老红砂是广泛分布于中国东部沿海热带和亚热带地区,以红色(10 R4/8)、棕红色(2.5YR4/8)、淡红棕色(5YR5/8)和暗黄橙色(5YR5/8)为主的半胶结的第四纪松散砂质沉积,类似老红砂的沉积物在地处北亚热带的浙江舟山群岛甚至暖温带的山东半岛也有发现。已有研究表明(GardnerRetal.1981),老红砂的形成需要有一定的氧化铁来源和水分,以及原生海岸风砂沉积后有较长的一段稳定时期、且孔隙间呈氧化环境等。一般而言,热带及亚热带地区湿热的气候条件适宜风成砂发生红化作用,而较冷的条件下红化作用较缓慢。那么,山东半岛和浙江舟山群岛等地发现的老红砂,是否表明其沉积时期,亚热带的气候影响范围向北推移至现今的温带地区?地处南亚热带和中亚热带交界处的海坛岛,岛上分布的老红砂沉积厚度大、序列保存完整且具有典型的旋回沉积特征。现有的OSL测年资料已把福建沿海老红砂的发育年代提前到MIS 5阶段甚至更早,是否意味着中国的老红砂发育期远远超过2-3期,呈现多期发育特点?基于海坛岛敏感的地理位置和岛上分布老红砂的旋回特征,有望在解决上述两个关键科学问题方面发挥重要作用。因此,本文基于自然地理的地域分异规律、第四纪地质学理论,选取福建海坛岛北部沿岸地区典型的老红砂沉积剖面(青峰、君山和流水剖面)为研究对象,在建立其年代学框架的基础上,综合色度、粒度以及X射线衍射分析,获取老红砂的矿物组成、粒度组分等要素,以及这些环境代用指标所指示的环境意义,并进一步探讨晚更新世以来中国东南沿海气候带的南北迁移。初步研究结果表明:(1)依据ESR和OSL测年分析,并通过区域地层划分与对比,海坛岛东北部海岸现代风成砂属于全新世晚期,均质老红砂主要形成于晚更新世时期,网纹老红砂属于中更新世时期,流水(LS)剖面下部可能发育早更新世时期的老红砂。海坛岛北部不同岸段的典型剖面出现不同时期的沉积序列,说明第四纪时期海平面的升降、气候的冷暖变化在该区的沉积序列中保存着较好的环境信息。(2)利用高分辨率采样进行光释光(OSL)测年分析,对青峰(QF)老红砂剖面进行直接定年,确定海坛岛北部的老红砂是晚更新世以来的产物,测年结果在107.57±11.79-51.35±5.22ka之间,对应于MIS5d-MIS3;通过区域地层划分和对比以及参考前人的研究成果确定JS剖面上部的冲洪积砂层形成于MIS 2-1过渡期,底部的老红砂层则形成于MIS5或MIS3阶段;LS剖面顶部的均质老红砂层也形成于MIS 5阶段,网纹老红砂层形成于中更新世,底部灰绿色均质砂层与所夹红橙色老红砂形成于早更新世时期。(3)研究区老红砂的粒度组分以中细砂为主,并含有一定量的粘土、粉砂;以中等分选和分选差为主,属于负偏范畴,峰型从很平坦至很尖锐变化;频率分布曲线以单峰为主,并含有一明显的细尾;概率累积曲线呈明显的滚-跳-悬三段式特征。粒度特征表明不同砂层之间在搬运动力、化学风化强度等方面存在明显差异。(4)老红砂的a*、RI值较冲洪积砂层或灰绿色砂层高,棕红色老红砂层的a*、RI值也比黄橙色砂层高,L*值则相反;老红砂的粘土矿物以石英、方解石为主,其中棕红色老红砂层含一定量赤铁矿,表明棕红色砂层的风化作用更强、红化程度更高,反映相对湿热的沉积环境;而黄橙色砂层和冲洪积砂层及灰绿色砂层等则含有一定量斑铜矿,对应还原的沉积环境,气候相对干热。不同砂层色度参数和粘土矿物种类的差异可表明其沉积环境的氧化-还原条件以及冷暖-干湿存在明显差异。(5)QF剖面的棕红色砂层的沉积年龄对应于间冰期或亚间冰期,黄橙色砂层则对应冰期或亚冰期;JS剖面冲洪积砂层对应冰期-间冰期过渡阶段,水平层理、斜层理老红砂对应于间冰期;LS剖面上部老红砂层和下部灰绿色砂层可反映不同时期海平面的升降变化。将东、南亚沿岸各地老红砂的沉积年龄与全球海平面变化特征进行对比分析,结果表明老红砂的主要沉积期和红化作用发生在高海面时期,而在相对较低的海平面时期,部分地区发生老红砂沉积作用,但红化作用不明显。(6)海坛岛地处南亚热带和中亚热带的交界处,北部沿岸地区典型的老红砂剖面中特有的棕红色和黄橙色砂层的交替旋回变化特征,或老红砂层与风成砂层、冲洪积层的交替沉积,可能揭示了福建东南沿海在第四纪时期经历了大规模的气候带南北迁移。