我国东南海岸带老红砂的物源及其对晚更新世气候和陆-海相互作用的启示

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晚更新世时期全球的海岸带广泛发育了风吹沙丘,这些海岸沙丘的形成与古气候、古地理环境的演变息息相关。老红砂是我国东南沿海广泛分布的一种棕红色、红色或橙黄色半胶结的中细砂沉积物,大多分布于今海平面以上0-40m高度植被覆盖区的前缘位置,形成于晚更新世,与北方黄土共同构成了覆盖我国地表的两大典型第四纪松散沉积物。老红砂的发育与东亚季风的演化、海平面变化等表生地质过程密切相关。因此,东南海岸带老红砂是晚更新世以来东亚古气候、海平面变化以及陆海相互作用的理想沉积记录和载体。但目前关于这些风成堆积物的源-汇过程仍然存在较多问题,对于其砂质物质来源和搬运过程仍然存在诸多争议,主要分为以下两种观点:(1)老红砂主要形成于低海平面时期的末次冰期,物源主要来自于裸露的陆架砂;(2)主要形成于高海平面时期的间冰期,物源主要来自于邻近河流供给的碎屑沉积物。本研究采集了福建平潭青峰、福建晋江科任、广东惠来坂美、广东徐闻东门下四地老红砂剖面沉积物样品。四地老红砂剖面主要沉积于末次冰期(70-11.5kaBP),青峰老红砂的沉积期则跨越了末次间冰期(110-70kaBP)和冰期(70-11.5kaBP)。对四地老红砂沉积物样品系统地进行了骨架颗粒,透明重矿物组成,黏土矿物组成,碎屑锆石U-Pb年龄及其磨圆度特征分析,研究结果表明:在骨架颗粒组成上,四地老红砂均以石英、长石为主,但青峰老红砂在末次间冰期时的石英、长石含量要明显低于冰期时期的样品。透明重矿物组成上,四地老红砂重矿物均以锆石+电气石+磷灰石+独居石为主,反映了岩浆岩的母岩类型来源,这些老红砂在ZTR指数(锆石+电气石+金红石占透明重矿物的百分比)上值都比较高(占60-90%),而青峰老红砂在间冰期时ZTR指数同样明显低于冰期样品。在结构特征上,冰期沉积的四地老红砂的磨圆度都比较高,而青峰剖面在间冰期时沉积的老红砂同样要比冰期时沉积的来得低。三个末次冰期时沉积的碎屑锆石样品U-Pb年龄表明,老红砂的年龄组主要集中在80-160Ma(燕山期),200-300Ma(印支期),400-500Ma(加里东期),此外也含有少部分700-1000Ma(晋宁期),1800-2000Ma(古元古代)和 2400-2600Ma(新太古代)时期,与东南沿海河流的沉积物碎屑锆石年龄组相似,因此推测这些磨圆度较好的碎屑锆石在进入多次旋回之前,其最先也应来自于东南沿海河流的沉积物供给。老红砂在末次冰期和间冰期的沉积特征表明,两段时期内老红砂的沉积源-汇过程和搬运动力应有所不同。间冰期海平面上升,陆架淹没,东南沿海河流径流量增加,河流携带的泥沙量也大幅增加,该时期沉积的老红砂物源主要直接来自邻近区域河流的沉积物和少部分海滩砂的供给;而冰期全球海平面下降,陆架暴露,东亚冬季风得到加强,东南沿海河流径流量减少,其河流输沙量也大幅较少,该时期沉积的老红砂物源主要来自裸露的多次旋回的海滩砂(陆架砂)供给,而多次旋回的海滩砂其原先也应该来源于东南沿海河流。本文研究说明了老红砂是晚更新世以来气候变化的良好沉积记录,对深入了解该时期内中国东南大陆地理环境变化具有重要意义。
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