长江口潮滩沉积物TOC/TS和自生铁硫化物的沉积相分异及在全新世早-中期海平面重建中的应用

在长江三角洲的全新世海平面高精度研究中，欧洲和北美常用的微古转换函数定量重建法因大河三角洲特有的沉积环境而遭遇困难。本研究试图根据海水中富集硫元素、以及Fe、C、S三元素在早期成岩过程中的循环和海水影响程度、沉积环境变化密切相关的原理，通过元素地球化学、环境磁学和矿物学等多种研究手段，揭示TOC/TS比值和自生铁硫化物包括硫复铁矿、黄铁矿等在盐沼-潮滩的沉积微相分异，尤其是在天文大潮高潮线、大潮平均高潮线、小潮平均高潮线等重要的微相分界线范围内的差异性，从而为钻孔沉积物中微相的界定提供可靠依据，使得在胶结质有孔虫罕见、基底泥炭分布有限的长江三角洲地区，也能建立可靠的、高精度全新世海平面变化标尺，同时试图利用该标尺重建约9-6 cal ka BP期间的海平面曲线。

全球气候变暖海平面上升，将引发河口海岸地区什么样的自然灾害，是我们亟需做好准备的。高精度海平面的重建是研究河口海岸古地理环境对海平面响应及预测河口海岸对未来海平面上升响应的重要基础。在碎屑海岸，沉积微相的识别又是高精度海平面重建的关键技术。因此，本项目提出利用滨海盐沼富集硫元素的原理以及盐沼潮滩的分带性特征，通过元素地球化学、环境磁学、沉积学等手段，首先研究现代长江口及邻近海岸的沉积微相识别标志，在此基础上，利用基底泥炭和地层法重建长江三角洲地区全新世早中期海平面曲线，并且探讨河口地貌环境演变对海平面的响应。研究结果显示，长江口现代高潮滩和盐沼沉积物中普遍存在自生硫复铁矿，并表现为TS和TOC高值，TS/TOC及两者的回归斜率可很好地区分咸淡水环境；沉积物粒度作为水动力的直接指标，也可以很好地区分高中低潮滩。在河口区，C/N及有机碳稳定同位素的分布与河口峰位置有关；环境磁学参数中，无磁滞剩磁和硬剩磁等参数在细颗粒沉积物表现为高值。环境磁学、元素地球化学和粒度均较好地应用于钻孔盐沼潮滩沉积微相与河口陆架沉积相的识别。另外，我们还尝试了微体生物化石方法，在现代表层沉积物的硅藻研究中，成功地建立了硅藻和高程之间的转换函数，但是钻孔沉积物中因硅藻保存不理想或因传统硅藻提取方法不适合而无法应用。在表层沉积物沉积微相识别技术研究的基础上，我们在长江三角洲南部平原实施钻孔，对各钻孔全新世底部沉积物进行沉积微相识别，在此基础上，重建古海平面曲线。研究结果显示，长江口相对海平面位置从距今9500年前的-29m快速上升到距今8000年前的-8m，期间在距今8500-8300年前，海平面上升速率高达30mm/年。研究还显示，距今约7500年前也存在一次海平面加速上升事件。因此在全球变暖、海平面在上升的过程往往呈现阶段性快速上升事件，是特别需要关注的。早中全新世海平面的持续上升，加上长江口巨大的沉积物可容空间，使该区太湖平原长期处于低盐沼泽环境，直到大约距今6500-6000年前才转变成为以淡水沼泽为主的地貌环境。另外，通过潮滩沉积地貌研究，我们还发现在长江口泥沙年输入量约为2亿吨的中全新世，若海平面上升速率超过5mm/年，海岸线就不能维持稳定。