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第四纪以来,全球气候呈现冰期—间冰期大幅度旋回波动的特征。冰期—间冰期交替造成海平面波动,在沿海平原地区沉积物中留下海进及海退记录,因此沿海平原是探讨海陆相互作用、平原发育演化及其对气候变化的响应及海而变化的理想地区。在渤海湾西岸的平原地区,过去由于测年条件限制等因素,具有较好年代控制的长尺度沉积序列较少,在一定程度上限制了对上述问题的研究。本文通过对渤海湾西岸BZ1和TN3钻孔的磁性地层学以及BZ1、BZ2和TN3三个钻孔沉积学及古环境研究,得出如下初步结论:
1.通过系统的磁性地层学研究,得出BZ1、TN3钻孔的底界年代分别为2.2Ma和3.13Ma本研究获得的B/M和M/G极性界限的深度与华北平原其它钻孔的磁性地层研究揭示的深度有较大差别,说明白晚上新世以来,华北平原和渤海湾地区不同地质单元沉积物厚度的空间变化可能很大。位于沧县隆起区的TN3钻孔稳定的沉积速率指示了晚上新世以来该区一直处于较稳定的下沉,而位于黄骅拗陷上的BZ1钻孔沉积速率在中更新世以来的增加,可能指示了构造下沉加速。上述结果表明渤海湾盆地自晚上新世以来整体下沉,但不同构造单元之间存在差异。
2.沉积学、古地磁年代及前人释光测年结果表明,TN3钻孔在晚更新世以前以河流相沉积为主,晚更新世以来发生两次海水入侵事件,从早到晚分别对应深海氧同位素MIS5和MIS1;BZ1钻孔中更新世早期以前以河流相沉积为主,中更新世早期以来发生五次海侵,可能分别对应MIS9,MIS7,MIS5,MIS3和MIS1。本区沉积环境的变化及海侵海退事件是在研究区构造下沉的背景下全球海面变化的结果。上述海进海退过程大致可与黄土—古土壤序列对比。
3.BZ2钻孔中常量、微量及稀土元素与上地壳(UCC)组成具有相似性,表明研究区沉积物物质来源广阔。不同的化学风化指标均显示自晚上新世以来风化强度呈波动性减弱,与冰盖扩张一致,是全球变冷过程对大陆化学风化强度控制所致。
4.土壤宏观及微形态研究表明,三个钻孔中均包含一定数量的古土壤。对BZ1和BZ2钻孔中成壤碳酸盐的碳氧同位素研究表明,在3.2-2.2 Ma期间,研究区C4植物相对比例最高,此后C4植物开始减少。上述结果与反映全球冰量的深海氧同位素记录有一致性,与黄土高原C4植被变化趋势吻合,而与低纬度华南地区相反。本文作者认为,晚上新世以来全球变冷导致的生长季节温度降低可能是造成C4植物相对量减少的主要原因。