北部灣廣西沿岸全新世海侵過程的區(qū)域差異

劉濤，黎廣釗

（1.廣西大學(xué)海洋學(xué)院，廣西南寧 530004；2.廣西紅樹林研究中心，廣西北海 536000；3.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東廣州 510075）

北部灣廣西沿岸全新世海侵過程的區(qū)域差異

劉濤1，2，黎廣釗2，3

（1.廣西大學(xué)海洋學(xué)院，廣西南寧 530004；2.廣西紅樹林研究中心，廣西北海 536000；3.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東廣州 510075）

通過分析北部灣廣西沿岸3個(gè)地質(zhì)鉆孔的巖性、地球化學(xué)和有孔蟲含量特征，確定了其沉積相序，在統(tǒng)一的高程坐標(biāo)內(nèi)，對(duì)各鉆地層中沉積相的高程和年代進(jìn)行了對(duì)比，分析了該區(qū)全新世以來海侵過程的區(qū)域差異；并以東亞全新世海平面波動(dòng)曲線作為參照，估算了廣西沿岸各主要海灣的構(gòu)造沉降速度。研究表明：全新世以來，廣西沿岸的海侵開始時(shí)間并不一致，這是由于各海灣構(gòu)造沉降運(yùn)動(dòng)的區(qū)域差異造成的，東部的廉州灣構(gòu)造基本穩(wěn)定，而廉州灣以西則經(jīng)歷了較大幅度的構(gòu)造沉降。構(gòu)造沉降又導(dǎo)致了海平面波動(dòng)過程的區(qū)域差異，進(jìn)而影響到了地層形成，如海陸過度相沉積只發(fā)育于廉州灣以西遭受海侵時(shí)間較晚、相對(duì)海平面上升速度較低的區(qū)域。

北部灣；全新世；海平面；構(gòu)造沉降；底層層序

劉濤，黎廣釗.北部灣廣西沿岸全新世海侵過程的區(qū)域差異［J］.海洋學(xué)報(bào)，2015，37（3）：70—76，doi：10.3969／j.issn.0253-4193.2015.03.007

Liu Tao，Li Guangzhao.The spatial discrepancy of Holocene transgression in north Beibu Gulf of Guangxi coastline［J］.Haiyang Xuebao，2015，37（3）：70—76，doi：10.3969／j.issn.0253-4193.2015.03.007

1 引言

全新世以來，海平面波動(dòng)過程是控制河口海岸地層形成演化的關(guān)鍵因素［1—2］。因此，研究某一地區(qū)的海平面波動(dòng)和地層層序特征，探討他們之間的關(guān)系，對(duì)于理解當(dāng)?shù)睾涌诤０兜难莼^程有重要意義。在北部灣廣西沿岸地區(qū)，北東、北西向構(gòu)造斷裂普遍發(fā)育［3］，斷裂帶內(nèi)的陷落盆地在遭受海侵后即形成狹長(zhǎng)海灣，海灣頂部一般有小型河流入海，形成規(guī)模不大的三角洲，海灣之間的突出岸線則多發(fā)育沙壩-潟湖體系。前人已經(jīng)對(duì)一些河口三角洲［4—6］和沙壩－潟湖［7—8］的形成和演變特征進(jìn)行了研究，但由于客觀條件所限，地質(zhì)鉆孔和測(cè)年數(shù)據(jù)數(shù)量偏少，關(guān)于該區(qū)域全新世以來的海平面波動(dòng)特征探討很少，考慮到廣西沿岸存在的構(gòu)造升降運(yùn)動(dòng)，且構(gòu)造升降運(yùn)動(dòng)存在較大的區(qū)域差異［3，9］，這可能會(huì)導(dǎo)致全新世海侵過程（包括海侵開始時(shí)間、海平面變化速度）的區(qū)域差異，而研究這種差異，不但可以準(zhǔn)確重建廣西沿岸全新世以來的沉積環(huán)境演變過程，還可以估算各海灣的構(gòu)造沉降速度，從而指導(dǎo)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)代海平面上升速度的修正。鑒于此，本文對(duì)該區(qū)域近年來鉆取的2個(gè)鉆孔的巖性、有孔蟲和地球化學(xué)特征（主要是Sr／Ba值）進(jìn)行了綜合分析，確定了其沉積相序，并結(jié)合收集到的歷史鉆孔資料，在同一高程坐標(biāo)系內(nèi)，對(duì)所有鉆孔地層中沉積相的高程和年代進(jìn)行了對(duì)比，分析了全新世以來海侵過程的區(qū)域差異，估算了各海灣的構(gòu)造沉降幅度，并討論了海侵過程差異對(duì)當(dāng)?shù)厝率篮Ｇ值貙有纬傻挠绊憽?/p>

2 材料與方法

在本文分析的地質(zhì)鉆孔中，502孔（圖1，表1）由廣西海洋研究所和同濟(jì)大學(xué)于20世紀(jì)80年代鉆取，鉆孔Zk4、Zk5（圖1，表1）則由廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局于2006年鉆取，本文主要根據(jù)鉆孔的沉積物巖性、有孔蟲和地球化學(xué)特征確定沉積相并劃分地層。地層年代則由中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所AMS-14C制樣實(shí)驗(yàn)室和北京大學(xué)核物理與核技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合完成，使用的主要儀器是北京大學(xué)核物理與核技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的加速器質(zhì)譜儀（PCAMS），地球化學(xué)元素含量由ICP電桿耦合等離子發(fā)射光譜儀4300DV（SYC002）進(jìn)行測(cè)定。由于502孔的AMS14C年代數(shù)據(jù)并未經(jīng)碳庫(kù)年齡校正，為了便于將其與Zk4、Zk5的最新測(cè)年數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在本文中使用Calib7.0程序?qū)ζ溥M(jìn)行了校正（見表2），該程序可根據(jù)樣品所處位置區(qū)域、沉積環(huán)境和14C年齡，依據(jù)其存儲(chǔ)的全球碳庫(kù)年齡數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算樣品的碳庫(kù)年齡區(qū)間，從而達(dá)到校正的目的。

圖1 北部灣廣西沿岸主要海灣與鉆孔位置Fig.1 Main bays offshore Guangxi in the northern part of Beibu Gulf and the locations of cores

表1 鉆孔信息Tab.1 Information of studied cores

3 結(jié)果

3.1 鉆孔的沉積相劃分

鉆孔Zk4、Zk5的沉積相劃分如圖2所示。

Zk4孔位于欽州灣口，鉆孔中0～5.7 m的沉積物主要為灰色粉砂質(zhì)黏土、黏土質(zhì)粉砂或粉砂質(zhì)砂，可見大量貝殼及碎片，每20 g沉積物中的有孔蟲含量在200～1 200枚之間，以底棲類的近岸屬種Cavarotalia annectens、E.hispidulum為主，Sr／Ba值在0.5～2.0之間，該層為典型的淺海相沉積。

5.7～6.7 m，沉積物主要為青灰色砂質(zhì)粉砂，富含植物碎屑，可見完整貝殼，有孔蟲數(shù)量平均每20 g 50枚左右，以Elphidium advenum、E.hispidulum、E. incertum為主，Sr／Ba值由超過2.0逐漸降低至0.2左右，反映其沉積環(huán)境具有海陸過渡特征，該層有機(jī)碳含量突升至6%～8%，接近當(dāng)?shù)噩F(xiàn)代濱海濕地的水平［10］，綜合以上特征，判定其應(yīng)為位于潮間帶中上部的鹽沼沉積。

圖2 鉆孔Zk4、Zk5的沉積相劃分Fig.2 Sedimentary facies in cores Zk4 and Zk5，determined by lithologic logs and geochmical stratigraphy

6.7～11.7 m，沉積物為灰色黏土質(zhì)粉砂-粉砂質(zhì)黏土，富含植物碎屑，可見少量貝殼，每20 g沉積物中一般僅可見數(shù)枚有孔蟲，Sr／Ba值穩(wěn)定在0.2左右，反映陸相沉積環(huán)境，有機(jī)碳含量保持在較高的6%～8%，綜合以上信息判斷，該層應(yīng)為河漫灘或淡水沼澤相沉積。11.7～14.5 m，沉積物為褐黃色中粗砂，含少量礫石，呈次棱角至次圓狀，基本不含有孔蟲，該層應(yīng)為河床沉積。

14.5 m以下的沉積物為半固結(jié)的堅(jiān)硬中粗砂或泥質(zhì)砂，與上覆松散的沉積物區(qū)別十分明顯，應(yīng)為該區(qū)域廣泛分布的更新世北海組或湛江組沖洪積相沉積［5］。綜上所述，全新世以來，Zk4孔地層的沉積相序?yàn)椋汉哟玻勇訚上啵趟訚上啵瓬\海相（圖2），構(gòu)成一個(gè)完整的海侵層序。

Zk5孔位于廉州灣口，鉆孔總長(zhǎng)度37 m，其中0～3.3 m的沉積物為青灰色粉砂質(zhì)砂或砂質(zhì)粉砂，見完整貝殼，每20 g沉積物中有孔蟲含量通常超過1 000枚，以底棲類近岸種屬Cavarotalia annectens、Elphidium advenum和E.Hispidulum等為主，Sr／Ba值介于0.5～1.2之間，該層為淺海相沉積。

3.3～5.7 m，沉積物為褐灰、青灰色黏土質(zhì)粉砂，見大量植物碎屑，可見零星有孔蟲，Sr／Ba值突降至0.2左右，而有機(jī)碳含量突升至5%～10%，參照Z(yǔ)k4孔相應(yīng)地層，該層應(yīng)為河漫灘或淡水沼澤相沉積。

5.7～6.5 m，沉積物為淺黃、灰黃、肉紅色黏土質(zhì)粉砂，頂部有15 cm厚的礫石層，底部為侵蝕面，不含有孔蟲，該層應(yīng)為沖洪積相沉積，6.5 m以下即為半固結(jié)的更新世地層。

綜上所述，Zk5孔地層所反應(yīng)的全新世以來的的沉積相序?yàn)椋簺_洪積相－河漫灘／淡水沼澤相－淺海相。

鉆孔502取自欽州灣口水深15 m處，總長(zhǎng)2.5 m，參考其中其中0～1.0 m沉積物為灰色砂質(zhì)黏土，含較多貝殼碎片，可見大量海膽刺，該層為淺海相沉積。

1.0～1.5 m沉積物為灰色粉砂質(zhì)黏土，含豐富植物碎屑，見氧化斑，有孔蟲為Ammonia beccarii-Elphidium組合，該層應(yīng)為位于潮間帶的鹽沼相沉積，

1.5～2.0 m沉積物為灰色黏土，含植物碎屑，可見白色石膏顆粒，未見海相生物化石，該層應(yīng)為淡水沼澤相沉積（502孔沉積相劃分資料來自文獻(xiàn)1）廣西壯族自治區(qū)海岸帶和海涂資源綜合調(diào)查領(lǐng)導(dǎo)小組.廣西壯族自治區(qū)海岸帶和海涂資源綜合調(diào)查報(bào)告［R］.第6卷.1986.））。

3.2 鉆孔地層對(duì)比反映的海侵過程和構(gòu)造沉降的區(qū)域差異

在以現(xiàn)代平均海平面為基準(zhǔn)的高程坐標(biāo)系內(nèi)，將各鉆孔的沉積相序和地層年代進(jìn)行對(duì)比（圖3），可以發(fā)現(xiàn)各海灣海侵開始的年代并不相同，廉州灣在距今8 000 a即為淺海環(huán)境，說明其開始遭受海侵的時(shí)間應(yīng)在此之前；欽州灣與廉州灣之間的區(qū)域直到距今6 000 a前后才開始遭受海侵（參考Zk4孔中濱海鹽沼相的年代），欽州灣口開始遭受海侵的時(shí)間為距今8 000 a前后。值得注意的是，如果假設(shè)廣西沿岸構(gòu)造穩(wěn)定，則各海灣海侵開始時(shí)間的不同步并不能用原始高程的區(qū)別來解釋，如在距今8 000 a時(shí)，廉州灣口高程為－12.0 m，沉積環(huán)境為淺海環(huán)境，而同時(shí)期廉州灣與欽州灣之間高程為－20.0 m，沉積環(huán)境反而是河漫灘－淡水沼澤，欽州灣口－11.0 m處則為濱海鹽沼環(huán)境。將各鉆孔中地層的年代和高程與全新世以來的東亞海平面波動(dòng)曲線［11］相比較，可以發(fā)現(xiàn)：廉州灣的沉積環(huán)境演變可以較好的用海平面波動(dòng)曲線解釋，廉州灣以西大風(fēng)江至欽州灣的沉積環(huán)境演變與海平面波動(dòng)曲線相矛盾，各鉆孔中都出現(xiàn)了陸相和濱海相地層高程遠(yuǎn)低于當(dāng)時(shí)海平面的情形（見圖4），這顯然暗示了構(gòu)造升降運(yùn)動(dòng)的影響。

圖3 廣西沿岸各海灣鉆孔全新世地層對(duì)比Fig.3 The Holocene stratigraphic comparison among studied cores

本文所使用的東亞海平面波動(dòng)曲線是Rik Tjallingii綜合了新加坡、中南半島和黃河三角洲等地的冰后期海平面波動(dòng)曲線重建結(jié)果，用擬合和內(nèi)插方法得出的，在一定程度上消除了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，以其為參照，考慮到現(xiàn)今當(dāng)?shù)貫I海鹽沼的分布高程為平均海平面以上0～2 m，則廉州灣與欽州灣之間Zk4孔中濱海鹽沼相地層6 000 a以來沉降了18～20 m，平均沉降速率約3～4 mm／a，欽州灣口502孔鹽沼相地層6 000 a以來沉降了7.0～9.0 m，平均沉降速度約1 mm／a，而廉州灣Zk4孔中高程為－8.0 m的淺海相地層的沉積年代為距今8 000 a前后，當(dāng)時(shí)海平面位置約為－3 m，也即當(dāng)時(shí)水深約－5 m，十分吻合其沉積相，這說明全新世以來廉州灣的構(gòu)造較為穩(wěn)定，下降幅度很?。ㄒ妶D4）。

4 討論

4.1 構(gòu)造沉降差異導(dǎo)致的海平面波動(dòng)區(qū)域差異

圖4 東亞海平面波動(dòng)曲線與鉆孔沉積相的高程與年代Fig.4 Stratigraphic chronology，height and sedimentary facies in studied cores

廣西沿岸構(gòu)造斷裂普遍發(fā)育，圖5是筆者根據(jù)已有資料繪制的廣西沿海構(gòu)造斷裂分布概圖，從圖上可以看出，北東、北西走向的構(gòu)造斷裂在廣西沿海地區(qū)形成許多相互獨(dú)立的斷塊，各主要海灣形狀均受這些斷塊控制，顯然系斷塊沉降后形成的斷陷盆地遭受海侵而成。從盆地的地層的發(fā)育情況來看，各海灣形成的歷史并不相同，東部的廉州灣是南流江盆地的向海延續(xù)，位于北流－合浦?jǐn)嗔褞е?，南流江盆地?nèi)沉積了白堊紀(jì)以來的完整地層，厚度可達(dá)數(shù)千米［12］。而在西部的欽州灣，全新世地層則直接與侏羅紀(jì)頁(yè)巖接觸，厚度不超過20 m，這說明欽州灣盆地直到全新世才形成。而據(jù)上文分析，全新世以來，廉州灣遭受海侵時(shí)間最早，構(gòu)造基本穩(wěn)定，而大風(fēng)江以西至欽州灣遭受海侵的時(shí)間則較晚，且經(jīng)歷了較大幅度的構(gòu)造沉降，這說明全新世以來各盆地沉降運(yùn)動(dòng)有明顯差異。綜合以上信息，可知廉州灣盆地形成歷史久，全新世以來構(gòu)造穩(wěn)定，這導(dǎo)致其當(dāng)?shù)睾Ｆ矫媾c東亞海平面波動(dòng)過程應(yīng)基本一致，因此廉州灣地層中沉積環(huán)境演變時(shí)序能以東亞海平面波動(dòng)曲線解釋。而在大風(fēng)江以西至欽州灣海域，斷陷盆地形成時(shí)間較晚，全新世開始時(shí)原始高程較高，因而遭受海侵時(shí)間較晚，加上全新世以來經(jīng)歷了較大幅度的構(gòu)造沉降過程，這些因素導(dǎo)致其當(dāng)?shù)睾Ｆ矫娌▌?dòng)歷史明顯有異于東亞海平面波動(dòng)歷史，因而其海侵地層中的沉積環(huán)境演變時(shí)序完全不能以東亞海平面波動(dòng)來解釋。

圖5 廣西沿岸構(gòu)造斷裂分布概圖Fig.5 The distribution of tectonic faults in the Guangxi coastal areas

4.2 海平面上升速度與濱海鹽沼相沉積的形成

全新世以來，廣西沿岸海平面波動(dòng)過程的區(qū)域差異直接影響到海侵地層的形成，廉州灣8 000 a前即已遭受海侵，經(jīng)歷當(dāng)時(shí)的海平面快速上升階段（上升速度約10 mm／a），該區(qū)域海侵地層中陸相沉積與淺海相沉積直接接觸，之間缺乏海陸過度相沉積，如Zk5孔中淡水沼澤／河漫灘相與淺海相直接接觸，這是因?yàn)楹Ｆ矫嫔仙俣冗^快，廣西沿海徑流輸沙量又很低（年均總輸沙量約200萬(wàn)t），絕大部分徑流來沙都因侵蝕基準(zhǔn)面快速抬升而充填在下游河谷系統(tǒng)中，海陸過渡相沉積難以形成和保存。而在廉州灣以西，開始遭受海侵的時(shí)間在距今6 000 a以后，此時(shí)海平面已經(jīng)趨于穩(wěn)定（圖4），僅是由于構(gòu)造下降而導(dǎo)致海平面約1～4 mm／a的相對(duì)上升速度，海平面上升速度相對(duì)較緩慢，這就為海陸過渡相沉積的形成和保存創(chuàng)造了條件，因而在廉州灣以西，地層中普遍發(fā)育了鹽沼相沉積。

5 結(jié)論

（1）由于構(gòu)造沉降特征的差異，全新世以來，廣西沿岸各海灣的海侵過程并不一致，廉州灣構(gòu)造穩(wěn)定，原始高程較低，8 000 a之前即遭受海侵，廉州灣以西區(qū)域海侵開始的時(shí)間則為距今6 000～8 000 a，且都經(jīng)歷了較大幅度的構(gòu)造下降過程，平均構(gòu)造沉降速率約1～3 mm／a。

（2）構(gòu)造沉降特征的區(qū)域差異也導(dǎo)致了各海灣海平面波動(dòng)過程的不同，進(jìn)而影響到了海侵地層的形成，廉州灣由于海侵時(shí)海平面上升速度接近10 mm／a，致使其海侵地層中缺失海陸過度相沉積，而廉州灣以西大風(fēng)江至廉州灣區(qū)域則因海侵開始時(shí)海平面上升速度較緩，海侵地層中普遍發(fā)育了濱海鹽沼相沉積。

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The spatial discrepancy of Holocene transgression in north Beibu Gulf of Guangxi coastline

Liu Tao1，2，Li Guangzhao1，2

（1.College of Ocean，Guangxi University，Nanning 530004，China；2.Gangxi Mangove Research Center，Beihai 536007，China；3. Guangzhou Marine Geology Survey，Guangzhou 510075，China）

This study analyzed the stratigraphic correlation among several cores collected from the Guangxi coastline，and discussed the spatial discrepancy of transgression since Holocene.And，using the East Asia seal level fluctuation curve as a reference，this study also estimated the rate of vertical tectonic movement in main bays offshore Guangxi Province.The results show that since Holocene the initiation time for transgression in different local regions along Guangxi coastline are different，which is due to regional differences in tectonic sinking movement among these main bays.The tectonics in the eastern part of the Lianzhou Bay is stable，and that in the western part of the bay is unstable with a sinking speed of 1 to 3 mm／a.The tectonic sinking process resulted in regional differences in the sea level fluctuation curves，and thereby influenced the development of stratigraphy.For example，the salt mash face can only be found in the area west to Lianzhou Bay，where experienced a relative slow local sea level rising speed.

Beibu Gulf；tectonic subsidence；sea level fluctuations；Holocene；stratigraphy sequence

P531

A

0253-4193（2015）03-0070-07

2014-06-10；

2014-08-31。

廣西科學(xué)院基本業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（12YJ25 HS16）；廣西自然科學(xué)基金重大資助項(xiàng)目（2012GXNSFEA053001）。

劉濤（1980—），男，山東省濱州市人，博士，副研究員，主要從事海洋沉積學(xué)方面研究。E-mail：salanitana＠sina.com