利用泥炭重建长江三角洲南部地区15kaBP以来的海平面波动

战 庆

（1. 上海市地质调查研究院，上海 200072；2. 上海地面沉降控制工程技术研究中心，上海 200072）

目前全球有约20亿人生活在沿海地区，约1万亿美元的资产集中在海拔低于1m地区，沿海地区是经济高度发展与集中的区域，但也是容易遭受自然灾害侵扰的地区。2007年ΙPCC第四次评估报告中指出：上世纪全球平均海平面上升了0.18m，预计到21世纪末海平面最大可上升0.59m[1]。因此未来全球海平面变化将严重影响人类的生存与发展[2,3]。海平面变化成为全球变化研究的重要前沿科学领域之一。

回溯地质历史时期，特别是全新世以来的海平面变化，分析和把握影响因素与内在规律，对于科学预测海平面变化的未来趋势及对沿海地区经济社会发展的影响，至关重要。

本文通过对取自长江三角洲南部地区58个泥炭质沉积物的埋深和14C年龄等测定结果的分析，重建长江三角洲地区15kaBP以来的相对海平面波动曲线，并探讨其中的控制因素，以助于相关研究的深化和拓展。

1 全新世时期海平面变化研究概述

全新世海平面变化是国际学术界研究的重点之一。目前关于全新世海平面的变化发展，以Morner、Shepard、Fairbridge三位学者的研究结果最具代表性，其研究所得的三条波动曲线被业内引为经典。这三条曲线总体上显示：末次冰期结束以后的13kaBP以来海平面逐渐上升，在距今4kaBP左右逐渐达到现今的海平面高度（图1中X、Y、Z曲线）[4]。我国学者杨怀仁和谢志仁利用钻孔资料和古人类遗迹分析，重建了长江三角洲北部地区的全新世海平面变化曲线（图1中A曲线）[5]。

图1 全新世海平面波动曲线Fig.1 Global Holocene sea-level changes

用于分析全新世海平面变化的指标很多，但用这些指标所重建的全球海平面变化却并不一致，特别是全新世是否存在高海平面以及10k～8kaBP期间的海平面波动模式仍存在较大争议和分歧。

Shepard研究认为，冰后期海平面的上升是连续的，否认在全新世时期存在高海平面的可能[6]；大部分三角洲的全新世海平面波动曲线显示，全新世以来的海平面均不高于现今的海平面[7,8]；陈中原等通过对分布于长江三角洲泥炭的研究，认为全新世不存在高海平面[9]；李从先等通过分析镇江丹徒孔微体古生物，认为长江三角洲不存在高于现今的海平面[10]；朱诚等分析了宁绍平原新石器时代遗址的时空分布，认为前人提出的全新世高海平面说难以成立[11]。

也有学者持不同观点。Fairbridge认为，至大西洋期结束时（约4.5kaBP），海平面上升到现今海平面之上约3m，并从那时起具有6m的振幅[12]；杨怀仁等的研究认为，在长江三角洲，在6.5k～4kaBP之间存在较现今海平面高3～5m的高海平面[5]。

对于10k～8kaBP期间的海平面波动模式，J. Paul Liu通过收集东海、黄海和簨它（Sunda）陆架等地的大量海平面数据，建立的海平面变化曲线显示，全新世以来除9k～9.5kaBP之间有一次快速上升事件，其余时间海平面均为缓慢上升[13]。但Blanchon等通过对加勒比湾大量珊瑚礁的研究，认为主要的几次快速上升事件在14.2kaBP、11.5kaBP和7.6kaBP，各在百年时间内快速上升了6.5～13.5m，而10k～8kaBP之间是相对匀速的上升（约8mm/yr）[14]。Bird等对新加坡红树林沼泽的研究则认为7.4k～7kaBP期间海平面快速上升了3～5m[15]。Kaplan等对北美Laurentide冰盖的研究显示，10k～8kaBP之间冰盖消融的速度总体较快，但在8.5k～9kaBP期间消融速度尤其快，意味着期间可能发生海平面的快速上升[16]。Hori等对东亚和东南亚的几大河口三角洲研究发现，9k～8.4kaBP期间各河口沉积速率均突然显著降低，由此认为此时全球海平面发生了快速上升事件，并提出东亚三角洲的发育和8kaBP海平面的相对稳定密切相关。近年来，又有学者提出7k～7.6kaBP期间也发生了海平面的快速上升，如Yu Shi-Yong等研究波罗的海的古海岸，认为7.6kaBP海平面在极短的时间内上升了4.5m[18]。7.5kaBP前后的海平面快速上升事件在杭州湾南部的跨湖桥新石器遗址也有记录，并且该事件导致了遗址区古文明的终止[19]。

2 资料来源及研究方法

前人研究认为，滨海平原地带的沼泽泥炭的形成与附近湖、河水位以及海平面高度（尤其是潮位高度）密切相关，因此沼泽泥炭是研究海平面波动的重要依据[20]。湖沼相泥炭指示海平面在取样点以下，而泻湖相泥炭则往往指示海平面接近或稍低于取样地点[21]。对美国东海库特拉华河口湾地区全新世海侵海退沉积的研究表明，滨海河口沼泽的沉积顶面与高潮位接近[22]。

本文共收集分布于太湖地区的56个泥炭资料（埋深和14C年龄）用于重建全新世海平面曲线，取样点分布见图2。具体分以下两个步骤进行：

（1）通过1：50000地形图读出泥炭分布地区的地面高程，并参考《长江流域水文资料》获取长江三角洲地区的平均高潮位2.03m[23]（假设全新世以来地球的天文潮变化不大）（表1）。在不考虑地面沉降以及泥炭压实作用的前提下，则历史时期相对海平面的高度为：泥炭分布区标高减去泥炭埋深再减去平均高潮位的差值。

（2）用δ13C对泥炭的14C年龄进行同位素分离纠正，然后将纠正的14C年龄输入Calib Rev 5.1(beta)软件进行进一步校准，得到2个校正14C年龄，取置信区间精确的校正年龄Ι用于本研究（表2）。

图2 长江三角洲地貌及泥炭样品分布Fig.2 Topographic map of southern Yangtze delta and peat sample areas

表1 长江口及上海沿岸地区平均高潮位（黄海高程:m）Table 1 Mean tidal level of southern Yangtze delta (m)

3 研究结果及其分析

以泥炭校正年龄Ι为横坐标，以相对海平面高度为纵坐标，重建15kaBP以来的相对海平面波动曲线（图3）。

从所建的相对海平面曲线可以看出：

（1）距今14k～12kaBP、9k～8kaBP为海平面快速上升时期，海平面上升速率可达到甚至超过1m/百年。由于海平面上升速率较快，不利于泥炭的形成和保存。

（2）距今约14kaBP前后，在嘉定—奉贤一线发育一系列滨海相沼泽相泥炭，揭示了海平面在此出现过短暂停顿，海平面位于-40～-45m；而在12kaBP前后，海平面在上海金山附近有过短暂停顿，海平面位于-20m，并发育滨海沼泽相黑色有机质粘土。

表2 泥炭测年结果校正Table 2 AMS 14C ages and calibrations for sediments

（3）距今8k～6kaBP海平面呈现缓慢上升态势，海平面逐步接近甚至达到现今海平面位置，形成最大海泛面；此段时间长江三角洲快速发育，滨海区域地势缓和，因此发育了面积广阔的滨海盐沼泥炭。

（4）6kaBP以来海平面达到甚至略高于现今海平面的高度，相对海平面在小幅度的波动中趋于稳定。

（5）所建的海平面波动曲线反映出，全新世时期长江三角洲地区的海平面，在经历一段时间的快速上升后，紧接着是短暂平稳缓慢上升期，呈现阶梯式跳跃上升模式。

图3 利用泥炭重建的长江三角洲地区全新世海平面波动曲线Fig.3 Holocene relative sea level in southern Yangtze delta base on peat

4 讨论与结论

随着末次盛冰期的结束全球气候的迅速变暖，海平面也急剧回升。距今14k～12kaBP、9k～8kaBP为海平面快速上升时期，海平面上升速率达到甚至超过1m/百年。本文研究结果与以往研究显示中国东部15000～6000年间海平面上升速率可达1.6m/百年[21]相吻合。

本研究所建的海平面波动曲线反映出在全新世早期海平面快速上升事件，其他学者在长江三角洲和东南亚其他地区也有相关研究结论[24]。Bird等利用50个生长于潮间带的红树林泥炭数据，结合浅海相沉积地层，重建了新加坡6500～9500BP的海平面曲线，研究显示海平面在9500～8000BP期间快速上升了14m；之后他又利用同一研究区另一个钻孔资料（有机碳同位素、特征有孔虫的δ13C和δ18O）对之前建立的曲线进行验证和校正，得出8900～8100BP海平面上升速率达1.8cm/yr[15,25]。Hori等对长江三角洲崇明岛CM97和HQ98孔的研究发现，这两个钻孔的岩性和沉积相分别在9400～8000BP及9000BP发生明显变化，岩性由砂泥互层突变为均质泥，沉积环境则由河口湾转变为前三角洲；而且钻孔沉积速率也在9000BP前后明显变慢，例如CM97孔的沉积速率由6.8m/ka锐减到1.1m/ka。类似现象，在红河三角洲、日本Kiso河等亚洲其他的三角洲地区均有发现，并据此推测在全新世早期（9000～8500BP）很短的时间内存在一次快速海平面上升事件[15]。Tamura等根据位于柬埔寨湄公河低地的3个钻孔沉积物的沉积速率、沉积环境及其与海平面的相互关系、压实因素的影响，计算得出在8500～8400BP的100年时间内，海平面快速上升至少5m[26]。

海平面在经历了一段时间的快速上升后，紧接着是海平面短暂平稳缓慢上升期。Liu J P等提出末次盛冰期以来的全新世海平面并非持续上升，而是阶段性上升，即海平面短暂的快速上升与相对长时间的停顿稳定交替出现，并推测这种海平面阶梯式上升模式可能与冰川冰盖的活动以及高纬度湖泊溢水事件有关[13]。以往相关研究显示，8600～8400BP劳伦太德冰盖融水事件可导致全球海平面上升5m，另外在此期间Agaziz-Ojibway湖溢水事件（8470BP）理论上也可导致全球海平面上升0.4m。以上这两个因素可能是导致本区全新世早期（8kaBP前）海平面快速上升的驱动因素[16,27,28]。而劳伦太德冰盖在经历了8.0k～7.4kaBP的相对稳定后，在7.4k～6.8kaBP期间又开始快速融化，理论上可导致全球海平面上升约3m[28]。以上冰川、冰盖的活动时间和影响，也印证了本文的研究结果，可见本文重建的长江三角洲相对海平面的波动模式与冰盖控制下的全球海平面波动模式相一致。

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