西江和北江及珠江三角洲西北部汇流区广泛发育全新世的泥炭-淤泥腐木地层,结合剖面的沉积相特征和14C测年数据,对全新世沉积环境和含腐木地层的分布和环境变化进行探讨,获得以下认识:1)在西江和北江下游海侵北界以上的陆相沉积序列中,厚层泥炭主要形成于中晚全新世(7.5―1.5 cal. ka B.P.),集中堆积时间为5.0―1.5 cal. ka B.P.;2)珠江三角洲全新世海侵对三角洲边缘区陆相泥炭沼泽的形成起决定性作用,早全新世(约9―7 cal. ka B.P.)三角洲西北端的高速率河口相粉砂黏土沉积为后来的半咸水沼泽发育奠定了淤泥深厚的物质基础,而西江―北江下游陆相洪冲积或河漫滩沉积则在8 cal. ka B.P.左右开始发育,也为之后的水松泥炭沼泽繁盛奠定了基础;3)三水西南一带是中全新世西江―北江下游泛滥平原至古河口湾的过渡区,潮汐流与河流的双重作用是造成三角洲边缘区大面积泥炭沼泽湿地形成的主要原因;4)泥炭湿地生态环境大多在2.0―1.5 cal. ka B.P.前后在西江和北江被高位洪水平流沉积物埋藏,而在三角洲区域多被泛滥平原洪积物覆盖。多数剖面泥炭腐木迁移的原因与三角洲的快速加积作用导致的潮流与河流空间位置平衡被破坏和水文条件改变有关,晚全新世不断增强的人类农业活动和森林破坏与水土流失也是导致三角洲天然沼泽湿地消失的重要原因。
在回顾南海北部海岸和陆架地层证据的基础上,梳理了珠江三角洲晚第四纪演变历史。结果显示:1)本区晚第四纪地层拥有2套海相沉积,上(新)海相层是当前间冰期(或10.5 ka B.P.以来)高海平面期间形成的沉积物,而下(老)海相层最可能是末次间冰期(126―120 ka B.P.)高海平面阶段留下的沉积物;2)老海相层顶面埋深在三角洲盆地内至少比现今海平面低10~15 m,在珠江口一带则低于20 m,这说明珠江三角洲盆地存在构造沉降,因为2次间冰期的海平面高度是相近的;3)在新生代欧亚板块大陆向东南伸展的构造格局下,南海北部陆架和海岸带经历长期连续的沉降,而长期平均沉降率在0.12 mm/a左右,明显低于GPS测出的现代沉降率;4)在这种板块运动基础上,晚第四纪断裂活动增强了三角洲盆地的沉降,为2次海侵提供了可容沉积空间。
依据对珠江口伶仃洋海域ZK19孔岩芯材料的沉积学、年代学和沉积地球化学研究,探讨了该海域古环境演变特征。该孔以末次盛冰期风化层为界,存在2个沉积旋回和2次海侵事件。微量元素质量分数、主量元素(Al2O3/Na2O值、MgO/Al2O3值、Sr/Ba值及V/Cr值等),化学蚀变指数(CIA)和化学风化指数(CIW)的变化特征,反映了MIS4晚期至MIS3初期,该地由陆相向滨海相过渡,气候从偏冷逐渐升温,海平面逐渐上升,但速度较慢;MIS3该地为河口湾相,气候进一步转暖,海平面以较大幅度上升;MIS2阶段(末次盛冰期)海平面大幅下降,气候变冷;MIS1的8―12 cal. ka B.P.气候逐渐转暖,海平面快速上升,为河流相―滨海潮滩相―河口湾浅滩相―河口湾相;中全新世大暖期,受水下滩槽地貌侧向迁移影响,该孔地层遭剥蚀;晚全新世3 cal. ka B.P.以来,气候整体相对稳定,较早全新世温暖,沉积环境依次为河口湾相―三角洲前缘斜坡相―三角洲前缘浅滩相。
对珠江三角洲中部中山市东升镇附近PRD11孔的岩性和软体动物的分布特征进行分析,并与邻近的PRD10孔以及珠三角其他位置的钻孔记录比较。结果表明:受海平面变化、河流作用和构造升降影响,研究区晚第四纪经历了5个环境阶段:1)约9 010 cal. a B.P.以前,钻孔所在地暴露地表,沉积物遭受风化剥蚀,形成杂色黏土;2)9 010―7 000 cal. a B.P.为全新世大海侵时期,研究区开始发育河口湾环境;3)7 000―5 460 cal. a B.P.,研究区水深短暂下降;4)5 460―3 340 cal. a B.P.水深有所加大,并在约4 546 cal. a B.P.时达到全孔最大水深;5)约3 340 cal. a B.P.以来海水逐渐退出研究区,河流作用增强,研究区逐渐演变为上三角洲平原环境。
为了深入探讨珠江三角洲的沉积古环境和古气候历史,在三水市区获取了2个高取芯率的钻孔岩芯,进行了12个AMS 14C测年,并结合孢粉、硅藻等分析结果探讨三水地区全新世的海平面与河流水动力变化,以及古植被演替过程。结果表明:钻孔所在区域全新世沉积总体从9 000 cal. a B.P.左右开始,呈现河流相―河湾相―河口湾相―潮坪相―河口湾相―河漫滩相的演变过程。三水区的早全新世沉积阶段年代最早为9 000 cal. a B.P.左右,表现为河口湾相的淤泥质粉砂沉积,硅藻以淡水种类为主,最高沉积速率为1.6 cm/a。海侵初始时间为8 700 cal. a B.P.左右,最高海平面时间为7 600 cal. a B.P.左右,此时海岸带发育红树林,丘陵山地发育较茂盛的亚常绿热带常绿阔叶林;中―晚全新世阶段(6 500―2 200 cal. a B.P.),以泥炭粉砂沉积为主,沉积速率为0.2~0.5 cm/a,河口区高潮线附近及河流弯道低洼滩地在5 000 cal. a B.P.前后形成淡水沼泽、河口三角洲边缘区洼地水松林发育。在晚全新世(2 200 cal. a B.P.左右)以来,陆相黏土质沉积指示河口泥沙快速堆积,三角洲平原迅速扩大,沉积速率高达1.7 cm/a。孢粉结果显示次生的芒箕孢子剧增,陆地植被稀疏,人类活动显著增强。
为了揭示闽江下游闽侯盆地第四纪沉积环境演变与人类活动历史,对闽江下游闽侯盆地庄边山遗址附近的FZ5钻孔进行了孢粉、硅藻分析。结果表明:闽侯盆地全新世海侵初始发生时间约为9 000 cal. a B.P.,至7 500 cal. a B.P.达到最大海侵范围,晚全新世海退的发生时间在闽侯盆地大约为1 900 cal. a B.P.。孢粉分析证实了当地早中全新世温暖的亚热带气候以及浓密的常绿阔叶林植被。在7 500―1 900 cal. a B.P.之间无论植被覆盖还是气候环境均比较稳定,高海平面时期的适宜气候以及海湾环境也有利于当地以渔猎经济方式为主的新石器文化(昙石山文化)的兴起和发展。自1 900 cal. a B.P.以后,孢粉组合突变为以先锋植物芒萁属(Dicranopteris)、禾本科(Poaceae)、松属(Pinus)等类型为主,揭示了当地植被受到人类农业刀耕火种的影响而发生显著变化。高含量的禾本科花粉(含一定数量的水稻)仅在剖面上部明显增加这一事实,证实了闽侯和福州一带水稻种植的大面积发展始于距今1 900 a前后。
选择位于长江三角洲南部区域的3个钻孔CSB4、CSB6和CSB8,开展环境磁学方面的研究,以揭示该地区晚更新世以来沉积物记录的显著气候事件。结果显示:3个钻孔都存在明显的S300低值区域,其变化规律为当S300为低值时,磁化率、ARM和SIRM的值较低,而IRMAF80mT/SIRM和ARM/SIRM的比值相对较高,表明磁性矿物浓度降低、粒度变细。同时S300低值区域沉积物以黄色粉砂质黏土为主,含铁锰质结核。IRM获得曲线定量分析结果揭示:沉积物中赤铁矿等高矫顽力组分的含量相对增加,指示长江三角洲区域3次显著的干旱气候事件。在磁性地层及其AMS 14C、光释光测年基础上,推断3次干旱事件发生的时间分别为163―121 ka B.P.(事件I)、57―42 ka B.P.(事件II)和14―10 ka B.P.(事件III),对应海平面相对较低时期,季风减弱,降水减少,气候干旱,形成以氧化作用为主的环境。
根据广西北部山地泥炭沼泽沉积的有机碳同位素组成、TOC和C/N等古气候指标对末次盛冰期以来该区植被与气候演变过程进行研究,结果发现:末次盛冰期(21―14 cal. ka B.P.)偏正的δ13Corg数据反映了山地植被面貌曾发生显著变化,指示冰期气候的冷干变化,但并未导致山地森林向地带性草地退化,C3植物仍占优势。沉积物岩性和TOC等数据表明:在14―10 cal. ka B.P.期间沼泽湿地逐渐形成,指示了东亚夏季风降雨的增强,与石笋指示的季风增强起始年代基本一致。冰消期碳同位素曲线负偏的变化要早于TOC指示的泥炭沼泽堆积,即10―9 cal. ka B.P.前后富有机质的泥炭堆积进入旺盛期。碳同位素组成在9―8 cal. ka B.P.存在一个正偏的变化波动,可能与8.2 ka降温事件或局地物源输入变化有关。7.0―2.8 cal. ka B.P.期间古田湿地的有机质输入较高,碳同位素偏负,指示气候暖湿。从1.7 cal. ka B.P.至今,δ13Corg值的再次正偏可能指示夏季风强度减弱,但考虑到该阶段为人类农业活动快速发展期,因此不排除人为因素的影响。此外,末次盛冰期广西山地与雷州半岛沿海低地的碳同位素值对比发现:沿海平原区与华南山地的沉积记录存在明显差别,其主要原因是山区因山地降雨效应使山区的湿度即便在盛冰期也能保持较高水平;而低地平原冰期阶段的降雨则显著减少,加上平原区较高的蒸发量使干旱程度增加,C4草本也相应增多。实际上,影响亚热带山地沼泽δ13Corg值变化的原因比较复杂,在利用δ13Corg值推论古气候时需要同时考虑气候因素和湿地沉积体的物源及其地貌环境等背景。
在中亚热带罗霄山脉东南段井冈山地区的江西坳山地沼泽钻取了150 cm的岩芯样品(JXA钻孔),通过6个AMS 14C测年结果建立钻孔的年代框架,运用烧失量、腐殖化度、有机碳同位素和灰度值等多项古气候代用指标分析,重建了该地区约11 cal. ka B.P.以来的气候演化历史。结果表明:江西坳山地沼泽的古环境演变过程可以分为4个阶段:11―9.2 cal. ka B.P.钻孔沉积物的有机碳含量低,碳同位素偏负,显示C3植物为主,为气候凉干期;9.2―5.3 cal. ka B.P.碳同位素、有机碳和腐殖化度等指标均指示森林植被繁茂,沉积物泥炭堆积速度加快,为气候最适宜期;5.3―2.2 cal. ka B.P.碳同位素显著变化,有机质含量较高;2.2―0 cal. ka B.P.气候呈现季风再次增强的趋势,人类活动增强。与周边其他的研究结果对比发现:全新世以来罗霄山脉江西坳山地泥炭沼泽的古环境替代指标与低纬度地区其他全新世气候记录基本一致。
选取华南沿海丘陵山地3个南亚热带不同地点及海拔的钻孔岩芯进行了微炭屑统计分析,结合孢粉分析结果,揭示全新世以来的植被变化与火灾历史,并探讨火灾事件与季风变化和人类活动的关系。结果表明:从8 000―3 500 cal. a B.P.,3个钻孔的微炭屑浓度均极低,证明该时段森林火灾频率很低,同时高木本含量的孢粉分析结果反映了亚热带阔叶林的繁盛,并指示全新世大暖期湿润和降雨丰沛的气候特征。加上早中全新世南方人口稀少,无“刀耕火种”等大面积农业活动。从3 500 cal. a B.P.开始,多个钻孔显示出微炭屑含量的迅速增加并持续高值,这与华南地区夏季风减弱导致降雨减少、气候变干,以及华南地区人类历史从新石器晚期进入商周时代的转折期密切相关。同时,孢粉指示的阔叶类木本植物含量显著减少,表明火灾对森林破坏逐渐严重。2 000 cal. a B.P.以后,人口出现第一次增长高峰,考古出土的器物证明牛耕和铁器农具开始广泛使用,农业快速发展。这一时期低海拔的GY1和中海拔的LTY钻孔微碳屑含量维持高值,禾本科以及芒萁属等次生植物孢粉含量快速增加。这反映了秦或南越国以后在华南地区较低海拔山地和平原农业活动得到迅速发展。此外,位于海拔1 600 m以上的钻孔GT-2的微碳屑记录显示:高海拔山区在800 cal. a B.P.以后才开始出现频繁的森林火灾,反映人类农业活动和人口增加扩张到高海拔山区。