长江三角洲地区地质环境条件比较脆弱,松散层中孔隙水发育,软土层广布。充分认识上述与国民经济建设密切相关的地质条件,脱离不了中国东部,乃至全球新生代以来气候演化的框架认识。上新世以来,现长江河口地区堆积了近500 m的松散沉积。在这一较厚的松散层中,沉积环境的改变和演化不是偶然的,而是气候等因素作用下的必然现象。然而受制于测年手段、沉积环境变化复杂等因素的影响,对长时间尺度内的气候事件及其对区域、全球气候变化的响应研究比较薄弱、争论较大。因此,本文针对长江口横沙岛松散层厚395.4 m的LZK1孔开展了古气候演化沉积响应的综合研究工作。本次针对磁化率、粒度等传统指标进行了较高密度的采样,并引入了粒径—标准偏差、粒度端元组分模拟、轨道调谐、数字滤波、R/S分析、功率谱和小波分析等线性、非线性的数学处理方法开展了尝试研究,建立了天文年代标尺,综合对比了气候事件的沉积记录,并初步进行了气候周期变化研究,分析了沉积环境与气候之间的耦合关系。结果显示,相关方法在具有短时间尺度沉积缺失的持续沉降地区具有适应性,并能取得比较有效的成果。本次主要成果和认识有:1、沉积旋回清楚,沉积物特征复杂,沉积环境多样,沉积速率阶段性明显。研究剖面可划分为213个小层,15个大层。沉积物类型有粘土质粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂、粘土—粉砂—砂、细砂、中砂、粗砂和含砾粗砂、砾质粗砂、砂质砾、泥质砂质砾等。上新世以来,先后发育了冲积扇、辫状河、曲流河、湖泊、曲流河、湖泊—河口湾、曲流河、河口湾、浅海、三角洲等多个沉积体系。沉积速率变化呈现明显的阶段性。晚更新世以来沉积速率较高,晚全新世达到最大,平均可达4.1~8.5 m/ka;晚更新世以前,平均沉积速率整体波动不大。在1076~1787 ka和5232~6033 ka间极低,约0.011 m/ka。2、质量磁化率、频率磁化率的粒度效应差别较大,气候指示意义不同。质量磁化率、频率磁化率总体上呈中等的负相关性,但局部层位无相关性,都以13~15 m、80~90 m、220~230 m、290~295 m为界发生四次显著变化,其中前三者与平均粒径、粒度组成含量的突变深度相一致。质量磁化率受粒度控制明显,多与250μm以下粒极正相关。频率磁化率除局部层位外,受粒度控制不明显。磁化率的气候指示意义不确定性较大,高磁化率可指示干冷气候,也可指示暖湿气候,而频率磁化率的气候意义较明确,高值指示暖湿气候,低值指示冷干气候。3、建立了剖面约6.3 Ma以来的年代标尺,识别了16次可能存在的极性漂移、亚时事件,且研究表明在有短时间沉积缺失的持续沉降区,可以通过轨道调谐方法建立总体可靠的年代框架。全新统、上更新统、中更新统、第四系和Gi/Ga界线、Gilbert底界分别约在41.6 m、107.1 m、143 m、219 m、296.6 m、369.6 m。可能记录了全新世I、全新世II、哥德堡、Mono lake、Laschamp、Blake、M/B Precursor、Kamicatsura、Santa Rosa、Jaramillo-cobb mountain、Olduvai、Feni-Reunion、Keana、Mammoth、sidufjall、Thvera等16个极性飘移和极性亚时事件。调谐后的频率磁化率在轨道周期上与ETP曲线高度相关,相关性超过了95%检验标准。100ka、41ka和23ka周期的带通滤波曲线与偏心率、斜率和岁差在振幅和相位上吻合较好,但局部时间段有差异,可能与低沉积速率、沉积速率突变或短时间尺度的地层缺失等因素有关。研究表明,在具有短暂沉积缺失的持续沉降区域,只要保证样品分辨率,可以通过轨道调谐方法建立可靠的年代框架4、通过粒径—标准偏差分析和端元组分模拟方法,提取了剖面的敏感粒径和端元组分,构建了两个组合端元组分分别作为夏季风和冬季风的替代指标。全剖面提取的敏感粒径和分段提取的敏感粒径差别较大,包含关系较差;但全剖面提取的端元组分与分段提取的端元组分基本相近,且能被后者包括。考虑粉尘堆积中悬浮组分通常的上限粒径,认为EM1(2.7~3.9μm)、EM2(10.8~14.3μm)、EM3(33.1~36.2μm)、EM4(76.7~83.9μm)四个端元组分直接或间接含有气候信息。以长期悬浮粉尘堆积的上限为界,构建了EM1+EM2、EM3+EM4两个组合端元,认为分别具有夏季风和冬季风气候演化指示意义,且与灵台黄土剖面平均粒径阶段具有明显可对比性。5、粒度端元组分、平均粒径、质量磁化率、频率磁化率的H值与区内现代气候指标值十分接近,可以很好地指示气候环境的变化。EM1+EM2粒度端元组分、平均粒径、质量磁化率、频率磁化率的H值较接近,且接近1。它们与现代夏季日照数、年最低日气温的H值相近,这表明其与夏季风的强弱密切相关。EM3+EM4粒度端元组分H值与其他四个差别较大,但大于0.5。与冬季平均气温、日照数基本相当,表明与冬季风的强弱密切相关。6、各类气候代用指标具有可比性,综合相关指标提出了上新世以来的气候框架,5.2 Ma、3.5 Ma、2.7 Ma、2.2 Ma、1.5 Ma、1.1 Ma、0.6 Ma等气候转化时间节点,与区域和全球尺度上的研究成果相一致。6.3~5.2 Ma,以暖湿气候为主,冬、夏季风作用均较强,但都逐渐减弱。5.2~3.5Ma间,仍以暖湿气候为主。以约4.7 Ma、4.2 Ma为界,夏季风呈减弱—增强—减弱的过程,而冬季风相对稳定。在约5.0 Ma同时发生冬、夏季风的强化事件。约3.5~2.7 Ma,气候较前一阶段明显变凉、变干,波动加大。夏季风轻微增强的同时,冬季风迅速增强并主导;但在3.0~3.1 Ma,冬、夏季风发生大幅波动。约2.7~2.2 Ma,冬、夏季风的同时显著加强,但冬季风仍占主导,气候变暖偏干。约2.2~1.5 Ma,气候仍较暖,但波动加大。夏季风总体稳定并略增强,冬季风较前明显减弱,两者呈反相关系。约1.5~1.1 Ma,气候较前阶段偏凉干,大幅波动。夏季风占主导,以1.2~1.3 Ma为界,由大幅波动转为逐渐减弱,与此同时,冬季风开始增强。约1.1~0.6 Ma,气候暖湿与干冷交替明显,波动进一步加大。夏季风继续减弱,而冬季风继续增强,两者呈继续反相关。约0.6~0.2 Ma,气候仍表现为暖湿与干冷交替的大幅波动,但总体呈暖湿特征。总体上,夏季风减弱,冬季风增强,两者呈反相关系。0.2 Ma以来,气候的暖湿与干冷交替波动加剧,冬、夏季风呈反相关系,表现为大幅度的增强(减弱),但夏季风总体上有所减弱,冬季风加强。MIS5期,气候暖湿,发育MIS5e、MIS5d、MIS5c三个阶段。MIS4期,气候变冷,MIS3期(本剖面仅保留48~29 ka阶段沉积),气侯略回暖,夏季风强度相对MIS4应变化不大,但波动明显,而这个阶段的气温转暖可能与冬季风的相对明显减弱有关。末次冰消期始于16 ka,在14 ka附近气候迅速转暖,可能指示B/A暖气的开始。全新世气候呈三分的特征,约11ka~5.5 ka间以夏季风占主导。约5.5~2.0 ka,气候明显变干。约2.0 ka以来,呈降温和变冷过程。7、初步的气候周期表明,不同指标记录的气候周期有一定差异,但总体都表现出了强烈的岁差和半岁差周期。周期数值波动性较大,具有一定规律性。频率磁化率、EM1+EM2粒度端元组分、Rb/Sr指标的频谱分析表明,区内气候周期主要呈准长偏心率(330 ka)、准200 ka(200 ka、250 ka、166-185ka)、准短偏心率(72~125 ka)、准斜率(38~50 ka和26~33 ka)、准岁差(16~23 ka)和半岁差(10~13 ka)等周期特征。除长周期外,其他周期都波动性较大,尤其是岁差周期,可能与沉积速率较小或短时间尺度的冲刷侵蚀等因素有关。600 ka、1100ka前后存在偏心率、斜率周期发育的区别,可能与中更新世气候革命有关。8、沉积环境变化与气候演化密切相关,清楚记录了区内在MIS5、MIS3、MIS1期间在气候控制作用下发生的三次海侵事件。气候转型阶段会缺失部分短时间尺度的沉积记录。