福建海岸沙丘发育年代学及其环境意义

发布时间：2020-08-02 09:25

【摘要】：福建沿海地区位于欧亚板块与西太平洋的过渡地带,属于东亚季风作用的核心区域。该区域自新生代以来一直是新构造抬升剥蚀区,缺少万年际至百年际尺度的环境演变的记录材料,而老红砂和全新世中期以来的海岸风沙记录本身的特点,使得海岸风沙成为难得的地质记录材料之一。海岸风沙在不同的保存条件下,可以成为记录十年至万年尺度的风力作用强度变化的代用资料;海岸风沙中丰富的石英和长石矿物,可采用日益精准的光释光测年技术直接定年;除了反映风力作用波动变化信息,海岸风沙的物质结构、沉积构造和沉积序列变化,尚可记录海陆相互作用的信息。20世纪中叶至今,众多学者针对福建海岸风沙的不同科学问题进行了系统研究。在老红砂的形成时代、红化机制、现代风沙分布规律、沙丘形态类型及其成因方面取得一系列重要成果。本文在前人研究基础上,通过对福建沿海典型老红砂和现代海岸沙丘进行系统的石英光释光测年(OpticalStimulated Luminecence,OSL)分析,并结合其他代用指标,初步确定了福建沿海老红砂沉积序列和中晚全新世海岸沙丘的发育期次。探讨了老红砂物源、海平面变化、东亚冬季风对海岸风沙沉积过程的影响,分析了全新世中晚期福建海岸沙丘史前遗址的考古年代学,得到以下认识:(1)本研究通过对福建沿海老红砂剖面系统的OSL测年研究,发现老红砂发育年代比前人研究结果前后延长很多。最老年龄超过了末次冰期。对比已发表的部分老红砂的年龄数据,发现福建平潭青峰和福建晋江科任所代表的闽东北和闽南地区在起始发育年代上突破了前人对华南老红砂起始发育年龄的研究结果,均延伸到了～120 ka以来的末次间冰期。最小年龄小于1 ka。福建漳浦虎头山和晋江庵山等多个老红砂剖面的年代学数据显示,老红砂的最小年龄为距今～1ka,也说明在现代气候条件下,老红砂的红化过程需要～1ka。新的老红砂年代学研究结果需要研究者对前人得出的华南老红砂发育年龄作出修正。(2)福建沿海不同区域的老红砂在发育模式、发育阶段等细节方面还存在差异。在末次间冰期以来全球海平面变化的影响下,受到台湾海峡大陆架的地形起伏特点的控制,福建东部沿海老红砂的发育呈现如下特点:老红砂在末次间冰期和末次冰期均有发育,LGM普遍存在老红砂缺失。高海面或较高海面时期是老红砂发育的活跃期。老红砂的发育过程与物源范围受区域海平面变化影响:海平面在-50m时,老红砂普遍发育。海平面在-50～-70m时,以闽江河口为分界线的闽南和闽东北两大区域,其老红砂发育过程发生分异:受第四纪以来华南地区的地壳垂直运动差异影响,海侵阶段海平面波动幅度北部小于南部,海退阶段海平面波动幅度北部大于南部,造成海退过程中的较高海面时期北部先发生快速堆积;接下来的海侵过程中的较高海面时期南部先发生快速堆积。海平面-70m时,研究区转变为远离海岸,地处内陆的低山丘陵的剥蚀环境。老红砂不发育。老红砂的深度-年龄模式反映了太阳辐射对东亚冬季风的控制作用。福建沿海老红砂物源随冰期-间冰期旋回发生变化,其发育主体是东亚冬季风的区域响应。在冰期-间冰期尺度上的变化体现了源区气候和海平面变化对老红砂物源输送的双重制约。(3)福建现代海岸沙丘的发育过程存在明显阶段性。从空间上看,福建沿海区域从海岸后滨向陆,依次发育了海滩脊—海岸前丘—横向沙丘或草灌丛沙丘—沙席(砂积波状平原),符合海岸沙丘在华南沿海的演化模式。通过对所选取现代海岸沙丘的OSL年代学研究显示,福建现代海岸沙丘主要沉积阶段主要集中在以下几个时段:分别是5.6～4 ka、2.8～1.7 ka、1.2～0.8 ka,0.7～0.2 ka和0.2 ka～至今。根据OSL年代学结果,并结合前人建立的海平面变化曲线发现,福建中晚全新世海岸沙丘剖面记录的是全新世海进背景下,海平面多次升降波动的过程,且主要发育在全新世高海面背景下的低海面时期。福建现代海岸沙丘沉积记录主要反映了东亚季风强度变化,是东亚冬季风的区域响应结果。在千年或百年尺度上与中国东部冬半年气温、冬季气温距平、中国北方降尘、东亚冬季风、夏季风降水和台风入境频次等代用指标的变化趋势具有良好对应关系,不同海岸沙丘在不同时期,其发育的主要影响因素存在明显差异。(4)OSL年代学研究为福建沿海沙丘贝丘考古遗址提供了新的年代学序列测试手段。受亚热带海洋季风气候影响,福建沿海史前考古遗址中很难发现合适的14C测年材料,而遗址地层中的石英、长石等矿物是良好的OSL测年材料,为福建沿海沙丘贝丘遗址的考古年代提供了可靠的技术手段。通过对闽南庵山沙丘遗址和长乐东山沙丘遗址的OSL年代学研究发现,闽南庵山文化遗址的文化堆积层主要在3.4～2.7 ka,这与出土文物的考古年代相吻合。最老年龄有可能延续到～6.0ka,这还需要更大范围的考古发掘和年代学研究验证。长乐东山沙丘遗址的文化堆积层主要是1.7～0.8ka的唐宋文化层,这与出土瓷器器型、及相同文化层的14C测试结果相对应。通过以上研究可以看出,通过OSL测年技术可以得出较准确的地层年代,可为今后类似沙丘遗址提供更可靠的年代学支撑,同时也为研究史前人地关系提供重要手段。
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P931.3;P597.3
【图文】：

隆起区,闽东南,断裂带,断陷带

研究区位于欧亚板块和太平洋板块交汇地带。在构造上，位于闽东南燕山断逡逑拗带的长乐一诏安断陷带东缘及闽东南大陆边缘凹陷带内。地理经纬度在逡逑Ｅ１１７°－１２０°，Ｎ２４°－２６°之间（图２－１）。属于典型的亚热带季风气候。逡逑１１７°Ｅ逦１１８°Ｅ逦１１９°Ｅ逦１２０°Ｅ逦１２１°Ｅ逡逑＾里二４，：邋．邋１逡逑１１７°Ｅ逦１１８°Ｅ逦１１９°Ｅ逦１２０°Ｅ逦１２１°Ｅ逡逑图：Ｍ研究区新构造分区和采样剖面位置逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐｒｏｆｉｌｅｓ邋ａｎｄ邋ｒｅａｓｅａｒｃｈ邋ａｒｅａ逡逑ｒ—台湾海峡沉降带：ｎ—东南沿海断块隆起区：ｉｉ！闽东－粤东沿海差异隆起区，１Ｉ２闽中掀斜逡逑隆起区，１１３闽西断块隆起区，１１４屏南－梅林断陷带：ＩＩＩ一闽西南拗陷带；ＩＶ邋—闽西北隆起带逡逑２．１．１地质地貌特征逡逑在燕山期受到太平洋板块与欧亚板块碰撞的影响，发生大规模的断陷、断逡逑裂和拗陷，形成了邋ＮＥ，邋ＮＮＥ，ＥＷ，ＮＥＥ，ＮＷＷ，ＮＷ，ＮＳ和ＮＮＷ向的多组逡逑断裂，形成了长乐一诏安断裂带、福鼎白琳一莆田笏石断裂带、南靖一厦门断裂逡逑带和永安一晋江断裂带等深大断裂构造。除此之外，还有许多次一级的构造，虽逡逑然规模较小

分布情况,老红砂,中国东部沿海,分布情况

中国东部沿海老红砂分布情况

沉积序列,年代学,粒度,样品

第３章晚更新世老红砂沉积序列及其气候意义逡逑同时ＱＦＳ剖面表现出来的细节也佐证了上述特征：野外观察和色度试验可逡逑以分辨出ＱＦＳ剖面至少存在３－４个色度旋回。例如，部位①在４．５－５．５ｍ阶段，逡逑＜２逦粒径的黏土百分含量出现拐点，色度变化也从暗黄橙色渐变为淡棕色。在逡逑相近研究区域的现代海岸风沙样品中，Ｕ、Ｔｈ平均含量（分别为０．４５邋ｐｇ／ｇ和２．３０逡逑ｐｇ／ｇ）较低，相应的平均环境剂量率也较小。这种模式可能指示粒度较粗样品的逡逑环境剂量率有低估的可能，而粒度较细样品的环境剂量率则有高估的可能。因此，逡逑粒度较粗样品的环境剂量率受后期风化作用影响相对较小，用粗颗粒样品计算的逡逑年代可靠性较细颗粒样品更高。逡逑ｇｌ逦｜ｈ邋（逦：＞邋＾邋ｉ：邋：逦Ｉ匕１邋＇邋？逡逑

【参考文献】