曹娥江下游XYC有机碳及有机碳同位素记录
  • 【摘要】

    XYC沉积钻孔(120°53′14.1″E,30°02′49.4″N)取自浙北杭州湾南岸宁绍平原中部曹娥江下游星一村(隶属绍兴市上虞区)。岩芯长34.34m,2cm间隔采样,共获得1717个样品。据前期研究,XYC孔由粘土质粉砂、粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂四类沉积构成,按岩性自下而上分为①~⑩层,分别为粉砂质砂、粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粘土质粉砂、粉砂、粘土质粉砂、粉砂和填土层。本文在有... 展开>>XYC沉积钻孔(120°53′14.1″E,30°02′49.4″N)取自浙北杭州湾南岸宁绍平原中部曹娥江下游星一村(隶属绍兴市上虞区)。岩芯长34.34m,2cm间隔采样,共获得1717个样品。据前期研究,XYC孔由粘土质粉砂、粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂四类沉积构成,按岩性自下而上分为①~⑩层,分别为粉砂质砂、粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粘土质粉砂、粉砂、粘土质粉砂、粉砂和填土层。本文在有机碳TOC(n=1717)、有机碳同位素δ13C(n=185)及色度(n=1717)等环境代用指标分析的基础上,结合钻孔的沉积相和AMS14C测年结果,探讨杭州湾南岸曹娥江下游地区XYC孔所记录的环境演变特征。初步得到以下结论:
      (1)1717个样品的TOC测试表明,各岩性层之间TOC含量有显著差异。①、④两层TOC含量最低,均值分别为1.02g.kg-1和1.57g.kg-1;⑧、⑨两层TOC含量最高,均值可达12.57g.kg-1和14.62g.kg-1;②、⑥、⑦三层TOC含量均值超过5g.kg-1;③、⑤两层TOC含量总体上介于2g.kg-1~4g.kg-1之间,整个钻孔平均值7.29g.kg-1。沿钻孔自下而上,TOC纵向变化呈波动增加趋势,依次细分为a,b,c,d,f五段,分别对应34.34-32.08m(第①层)、32.08-27.72m(第②层)、27.72-22.60m(第③、④、⑤层)、22.60-9.22m(⑥、⑦层和第⑧层下段)、9.22-2.20m(第⑧层上段和第⑨层)。其中,f段TOC含量极高、波动剧烈;d段TOC含量较高,变化稳定;c、b、a段TOC含量低,但略有波动,组成“谷-峰-谷”态势。
      (2)钻孔185个样品的有机碳同位素δ13C值介于-28.1‰~-13.7‰之间,大部分样品δ13C值变化于-26.00‰~-23.00‰之间,最小值-28.1‰出现在第⑧层;最大值-13.7‰出现在第⑦层,钻孔平均值-24.40‰。不同岩性层相比δ13C均值也有一定差异,第⑦层最高,均值为-23.37‰,第①层最低,均值为-26.60‰。从纵向变化看,δ13C与TOC变化趋势较为一致,只是TOC变化最稳定的d段中,第⑧层下段δ13C值明显偏正而不同于第⑥、⑦两层,可以单独划分出一个e阶段。因此,δ13C值纵向变化可划分为a,b,c,d,e,f六段。a段,34.34-32.08m(第①层),δ13C均值明显偏负,显著低于钻孔平均值;b段,32.08-27.72m(第②层),δ13C均值略有上升,且升高后趋于平稳,波动不明显,但仍然偏负;c段,27.72-22.60m(第③、④、⑤层),δ13C值整体偏正且与钻孔均值较为接近,段内有明显波动;d段,22.60m-13.32m(第⑥、⑦层),δ13C值继续偏正,接近均值,且在均值附近波动;e段,13.32m-9.22m(第⑧层下段),δ13C均值明显偏正,为整个钻孔偏正幅度最大的层段;f段,9.22-2.20m(第⑧层上段和第⑨层),δ13C值又趋于偏负,且有显著波动,第⑨层后期又转为明显偏正。δ13C变化,尤其是波动明显的钻孔底部和顶部,生态环境发生了较大变化。
      (3)钻孔TOC与色度、粒度变化之间存在一定的相关性。TOC高值对应于粘粒含量较高的层段,亮度值L*的高值段通常对应于TOC值较低的层段,从而XYC孔TOC及δ13C变化特征,与前期研究中钻孔记录的沉积相变化特征具有很好地对应性。TOC与δ13C的a,b阶段对应河流相沉积;c,d段对应潮坪相沉积,e段对应浅海相沉积,f段对应湖沼相沉积。基于AMS14C年代测试及沉积速率内插与外推,XYC孔底部年龄9690cal.a BP,第⑨层顶部年龄5131cal.aBP,钻孔属早中全新世沉积。
      (4)根据钻孔年代框架,综合分析TOC、δ13C、色度、粒度和部分样品有孔虫数据,该钻孔记录了早中全新世四个环境演变阶段:
      阶段Ⅰ,34.34m-27.72m(9690~9107cal.a BP)属早全新世早期,曹娥江下游地区河流沉积发育,TOC和δ13C特征分a,b两个亚段。前期(9690~9612cal.aBP)为河床相,物质粗,水动力强,TOC低,δ13C偏负,环境较为凉湿;后期(9612~9107cal.a BP)为漫滩相,沉积物变细,水动能减弱但不稳定,TOC升高,δ13C升高但仍然偏负,意味着环境转暖。
      阶段Ⅱ,27.72m-13.32m(9107~8613cal.a BP),属早全新世早期至早全新世中晚期,曹娥江下游地区因海侵而转为潮坪相沉积发育时期(含咸水、半咸水有孔虫种Ammonia beccarii vars.),TOC、δ13C变化分c,d两个亚段,c段(9107~8932cal.a BP)TOC先降低,δ13C明显升高,d段(8932~8613cal.a BP)之后TOC略有升高并很快趋于稳定,δ13C则稳定在钻孔均值附近,段内有些波动。c至d段,环境由低潮坪逐渐过渡为高潮坪,预示着气候继续增暖和海面升高的过程。
      阶段Ⅲ,13.32m-9.22m(8613~7330cal.a BP),属早全新世中晚期至中全新世早期,TOC与阶段Ⅱ相比变化不大,但δ13C明显偏正(e段),数值接近海洋藻类,仍见咸水有孔虫(Elphidium advenum),细粒沉积增加,水动能稳定,为浅海环境。此时应为全新世高海面,气候温暖湿润。
      阶段Ⅳ,9.22m-2.20m(7330~5131cal.a BP),属中全新世早期至中全新世中期,TOC和δ13C变化的f段,TOC含量急速升高,δ13C明显偏负,咸水和半咸水有孔虫消失,沉积物平均粒径由细变粗,且红度(a*)和黄度(b*)先降后升,尤其是两个泥炭层的出现,意味着该阶段经历海退并由泻湖逐渐转为淡水湖沼的过程。
      此外,XYC钻孔早中全新世环境变化过程还记录了全新世大暖期(8.6~5.6ka)以及5.5ka BP突变事件,与杭州湾北岸北湖桥(BHQ)钻孔环境记录有较好的相似性。 收起<<

  • 【作者】

    王俊 

  • 【学科专业】

    自然地理学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    浙江师范大学

  • 【导师姓名】

    朱丽东

  • 【学位年度】

    2017

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    沉积钻孔  环境演变  有机碳  有机碳同位素  色度  粒度