【摘要】： 認識全球環(huán)境變化(例如,海平面變化)和區(qū)域人類活動史(例如,環(huán)境污染歷史)問題,以及建立河口-海岸帶環(huán)境管理監(jiān)測方案等必須以精確的年代學研究為基礎(chǔ)。雖然210pb、137Cs放射性核素在長江河口-近岸陸架定年、計算沉積速率方面已經(jīng)開展了大量的研究工作,但是,210Pb計年法的假設(shè)前提條件對沉積環(huán)境的要求很苛刻,210pb、137Cs在實際應用方面均存在至關(guān)重要的一些疑點,其中最主要的原因是長江河口水動力復雜,沉積環(huán)境相對不穩(wěn)定,受到生物擾動、臺風、風暴潮以及人類活動等的影響特別嚴重,所以目前該區(qū)百年尺度內(nèi)河口沉積物的定年存在很大的不確定性。 針對210pb、137Cs的局限性,近十余年來國際上,又發(fā)展了事件性沉積定年的新手段,包括球狀碳顆粒(SCP),外來植物花粉等。長江流域近百年來流域人類活動顯著,尤其建國后不僅有大躍進,大興水利工程,而且改革開放以來的經(jīng)濟發(fā)展、城市化也十分迅速,與此相關(guān)的沉積物顆粒組成變化,SCP,城市行道樹花粉等也必定會在河口沉積物中有所記錄。本文利用長江口外獲取的兩個淺孑L(YZE,CX38)進行多種方法定年研究。其中,YZE孔位于北港口外,CX38位于近岸陸架-河口泥質(zhì)區(qū)。試圖綜合不同定年指標,包括放射性同位素210Pb和137Cs,球狀碳顆粒(SCP)和火電生產(chǎn)水平、長江流域大洪水事件對比,二球懸玲木花粉與記載資料對照以及沉積物粒度特征和入海泥沙(包括大壩水庫庫容)、東亞冬季風指數(shù)、長江河口流路分汊及主泓位置變化等對比,探討長江河口-近岸陸架現(xiàn)代沉積物定年方法和年代模式,并通過不同指標的相互對比驗證使得沉積物年代序列趨向準確可靠。綜合定年結(jié)果,計算兩孔沉積速率在不同時期的變化,初步探討流域人類活動對河口區(qū)沉積的影響。 研究結(jié)果顯示,CX38孔210Pb呈較好的指數(shù)衰竭趨勢,根據(jù)CIC模式得到平均沉積速率2.06cm／年,根據(jù)CRS模式相對于CIC模式基本偏老,這是由于CIC與CRS的理論基礎(chǔ)所致；該孔137Cs含量較低,最大值僅2.21Bq/kg,由其得到的沉積速率與210Pb趨勢基本一致,但年齡整體偏老。YZE孔210Pb也顯示了一定的指數(shù)衰減趨勢,含量垂向分布受擾動較明顯,根據(jù)CIC模式得到平均沉積速率1.22cm／年；137Cs的含量也很低,由其推測得到的年齡明顯偏老。 SCP產(chǎn)出量與發(fā)電量成正比,反映到沉積物中為SCP的濃度變化隨區(qū)域發(fā)電量的增長而增長,因此沉積物中SCP的濃度變化就具備了時標意義。兩個孔的SCP含量及分布均顯示了強烈的階段性及基本一致的波動,可以和中國的經(jīng)濟發(fā)展水平、城鎮(zhèn)化發(fā)展水平,尤其與火電發(fā)展良好對應；因此分別確定了辛亥革命至抗戰(zhàn)前夕(1911-1936年),新中國成立以來、“一五”計劃,改革開放以來經(jīng)濟快速增長,及21世紀以來城市化推進四個重要的階段。其中20世紀60年代,火電生產(chǎn)水平波動明顯,與此對應的兩個孔SCP含量也存在良好的記錄。兩孔在SCP快速上升的過程中,也有幾次明顯低谷,推測可能對應流域大洪水事件。 對CX38孔二球懸鈴木花粉的試探性鑒定統(tǒng)計顯示,全孔都有該外來植物花粉的分布,其含量自下而上明顯增加,尤其在鉆孔頂部沉積物中以顯著的加速度增長,可能對應了21世紀以來的快速城市化。 兩孔的沉積物顆粒組成也都呈現(xiàn)有規(guī)律的變化,考慮到在前三角洲泥質(zhì)沉積區(qū)沉積環(huán)境相對穩(wěn)定的情況下,粒度組成的主要影響因素有河流來沙結(jié)構(gòu)和東亞冬季風強弱的變化。由于兩個孔的位置不同,主要影響因素也有差別。YZE孔深108±1cm以上,沉積物顯著變粗,推測由于該孔靠近北港較近,因此長江入海主泓位置變化對其粒度組成有顯著影響,應該對應了1948年以來長江入海主泓改走北港。CX38孔粒度顯示,孔深66±1cm沉積物明顯變細,尤其125μm細顆粒含量顯著減少,推測反映了自60年代末、70年代初以來,長江流域修建大量大壩水庫,導致長江入海泥沙量顯著減少,尤其截留粗顆粒泥沙。對CX38孔作者還嘗試了沉積物敏感粒徑與東亞冬季風強度對比定年,但計算沉積速率結(jié)果顯示,80年代以來的沉積速率高于60年代,這與流域人類活動導致的入海泥沙量變化明顯矛盾,因此,我們認為此方法理論基礎(chǔ)有待進一步探討。 兩孔中各種方法定年的結(jié)果對比顯示,YZE孔SCP時標與粒度-主泓變遷定年結(jié)果較為一致,與210Pb結(jié)果相差較大,我們推測210Pb結(jié)果受河口沉積環(huán)境不穩(wěn)定和測試深度、精確度的限制較大。CX38孔SCP時標與210Pb CIC年代模式在30cm以上有著良好一致性,30cm以下相差較大,CIC年代模式較SCP時標偏年輕；SCP時標與細砂-大壩水庫庫容變化、入海泥沙變化對照定年結(jié)果較為一致。 綜合對比各種定年手段,我們認為河口-近岸陸架區(qū)沉積物來說,SCP來源比較單一,含量及分布特征基本不受粒度影響,結(jié)果較為準確可靠。另外,兩孔137Cs含量均低,可信度也低,多為搬運再沉積產(chǎn)物,只能用于檢驗年齡模式。 兩孔中SCP定年的結(jié)果計算沉積物在不同時期的沉積速率顯示,60年代“大躍進”時期砍伐森林導致泥沙產(chǎn)出大大增加,沉積速率較高,在兩個鉆孔中記錄明顯；80年代以來,長江流域大壩的大規(guī)模建設(shè),致使入海泥沙顯著降低,沉積速率較低,在沉積物鉆孔表層50cm以上中記錄也較為顯著。
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