改善而使得海水向陸快速侵進。

3.1.2 古海灣階段(9.0—4.0 ka)

氣溫繼續(xù)上升并進入大暖期, 隨后大暖期結(jié)束出現(xiàn)新冰期, 全球氣候、冰川變化背景因素導引了北部灣海平面波動變化, 再可劃分為以下兩個亞階段。

(1)古河口灣擴張形成古海灣(9.0—6.0 ka)

海侵繼續(xù)擴張并與瓊州海峽完成了貫通。早期認為 10.6—7.1 ka是瓊州海峽形成主要時期, 近來得出其最終形成約為8.0 ka之前(陳亮等, 2014; 倪玉根等, 2014), 綜合可知瓊州海峽于8.0—7.0 ka形成并與北部灣連通。該階段Sr/Ba介于0.93—1.11,平均為 0.99, 于高峰有所波動, 但總體仍然保持高值(圖 2a), 對比可見 δ18O 為最高, 達到–2.40‰(V-PDB, 下同), 表明海侵最強。Sr/Ba先升后跌, 下降趨勢斜率為0.07/ka, 變化幅度為10.72%;該階段浮游、底棲有孔蟲豐度進一步升高并出現(xiàn)峰值, 平均依次為 575個/(10 g)、4098個/(10 g)(圖2b–c), 優(yōu)勢種進一步加強, G.quadrilobatus、G.ruber含量相近, 共計93.50%占絕對優(yōu)勢, G.sacculifer降低, G.bulloides仍然未見(圖 2d–g), N.pachyderma 等減少, 零星見有黑潮種 Pulleniatina obliquiloculata為 0.50%。此間底棲有孔蟲優(yōu)勢種 T.foliace、P.schroeteriana、B.nodosaris波動變化(圖 2h–j), 再加上Asterorotalia subtrispinosa、H.praecineta共計50.23%, 次優(yōu)勢種 E.advenum、P.indopacifica、Q.seminula圍繞平均值10%左右波動變化(圖2k–m),再加上 H.mantaensis、T.stricta共計 27.77%, 以上合計 78.00%, 散見有近岸淺海種 Elphidium hispidulum、Quinqueloculina reticulate、Brizalina spp.、Textularia spp.等; 本階段出現(xiàn)了硅藻, 最高豐度為80個/g, 為廣溫種廣鹽種 Cyclotella striata和C.stylorum, 前者最高含量達到 100%, 而其它硅藻尚未出現(xiàn)(圖 2n–t)。以上可見海侵進一步發(fā)展并走向鼎盛。

(2)古大海灣(6.0—4.0 ka)

Sr/Ba于 6.0—5.0 ka劇烈波動, 并于約 6.0 ka首現(xiàn)大幅度下跌, Sr/Ba平均為0.78, 下降趨勢斜率為 0.14/ka, 相對變化幅度 14.45%高于上述兩個階段。經(jīng)過劇烈震蕩之后, 5.0—4.0 ka再次明顯下降,Sr/Ba平均為0.77, 下降趨勢斜率為0.14/ka, 相對變化幅度為10.09%, 兩者下降斜率均達到全新世最高(圖2a), 而δ18O同樣有所降低更為趨負, 為–2.62‰,同樣具有海平面轉(zhuǎn)折變化的指示意義。上述階段亦為我國全新世古氣溫大幅波動階段的氣候惡化階段,北大西洋染赤鐵礦粒出現(xiàn)全新世最大極差, 即出現(xiàn)最高峰值和最低谷值, 也是4號至3號冷事件階段(候光良和方修琦, 2011), 這是由于西風帶推進, 南北氣候系統(tǒng)爭持進退; 浮游、底棲有孔蟲豐度依次為211個/(10 g)、1427個/(10 g), 呈現(xiàn)總體降低趨勢(圖 2b–c), 浮游優(yōu)勢種 G.quadrilobatus、G.ruber 含量相近, 共為 80.12%, 較上個階段有所下降,G.sacculifer在低值區(qū)間波動, 主要冷水種或生產(chǎn)力種 Globigerina bulloides出現(xiàn)(圖 2d–g), 還有N.dutertrei, 兩者共計 12.34%, 表明降溫和陸地向海輸入加強。底棲優(yōu)勢種T.foliace、P.schroeteriana、B.nodosaris波動變化, 既為南海暖流種亦是陸架淺海種的后者增加明顯, E.advenum為下降趨勢而退為次優(yōu)勢種, 淺海種 P.indopacifica亦增加明顯(圖2h–l), 優(yōu)勢種再加上 H.praecineta共計 57.31%, 次優(yōu)勢種 Q.seminula波動變化但總體為下降(圖 2m),其它次優(yōu)勢種還有 Textularia atrata、A.subtrispinosa、T.stricta等, 合為 29.57%, 以上共計 86.88%, 散見有近岸淺海種 Quinqueloculina lamarckiana、Triloculina trigonula、F.decorus、Quinqueloculina reticulate、Textularia spp.、Spiroloculina communis等; 硅藻豐度緩慢上升, 優(yōu)勢種和廣溫種 C.striata波動明顯, 平均為 39.39%,C.stylorum卻未有出現(xiàn), 而Melosira sulcata首次出現(xiàn)并維持波動變化, 還散見有廣溫種 Coscinodiscus nodulifer(圖 2n–r), M.sulcata、Thalassiosira pri-malabiata、Thalassionema nitzschioides三者為次優(yōu)勢種合為30.99%, 與以上優(yōu)勢種共計70.38%, 外海熱性種 Campylodiscus brightwellii、Pyxidiscula weyprechtii少量出現(xiàn), 但均呈現(xiàn)下降趨勢(圖 2s–t),還有散見有 Coscinodiscus blandus、Rhizosolenia bergonii、Tryblioptychus cocconeiformis 等, 共為0.77%～4.90%, 另外還見有 Surirella fluminensis、Diploneis weissflogii等。以上表明陸地向海輸入開始加強, 海侵陸續(xù)達到鼎盛之后而醞釀轉(zhuǎn)折,但冷暖系統(tǒng)仍然進退爭持, 由于陸源養(yǎng)分輸入增加使得冷水種和上升流種(生產(chǎn)力種)增加, 近岸淺海種和廣溫種進一步適應(yīng)淺海環(huán)境并變得更為豐富。

3.1.3 近現(xiàn)代和現(xiàn)代海灣階段(4.0—0 ka)

(1)近現(xiàn)代北部灣(4.0—1.0 ka)

繼上述海平面轉(zhuǎn)折下降勢能釋放之后, 經(jīng)歷了4.0—3.0 ka自階段性最低點有所恢復、3.0—2.0 ka有所海退、2.0—1.0 ka再有所恢復的階段性波動調(diào)整, 再于 1.0 ka出現(xiàn)趨勢明顯的海退, 總體屬于維持并醞釀轉(zhuǎn)折階段。盡管存在階段性小幅波動, 但4.0—1.0 ka總體來說較為穩(wěn)定, Sr/Ba為0.64～0.74,平均為 0.68, 斜率接近于 0.00, 總體呈現(xiàn)橫向波動態(tài)勢, 變化幅度為 3.26%而達到全新世最低(圖 2a),該階段 δ18O亦達到最低值–3.01‰。浮游和底棲有孔蟲豐度依次為 169個/(10 g)、500個/(10 g)(圖2b–c), 浮游有孔蟲 G.quadrilobatus和 G.ruber為前者低后者略高, 共計 74.87%而再次進一步降低,G.sacculifer有所升高, 冷水種G.bulloides波動顯著,但總體有所提高(圖 2d–g), 其加上冷水種N.dutertrei共為 15.15%。底棲有孔蟲優(yōu)勢種T.foliace、P.schroeteriana、B.nodosaris三者波動上升或波動維持(圖 2h–j), 加上 H.praecineta為58.81%。次優(yōu)勢種 E.advenum、P.indopacifica、Q.seminula波動變化, 但后者呈現(xiàn)降低趨勢(圖2k–m), 次優(yōu)勢種還包括近岸淺海種 Textularia atrata、T.stricta、F.decorus等共為24.48%, 以上共計 83.29%, 零散見有 Ammonia beccarii、Brizalina spp.、Spiroloculina orbis等; 硅藻豐度總體上大幅上升并出現(xiàn)全新世峰值, 但總體上來說先高后低。C.striata進一步鞏固優(yōu)勢地位, 平均達到 68.30%,M.sulcata則轉(zhuǎn)為零星分布, 次優(yōu)勢種 M.sulcata、C.nodulifer、C.brightwellii波動變化, 而前期的次優(yōu)勢種 P.weyprechtii則為零星出現(xiàn)(圖 2n–t)。次優(yōu)勢種還有廣溫種 C.blandus、T.primalabiata共為24.41%, 以上共計90.83%, 余下混雜有廣溫種、潮間帶種以及熱性種 S.fluminensis、C.stylorum、Triceratium favus、 Rhizosolenia bergonii、D.weissflogii、Hyalodiscus radiatus等。該階段近岸淺海特征進一步確立鞏固, 水溫較低的近岸水團向海擴張, 海陸相互作用達到基本平衡。

(2)現(xiàn)代北部灣(1.0 ka以來)

自維持上述波動之后, Sr/Ba約自1.0 ka之后轉(zhuǎn)為明顯下降, Sr/Ba平均為 0.68, 下降趨勢斜率為0.06/ka, 相對變化幅度為 3.60%, 呈現(xiàn)緩慢小幅波動下降趨勢(圖2a), δ18O在1.0—0.9 ka短暫維持高值, 自 0.9 ka快速轉(zhuǎn)折下降, 至 0.8 ka達到1.0—0.0 ka階段最低值–3.41‰, 之后有所恢復但仍在低值區(qū)波動; 浮游和底棲有孔蟲豐度依次為377 個/(10 g)、808 個/(10 g)(圖 2b–c), 浮游有孔蟲G.quadrilobatus、G.ruber含量相近, 共計 69.62%顯示又再次降低, 尤其是后者, G.sacculifer波動變化, G.bulloides從低值快速升高又再快速下降(圖2d–g), 但與 N.dutertrei兩者含量提高到 17.50%,其它暖水種和冷水種零星分布, 顯示出現(xiàn)緩慢海退并近岸水體再次向海推進。底棲有孔蟲種近岸屬性更強的 T.foliace上升, 而 P.schroeteriana、Bigenerina nodosaris波動下降, 三者共為52.54%(圖 h–j), E.advenum、P.indopacifica 兩者均已不到 10%, 次優(yōu)勢種 Q.seminula同樣波動變化(圖2k–m), 加上其它次優(yōu)勢種Siphonaperta agglutinans、Textularia atrata共為21.76%, 以上優(yōu)勢種和次優(yōu)勢種共計 74.30%, 散見有 H.mantaensis、T.stricta、Textularia spp.、A.beccarii、T.lateralis等; 硅藻豐度再次明顯上升, C.striata波動下降,但仍然維持其優(yōu)勢地位, 平均 68.60%與上階段相近, C.stylorum、C.nodulifer呈現(xiàn)零星分布, 次優(yōu)勢種 M. sulcata大幅上升并波動變化(圖 2n–r),M.sulcata與其它次優(yōu)勢種 T. favus、C.stylorum、C.brightwellii等為 20.68%, 與以上優(yōu)勢種共計89.30%。還可見外海熱性種C.brightwellii在后階段快速上升, 而 P.weyprechtii則消失(圖 2s–t)。以上還綜合可見, 北部灣海盆作為海陸過渡水域, 在海侵過程中的暖水種浮游有孔蟲 G.quadrilobatus、G.ruber, 底棲近岸淺海種有孔蟲 T.foliace、P.schroeteriana、P.indopacifica等, 以及硅藻廣溫種C.striata既為優(yōu)勢種亦為重要指示種, 指示著海侵進退和沉積環(huán)境變化特征, 其它含量偏低或者較為分散, 但圍繞上述優(yōu)勢種隨氣候變化而有所增減,相機出現(xiàn)并不斷適應(yīng)環(huán)境和海陸相互作用過程。以上分析還可見Sr/Ba與δ18O兩者具有可比性, 相關(guān)系數(shù)為 0.92, 兩者總體上均為下降, 相對趨勢斜率依次為0.01/ka、0.03/ka。

3.2 海侵演進的重要特征

3.2.1 構(gòu)造性低地體系導引

紅河三角洲于 10.0 ka 之前為河口灣前緣,10.0—6.0 ka 變?yōu)殚_闊海灣(Tanaka et al., 2011;Nguyen et al., 2020)。本巖芯處于古河盆(湖盆), 均為一級低地體系并最早接受海侵, 即構(gòu)造成因的地表低地體系導引了自南往北先由一級低地, 再向次級低地和臺地擴張的海侵進程。就位于東北部的低地體系來說, 則在導引海侵向北推進和貫通瓊州海峽亦起到了重要作用。對比現(xiàn)代等深線(崔振昂等,2017), 其等深線簇最大曲率連線走向亦為東南轉(zhuǎn)東北走向, 與深層構(gòu)造的鶯歌海盆地—北部灣盆地走向基本一致, 實際上是海侵主體行進路徑之指示,當然還存在向河內(nèi)盆地進侵紅河三角洲分支, 均構(gòu)成了北部灣主體, 并與瓊州海峽低地實現(xiàn)于中全新世早期的連通。

3.2.2 海侵垂向效應(yīng)

上述低地體系還有利于形成長寬比例適宜的近似于長方形海盆, 潮波傳播能形成有利的反射共振, 而現(xiàn)代無潮點分布于灣口外越南沿岸(順安),指示灣內(nèi)潮流流速較強, POM模擬得出主要分潮為0.3～0.8 m/s, 余流為 0.05～0.10 m/s(崔振昂等,2017)。根據(jù)底棲有孔蟲水深控制律, 水深(d)和有孔蟲含量存在經(jīng)驗對數(shù)線性關(guān)系即ln(d)=a+b·P, 式中常數(shù)a=3.2,b=0.024,P為底棲有孔蟲含量(崔振昂等,2017)。結(jié)果可見古水深在全新世呈上升趨勢, 先期為緩慢上升, 后期自 6.0 ka開始快速波動上升, 根據(jù)前述年齡-深度框架得出的沉積速率亦是如此,但截距和斜率前者遠高于后者, 兩者速率(斜率)依次是 3.091 m/ka、0.046 m/ka, 依次高出 95.07、66.20倍(圖3a, b)?？梢娪捎谀虾：Ｅ韬Ｋ粌H通過周期性古潮波進行水平傳播侵蝕岸線擴張和穩(wěn)固水域, 底層流速和水質(zhì)點周期運動在宏觀上同步進行淘蝕、夷平、搬運等動力地貌作用, 沖刷效應(yīng)維持著海水主體和納潮量的動態(tài)平衡過程, 形成了當今較為陡峭岸坡、寬闊平緩海底平原和中央淺槽的海底地貌組合。前述亦可見Sr/Ba和有孔蟲、硅藻優(yōu)勢種含量雖然波動變化, 但其圍繞其平均值軸線又具備穩(wěn)定性和連續(xù)性, 是北部灣海水主體得以維護鞏固之指示。

圖3 STAT22巖芯古水深(a)和沉積速率(b)分布Fig. 3 Distribution of palaeo-depths (a) and sedimentation rate (b) along sediments core STAT22

3.2.3 中全新世海盆主體高海面

根據(jù)全新世冰川綜合研究(Solomina et al.,2015), 圍繞 6.0 ka約±0.3 — ±0.4 ka是全新世無冰進記錄且前后間距最寬時期, 期間融冰量維持或者增加。該時期亦處于大暖期鼎盛期, 勞倫冰席(LIS)亦達到最小面積, 還有模擬結(jié)果顯示南極冰席(AIS)于6.0 ka停止融化而融冰量達到峰值。利用冰量靜力模型(GIA)進行印度—太平洋海平面模擬(Mann et al., 2019), 可見北部灣和其它部分海域于6.0 ka之后自最高海平面下降。6.0 ka亦是全球海平面變化的重要節(jié)點, 當然實際上各水域會受到岸線、地形等局地影響, 其響應(yīng)還有所前后之分。依據(jù)以上Sr/Ba變化曲線, 北部灣海盆似乎早期出現(xiàn)高海面,但Sr/Ba比值仍于5.9 ka、5.6 ka出現(xiàn)短暫階段性次峰值, 相對低谷的增幅分別為39.89%、16.11%, 浮游有孔蟲、底棲有孔蟲豐度增幅達到峰值, 分別為344.7%、140.12%, 亦具有海水持續(xù)推進和累積之指示意義(表2)。這類高海面具有一定的短暫性, 處于前述全新世6.0—5.0 ka氣候格局重要轉(zhuǎn)折階段, 海平面在冷暖天氣系統(tǒng)劇烈交互中受到擠壓推舉, 加之還存在岸線約束和淺水摩擦拖曳效應(yīng)。該期亦屬氣候大暖期鼎盛期后期, 其氣溫同樣具有明顯波動之內(nèi)在特征。

表2 STAT22巖芯6.0—5.0 ka階段Sr/Ba比值等的峰值特征Table 2 Growth percentage of Sr/Ba and foraminifera abundance during 6.0–5.0 ka of sediments core STAT22

3.2.4 中全新世近岸海侵

早期海水快速侵沒一級低地之后, 在強盛熱帶天氣系統(tǒng)偏南季風推動下, 加之受到口袋狀岸線約束和淺水效應(yīng), 高海面勢能逐步堆積且維持。全新世夏季風于早中全新世達到強盛, 但于6.5—6.0 ka前后開始醞釀轉(zhuǎn)折, 南海北部陸架亦以6.3 ka為水力傳輸和風力(冬季風)傳輸?shù)姆纸缇€(Li et al., 2017;張肖劍和靳立亞, 2018)。可見中全新世后期熱帶天氣系統(tǒng)開始減弱南撤, 維持北部灣高海面的動力學和熱力學因子衰減, 海平面高位勢轉(zhuǎn)換為重力自由波, 開始向岸次級低地傳播動能而形成近岸海侵。與北部灣以中南半島相隔的孟加拉灣亦存在對海岸低地侵沒的中全新世海侵(mid-Holocene transgression) (Ranasinghe et al., 2013)。

約7.0 ka之前的海平面上升是全球融冰驅(qū)動型(Smith et al., 2011), 而7.0—5.0 ka全球逐漸降溫之后, 北部灣中全新世近岸海侵應(yīng)屬高海面能量釋放傳播型。北部灣東北部珊瑚礁于6.7—6.2 ka開始明顯生長和海平面上升, 北部沿岸海積沙堤序列顯示明顯海侵發(fā)生于 5.3 ka, 防城港灣外接受快速海侵稍晚于5.8 ka。根據(jù)同期在北部近岸自西向東的三角洲河口灣、近岸淺海環(huán)境的多個巖芯全新統(tǒng)巖性分析(夏真等, 2019), 下部即早中期均為沼澤沉積相。以上述多個巖芯之中位于廉州灣口冠頭嶺近岸ZK5鉆孔為例, 其全新統(tǒng)深度為 6.5 m以上, 由于巖性差異可進行多個分層, 由于其地處古河谷, 全新世初期由于氣候恢復改善使得河流發(fā)育和海平面上漲導致有海水混入, 出現(xiàn)廣溫廣鹽種硅藻C.striata等, 但水動力偏弱, 為黏土質(zhì)粉砂, 為河流-沼澤環(huán)境, 全新統(tǒng)地層與下伏更新統(tǒng)地層存在強風化不整合界面(圖 4)。其明顯海侵發(fā)生于約3.60 m 深度之后, 有孔蟲 Cavarotalia annectens、E.hispidulum等出現(xiàn)并較為富集, 由于浪、流動力使得顆粒變粗, 砂組分增加, 形成了淺海灣相沉積環(huán)境(圖 4)。其 Sr/Ba比值的分布呈現(xiàn)兩個高值區(qū)間階段,前者高值對應(yīng)上述早期海水溯入, 后者繼低值區(qū)間之后于1.4—1.3 m深度開始較為快速的增加, 有孔蟲豐度出現(xiàn)全新世峰值和次峰值的 2337個/(20 g)、2176個/(20 g), 結(jié)合1.7—1.5 m年齡7.9 ka可見應(yīng)為中全新世海侵所致(圖4); ZK7鉆孔位于廣西中部順直岸線營盤近岸水域, 以東分布有鐵山港溺谷海灣, 作為相對隆起的臺地受到海侵而形成的近岸淺海相沉積環(huán)境, 周邊全新世地層厚度均較薄。該巖芯自5.90 m以上為全新統(tǒng), 早期海水雖然能溯進河谷, 但相對高程的臺地則難以達到, 下部沉積物顯示河流下切流經(jīng)并沉積有土黃色沖積沉積物砂等,質(zhì)地有稍密、偏軟, 未見有有孔蟲和半咸水種硅藻。但自 1.7 m以來, 沉積環(huán)境明顯發(fā)生變化, 水深加深和水動力減弱, 出現(xiàn)青灰色黏土質(zhì)砂, 有孔蟲快速增加, 為 C.annectens、B.nodosaris、Cellanthus craticulata等廣西近岸常見者, 亦出現(xiàn)近岸種硅藻C.striata、Hyalodiscus radiatus等, 為近岸淺海灣相環(huán)境(圖5), Sr/Ba亦呈快速升高態(tài)勢。該巖芯下部的第一個強風化界面成因如同ZK5鉆孔, 但往上第二個強風化界面是河漫灘等受到快速強烈海侵而致,這種雙風化界面具有代表性(圖5)。

圖4 北部灣北部近岸ZK5鉆孔巖性特征Fig. 4 ZK5 sediments core at near-shore of northern Beibu Gulf

圖5 北部灣北部近岸ZK7鉆孔巖性特征Fig. 5 ZK7 sediments core at near-shore of northern Beibu Gulf

3.2.5 古大北部灣

除了包括紅河三角洲等的一級低地、河谷等在早期已有海水溯入, 次級低地則于中全新世不同程度地接受快速海侵和出現(xiàn)海岸高海面, 北部灣水域范圍再次擴張。海盆充分釋放能量、Sr/Ba逐漸達到全新世低值至4.0 ka, 因此推測有古大北部灣出現(xiàn)于6.0—4.0 ka, 屬于中全新世的中期至末期, 亦對應(yīng)格陵蘭冰席(GIS)面積最為縮小并停滯的維持階段。模型結(jié)果亦顯示全新世海面的早中期海面上升與極區(qū)融冰有關(guān), 而南極冰席(AIS)于6.0 ka停止融化, 約7.0 ka勞倫冰席(LIS)融化止步(Mauz et al.,2015), 對印—太陸架海水的輸出堆積已經(jīng)達到極限, 該階段亦對應(yīng)大暖期鼎盛期至大暖期結(jié)束, 也是中國古積溫達到峰值階段?？辈轱@示北部灣北部海岸遺跡多屬中全新世, 南流江三角洲于6.0—4.0 ka維持高海面, 近岸全新統(tǒng)淺海相巖芯Sr/Ba曲線多有突出峰值, 而東北部雷州半島沿岸珊瑚礁高海平面序列陸續(xù)出現(xiàn)于中晚全新世, 但最高者為中全新世7.2—4.2 ka, 海南島西北部珊瑚礁高海面集中于6.0—3.0 ka期間(姚衍桃等, 2009; 夏真等, 2019), 紅河三角洲于6.0—4.0 ka處于高海面階段, 向陸沿河道遺留有巨大的古沙堤, 為海退所營造并高出現(xiàn)今海平面10 m(Funabiki, 2012)。紅河三角洲考古和紅樹林濕地孢粉分析得出, 沿岸5.5—4.0 ka高海面相對穩(wěn)定, 爾后出現(xiàn)下降并維持(O’Donnell et al., 2020)。綜合以上認為, 與上述海岸高海平面以及中全新世海侵相聯(lián)系的古大北部灣存在于6.0—3.0 ka或者6.0—4.0 ka, 本文取兩者結(jié)束點中間值即6.0—3.5 ka, 即中全新世結(jié)束和晚全新世肇始。古大北部灣的出現(xiàn)可能有時間的同一性, 也可為不同時段不同岸段的先后擴張的總體疊加。

3.2.6 晚全新世海退

前述海灣小幅波動調(diào)整階段(4.0—1.0 ka)屬于晚全新世, 期間亦出現(xiàn)了全球和區(qū)域晚全新世冰期(Neoglacial), 冰川運動和冰進活躍, 前人對北部灣以北區(qū)域石筍的研究亦認為4.0—3.5 ka出現(xiàn)顯著降溫為新冰期之建立。前述Sr/Ba值隨海平面上升-下降-上升的亞階段小幅波動, 總體來說變化不大, 但為醞釀?wù){(diào)整之兆示。紅河三角洲于4.0 ka海平面下降和海退, 3.7 ka已經(jīng)出露大面積陸相環(huán)境, 結(jié)合上述Sr/Ba值顯示海盆于4.0 ka開始小幅調(diào)整, 4.0—3.0 ka可能為北部灣陸續(xù)海退之起點, 還可見紅河三角洲高海面再于2.0 ka出現(xiàn)快速下降(Nguyen et al., 2020; O’Donnell et al., 2020)。結(jié)合前述北部灣北部近岸多個巖芯全新統(tǒng)巖性, 其沉積序列連續(xù),Sr/Ba呈現(xiàn)升降波動的連續(xù)變化, 為接受中全新世海侵之延續(xù), 但 Sr/Ba在巖芯頂部段同樣呈現(xiàn)下降趨勢, 其深度由于所處地區(qū)沉積環(huán)境不同而存在差異, 根據(jù)已有14C測年插值均為晚全新世后期, 線性趨勢擬合下降斜率為0.48/m ～ 2.34/m, 下降幅度為22.30%～46.20%, 顯示海退較為明顯(表3), 海退同時陸地淤進, 顆?？傮w趨細, 分選普遍較差等。前人分析亦表明, 南海北部沿岸海平面同樣約于1.2 ka開始下降, 岸線推進并營造出海退地貌沙堤,北部灣北部潿洲島晚全新世出露灘巖平均年齡為1.3 ka, 紅樹林孢粉化石分析顯示1.1 ka欽州灣快速海退(夏真等, 2019; Xia et al., 2019)?？梢? 近現(xiàn)代北部灣與晚全新世海退有關(guān), 亦是進入現(xiàn)代北部灣的醞釀階段。

表3 北部灣北部近岸鉆孔全新統(tǒng)地層晚全新世后期Sr/Ba變化Table 3 Sr/Ba changes in sediments cores along near-shore of northern Beibu Gulf in Late Holocene

3.3 北部灣海平面變化和氣候關(guān)系

3.3.1 Sr/Ba指示的海平面和氣候變化關(guān)系

本巖芯Sr/Ba線性趨勢斜率在全新世為總體下降, 不僅與前人采用其它方法得出的海平面變化趨勢一致, 亦相同于全新世古氣溫自快速恢復以來的下降趨勢, 非線性多項式模擬為上升-(高海面之后)下降-略有上升-再次下降的多階段變化特征, 與中國全新世古氣溫上升(氣候恢復和進入大暖期)-(鼎盛期后)下降-(中晚全新世)有所恢復-(進入前小冰期和小冰期)下降亦基本對應(yīng)(圖6a)。同為南海北部的珠江口低海面亦與降溫、冰進等氣候因素有關(guān),模型(GIA)顯示海平面經(jīng)過早期快速上升之后于中全新世達到最高, 并總體呈現(xiàn)線性下降趨勢(彭杰等, 2014)(圖 6b); 可代表印—太海域的東北澳大利亞大堡礁全新世相對海平面變化亦是如此, 依據(jù)其94個珊瑚礁高精度測年數(shù)據(jù)回歸模型結(jié)果同樣是總體下降(Leonard et al., 2018), 約于6.0—5.0 ka的Sr/Ba劇烈波動并下降與同期中國古氣溫明顯震蕩并呈下降趨勢亦相對應(yīng), 相對海平面同樣是波動極差達到全新世最大。全球冰進個數(shù)(Solomina et al.,2015)線性趨勢斜率為上升, 與上述海平面下降呈反相變化(圖 6c–d)。

圖6 巖芯Sr/Ba比值等序列趨勢模擬以及與珠江口等比較Fig. 6 Sr/Ba regression fit of sediments core STAT22 and comparison with Pearl River Delta and other areas

3.3.2 北部灣形成過程及其驅(qū)動機制

以上均表明北部灣海平面變化與氣候關(guān)系密切。自全新世初期氣候恢復和相繼出現(xiàn)大暖期之后,降溫、冰進和海水收縮、熱帶天氣系統(tǒng)南撤, 使得維持海平面物質(zhì)和能量減少和衰減, 海平面總體呈下降趨勢。前述北部灣演進的古河口灣和古海灣、古大北部灣、近現(xiàn)代北部灣、現(xiàn)代北部灣階段分別對應(yīng)冰進活動零星的冰消期、冰進恢復、加強、達到最強, 岸線塑造隨著海平面變化擴張和收縮而變化, 演進階段及其氣候、冰川特征進一步總結(jié)如下(表 4)。

表 4 北部灣全新世海Table 4 Summary of sea level change and driving factors

3.4 北部灣與印—太海域海平面變化模式關(guān)系

盡管印—太地區(qū)海域廣袤, 但具有中全新世達到高海面和晚全新世海退的情況, 對全新世印—太近岸和陸架水域代表性站點古海平面序列進行擬合, 顯示 5.5—4.5 ka海面達到最高值區(qū)間之后波動下降(Woodroffe and Horton, 2005)。Malay-Thai半島(馬來半島)全新世海平面于6.0—4.5 ka出現(xiàn)最高海面, 孟加拉沿海最高海面出現(xiàn)于中全新世6.0 ka, 高于現(xiàn)代4.5～5.0 m之后呈現(xiàn)下降趨勢, 約自 1.5 ka以來構(gòu)建現(xiàn)代海岸(Rashid et al., 2013)。印度西部Saurashtra海岸中晚全新世以來 4.7—2.8 ka海平面較高, 爾后逐漸降低而于1.5 ka進入現(xiàn)代岸線配置時期(Banerji et al.,2015)。越南東南部海岸在中全新世 6.7—5.0 ka達到最高海面, 隨后下降并于 0.60 ka趨于穩(wěn)定(Stattegger et al., 2013)。泰國灣沿岸海蝕洞的中全新世最高海面高于現(xiàn)代(2.5±0.5) m (Oliver and Terry, 2019)?？梢姳辈繛澈Ｆ矫孀兓卣髋c以上相近。這是由于印—太海域陸架寬闊和岸線曲折,并與印度洋、南太平洋和南極大陸依次相連, 直接受到南北極融冰排泄影響, 熱帶天氣系統(tǒng)偏南季風與岸線形成迎風交角又利于壅水形成高海面,而熱帶氣候系統(tǒng)減弱之后, 難以為繼的高海面向岸波動釋放能量而降低, 而海岸作為巖石圈剛性界面而堆積的高海面, 在達到峰值但又處于降溫期和冰期無持續(xù)補充狀況下, 隨后亦進入了下降調(diào)整階段。海水作為連續(xù)介質(zhì), 在淺海陸架受到海底和岸線的約束, 在驅(qū)動海平面波動的天氣系統(tǒng)、重力場作用下形成了陸架(海盆)-海岸傳播反饋的質(zhì)量平衡、能量守恒的內(nèi)在機械力學聯(lián)系機制。

3.5 現(xiàn)代北部灣形成之氣候背景因素

2.0 ka為晚全新世以來全球氣候變化重要時間點, 而隨后1.0—0.0 ka又為其新的一個重要變化階段, 總體來說, 北部灣進入現(xiàn)代模式應(yīng)不早于2.0 ka。前述近現(xiàn)代北部灣為冰進開始走向興盛時期,而現(xiàn)代北部灣起點約為1.0 ka以來則是全球冰進達到全新世最盛, 亦是北部灣岸線完成全面修整和鞏固、奠定當今北部灣面貌的關(guān)鍵所在, 有必要進一步討論其氣候背景驅(qū)動因素。

3.5.1 全球性降溫

根據(jù)南半球高緯度60°S的6.0 ka以來的洋面水溫(SOT)(Crosta et al., 2018), 夏季、冬季以及過渡季節(jié)在 1.0 ka之前的變化曲線分離變化, 但約自1.0 ka開始共同轉(zhuǎn)折快速下降。根據(jù)全球平均氣溫距平(Solomina et al., 2015), 其在2.0 ka下降并形成谷底, 然后回升至 1.0 ka達到階段性峰值, 旋即再次快速轉(zhuǎn)折下降并波動維持。2.0 ka以來全球氣溫集成結(jié)果顯示, 2.0 ka的第二個千年較第一個更為低溫, 延續(xù)了后者的降溫趨勢(鄭景云等, 2021)。1.0 ka氣候階段性轉(zhuǎn)折變化在北大西洋格陵蘭GISP2冰芯氧同位素、IRD(北大西洋冰漂礫)、NAO(北大西洋濤動)等重要氣候指標亦有顯示, 在區(qū)域海洋和陸區(qū)也是如此, 均表示降溫變化和夏季風減弱(表5, 表 6)。

表5 1.0 ka以來的全球重要氣候指標變化特征Table 5 Global climatic indicators’ variation characteristics from 1.0 ka

表6 1.0 ka以來區(qū)域海洋重要氣候指標變化特征Table 6 Regional climatic indicators’ variation characteristics from 1.0 ka

3.5.2 冰川活動

(1)前小冰期和小冰期

如前所述, 海平面變化與冰川活動存在密切關(guān)系, 尤其是近2.0 ka冰川活動又與氣候基本同步。中全新世以來除了一些典型的冰進事件, 還存在著與1.0 ka時間相近的前小冰期冰進, 亦有稱為中世紀冰進。格陵蘭于1.3—1.2 ka出現(xiàn)冰進, 可能存在前小冰期冰盛期, 晚全新世冰進與GISP2冰芯降溫紀錄也對應(yīng)較好(Winsor et al., 2014; Schweinsberg et al., 2018)。冰島北部存在晚全新世最為旺盛的前小冰期冰進(Fernandez-Fernandez et al., 2019)。法國阿爾卑斯山脈分布于 Etages冰磧測年為(0.92±0.02) ka (AD 1085 ± 20), 同樣屬于前小冰期的中世紀冰進(High Medieval Advance, HMA),該類冰進在部分阿爾卑斯湖區(qū)冰川也存在(AD 1093±65), 冰進范圍接近小冰期盛期。南美洲低緯度高海拔 Patagonian的冰原等于 1.0 ka之前出現(xiàn)活躍冰進(Kaplan et al., 2016)。小冰期(LIA)是約自0.6 ka出現(xiàn)于全球的冰進活動, 在部分地區(qū)達到全新世最盛, 在我國亦廣泛出現(xiàn)(張嫻等, 2013),我國祁連山、念青唐古拉山則普冰川、貢嘎山等同樣于1.0 ka前后出現(xiàn)冰進和后續(xù)小冰期。

(2)喜馬拉雅山—西藏高原造山帶冰進

古里雅冰芯δ18O自 3.0 ka波動上升以來于1.0 ka出現(xiàn)階段性大幅突降, 形成深窄“U”形, 有所恢復隨即又下跌, 后者屬小冰期降溫, 普若崗日冰芯δ18O滑動平均則自 1.0 ka以來維持于低值區(qū)(何元慶等, 2003; 段克勤等, 2012)。不僅南美洲低緯度、高海拔地區(qū)自1.0 ka以來冰進活躍(Solomina et al., 2015), 喜馬拉雅造山帶同樣如此, 1.0 ka喜馬拉雅山脈中部 Bangni山谷冰川活躍, 相對于ELA(平衡線海拔)明顯擴張, 繼末次冰盛期和早全新世、中全新世冰階再次確立第三次冰階 BGS-III,后續(xù)出現(xiàn)的小冰期同樣活動強盛(Sati et al., 2014;Prakash et al., 2014), 對喜馬拉雅山脈西部研究認為(Kumar et al., 2021), 不僅在晚第四紀, 在晚全新世西風帶仍然控制了冰川進退波動。東南西藏高原和橫斷山脈、中部喜馬拉雅山脈亦發(fā)生1.0 ka冰進(Saha et al., 2019), 不丹地區(qū)在AD 1 230±80出現(xiàn)顯著冰進和小冰期(Peng et al., 2020)。全球冰川綜合分析亦指出, 地處喜馬拉雅山脈以東橫斷山脈的中國西南地區(qū), 自 1.0 ka以來冰進時間分布最為密集(Owen, 2009)。

(3)冰川活動效應(yīng)

不僅以上分析顯示的全球性降溫趨勢, “世界屋脊”喜馬拉雅造山帶、橫斷山脈處于中低緯度氣候敏感地帶, 其冰川活動指示了高空西風環(huán)流南擴和極渦加強之環(huán)流背景, 迫使推進和維持海水堆積擴張的熱帶天氣系統(tǒng)減弱南退, 中心位置位于西藏高原的南亞高壓南北移動指數(shù)(張肖劍和靳立亞,2018)同樣明顯趨負即向南移動。綜合可見1.0 ka以來為晚全新世氣候和環(huán)流變化的一個重要階段性轉(zhuǎn)折點, 前述亦可知冰進達全新世最盛致使排泄量收縮。冰進亦可指示出高原冷氣團聚集并在高度落差效應(yīng)作用下, 對次級過渡階地的北部灣區(qū)域形成西路入侵, 偏北風分量對海水亦具離岸推動作用。前述硅藻豐度自晚全新世長期處于低值區(qū)以來驟升,為初期的 14.00倍, 是由于冷空氣活躍南侵并與暖濕氣流交綏造成降水, 增大了徑流量和向海輸入,這同為北部灣進入新發(fā)展階段之體現(xiàn)。

3.5.3 現(xiàn)代北部灣海平面亞階段

自1.0 ka以來Sr/Ba有所波動變化, 但總體上線性下降趨勢明顯, 結(jié)合前述本巖芯Sr/Ba、δ18O以及前人氣候、冰川研究結(jié)果(Owen, 2009; Prakash et al., 2014), 再可將現(xiàn)代北部灣劃分為三個亞階段(表7), 可見其變化趨向明顯和對應(yīng)性較好, 并自0.2 ka工業(yè)革命溫室效應(yīng)以來, Sr/Ba明顯轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙劬€,屬現(xiàn)代海平面上升范疇。

表7 現(xiàn)代北部灣海平面和氣候、冰進旋回亞階段劃分Table 7 Sub-phases of modern Beibu Gulf from 1.0 ka

4 結(jié)論

(1)全新世北部灣演進經(jīng)歷了早中期古河口灣和古海灣、中晚期古大海灣直至近現(xiàn)代和現(xiàn)代海灣,海侵主體在一級低地導引之下快速擴張, 有孔蟲表層暖水種G.quadrilobatus、G.ruber以及T.foliace、H.praecineta、P.schroeteriana等以及廣溫廣鹽種硅藻C.striata等為優(yōu)勢種, 其含量高低變化與海侵和陸進/海退進程有關(guān)。海侵有兩大基本階段, 早中期快速升溫的熱帶天氣系統(tǒng)推進并堆積能量的主動式海侵, 中晚期該系統(tǒng)縮退的勢能釋放轉(zhuǎn)化并侵沒海岸次級低地的被動式海侵。

(2)中全新世北部灣應(yīng)存在積累性高海面, 以及與高海面和次級低地接受中全新世海侵相聯(lián)系的古大北部灣。而晚全新世以來北部灣普遍發(fā)生海退而岸線有所收縮整固, Sr/Ba變化特征屬于印—太模式。古水深呈現(xiàn)的上升趨勢, 顯示南海不僅通過古潮流水平運動延續(xù)擴張, 亦通過垂向斷面過水沖刷以維護海盆。

(3)北部灣對氣候變化響應(yīng)敏感, 海面變化與冰川旋回有關(guān), 海盆約 1.0 ka以來再次海退, 該階段亦為全球性降溫和冰進階段, 為形成現(xiàn)代北部灣之起始, 與以喜馬拉雅—西藏高原造山帶為代表的低緯度、高海拔地區(qū)活躍冰進等存在遙關(guān)聯(lián), 其指示了極渦加強和西風帶擴張。地質(zhì)構(gòu)造背景條件和氣候驅(qū)動是北部灣形成的關(guān)鍵因素。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (Nos. DD20190308 and 1212010914027).