潘峰, 林春明, 李艳丽, 张霞, 周健, 曲长伟, 姚玉来. (2011)钱塘江南岸SE2孔晚第四纪以来沉积物粒度特征及环境演化* [J]. 古地理学报, １３(２): 236-244
Pan Feng, Lin Chunming, Li Yanli, Zhang Xia, Zhou Jian, Qu Changwei, Yao Yulai. (2011)Sediments grain-size characteristics and environmental evolution of Core SE2 in southern bank of Qiangtang River since the Late Quaternary[J]. Journal Of Palaeogeography, １３(２): 236-244. DOI:  
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钱塘江南岸SE2孔晚第四纪以来沉积物粒度特征及环境演化*
潘峰, 林春明, 李艳丽, 张霞, 周健, 曲长伟, 姚玉来
内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京大学地球科学与工程学院,江苏南京 210093

第一作者简介：潘峰,男,1987年生,南京大学硕士研究生,从事沉积学和石油地质学研究。E-mail:essencepan@163.com。

通讯作者简介：林春明,男,1964年生,南京大学教授,博士生导师,从事沉积学和石油地质学研究。E-mail:cmlin@nju.edu.cn。

收稿日期:2010-09-09
基金:*国家自然科学基金项目(编号:40872075),教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目(编号:20090091110023),南京大学“内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室”自主研究基金项目(编号:2009-Ⅱ-11)和“海岸与海岛开发教育部重点实验室”开放研究基金项目共同资助
摘要

利用钱塘江南岸萧山地区 SE2孔的粒度资料,分析了粒度参数、频率分布曲线和概率累积曲线的特征,并结合沉积物的岩性、沉积构造和有孔虫的分布特点,探讨了该区自晚第四纪以来的沉积环境演化。结果表明,晚第四纪以来,钱塘江南岸地区依次接受了河床相、河漫滩相、潮坪相、近岸浅海相和河口湾相 5种沉积。河床相沉积物以砂砾为主,粒度参数变化较大,概率分布曲线为 3段式,频率分布曲线为不对称的双峰式,主要发育块状层理,生物化石稀少。河漫滩相以细砂、粉砂级沉积物为主,频率分布曲线为单峰式,富含生物壳体碎屑和植物根茎。潮坪相沉积物表现为粉砂和黏土互层沉积,粒度参数变化频繁,频率分布曲线多为双峰式,韵律层理发育。近岸浅海相沉积物主要为淤泥质黏土,粒度参数稳定,概率分布曲线为 2段式,以悬浮组分为主,频率分布曲线为单峰式,有孔虫含量丰富。河口湾相沉积物以粉砂和细砂组成的韵律性沉积为主,粒度参数富于变化,概率分布曲线为 3段式,频率分布曲线为双峰式。

关键词: 沉积相; 环境演化; 粒度分析; 钱塘江; 晚第四纪
中图分类号:P534.63 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2011)02-0236-09
Sediments grain-size characteristics and environmental evolution of Core SE2 in southern bank of Qiangtang River since the Late Quaternary
Pan Feng, Lin Chunming, Li Yanli, Zhang Xia, Zhou Jian, Qu Changwei, Yao Yulai
State Key Laboratory for Mineral Deposits Research,School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University,Nanjing 210093,Jiangsu

About the first author：Pan Feng,born in 1987,is a master candidate of Nanjing University,and is engaged in sedimentology and petroleum geology.

About the corresponding author：Lin Chunming,born in 1964,is currently a professor of Nanjing University,and is engaged in sedimentology and petroleum geology.

Abstract

Data of grain-size,lithology,sedimentary structures and paleontology of the Core SE2 in southern bank of the Qiangtang River,are used to interpret the environmental evolution in this area. The study suggests that there are five types of deposits in Core SE2 from bottom to top: Fluvial channel,floodplain,tidal flat,shallow marine,and estuary.Fluvial channel sediments which consist of sandy gravel have a wide range of grain-size parameters distribution,showing three parts in probability accumulation curves and two humps in grain-size distribution curves.The floodplain sediments,of which the grain-size distribution curves show single hump,mainly compose of silt and fine sand at intervals and have abundant bioclasts and phytoclasts. Compared with floodplain deposits,tidal flat sediments have wider range of grain-size parameters and consist of rhythmic couplets constructed by silt and clay.Shallow marine sediments, mainly composed of muddy clay, have stable grain-size parameter distribution,and show two parts in probability accumulation curves and single hump in most of their grain-size distribution curves. A large number of foraminifers were found in this sedimentary facies.Estuary sediments, mainly made up by silt and fine sand,have variable grain-size parameters,and consist of three parts in probability accumulation curves and two humps in grain-size distribution curves.

Key words: sedimentary facies; environmental evolution; grain-size analysis; Qiangtang River; Late Quaterary

前人对钱塘江末次冰期下切河谷体系的层序地层学特征做了较为深入的研究(张桂甲和李从先, 1995; 林春明, 1997), 为该区沉积环境演变的研究奠定了基础。研究表明, 钱塘江地区末次冰期以来的海平面变化控制了钱塘江南岸地区沉积地层的发育(图 1; 李从先等, 1993; 林春明等, 1999)。但由于末次冰期以来该区地层形成时间短, 侵蚀和改造作用频繁, 沉积相变剧烈, 末次冰盛期以来下切河谷充填沉积物也仅被粗略划分为4种沉积相类型(林春明等, 2005), 需要对其进行进一步精细研究。

作者通过对钱塘江南岸SE2孔的粒度资料, 并结合沉积物沉积构造和有孔虫的分布特点, 对末次冰盛期以来该区的环境演化进行了分析。

1 研究区概况

钱塘江位于东经 120° ~122° , 北纬 29° 50'~30° 50', 处于东南季风活动带, 气候温和湿润, 四季分明, 为典型的亚热带季风气候。区内除少数孤丘外, 地势低平, 平均海拔7.5m, 总体上为西南高, 向东和东北方向逐渐降低。河湖密布, 水系发达, 钱塘江为主要河流。林春明等(1999)应用层序地层学方法将该区冰后期地层划分为:冰后期早期地层、冰后期中期地层和冰后期晚期地层, 依次接受了河床相和河漫滩相、近岸浅海相和河口湾相沉积物。

2 样品来源与分析方法

2009年4月作者在钱塘江南岸杭州市萧山区坎山镇建盈村实施了SE2钻孔(科学钻探2号孔, 地理坐标为120° 21.7624'E, 30° 12.5079'N)(图1)。该孔深度为5150cm,

图1 钱塘江南岸晚第四纪以来的古海岸线变迁(据王宝灿, 1978; 耿秀山, 1981; Wang 等, 2004; Lin 等, 2005, 有修改)Fig.1 Paleo-coastline changes since the Late Quaternary in southern bank of Qiangtang River(Modified from Wang, 1978; Geng, 1981; Wang et al., 2004; Lin et al., 2005)

取心率为96%, 顶部230cm受现代风化淋滤影响较大, 岩性以黏土和粉砂质黏土为主, 为耕作层和素填土。岩心取样间隔为10cm, 个别为20cm, 共采集粒度样品281个。通过对SE2孔中不同深度的贝壳进行了AMS14C的年龄测定, 得到4个测年数据(图 2)。

因研究目的不同, 沉积物粒度分析存在多种预处理方法(国家海洋局, 1975; 何志刚等, 2007; 徐方建等, 2008)。研究表明:(1)根据研究目的, 对不同特点的沉积物进行粒度分析时应采用不同的预处理方法, 没有考虑预处理方法而讨论样品的颗粒分布特征是没有意义的; (2)样品经过预处理后, 会改变其粒度大小, 但一般不会影响样品的定名; (3)用合适的方法处理样品后, 粒度测试结果应具有很好的重复性(鹿化煜等, 2002; 王德杰等, 2003)。

经过对SE2孔岩心样品的手标本和显微镜下观察发现, 样品中生物壳体碎屑较为丰富, 有少量的钙质胶结物, 有机质含量较低, 因此对样品的预处理程序如下:(1)取3~5 g样品放入烧杯中, 然后在烧杯中加入适量浓度为0.1 mol/L的盐酸除去碳酸盐, 浸泡至不产生气泡为止; (2)除去上层反应废液, 给烧杯中加满蒸馏水, 静置24 h, 直至所有颗粒沉降下来、溶液清亮为止; (3)小心除去上层清液, 加入0.5 mol/L的分散剂六偏磷酸钠溶液, 浸泡24 h, 使样品颗粒彼此分散。

粒度测试在南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室完成, 采用英国Malvern公司生产的Mastersizer 2000型激光粒度仪。对同一样品进行多次测量后, 挑选重合度最高的曲线以0.25 Φ 的粒径间距输出0.02~2000μ m粒径区间的沉积物百分数含量, 依据矩算法数学公式(Clark, 1976; Blot and Pye, 2001)计算出样品的平均粒径、分选系数、偏态系数、峰态系数4个粒度参数。

3 结果分析
3.1 岩性特征

粒度组成和沉积构造是判别碎屑类沉积物沉积环境的重要指标, 在作为追溯沉积物形成的力学性质、物质来源、输送介质的依据的同时, 也是沉积物命名的定量依据(Sahu, 1964; Doeglas, 1968)。作者根据Udden-Wentworth标准将粒度类型分为: 砾(< -1 Φ )、砂(-1~4 Φ )、粉砂(4~8 Φ )和黏土(> 8 Φ )。通过对SE2孔岩心沉积物颜色、岩性、沉积构造等特征的详细观察, 将取心井段从老至新划分为21层(图 2, 表 1)。

图2 钱塘江南岸SE2孔综合图Fig.2 Comprehensive map of Core SE2 in southern bank of Qiangtang River

表1 钱塘江南岸SE2孔沉积物特征描述 Table1 Description of sediments characters in Core SE2 in southern bank of Qiangtang River
3.2 粒度参数

样品的粒度特征沉积构造很好地记录了沉积物的形成环境(Sahu, 1964; Mcmanus, 1988; Prints et al., 2000)。

目前, 计算粒度参数的主要方法有图解法和矩值法两类(Folk and Ward, 1957; Clark, 1976; McManus, 1988; 贾建军等, 2002)。用矩值法公式计算出SE2孔沉积物粒度参数后, 根据其曲线形态特点, 并结合岩性、沉积构造, 将曲线分为5段(图 2)。

5150~4828 cm(Ⅴ 段) 平均粒径集中分布在-3~4.41 Φ , 粒度组成向上逐渐变细, 在4905cm处见明显的砂、砾界面。5150~4950cm为砂砾沉积, 砾石粒径最大为-3 Φ , 最小为-2 Φ , 含量为57.3%, 其间填隙物以中、细砂为主。4950~4905cm为灰色砾质砂层, 砾石含量为30.75%。4905~4828cm段不含砾石, 沉积物以细砂为主, 含量为61.70%, 粉砂含量为32.70%, 黏土占5.58%(表2)。分选系数较大, 分布在2.03~3.99, 反映了沉积物颗粒粒级较大、分选较差的特点; 偏态变化较大, 多为正偏, 以0.25~0.55居多, 表明沉积物粒度分布的尾端组分以粗颗粒为主; 峰态较低, 主要为0.7~1.1, 为宽— 中等峰态类型, 说明沉积物大小混杂, 分选性较差。该段沉积物粒度参数的变化反映了相对较强的水动力条件。

4828~3998 cm(Ⅳ 段) 平均粒径为2.16~6.98 Φ , 平均值为5.63 Φ 。沉积物以粉砂为主, 粉砂粒级沉积物含量为69.09%, 砂级颗粒组分含量为21.18%, 黏土为9.73%。分选系数为1.05~2.39(表2), 较Ⅴ 段的值小, 而且波动较小; 偏态为-1.13~0.45, 正偏为主; 峰态为0.7~1.2, 为中等— 宽峰态。表明该段沉积物多以粗颗粒为主, 但颗粒大小较V段明显变小, 且分选性变好。这反映了相对较弱的水动力条件和相对稳定的沉积环境。

3998~3549 cm(Ⅲ 段) 平均粒径为1.66~7.83 Φ , 平均值为5.82 Φ 。沉积物以中砂、细砂、粉砂为主, 含量为63.81%, 中、细砂粒级沉积物含量为21.24%。分选系数为0.96~3.27(表2), 分选差; 偏态为-0.4~0.5, 既有正偏态, 又有负偏态, 说明沉积物粒度分布的尾端组分出现了粗细两种颗粒; 峰态为0.7~1.4, 为宽峰态。这表明本段沉积期的水动力条件在该段有所增强, 粗细颗粒组分交替沉积, 这可能是沉积物在规律性增强和减弱的水动力条件影响下搬运和分选所致。

图3 钱塘江南岸SE2孔沉积物频率分布曲线与概率累计曲线Fig.3 Frequency distribution and probability accumulation curves of sediments in Core SE2 at southern bank of Qiangtang River

3549~1924 cm(Ⅱ 段) 平均粒径主要集中在2.91~8.42 Φ , 平均值为6.41 Φ 。以粉砂粒级组分为主, 含量为75.55%, 极细砂粒级以上组分次之, 含量为6.70%, 黏土粒级组分含量为17.25%。各粒度参数在本阶段减小, 且比较稳定, 分选系数为0.69~3.3(表2), 中等分选性; 偏态为-0.5~0.4, 多为负值, 说明沉积物粒度分布的尾端组分以细颗粒组分为主; 峰态为1~1.5, 多为窄峰态, 反映了沉积物分选较好, 粒度分布集中。这表明该段沉积物沉积期的水动力条件较Ⅲ 段减弱, 且较为稳定, 可能是该区水深增加引起的。

表2 钱塘江南岸SE2孔沉积物粒度参数 Table2 Sediments grain-size parameters of Core SE2 in southern bank of Qiangtang River

1924~230 cm(Ⅰ 段) 平均粒径集中分布于2.71~7.20 Φ , 平均值为4.62 Φ 。粉砂级颗粒为主, 含量为56.47%, 极细砂以上粒级组分次之, 含量为38.44%, 黏土粒级组分含量为5.09%, 粒度向上逐渐变粗。分选系数为1.07~2.88, 分选性中等; 偏态为0.1~0.5, 表明沉积物粒度分布的尾端组分以粗颗粒为主; 峰态为0.65~1.3, 宽— 中等峰态类型, 说明沉积物大小混杂, 分选性较差。各粒度参数有规律的增减变化说明该段沉积条件同Ⅲ 段类似, 也曾出现过周期性的变动。但不同的是, 该段较大的平均粒径值反映了比Ⅲ 段更强的水动力条件。

综上所述, SE2孔沉积物粒度参数所记录的此5个地层段的沉积期水动力条件, 自下而上, 总体上呈现出强一较弱一弱一较强的特点, 沉积环境的稳定性有逐渐增强的趋势。这是由于海平面的不断上升引起的(严钦尚和黄山, 1987; 李从先等, 1993)。

3.3 概率累计曲线和频率分布曲线

5150~4828 cm(Ⅴ 段) 概率累计曲线为3段式, 以滚动组分和跳跃组分为主, 含量为80%~90%, 曲线上各个组分的坡度较为平缓, 滚动组分和跳跃组分的分界点为2~3 Φ ; 频率分布为不对称的双峰曲线, 主峰的众数值为2.3~3 Φ , 次峰的众数值为6.2~6.8 Φ , 表明该阶段沉积物颗粒粗, 以砾石和中细砂为主, 分选性差, 物质为多种来源。沉积物所处的沉积期水体能量较高, 搬运介质的扰动强度大。

4828~3998 cm(Ⅳ 段) 概率累计曲线为3段式, 跳跃组分含量有所增高, 最高可达90%, 其坡度也较陡, 滚动组分和跳跃组分的分界点变为4~5 Φ ; 频率分布曲线多为双峰, 主峰众数值为2.7~3.2 Φ , 少数层位为单峰分布, 众数值为6.6~7.0 Φ 。说明该阶段沉积物颗粒粒径较V段小, 以细砂、粉砂为主, 分选性变好。沉积物所处的沉积环境较V段水动力条件有所减弱, 搬运介质的扰动强度也较小, 沉积环境更加稳定。

3998~3549 cm(Ⅲ 段) 概率累计曲线变化较大, 但仍为3段式, 悬浮组分增加, 跳跃组分减少到60%~65%, 两者的分界点增加到9 Φ 左右, 曲线上各个组分的坡度也相对变大; 频率分布多为双峰分布, 众数值集中在3.4~4.1 Φ 和6.4~8 Φ 两个区间。表明较Ⅳ 段沉积物颗粒粒径变小, 以细砂、粉砂为主, 分选性变好, 物质为多种来源。沉积物所处的沉积水动力条件较不稳定, 具有周期性的动荡。

3549~1924 cm(Ⅱ 段) 概率累计曲线为2段式, 悬浮组分为主, 跳跃组分次之, 两者的分界点为5.2~5.4 Φ , 跳跃组分坡度平缓, 悬浮组分坡度较大; 频率分布曲线多为单峰分布, 主峰众数值主要分布在7.1~7.8 Φ 之间。说明沉积物以细颗粒粒级的中细粉砂为主, 跳跃组分分选性较差, 悬浮组分的分选性较好, 物质来源单一, 沉积期的水动力条件减弱。

1924~230 cm(Ⅰ 段) 概率累计曲线为3段式, 跳跃组分增加到35%~40%, 与悬浮组分的分界点在8.6~9 Φ 之间, 曲线上各个组分的坡度变大; 频率分布曲线呈现出双峰或是多峰的特征, 主峰众数值主要分布在3.5~4.5 Φ 之间, 次峰的众数值分布在6.8~7.5 Φ 之间。表明在此阶段沉积物颗粒粒级变粗, 以细砂为主, 分选性较Ⅱ 段好, 沉积期的水动力条件变化较大, 沉积环境不稳定。

3.4 沉积相分析

末次冰期以来东海海平面经历了末次冰盛期低海平面— 冰后期早期快速海侵— 冰后期中晚期高海平面3次大的变化(耿秀山, 1981; 李从先等, 2008)。在前文对SE2孔岩心沉积物岩性特征、沉积结构和构造分析的基础之上, 结合有孔虫分布特征, 可以识别出河床相、河漫滩相、潮坪相、近岸浅海相和河口湾相5种沉积相。这5种沉积环境与海平面的变化有很好的对应关系。

5150~4828 cm(Ⅴ 段) 沉积物以砂砾为主, 粒度表现出总体向上变细的正粒序。砾石成分复杂, 包括石英岩、砂岩、燧石、酸性火山岩等, 磨圆中等, 呈次圆— 次棱角状, 长柱形和扁平状者皆有, 不同于典型的海滩砾石, 也有别于洪积、坡积砾石(李从先等, 1986), 而类似于短源搬运的河床相砾石, 但与河床滞留沉积形成的砾石不同的是, 砾石层厚度较大, 自下而上砾石的粒径逐渐减小(图 4-A)。另外, 除细砂层底部偶见贝壳碎片外, 该段沉积中未发现其他植物碎屑及有孔虫化石。频率分布曲线为双峰分布, 出现了5个段中最大众数值, 概率累积曲线显示沉积物多为滚动载荷和跳跃载荷, 这表明该段沉积物沉积期的水动力强度较大。根据沉积物粒度向上变细、强水动力条件和有孔虫缺失等特征, 推测该段地层可能是在末次冰盛期(20000~15000 a BP)时低海平面影响下, 河流侵蚀切割老地层形成下切河谷后, 冰后期早期(15000~7500 a BP)海平面迅速上升, 河口地区发生回水, 沿河谷内侵形成溺谷, 水流的搬运能力减弱, 砾石、砂、粉砂等沉积物发生溯源堆积, 沉积在河床上(林春明等, 1999; 李从先等, 2008)形成的河床沉积序列。

图4 钱塘江南岸SE2孔沉积特征照片（A— 河床相, 厚度大, 砾石磨圆中等, 多呈长柱状或扁平状; B— 河漫滩相, 以中砂、细砂、粉砂为主, 粒度向上变细; C— 潮坪相, 灰色 粉砂和土黄色黏土组成韵律性沉积; D— 浅海相, 以青灰色淤泥质黏土为主, 夹灰色粉砂条带和团块; E— 河口湾相, 细砂与粉砂互层）Photos of sedimentary characteristics of Core SE2 in southern bank of Qiangtang River

4828~3998 cm(Ⅳ 段) 与下伏沉积层界线明显。沉积物粒度以中砂、细砂、粉砂为主, 向上变细, 中部见粉砂与黏土互层沉积(图 4-B)。平均粒径、分选系数较Ⅴ 段小, 而且相对集中分布, 反映出沉积动力较Ⅴ 段变小且不稳定。出现黑色炭化植物根茎(图5-A)和腹足类、双壳类生物壳体, 生物壳体大多完整, 甚至两瓣绞合, 可见为原地自生, 广泛发育水平层理和脉状层理, 未见有孔虫。综上所述, 判定该段地层沉积时水动力较弱, 推测为冰后期早期(15000~7500 a BP), 气候转暖, 快速海侵, 基面逐渐抬升, 海水漫出河谷, 河流携砂能力减弱, 溯源堆积依次上移、叠置, 接受曲流河的河漫滩沉积所形成的。

3549~3998 cm(Ⅲ 段) 由灰色粉砂和土黄色黏土颗粒组成的韵律性沉积组成(图 4-C), 由底至顶, 灰色粉砂层厚度逐渐减小, 土黄色黏土层厚度逐渐增加。平均粒径、中值粒径则对应地出现周期性的变动, 说明沉积环境比较动荡。而沉积构造由脉状层理过渡为水平层理显示沉积期水动力有减弱的趋势。本段沉积物中发育有灰白色粉砂质钙结核“ 砂礓” (图 5-B), 长、宽分别为4.82cm和3.16 cm。钙结核一般作为暴露环境的标志, 常形成于水位发生经常性升降的水体边界位置。该段沉积下部偶见胶结壳有孔虫串珠虫(Textularia sp.)和串球虫(Reophax sp.); 上部见贝壳, 其壳体虽受不同程度风化, 但完整, 常见两瓣绞合, 为原地埋藏(图 5-C)。根据沉积构造、粒度和古生物特征, 推测此段地层可能是冰后期早期(15, 000~7500 a BP), 海平面继续上升, 海水溢出河谷后, 沉积物在以潮流为主的水动力条件的影响下形成的潮坪沉积。

3549~1924 cm(Ⅱ 段) 与下伏层界线明显。沉积物最细, 以青灰色淤泥质黏土为主, 夹土黄色、灰色粉砂条带和团块(图 4-D), 概率累积曲线呈3段式, 以黏土为主的悬浮载荷达到最大, 沉积构造单一, 见多层较厚粉砂层以及砂质透镜体, 有机质含量丰富(图 5-D)。沉积物中有孔虫较丰富, 以底栖有孔虫为主, 含量高达85.7%~100%, 丰度总体向上增加, 50 g干样中底栖有孔虫多为数十枚, 最多可达790枚, 平均丰度为60枚/50, g。底栖有孔虫以广盐性属种居多, 主要有毕克卷转虫变种(Ammonia beccarii vars.)、缝裂希望虫(Elphidium magellanicum)、半缺五玦虫(Quinqueloculina seminula)、透明筛九子虫(Cribrononion vetreum)、亚易变筛九字虫(Cribrononion subincertum)、具瘤先希望虫(Protelphidum tuberculatum)、江苏小希望虫(Elphidiella kiangsuensis)、优美花朵虫(Florilus decorus)等40余个属种。

图5 钱塘江南岸SE2孔典型相标志和沉积构造（A— 河漫滩相沉积物中的碳屑层; B— 潮坪相沉积物中灰白色粉砂质钙结核“ 砂礓” ; C— 潮坪相中生物壳体完整; D— 浅海相沉积物中的有机质含量丰富; E— 浅海相黏土沉积物与河口湾相粉细砂沉积物界线清晰）Fig.5 Typical facies markers and sedimentary structures of Core SE2 in southern bank of Qiangtang River

浮游有孔虫含量不足10%, 属种较少, 主要为粘连似抱球虫(Globigerinita glutinata)、袋状拟抱球虫(Globigerinoides sacculifer)、厚壁新方球虫(Noegloboquadrina pachyderma)等。半缺五玦虫(Quinqueloculina seminula)、三玦虫(Triloculina rotunda)等瓷质壳底栖有孔虫和浮游有孔虫的出现指示当时沉积环境相对温暖, 海水影响程度较强。根据岩性、粒度、沉积构造和有孔虫特征, 推测此段地层为冰后期中期(7500~4000 a BP)高海平面时, 水深进一步增加, 由悬浮组分和少量的跳跃组分沉积形成的浅海相沉积序列。

1924~230 cm(Ⅰ 段) 以中细砂为主的粗组分颗粒和以中细粉砂为主的细组分颗粒构成韵律性沉积(图 4-E), 与下伏浅海相地层呈突变接触(图 5-E), 各组分含量的变化与第Ⅲ 段类似, 但不同的是自下而上粗颗粒组分成层分布, 厚度逐渐增大, 而细颗粒组分从层状渐变为透镜状, 厚度逐渐减小, 下部为灰黄色粉砂质砂与灰色砂质泥互层, 上部变为灰色粉砂质砂和灰黄色细砂互层。沉积构造由下部的波状层理渐变为中部的砂泥互层沉积和上部的水平层理、脉状层理、粉砂透镜体。但其粒径较粗、粒度参数较稳定、由底部到顶部的层理类型的变化可以和潮坪相的韵律性沉积(Ⅲ 段)区别开来。本段沉积中, 有孔虫含量高, 多为广盐性底栖种, 主要属种有毕克卷转虫(Ammonia beccarii vars.)、异地希望虫(Elphidium advenum)、压扁卷转虫(Ammonia compressiuscula)、具瘤先希望虫(Protelphidum tuberculatum)、同现卷转虫(Ammonia annectens)和科柏卷转虫(Ammonia koeboeensis)等。底栖有孔虫丰度较高, 平均为225枚/50, g, 总体向上减小。浮游有孔虫仅在底部可见, 但数量极少。出现了丰富的腹足类、双壳类生物壳体碎片和泥炭层、炭化植物根茎, 说明在此阶段水动力条件变化较大, 该段地层特征与现今钱塘江河口湾相似, 推测其为冰后期晚期(4000 a BP至今)在以潮流作用为主的条件下, 沉积物供给量逐渐增大所形成的河口湾相沉积序列。

4 结论

1)末次冰盛期(18000~15000 a BP)时, 气候寒冷, 海平面下降, 河流侵蚀切割钱塘江南岸地区老地层形成下切河谷。随后, 冰后期早期(15000~7500 a BP)时, 随着温度开始升高, 冰川融水或降水的增强使海平面上升。海水首先沿河谷内侵, 河流携带的砂砾沉积物溯源堆积, 沉积在河床上, 形成了河床相沉积序列。随后海侵继续发展, 在到达本区之前, 沉积物在河谷内充填形成河漫滩相沉积序列, 随着水深的进一步增加, 海水溢出河谷, 在潮流的影响下, 形成了潮坪相沉积序列。

2)冰后期中期(7500~4000 a BP)时, 海侵达到鼎盛时期, 水深达到最大, 形成以粉砂质黏土沉积物为主的浅海相沉积序列。

3)冰后期晚期(4000 a BP至今)海平面趋于稳定, 沉积物大量输入, 沉积速率超过相对海平面上升速率, 海岸向海方向推进, 形成河口湾相沉积序列。

致谢 南京大学高抒、殷勇、许叶华, 同济大学范代读等在研究过程中对作者提供了帮助, 在此表示衷心感谢!

作者声明没有竞争性利益冲突.

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