北部湾广西沿岸全新世海侵过程的区域差异

刘涛，黎广钊

（1.广西大学海洋学院，广西南宁 530004；2.广西红树林研究中心，广西北海 536000；3.广州海洋地质调查局，广东广州 510075）

北部湾广西沿岸全新世海侵过程的区域差异

刘涛1，2，黎广钊2，3

（1.广西大学海洋学院，广西南宁 530004；2.广西红树林研究中心，广西北海 536000；3.广州海洋地质调查局，广东广州 510075）

通过分析北部湾广西沿岸3个地质钻孔的岩性、地球化学和有孔虫含量特征，确定了其沉积相序，在统一的高程坐标内，对各钻地层中沉积相的高程和年代进行了对比，分析了该区全新世以来海侵过程的区域差异；并以东亚全新世海平面波动曲线作为参照，估算了广西沿岸各主要海湾的构造沉降速度。研究表明：全新世以来，广西沿岸的海侵开始时间并不一致，这是由于各海湾构造沉降运动的区域差异造成的，东部的廉州湾构造基本稳定，而廉州湾以西则经历了较大幅度的构造沉降。构造沉降又导致了海平面波动过程的区域差异，进而影响到了地层形成，如海陆过度相沉积只发育于廉州湾以西遭受海侵时间较晚、相对海平面上升速度较低的区域。

北部湾；全新世；海平面；构造沉降；底层层序

刘涛，黎广钊.北部湾广西沿岸全新世海侵过程的区域差异［J］.海洋学报，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

全新世以来，海平面波动过程是控制河口海岸地层形成演化的关键因素［1—2］。因此，研究某一地区的海平面波动和地层层序特征，探讨他们之间的关系，对于理解当地河口海岸的演化过程有重要意义。在北部湾广西沿岸地区，北东、北西向构造断裂普遍发育［3］，断裂带内的陷落盆地在遭受海侵后即形成狭长海湾，海湾顶部一般有小型河流入海，形成规模不大的三角洲，海湾之间的突出岸线则多发育沙坝-潟湖体系。前人已经对一些河口三角洲［4—6］和沙坝－潟湖［7—8］的形成和演变特征进行了研究，但由于客观条件所限，地质钻孔和测年数据数量偏少，关于该区域全新世以来的海平面波动特征探讨很少，考虑到广西沿岸存在的构造升降运动，且构造升降运动存在较大的区域差异［3，9］，这可能会导致全新世海侵过程（包括海侵开始时间、海平面变化速度）的区域差异，而研究这种差异，不但可以准确重建广西沿岸全新世以来的沉积环境演变过程，还可以估算各海湾的构造沉降速度，从而指导当地现代海平面上升速度的修正。鉴于此，本文对该区域近年来钻取的2个钻孔的岩性、有孔虫和地球化学特征（主要是Sr／Ba值）进行了综合分析，确定了其沉积相序，并结合收集到的历史钻孔资料，在同一高程坐标系内，对所有钻孔地层中沉积相的高程和年代进行了对比，分析了全新世以来海侵过程的区域差异，估算了各海湾的构造沉降幅度，并讨论了海侵过程差异对当地全新世海侵地层形成的影响。

2 材料与方法

在本文分析的地质钻孔中，502孔（图1，表1）由广西海洋研究所和同济大学于20世纪80年代钻取，钻孔Zk4、Zk5（图1，表1）则由广州海洋地质调查局于2006年钻取，本文主要根据钻孔的沉积物岩性、有孔虫和地球化学特征确定沉积相并划分地层。地层年代则由中国科学院广州地球化学研究所AMS-14C制样实验室和北京大学核物理与核技术国家重点实验室联合完成，使用的主要仪器是北京大学核物理与核技术国家重点实验室的加速器质谱仪（PCAMS），地球化学元素含量由ICP电杆耦合等离子发射光谱仪4300DV（SYC002）进行测定。由于502孔的AMS14C年代数据并未经碳库年龄校正，为了便于将其与Zk4、Zk5的最新测年数据进行比较，在本文中使用Calib7.0程序对其进行了校正（见表2），该程序可根据样品所处位置区域、沉积环境和14C年龄，依据其存储的全球碳库年龄数据自动计算样品的碳库年龄区间，从而达到校正的目的。

图1 北部湾广西沿岸主要海湾与钻孔位置Fig.1 Main bays offshore Guangxi in the northern part of Beibu Gulf and the locations of cores

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

3 结果

3.1 钻孔的沉积相划分

钻孔Zk4、Zk5的沉积相划分如图2所示。

Zk4孔位于钦州湾口，钻孔中0～5.7 m的沉积物主要为灰色粉砂质黏土、黏土质粉砂或粉砂质砂，可见大量贝壳及碎片，每20 g沉积物中的有孔虫含量在200～1 200枚之间，以底栖类的近岸属种Cavarotalia annectens、E.hispidulum为主，Sr／Ba值在0.5～2.0之间，该层为典型的浅海相沉积。

5.7～6.7 m，沉积物主要为青灰色砂质粉砂，富含植物碎屑，可见完整贝壳，有孔虫数量平均每20 g 50枚左右，以Elphidium advenum、E.hispidulum、E. incertum为主，Sr／Ba值由超过2.0逐渐降低至0.2左右，反映其沉积环境具有海陆过渡特征，该层有机碳含量突升至6%～8%，接近当地现代滨海湿地的水平［10］，综合以上特征，判定其应为位于潮间带中上部的盐沼沉积。

图2 钻孔Zk4、Zk5的沉积相划分Fig.2 Sedimentary facies in cores Zk4 and Zk5，determined by lithologic logs and geochmical stratigraphy

6.7～11.7 m，沉积物为灰色黏土质粉砂-粉砂质黏土，富含植物碎屑，可见少量贝壳，每20 g沉积物中一般仅可见数枚有孔虫，Sr／Ba值稳定在0.2左右，反映陆相沉积环境，有机碳含量保持在较高的6%～8%，综合以上信息判断，该层应为河漫滩或淡水沼泽相沉积。11.7～14.5 m，沉积物为褐黄色中粗砂，含少量砾石，呈次棱角至次圆状，基本不含有孔虫，该层应为河床沉积。

14.5 m以下的沉积物为半固结的坚硬中粗砂或泥质砂，与上覆松散的沉积物区别十分明显，应为该区域广泛分布的更新世北海组或湛江组冲洪积相沉积［5］。综上所述，全新世以来，Zk4孔地层的沉积相序为：河床－河漫滩／淡水沼泽相－咸水沼泽相－浅海相（图2），构成一个完整的海侵层序。

Zk5孔位于廉州湾口，钻孔总长度37 m，其中0～3.3 m的沉积物为青灰色粉砂质砂或砂质粉砂，见完整贝壳，每20 g沉积物中有孔虫含量通常超过1 000枚，以底栖类近岸种属Cavarotalia annectens、Elphidium advenum和E.Hispidulum等为主，Sr／Ba值介于0.5～1.2之间，该层为浅海相沉积。

3.3～5.7 m，沉积物为褐灰、青灰色黏土质粉砂，见大量植物碎屑，可见零星有孔虫，Sr／Ba值突降至0.2左右，而有机碳含量突升至5%～10%，参照Zk4孔相应地层，该层应为河漫滩或淡水沼泽相沉积。

5.7～6.5 m，沉积物为浅黄、灰黄、肉红色黏土质粉砂，顶部有15 cm厚的砾石层，底部为侵蚀面，不含有孔虫，该层应为冲洪积相沉积，6.5 m以下即为半固结的更新世地层。

综上所述，Zk5孔地层所反应的全新世以来的的沉积相序为：冲洪积相－河漫滩／淡水沼泽相－浅海相。

钻孔502取自钦州湾口水深15 m处，总长2.5 m，参考其中其中0～1.0 m沉积物为灰色砂质黏土，含较多贝壳碎片，可见大量海胆刺，该层为浅海相沉积。

1.0～1.5 m沉积物为灰色粉砂质黏土，含丰富植物碎屑，见氧化斑，有孔虫为Ammonia beccarii-Elphidium组合，该层应为位于潮间带的盐沼相沉积，

1.5～2.0 m沉积物为灰色黏土，含植物碎屑，可见白色石膏颗粒，未见海相生物化石，该层应为淡水沼泽相沉积（502孔沉积相划分资料来自文献1）广西壮族自治区海岸带和海涂资源综合调查领导小组.广西壮族自治区海岸带和海涂资源综合调查报告［R］.第6卷.1986.））。

3.2 钻孔地层对比反映的海侵过程和构造沉降的区域差异

在以现代平均海平面为基准的高程坐标系内，将各钻孔的沉积相序和地层年代进行对比（图3），可以发现各海湾海侵开始的年代并不相同，廉州湾在距今8 000 a即为浅海环境，说明其开始遭受海侵的时间应在此之前；钦州湾与廉州湾之间的区域直到距今6 000 a前后才开始遭受海侵（参考Zk4孔中滨海盐沼相的年代），钦州湾口开始遭受海侵的时间为距今8 000 a前后。值得注意的是，如果假设广西沿岸构造稳定，则各海湾海侵开始时间的不同步并不能用原始高程的区别来解释，如在距今8 000 a时，廉州湾口高程为－12.0 m，沉积环境为浅海环境，而同时期廉州湾与钦州湾之间高程为－20.0 m，沉积环境反而是河漫滩－淡水沼泽，钦州湾口－11.0 m处则为滨海盐沼环境。将各钻孔中地层的年代和高程与全新世以来的东亚海平面波动曲线［11］相比较，可以发现：廉州湾的沉积环境演变可以较好的用海平面波动曲线解释，廉州湾以西大风江至钦州湾的沉积环境演变与海平面波动曲线相矛盾，各钻孔中都出现了陆相和滨海相地层高程远低于当时海平面的情形（见图4），这显然暗示了构造升降运动的影响。

图3 广西沿岸各海湾钻孔全新世地层对比Fig.3 The Holocene stratigraphic comparison among studied cores

本文所使用的东亚海平面波动曲线是Rik Tjallingii综合了新加坡、中南半岛和黄河三角洲等地的冰后期海平面波动曲线重建结果，用拟合和内插方法得出的，在一定程度上消除了构造运动的影响，以其为参照，考虑到现今当地滨海盐沼的分布高程为平均海平面以上0～2 m，则廉州湾与钦州湾之间Zk4孔中滨海盐沼相地层6 000 a以来沉降了18～20 m，平均沉降速率约3～4 mm／a，钦州湾口502孔盐沼相地层6 000 a以来沉降了7.0～9.0 m，平均沉降速度约1 mm／a，而廉州湾Zk4孔中高程为－8.0 m的浅海相地层的沉积年代为距今8 000 a前后，当时海平面位置约为－3 m，也即当时水深约－5 m，十分吻合其沉积相，这说明全新世以来廉州湾的构造较为稳定，下降幅度很小（见图4）。

4 讨论

4.1 构造沉降差异导致的海平面波动区域差异

图4 东亚海平面波动曲线与钻孔沉积相的高程与年代Fig.4 Stratigraphic chronology，height and sedimentary facies in studied cores

广西沿岸构造断裂普遍发育，图5是笔者根据已有资料绘制的广西沿海构造断裂分布概图，从图上可以看出，北东、北西走向的构造断裂在广西沿海地区形成许多相互独立的断块，各主要海湾形状均受这些断块控制，显然系断块沉降后形成的断陷盆地遭受海侵而成。从盆地的地层的发育情况来看，各海湾形成的历史并不相同，东部的廉州湾是南流江盆地的向海延续，位于北流－合浦断裂带中，南流江盆地内沉积了白垩纪以来的完整地层，厚度可达数千米［12］。而在西部的钦州湾，全新世地层则直接与侏罗纪页岩接触，厚度不超过20 m，这说明钦州湾盆地直到全新世才形成。而据上文分析，全新世以来，廉州湾遭受海侵时间最早，构造基本稳定，而大风江以西至钦州湾遭受海侵的时间则较晚，且经历了较大幅度的构造沉降，这说明全新世以来各盆地沉降运动有明显差异。综合以上信息，可知廉州湾盆地形成历史久，全新世以来构造稳定，这导致其当地海平面与东亚海平面波动过程应基本一致，因此廉州湾地层中沉积环境演变时序能以东亚海平面波动曲线解释。而在大风江以西至钦州湾海域，断陷盆地形成时间较晚，全新世开始时原始高程较高，因而遭受海侵时间较晚，加上全新世以来经历了较大幅度的构造沉降过程，这些因素导致其当地海平面波动历史明显有异于东亚海平面波动历史，因而其海侵地层中的沉积环境演变时序完全不能以东亚海平面波动来解释。

图5 广西沿岸构造断裂分布概图Fig.5 The distribution of tectonic faults in the Guangxi coastal areas

4.2 海平面上升速度与滨海盐沼相沉积的形成

全新世以来，广西沿岸海平面波动过程的区域差异直接影响到海侵地层的形成，廉州湾8 000 a前即已遭受海侵，经历当时的海平面快速上升阶段（上升速度约10 mm／a），该区域海侵地层中陆相沉积与浅海相沉积直接接触，之间缺乏海陆过度相沉积，如Zk5孔中淡水沼泽／河漫滩相与浅海相直接接触，这是因为海平面上升速度过快，广西沿海径流输沙量又很低（年均总输沙量约200万t），绝大部分径流来沙都因侵蚀基准面快速抬升而充填在下游河谷系统中，海陆过渡相沉积难以形成和保存。而在廉州湾以西，开始遭受海侵的时间在距今6 000 a以后，此时海平面已经趋于稳定（图4），仅是由于构造下降而导致海平面约1～4 mm／a的相对上升速度，海平面上升速度相对较缓慢，这就为海陆过渡相沉积的形成和保存创造了条件，因而在廉州湾以西，地层中普遍发育了盐沼相沉积。

5 结论

（1）由于构造沉降特征的差异，全新世以来，广西沿岸各海湾的海侵过程并不一致，廉州湾构造稳定，原始高程较低，8 000 a之前即遭受海侵，廉州湾以西区域海侵开始的时间则为距今6 000～8 000 a，且都经历了较大幅度的构造下降过程，平均构造沉降速率约1～3 mm／a。

（2）构造沉降特征的区域差异也导致了各海湾海平面波动过程的不同，进而影响到了海侵地层的形成，廉州湾由于海侵时海平面上升速度接近10 mm／a，致使其海侵地层中缺失海陆过度相沉积，而廉州湾以西大风江至廉州湾区域则因海侵开始时海平面上升速度较缓，海侵地层中普遍发育了滨海盐沼相沉积。

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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。

广西科学院基本业务经费资助项目（12YJ25 HS16）；广西自然科学基金重大资助项目（2012GXNSFEA053001）。

刘涛（1980—），男，山东省滨州市人，博士，副研究员，主要从事海洋沉积学方面研究。E-mail：salanitana＠sina.com