遼東半島全新世沉積物記錄的古氣候變化研究進(jìn)展

張威，馬瑞豐，2，劉亮，楊蟬玉，3，劉暢，柴樂

1.遼寧師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，遼寧大連 116029

2.鞍山師范學(xué)院管理學(xué)院，遼寧鞍山 114007

3.忻州師范學(xué)院地理系，山西忻州 034000

4.東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，南昌 330013

0引言

生物的演化、人類的遷徙、文明的發(fā)展和消亡都受氣候變化的影響。在氣候變化的過程中，物種的爆發(fā)和消亡，人類文明的擴(kuò)張和衰落，很大程度上取決于物種或者人類對氣候變化的應(yīng)對。為了更加精細(xì)化地揭示氣候變化的規(guī)律與驅(qū)動(dòng)力，國際地圈生物圈計(jì)劃（IGBP）應(yīng)運(yùn)而生，其中一個(gè)重要研究計(jì)劃就是過去全球變化研究（Past Global Changes，PAGES），而PAGES 計(jì)劃的核心研究內(nèi)容之一是全新世氣候變化的精細(xì)化研究。2012年6月的“里約＋20”峰會(huì)提出了10 年“未來地球計(jì)劃”，該計(jì)劃將回答全球環(huán)境如何以及為何會(huì)發(fā)生變化等重要科學(xué)問題，涉及的研究重點(diǎn)包括季風(fēng)區(qū)氣候變化與人類活動(dòng)、全球氣候變化及關(guān)鍵區(qū)的氣候響應(yīng)等[1]。

全新世，即第四紀(jì)最近一次間冰期，又被稱為現(xiàn)代間冰期，與深海氧同位素MISⅠ階段相對應(yīng)。全新世最明顯的特征是氣候普遍轉(zhuǎn)暖，中緯度和高緯度地區(qū)的冰川開始消融，植被的分布地帶逐漸向高緯度和高海拔地區(qū)遷移，氣候、土壤、植被、湖泊以及動(dòng)物群都出現(xiàn)了明顯的變化，并已經(jīng)完全演化為現(xiàn)代面貌[2]。遼東半島受東亞季風(fēng)及海陸交互作用，在全新世期間沉積了大量陸相及海相沉積物，這些沉積物忠實(shí)地記錄了該區(qū)的氣候變化信息，具有很好的研究價(jià)值。同時(shí)，遼東半島全新世氣候變化也是我國最早開展相關(guān)研究的區(qū)域之一，具有豐富的成果積累，這些成果是很好的參考資料和研究基礎(chǔ)。本文擬從遼東半島的地質(zhì)構(gòu)造、現(xiàn)代地貌、已有沉積物樣品及其揭示的氣候變化信息等方面入手，對本區(qū)前期研究成果進(jìn)行總結(jié)，并提出未來的研究展望。

1 遼東半島地質(zhì)構(gòu)造背景及現(xiàn)代地貌

燕山運(yùn)動(dòng)是中生代（距今約2.5 億年～6 500 萬年）中國東部廣泛發(fā)生的造山運(yùn)動(dòng)。此次運(yùn)動(dòng)造就了本區(qū)地貌的主要輪廓。華夏（NE）、新華夏（NNE）及NW 向兩組斷裂對遼東半島輪廓起到了主要的控制作用。遼東半島在構(gòu)造上位于新華夏第二巨型隆起帶，郯廬斷裂帶北部東側(cè)。出露地層以太古宙—古元古代地層為主，廣泛分布巖漿巖、寒武系變質(zhì)巖、混合巖，缺失或零星分布寒武紀(jì)以后的地層。金州斷裂帶將半島分成了東西兩部分，東側(cè)主要遼東山地，海拔多在200 m以上，最高峰可達(dá)1 000 m，而西側(cè)主要是丘陵和平原[3]。遼東半島海岸呷灣更迭，蜿蜒曲折，濱岸地區(qū)主要是由前震旦系的結(jié)晶片麻巖、片麻巖、石灰?guī)r、震旦系的石英巖、黏土板巖和混合花崗巖等組成的低山丘陵[4]。中部海拔600～800 m的千山山脈構(gòu)成了半島的骨脊（圖1）。

遼東半島地貌上為山地丘陵，屬東北東部山地三級區(qū)[5]。本區(qū)地貌主要由中低山，如千山、老禿頂子山及大黑山等組成，除此之外就是分布于沿海的多級海蝕階地，如老虎灘和黑石灘（有40～50 m的海蝕階地[6]）。千山山脈為本區(qū)分水嶺，將水系分成遼東沿黃海諸河水系和遼東灣東部沿渤海諸河水系。注入黃海的河流主要有碧流河、大洋河、英那河、大沙河、莊河及登沙河等，注入渤海的主要有復(fù)州河、大清河等。境內(nèi)大部分河流流程短，河谷狹窄，河床坡度大，集流時(shí)間短，因此大多在暴雨后洪水暴漲，無雨時(shí)河床干涸（圖1）。

圖1 遼東半島地質(zhì)簡圖（1/250 萬）與DEM 圖Fig.1 Geological (1/2.5 million) and DEM map of the Liaodong Peninsula

2 遼東半島全新世沉積物分布特點(diǎn)及種類

2.1 全新世沉積物的整體分布特征

長期間歇性和差異性抬升[7]導(dǎo)致本區(qū)第四紀(jì)沉積地層非常不發(fā)育，且發(fā)育程度不均衡。本區(qū)較大面積被剝蝕丘陵所占據(jù)，低洼地區(qū)則普遍分布有第四紀(jì)沉積物，早、中更新世地層零星分布[8]，晚更新世及全新世普遍沉積厚度較薄，多分布在丘陵間溝谷、河流兩側(cè)、河流入?？?、海灣等，多數(shù)丘陵間溝谷及海岸低地沉積物，普遍3～4 m左右即接近/到達(dá)基巖，如金州大蓮花泡子[9-11]、西團(tuán)瓢[12]、普蘭店泡子[11,13]、大南島前洼屯、長興島八岔溝[11,13-16]等地沉積物。河口海岸處沉積物普遍可達(dá)10 m以上，如清水河[17-23]、小宮屯[16-17,20,23]等，該區(qū)也有厚50 m以上的區(qū)域，如東溝ZK1[16]、鴨綠江入?？赱8]等。相比于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相同的山東半島，第四紀(jì)沉積的厚度類似，且沿岸厚度基本為20～50 m。相比于第四紀(jì)沉積厚360 m左右的下遼河平原[24]，其厚度差異性較大。依據(jù)前期研究工作，對相關(guān)巖心/剖面分別從空間分布及成因進(jìn)行匯總介紹。

2.2 全新世沉積物依據(jù)空間分布分類

本區(qū)主要研究點(diǎn)大多集中于遼南地區(qū)的金州區(qū)、普蘭店市、瓦房店市、莊河市及丹東東港市，多集中于黃海海岸（圖2）。作者依據(jù)研究點(diǎn)的區(qū)位分布，將其歸納為4區(qū)：1）長興島—東崗區(qū)；2）金州—普蘭店區(qū)；3）大洋河區(qū)；4）鴨綠江—東溝區(qū)。長興島—東崗區(qū)位于遼東半島渤海海岸，主要有2 個(gè)代表性剖面：蓮花山葦?shù)樽覽11,19,22]及八岔溝古潟湖[11,13-16]，前人曾對兩處繪制了地質(zhì)剖面圖，后者是本區(qū)代表性較強(qiáng)，研究較早且深入的經(jīng)典剖面，除早期學(xué)者開展的工作外，前人同樣在此進(jìn)行了加密采樣，將沉積相進(jìn)一步劃分，并識(shí)別了全新世早期的海退/海面停滯地質(zhì)事件[11-13]。除此之外，北部東崗及大嘴子一帶分布的古潟湖及貝殼堤，也做了相關(guān)年代的測定工作。

圖2 遼東半島第四紀(jì)主要鉆孔/剖面分布圖1.營城子145；2.星海公園；3.前鹽村；4.大蓮花泡子；5.大窯灣鹽西；6.八岔溝系列；7.蓮花山葦?shù)樽樱?.西團(tuán)瓢；9.普蘭店泡子；10.朱家屯/城山頭；11.蔡家屯；12.清水河；13.長山島大鹽場；14.東崗；15.仙人島；16.鲅魚圈Ck系列；17.大南島前洼屯；18.栗子房李家溝；19.范家屯；20.小宮屯；21.ZK1；22.220；23.東溝前陽石門；24.東溝羅鍋橋；藍(lán)色菱形代表貝殼堤及礫石堤位置Fig.2 Distribution of main Quaternary boreholes/profiles in the Liaodong Peninsula 1. 145 of Yingchengzi; 2. Xinghai park; 3. Qianyan village; 4. Dalianhua pool;5. saltern of Dayaowan; 6. Bachagou; 7. Weidianzi of Lianhua Mountain; 8. Xituanpiao; 9. pool of Pulandian; 10. Zhujia village/Chengshantou; 11. Caijia village;12. Qingshui River; 13. saltern of Changshan Island; 14. Donggang; 15. Xianren Island; 16. CKs of Bayuquan; 17. Qianwa village, Danan Island; 18. Lijiagou of Lizifang;19.Fanjia village;20.Xiaogong village;21.ZK1;22.220;23.Qianyangshimen of Donggou;24.Luoguo bridge of Donggou;The blue rhombus represents the position of the shells and gravel ridge

金州—普蘭店區(qū)位于遼東半島中部，集中了較多前期研究的巖心/剖面。代表性剖面有普蘭店（新金縣）泡子[11,13]、金州大蓮花泡子[9-11]、西團(tuán)瓢[12]、前鹽[12]、朱家屯/城山頭[11,22,25]、蔡家屯[19-20,22]、大窯灣鹽場[19,22]、清水河[17-23]等。普蘭店因古蓮子的發(fā)現(xiàn)而馳名中外，泡子剖面中的泥炭層及孢粉組合信息為本區(qū)全新世氣候變化框架奠定了重要的基礎(chǔ)。本區(qū)是早期研究成果的重要產(chǎn)出地之一。

大洋河區(qū)相關(guān)的研究工作與前面兩個(gè)區(qū)域同步開展，代表性鉆孔為小宮屯[16-17,20,23]、范家屯[17,20-21]及李家溝[13]，方晶[15,26-27]對大洋河平原多個(gè)溝谷開展了較為細(xì)致地研究，對小區(qū)域不同位置泥炭的形成及海平面變化進(jìn)行了解析。

鴨綠江—東溝區(qū)是遼東半島第四紀(jì)沉積物，尤其是全新世沉積物最為發(fā)達(dá)的地區(qū)。發(fā)生于本區(qū)的東溝海侵，與華北平原的天津海侵、華南地區(qū)的長樂海侵及歐洲的弗蘭德里海進(jìn)相對應(yīng)[24]。代表性鉆孔有東溝前陽石門[12-13,22]、ZK1[16]及東溝羅鍋橋[20,28]等。從東溝到大孤山之間遺存的幾道貝殼堤[13,17,20,22-23]，一直被視為是遼東半島全新世海平面變化的最具代表性的標(biāo)志物。

2.3 全新世沉積物依據(jù)成因分類

本區(qū)全新世沉積物的成因類型主要有如下三種（圖3）：1）湖沼相沉積物（潟湖、淡水湖沼、泥炭）；2）海洋沉積物；3）坡積/洪沖積物。其中湖沼相沉積物（潟湖/淡水湖沼）普遍位于巖心/剖面的中部，很少直接暴露于地表，一般為相對暖期的產(chǎn)物。海洋沉積物位于巖心/剖面的中/下部，一般上覆湖沼相沉積物或坡積/洪沖積物，為全新世海侵產(chǎn)物。坡積/洪沖積物普遍處在巖心/剖面的底部，也有整體出露的情況，為相對冷期的產(chǎn)物，沉積年代包含更新世和全新世兩個(gè)時(shí)期[8]。以下選取研究較為深入的幾個(gè)巖心/剖面，結(jié)合各自巖性和成因進(jìn)行進(jìn)一步劃分和總結(jié)。

圖3 遼東半島主要沉積物巖性圖Fig.3 Lithological map of major sediments in Liaodong Peninsula

2.3.1 湖沼相沉積物—古潟湖沉積

本區(qū)沉積物主體為古潟湖相的代表性巖心/剖面為：大窯灣鹽西[17,21-22]、八岔溝[11,13-16]、清水河[17-23]及蔡家屯[19-20,22]（圖2）。其中大窯灣鹽西潟湖剖面深度為2.2 m，巖性為：0～1.1 m為灰白色粉砂并含有完整貝殼和植物根系及鐵染銹斑，1.1～2.2 m為深灰色淤泥質(zhì)粉砂，含大量貝殼和植物殘?。?.17 m的14C年代為2 850±130 a B.P.，日歷年為2 747～3 270（2 997）cal. a B.P.）。八岔溝潟湖方面，前人曾對其進(jìn)行地質(zhì)剖面圖的繪制，并發(fā)現(xiàn)其存在新、老潟湖。此后，方晶[15]垂直于現(xiàn)代海岸，沿不同離海距離進(jìn)行了鉆孔（B1-B5）分析，其巖性基本為上部褐色粉砂及黏土并在其中部/底部沉積有泥炭層，中部為灰色粉砂及黏土，底部為灰色細(xì)沙與黏土互層/基巖，厚度為3～9 m 不等。清水河鉆孔（11.74 m）巖性為：0～3.0 m，黃色中粗砂和礫石；3.0～4.2 m為青灰色淤泥，含少量海生貝殼，夾粗砂透鏡體；4.2～6.48 m，青灰色粗砂；6.48～10.22 m，深灰色淤泥，含盾形化石，為潟湖沉積物；10.22～11.74 m，黃灰色粗砂礫石，含花崗巖、石英巖碎塊，其中9.16～9.36 m 處淤泥年代為6 515±160 a B.P.（7 155～7 678 cal. a B.P.，7 405 cal. a B.P.）。除此之外，蔡家屯鉆孔（11.84 m）巖性為：0～3.0 m，灰色粉砂，含少量黃色沙礫和植物根系；3～3.75 m，黃灰色淤泥質(zhì)粉砂，含大量云母和石英礫具有水平層理；3.75 m 以上粉砂和泥質(zhì)為潟湖相，以下為沖洪積物。由此可見，潟湖相沉積物在本區(qū)多位于近海岸，厚度普遍較薄，基本上覆于沖洪積物/基巖之上，而后被陸相砂質(zhì)沉積物所掩埋。

2.3.2 湖沼相沉積物—淡水湖沼沉積

沉積物主體為湖沼相的代表性巖心/剖面為：普蘭店泡子[11,13]、大蓮泡[9-11]及朱家屯[11,22,25]。普蘭店泡子湖沼相泥炭剖面巖性為：1）灰黃、棕黃色亞砂土夾細(xì)粉砂，厚0.4～1.5 m；2）黑灰色淤泥質(zhì)亞黏土，含古蓮子；3）黑色淤泥厚0.3～0.5 m；4）棕黑色泥炭；5）細(xì)砂夾礫石厚4.1～5.8 m，最下部為基巖。李雪銘[9-10]，劉國海等[11]均對大蓮泡剖面做過一定研究，其巖性為：0～0.65 m，黃棕色粉砂；0.65～0.85 m，黑色草炭層；0.85～1.1 m，淤泥質(zhì)草炭層；1.1～1.3 m，黑色淤泥層；1.3～1.65 m，灰褐色黏土；1.65～2.2 m，黃棕色亞黏土。朱家屯剖面為砂礫堤沉積物，小礫石直徑1～3 cm，磨圓度極好，含海生貝殼片。底面高出平均高海面2.2～2.55 m；黑色泥炭夾粉砂層透鏡狀，最大厚度2.0～2.5 m。層內(nèi)含許多半炭化的樹干段，微體生物鑒定未發(fā)現(xiàn)海相化石，屬淡水湖沼相。頂部（海邊）疊加的砂礫堤沉積與泥炭層為侵蝕不整合接觸；棕色亞砂土、亞黏土夾碎礫石上層棕灰?guī)ЬG色，有大量垂向植物根管，氧化后變成棕紅色；礫石直徑2～3 cm，大者l1～20 cm，個(gè)別最大礫石直徑超過30 cm，局部集中處似有不顯的成層性，但未經(jīng)過分選，屬丘前濕地沉積物；剖面海邊及其下位置出露古生代灰?guī)r，海水作用將其塑造成侵蝕地貌。本區(qū)淡水湖沼沉積一般位于山間谷地、古河道之上或海邊洼地（全新世高海平面未抵達(dá)區(qū)域），厚度同樣較薄，淡水湖沼沉積物基本上覆于砂質(zhì)、亞黏土等洪沖積物或基巖，隨后被細(xì)粉砂或礫石所掩埋。

2.3.3 湖沼相沉積物—泥炭沉積

遼東半島擁有豐富的泥炭資源，泥炭在全新世的早期、中期及晚期都有發(fā)育（表1），但其發(fā)育并不連續(xù)，且發(fā)育種類、位置及背景各異，以沿海潟湖型泥炭最為豐富。本區(qū)全新世泥炭研究的重要性表現(xiàn)為其發(fā)育的開始與結(jié)束，均與氣候變化緊密聯(lián)系，且泥炭自身富含了大量有機(jī)質(zhì)來源信息，對揭示該區(qū)全新世氣候變化細(xì)節(jié)，具有一定意義。

遼東半島南部的遼南地區(qū)，泥炭剖面研究較多。遼南地區(qū)泥炭依據(jù)成因分為3 種類型：潟湖型、河漫灘型和溝谷型。在泥炭層的分布上，絕大部分位于沿海沖積、三角洲平原的河漫灘洼地、沿海低山、丘陵臺(tái)地（或階地）上的溝谷洼地。本區(qū)泥炭厚度不超過100 cm，分布較為零散，且研究剖面較少，主要研究剖面分布見圖4。早全新世泥炭基本沉積于剖面的底部，而中—晚全新世泥炭基本位于剖面表層（表1）。本區(qū)發(fā)育于沿海的泥炭層均與海平面變化緊密相關(guān)，隨著海平面的進(jìn)退變化，主要有3 個(gè)有利于泥炭發(fā)育的時(shí)期：首先為全新世早期，由于海侵造成地下水位抬升，河流排水不暢，如泡子泥炭及蓮花山葦?shù)樽幽嗵縖20,29]；其次為海侵最大時(shí)期，海平面停滯期形成，如八岔溝泥炭[13-15,30]、朱家屯泥炭及長?？h大鹽場泥炭[31]；最后為全新世中期后，海退過程中的幾次停滯，表現(xiàn)為莊河大南島泥炭[13]等。西團(tuán)瓢泥炭[12]及大蓮泡泥炭[11]均形成于近1 500 年前后，與以上經(jīng)典成因有所差異，兩處泥炭年代較晚且位于山間盆地，其主要為水熱變化導(dǎo)致的湖泊消亡，利于泥炭發(fā)育?？傮w而言，本區(qū)泥炭層成因是氣候與不同的小區(qū)域地貌共同作用的產(chǎn)物。

圖4 遼南地區(qū)主要泥炭分布圖紅色圓點(diǎn)為早全新世泥炭；藍(lán)色圓點(diǎn)為中全新世泥炭；紫色圓點(diǎn)為晚全新世泥炭Fig.4 Peat distribution in southern Liaoning red circles=Early Holocene peat;blue circles=Middle Holocene peat;purple circles=Late Holocene peat

表1 遼東半島主要泥炭沉積信息Table 1 Information of the main peat sediment of Liaodong Peninsula

2.3.4 海相沉積

沉積物主體為海相沉積的代表性巖心/剖面為：ZK1[16]及小宮屯[16-17,20,23]。ZK1 孔深52.46 m，孔口標(biāo)高5 m左右，剖面自上而下為：0～3.53 m灰色淤泥質(zhì)黏土；3.53～6.87 m 灰綠色亞黏土；6.87～15.17 m 灰綠色淤泥質(zhì)黏土，微體古生物鑒定表明，在5.33 m 和8.66 m處含有少量墨西哥豎口蟲；在1.8～14.79 m區(qū)間有圓篩藻，15 m 以上的三層為全新世海相沉積。15.17～19.24 m為灰褐色黏土，為海陸過渡相或沼澤相沉積；19.24～27.23 m為灰、灰褐色中細(xì)砂，局部夾亞砂土，為晚更新世海相地層；27.23～28.13 m 為薄層淤泥質(zhì)亞黏土；28.13～52.46 m主要組成為一些含礫沖積物質(zhì)。除此之外，小宮屯鉆孔同樣沉積有一定厚度的海相層。其巖性為：0～19.3 m 青灰色粉砂質(zhì)泥，含大量云母，具有水平層理；19.3～20.5 m深灰色淤泥，含植物根系和腐爛木屑。在20.2～20.5 m處取 淤 泥14C 樣 年 代 為11 694±470 a B.P.（12 732～15 078（13 685）cal.a B.P.）。整個(gè)剖面中含有大量圓篩藻和三角硅藻化石，代表了淺海沉積環(huán)境，但是海相性愈往下愈弱。本區(qū)典型的全新世海相沉積物多位于遼東半島東部鴨綠江及大洋河一帶，沉積厚度較大，底部為沖積沙礫層或更新世地層，中部為海相沉積，上部為陸相泥質(zhì)沉積物。

2.3.5 淡水湖沼—海相沉積

沉積物主體為淡水湖沼—海相沉積的代表性剖面為：蓮花山葦?shù)樽?。蓮花山葦?shù)樽悠拭鏋闈暫嘤倌嘞路酉嗄嗵繉?。沉積剖面由上而下巖性為：0～1.2 m，褐灰色亞黏土；1.2～3 m，青灰色及黑色淤泥；3～3.5 m，灰黑色泥炭；3.5～4 m，黑色淤泥；4～4.5 m，灰黑色泥炭；5 m以下為基巖。此套沉積物為距今7 000 a 以前由于發(fā)生全新世海侵，使得原來的淡水湖沼遭受海水影響，從而演變成潟湖。此過程在遼東半島全新世期間應(yīng)不在少數(shù)，需在今后的研究工作中進(jìn)一步挖掘其沉積演變過程、氣候變化事件及海平面變化信息。

2.3.6 坡積/洪沖積物

本區(qū)坡積/洪沖積物相對于其他類型的沉積物來講，分布最為普遍，厚度同樣差異性較大。其多存在于全新世沉積物之下，形成年代普遍為早更新世—全新世，巖性基本為棕紅色/紫紅色/棕黃色亞黏土礫石/卵石層及不含礫石的亞黏土/黏土層，其中以營城子的坡積物最厚。全新世坡/洪沖積物主要分布于山間/丘間谷地及河谷平原及支流河谷，巖性主要為褐黃色、灰黃色含碎石亞黏土/亞砂土，局部為黃白色中細(xì)砂夾層，底部多含黏土碎石[8]。

3 遼東半島古氣候變化研究進(jìn)展

3.1 孢粉記錄的氣候變化過程

孢粉方面，將前人主要研究剖面的孢粉信息[9,11,29]列下表2?？梢姡|東半島全新世早期喬木較少，以樺、榆、榿木及少量松為主，陸生草本以蒿、蘆葦，水生草本以狐尾藻等為主。中期喬木比重增加，闊葉樹種以櫟、榆為主，晚期則體現(xiàn)了環(huán)境惡化，耐旱耐貧瘠的種類，如藜科、卷柏等增加。相對應(yīng)的氣候信息，前人歸納為早全新世——干冷，中全新世——濕熱，晚全新世——干冷。

表2 遼東半島地區(qū)幾個(gè)剖面孢粉資料對比Table 2 Comparison of pollen data from profiles in Liaodong Peninsula

相比較而言，同樣處于北方季風(fēng)區(qū)的巴丹吉林沙漠地區(qū)在11 ka 以前為干燥的風(fēng)沙環(huán)境，在早全新世（11～7.2 ka）時(shí)期，旱生孢粉含量開始減少，并出現(xiàn)了較多的挺水植物，表明了水位的升高，環(huán)境濕潤[32]。石羊河流域的紅水河剖面孢粉在12.2～11.6 cal.ka B.P.期間，以云杉為代表的喬木孢粉含量下降，表明了干燥氣候，可能對應(yīng)YD事件，而全新世開始后的11.6～9.7 cal.ka B.P.期間，云杉屬和松屬劃分增加顯著，表明了氣候的濕潤，可能與亞洲季風(fēng)增強(qiáng)有關(guān)[33]。

然而，全新世早期季風(fēng)的增強(qiáng)，是否在遼東半島古植被類型變化上產(chǎn)生較大的影響并無定論。早期研究工作得到的全新世早期喬木樹種稀少及“荒蕪”的植被，是否是全新世早期的景觀，也有待于進(jìn)一步補(bǔ)充年代數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。關(guān)于本區(qū)全新世的植被景觀以及古氣候變化，需在今后結(jié)合高分辨率的年代數(shù)據(jù)并采用新的全新世分期進(jìn)行細(xì)致辨別。

3.2 遼東半島全新世海平面變化進(jìn)展

3.2.1 貝殼堤的分布及指示意義

貝殼堤是由海生貝殼如魁蛤、文蛤、蟶、螺、扇貝等及其碎片和細(xì)砂、粉砂、泥炭、淤泥質(zhì)黏土薄層組成的堤狀地貌堆積體，在與海岸大致平行或交角很小的潮間帶的自然堆積，其形成于高潮線附近，前人將其作為古海岸在地貌上的可靠標(biāo)志[34]。

貝丘遺址作為一種特殊的文化現(xiàn)象，其可能為史前文化人類居住過的地方，大量人類食余后所拋棄的貝殼和各種蚌類的堆積[35]。安志敏[36]在早期考察中，首次發(fā)現(xiàn)了磨盤山貝丘遺址。本區(qū)貝殼堤易與貝丘遺址混淆，在進(jìn)行野外調(diào)查需結(jié)合貝殼堤所含物質(zhì)（如是否大量含有陶器殘片等）、所處位置（如是否為墓葬周圍）、堆積年代等信息進(jìn)行綜合判別，明確其是否為古潮汐所致還是古人類生活堆砌所致，從而更有針對性地分析其環(huán)境意義。本文以下內(nèi)容僅涉及由古潮汐自然形成的貝殼堤。

典型的貝殼堤在遼東半島有多處。分布于半島東西兩側(cè)，其中以大孤山附近的貝殼堤最具規(guī)模，以下做簡要匯總描述：

（1）大孤山［20，23］

貝殼堤Ⅲ：分布于大孤山西北劉叉砣子、王家砣子一帶，距海岸線約11～13 km，貝殼堤高出海面7～10 m，貝殼層厚約20～30 cm，主要由褶牡礪貝殼組成。經(jīng)測定貝殼層的年齡為4 270±120 a B.P.（3 832～4 527（4 188）cal.a B.P.）。

貝殼堤Ⅱ：位于亂泥砣子與張家砣子之間，距海岸線1.5～2 km，高出海面4～5 m。貝殼堤近東西向分布，長約1 km，貝殼主要為紋蛤碎片。

貝殼堤I：張家砣子以東、近東西走向，長約200 m，高出海面2～3 m，貝殼為紋蛤。該貝殼堤的形成年代約為2.0～2.5 ka B.P.。

（2）大洋河黃土坎［21-22］

貝殼堤位于大孤山東南，黃土坎農(nóng)場附近的高潮灘以上。貝殼堤Ⅰ：張家佗子以東殘留長20余米，高出海面2～3 m。沉積物自上而下：l）灰黃色貝殼沙，含大量完整文蛤貝殼，厚45 cm，貝殼較硬（輕度風(fēng)化）；2）棕黃色沙礫石，厚12 m，夾許多秦漢時(shí)代的紅磚碎塊及少量爐碴；3）貝殼堤下伏地層，灰黑色淤泥厚1.8 m，夾三層1～5 cm厚的木炭屑和灰燼透鏡體，含文蛤碎片；4）灰綠色粉沙層，出露厚度10 m左右。

貝殼堤Ⅱ：亂泥砣子、張家砣子一線以南，距海1.5～2.0 km，東西走向，長約l.0 km，寬50～80 m，高出海面約4 m，組堤物質(zhì)主要是文蛤貝殼和碎片，明顯風(fēng)化（一掰即碎）。堤外側(cè)的老海灘，生長蘆葦、堿蓬等（現(xiàn)已辟成蝦池），內(nèi)側(cè)高4～5 m的海積平原（或階地），種植水稻等作物。

由于不同學(xué)者對以上兩處貝殼堤考察點(diǎn)描述及命名的差異性，結(jié)合兩處貝殼堤的相鄰位置關(guān)系，也可將其歸為一處貝殼堤帶，為“大孤山—大洋河貝殼堤帶”。

（3）復(fù)縣東崗鄉(xiāng)大嘴子［20-21］

長度可達(dá)500～600 m。第Ⅰ、Ⅱ道堤頂高4 m，年代分別為1 640±70 a B.P.（1 377～1 639（1 519）cal.a B.P.），740±16 a B.P.（663～686（675）cal.a B.P.）；第Ⅲ道堤頂高5 m，貝殼堤之間距離大于10 m，貝殼主要為牡礪，保存完整，年代相對最老。14C 年齡為1 624±70 a B.P.（1 357～1 625（1 498）cal.a B.P.）。

（4）其他［21］

莊河縣青堆子灣大呂屯、侯屯、大南島等地也有高出海面3～5 m，長l～2 km的礫石貝殼堤。南尖子鄉(xiāng)楊大屯的砂礫石貝殼堤高出海面4 m，寬8～10 m。瓦房店市東崗鄉(xiāng)小孫屯、打狗嘴子、旅順龍五塘都有小型含貝殼的礫石堤。大連市郊牧城異鄉(xiāng)、蓮花泡鄉(xiāng)還有含貝殼的濱海砂堤。老虎灘以外的第Ⅰ道貝殼堤形成時(shí)代約為2.0～1.5 ka B.P.。大洋河?xùn)|黃土坎農(nóng)場附近張家沱子和青堆子灣“砂嶺子”一帶，均有2～3 m和3～5 m高的砂礫貝殼堤。

3.2.2 相對海平面高度變化及地質(zhì)事件

在第四紀(jì)，尤其是1 Ma以來，全球氣候變化表現(xiàn)為顯著的冰期—間冰期旋回的特征，同時(shí)導(dǎo)致海平面升降幅度＞100 m[37]。全新世海平面相關(guān)研究前人工作認(rèn)為冰后期，氣候轉(zhuǎn)暖，海平面隨之上升。

相關(guān)研究表明，在9.0 ka B.P.前后海水侵入本區(qū)海岸帶，在7.0 ka 以前，海侵達(dá)到最大范圍。6.0～5.6 ka B.P.期間由于氣候變化引起海面降低。近5.0 ka以來，海平面總體呈下降趨勢。遼東半島沿岸多處分布有3.4 ka B.P.、2.0～1.5 ka B.P.的貝殼堤[11]。符文俠等[20,29]進(jìn)一步補(bǔ)充認(rèn)為全新世中后期海平面開始下降過程中，出現(xiàn)過四次間歇性停頓（岸線相對穩(wěn)定）階段，其年代分別為4.5～4.0 ka B.P.、3.0 ka B.P.、2.0～1.5 ka B.P.和1.0 ka B.P.前后。渤海西岸天津地區(qū)的幾道貝殼堤，同樣體現(xiàn)出4 個(gè)變化期（6.0～5.0 ka B.P.、4.0～3.5 ka B.P.、3.0～2.5 ka B.P.和1.5～1.0 ka B.P.）和4 個(gè)岸線穩(wěn)定期（5.0～4.0 ka B.P.、3.5～3.0 ka B.P.、2.5～1.5 ka B.P.和1.0 ka B.P.前后）[38]。史本恒[39]通過對遼東半島新石器時(shí)代諸文化遺存的分布范圍及出土貝殼等遺物總結(jié)得到，遼東半島東港地區(qū)最大的海侵發(fā)生在6 500～5 000 a B.P.，其時(shí)間上限可追溯到8 000 a B.P.。鐘以章等[23]收集整理遼東半島近海地區(qū)的14C 樣品，依據(jù)其年代與高程，得到了全新世以來的海平面曲線（圖5）。

圖5 遼東半島全新世海平面變化曲線（據(jù)文獻(xiàn)[23]修改）Fig.5 Typical curves showing variation in sea level along the Liaodong Peninsula since the Holocene(modified from reference [23])

隨后，方晶等[15,27]將泥炭作為全新世最高海平面的標(biāo)志，通過對遼東半島東部的大孤山一帶海岸平原溝谷埋藏泥炭的研究，認(rèn)為海平面在6.0～5.0 ka B.P.達(dá)到最高并比現(xiàn)代高出1.7 m。八岔溝泥炭顯示早于5.8 cal.ka B.P.，該區(qū)達(dá)到全新世最高海平面[14]。全新世最高海平面期的平均海拔高度3.4～3.6 m，兩地均記錄了9.3～8.0 cal.ka B.P.經(jīng)歷了一次海退地質(zhì)事件[30]。在海水最早入侵時(shí)間方面，研究認(rèn)為在12.0 ka B.P.前后就已經(jīng)進(jìn)入大洋河平原[28]。此外，從20.0 cal.ka B.P.開始，海水再次迅速上升并形成了環(huán)渤海地區(qū)的第一次海侵[40]。

受后期人類活動(dòng)及自然風(fēng)化的影響，海平面進(jìn)退的痕跡可能遭受破壞，尤其是在基巖海岸部分。遼東半島兩岸不同區(qū)域的潮差差異較大，也會(huì)導(dǎo)致古海岸線識(shí)別困難，同時(shí)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及海岸地形影響[41]，海水入侵規(guī)?？赡芊浅Ｓ邢?，同樣導(dǎo)致海平面變化的痕跡模糊。

3.3 氣候變化過程與短期快速氣候變化事件

前人對遼南地區(qū)全新世沉積地層（6 個(gè)不連續(xù)剖面）、植被演替及海平面變化三方面做了初步的總結(jié)，認(rèn)為本區(qū)全新世可劃分為普蘭店期（早全新世，10.0～8.0 ka B.P.）、大孤山期（中全新世，8.0～2.5 ka B.P.）和莊河期（晚全新世，2.5～0 ka B.P.）。植被演替則經(jīng)歷了樺木林到闊葉林至針闊葉混交林，同時(shí)植被演替和海岸變遷的歷史表明，8.0～3.0 ka B.P.的大孤山期前期，是冰后期的最為溫暖濕潤的氣候最適宜時(shí)期，也是一萬年來的高海面時(shí)期[13]。在隨后的一些工作中，尤其是孢粉分析，均證實(shí)了本區(qū)全新世氣候演變過程為干冷—濕熱—干冷的模式。在動(dòng)物化石證據(jù)方面，王清[42]通過遼東半島獐遺骸的數(shù)量及年代來反應(yīng)氣候的變化，以6.0～5.0 ka 的高峰值為界，之前屬于增長階段，之后則屬于在波動(dòng)中下降的階段，其中3.7～3.4 ka 最明顯的低谷期。經(jīng)過3.4～3.0 ka的快速回升后至3.0 ka以后又趨于消亡。但是由于缺乏精準(zhǔn)的年代學(xué)控制，早期的氣候演變結(jié)論需進(jìn)行更多的載體來驗(yàn)證、補(bǔ)充或校正。

短期快速氣候變化事件，前人揭示較少。除方晶提出全新世早期的海退事件外，僅在朱家屯湖沼相泥炭剖面通過孢粉記錄了約5.6 ka B.P.前后，氣候曾出現(xiàn)過一次暫短的降溫（變干）事件[11,29]。更多的全球性短期快速氣候變化事件是否在遼東半島有著較好的響應(yīng)，以及是否被記錄到，值得深入研究。

3.4 區(qū)域?qū)Ρ燃膀?qū)動(dòng)機(jī)制

石筍δ18O 記錄具有絕對定年和較高分辨率的特點(diǎn)，其憑借可靠的年代控制及指代意義明確的指標(biāo)，成為全球古氣候重建的基準(zhǔn)。石筍記錄的δ18O 變化是最好的季風(fēng)演化記錄。圖6 可見我國董哥洞[43]與三寶洞[40]石筍δ18O曲線，董哥洞石筍記錄的季風(fēng)降水演化己成為全球范圍內(nèi)季風(fēng)強(qiáng)度的參考時(shí)標(biāo)。其記錄了在13.0～12.5 ka時(shí)期，δ18O開始增加。受YD事件的影響，直到11.5 ka，δ18O降低至-7.4‰，降低狀態(tài)持續(xù)到9.0～8.0 ka，而此階段持續(xù)降低的δ18O值在11.5～8 ka 期間發(fā)生了11 次打斷，4 次最大的打斷（振幅大于1‰）發(fā)生在11.2 ka、10.9 ka、9.2 ka、及7.1/7.2 ka，其中9.2 ka 的振幅可達(dá)1.4‰。在全新世晚期記錄到最大的δ18O 大幅度正向偏移發(fā)生在3 550±59 a B.P.。以上δ18O 震蕩變化在三寶洞石筍中同樣有著很好的記錄。

圖6 石筍δ18O 記錄的氣候變化（a）董哥洞；（b）三寶洞；（c）北半球65°N太陽輻射曲線Fig.6 Climate changes recorded by stalagmite δ18O(a)Dongge cave;(b)Sanbao cave;(c)solar radiation curve for 65°N

從前期研究成果來看，遼東半島全新世沉積物記錄了在全新世中期丘陵山谷地帶形成了較多的古湖，河口及沿海地帶則出現(xiàn)了海進(jìn)的現(xiàn)象。孢粉在本區(qū)全新世剖面中同樣記錄了植被景觀從荒蕪到繁盛再到荒蕪的景象。全新世氣候變化同樣遵循全新世前期干冷，中期濕熱水量充沛，晚期干冷的大趨勢。太陽輻射強(qiáng)度變化引起的全新世東亞季風(fēng)強(qiáng)度的改變，是本區(qū)氣候變化的決定性因素。由于沉積物樣品特點(diǎn)及前期研究的精度較低等原因，對于石筍所反映出來的全新世短期快速氣候事件，已有的沉積物并沒有很好的記錄，對短期快速氣候變化事件的發(fā)生時(shí)間與響應(yīng)程度的挖掘，都是今后研究的重點(diǎn)。

4 前人工作不足及展望

4.1 不足之處

前人工作在沉積物的分布及類型上做了較為全面的研究，然而，受特定時(shí)期研究條件的限制，在細(xì)節(jié)上仍存在不足。

（1）剖面/鉆孔代表性方面。前人對遼東半島第四紀(jì)沉積物進(jìn)行了詳盡調(diào)查，然而研究的廣度和深度依舊欠缺。對不同小區(qū)域、不同時(shí)期沉積物的類型及層序特征的歸納和總結(jié)也稍顯不足，難以將區(qū)域剖面信息的連續(xù)性或是多樣性反映出來，沒有形成連點(diǎn)成線，連線成片的效果。

（2）年代的科學(xué)性方面。在沉積物年代數(shù)據(jù)上存在一定的缺陷。首先，剖面選取的年代數(shù)據(jù)較少，未能完整構(gòu)建某一剖面的年代框架，測年材料的選取方面，同一層位缺少不同測年材料的交叉驗(yàn)證，數(shù)據(jù)往往具有一定的不確定性，同時(shí)部分?jǐn)?shù)據(jù)并未進(jìn)行日歷年校正。全新世分期方面，需更新采用新的國際統(tǒng)一分期。

（3）巖性描述與沉積單元?jiǎng)澐?。對沉積剖面/鉆孔的描述多采用感官進(jìn)行顏色加質(zhì)地的描述，可補(bǔ)充比色卡、色度計(jì)以及粒徑等，對沉積物物理性質(zhì)進(jìn)行定量描述。前人已經(jīng)依據(jù)豐富的野外經(jīng)驗(yàn)對沉積環(huán)境進(jìn)行早、中和晚全新世時(shí)段的初步辨別，而對于沉積中斷或沉積速率差異較大的情況，需嚴(yán)格結(jié)合高分辨率年代數(shù)據(jù)進(jìn)行劃定。

（4）載體信息分析。古氣候的恢復(fù)多采用較低分辨率的樣品進(jìn)行孢粉分析，同時(shí)也對有孔蟲等微體古生物化石進(jìn)行粗略的鑒定，對載體的古氣候信息分析較為單一片面且缺乏定量性重建。在多氣候代用指標(biāo)的應(yīng)用性上非常不足，使得載體中記錄的古氣候信息并未得到完整詳盡地挖掘。

4.2 展望

隨著科技的發(fā)展，新的成果與方法不斷涌現(xiàn)，為我們提供了強(qiáng)大的理論與技術(shù)手段支撐。在未來遼東半島全新世氣候變化方面的研究方向，作者提出如下幾點(diǎn)。

（1）基礎(chǔ)沉積工作方面。繼續(xù)加強(qiáng)剖面/鉆孔的挖掘工作，包含單一剖面的高分辨率分析與氣候重建，同時(shí)重點(diǎn)研究小區(qū)域沉積特征及地貌演化過程。進(jìn)一步補(bǔ)充本地全新世沉積層序信息，全面突顯本區(qū)全新世沉積層序的特征。

（2）氣候變化研究方面。采用多種氣候代用指標(biāo)進(jìn)行全新世氣候重建，全新世氣候變化過程模式的探索，尤其是短期快速氣候變化事件的識(shí)別，需要加強(qiáng)。采用基礎(chǔ)的沉積學(xué)、地球化學(xué)（有機(jī)、無機(jī)）以及高分辨率的微體古生物（孢粉、硅藻、介形類等）的應(yīng)用，重點(diǎn)加強(qiáng)氣候的定量重建工作。同時(shí)，區(qū)域?qū)Ρ扰c氣候變化的驅(qū)動(dòng)力，需進(jìn)行深入探討。

（3）理論驗(yàn)證方面。由于研究成果多集中在早期，一些結(jié)論必然需要經(jīng)過新的方法來進(jìn)行驗(yàn)證、補(bǔ)充及糾正。除此之外，相對于國內(nèi)外的最新研究成果，如關(guān)于全新世大暖期的穿時(shí)性、短期快速氣候變化事件如9.2 ka、8.2 ka、5.2 ka、4.2 ka及小冰期、氣候變化驅(qū)動(dòng)力，如早期冰筏事件、中期東亞季風(fēng)強(qiáng)度變化以及晚期ENSO 的影響。均需要不斷以全新世沉積物為載體，進(jìn)行高分辨率的分析驗(yàn)證工作。

（4）多學(xué)科交叉。對古氣候的研究，不應(yīng)只談氣候變化，應(yīng)跳出自然地理學(xué)、氣候?qū)W及地貌學(xué)等學(xué)科的范疇，廣泛進(jìn)行學(xué)科交叉。如結(jié)合本區(qū)考古學(xué)成果，探討不同時(shí)期人類發(fā)展與氣候環(huán)境的關(guān)系；結(jié)合生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)古植被的重建和古溫度的定量重建；結(jié)合地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)古地貌演化的模擬等。