渤海湾海面变化

【研究目的】海面上升,是渤海湾泥质海岸带地区全新世海陆变化最主要的影响因素。通过重建海面变化历史,有助于预测今后的变化趋势。【研究方法】全球基于实际调查的建模研究,恢复了过去数万年来较高分辨率的海面变化历史、分析了导致这种变化的各类分量的贡献。我们通过地区性相对海面变化研究,着重对地区性和区域性分量或做了定量评估、或进行了半定量推理分析,并做了具体的案例研究。【研究结果】这些研究表明,距今10~7 ka时全球海面平均上升速率是~9 mm/a,同期渤海湾西岸相对海面平均上升速率是~5.6 mm/a。这一较快的上升造成了包括渤海湾在内全球沿海平原海岸线后退(以及渤海海盆-渤海湾可能的数道沿岸堤被淹没)。但是,7 ka至今,全球与冰融水等效海面(ice-equivalent sea level,ESL)的平均上升速率降至~0.64 mm/a;5 ka以来,甚至不再上升。7 ka以来,渤海湾西岸相对上升速率是~0.46 mm/a;5.5 ka之后,进一步减弱到~0.18 mm/a。上述全球和渤海湾西岸海面变化,显示出明显的“二段式”上升特点。以~7 ka为转折点:之前与之后的上升速率相差一个数量级。对于渤海湾西岸而言,叠加在这个长达~7000年的明显减速但仍缓慢上升背景上的,是均衡掀升分量与下沉(新构造下沉+沉积自压实下沉)分量的相互抵消。于是,全球性海面的缓慢上升、区域性均衡调整造成的掀升与局地下沉,这三者的复杂博弈,形成了长达~7000年的、经常受高潮水影响的渤海湾西岸障壁岛型贝壳堤-潟湖盐沼洼地周期性交替的沿海地形地貌格局。1870 CE至今的150余年间,全球海面平均上升速率~1.7 mm/a,近10余年来更加速至3.7 mm/a,渤海湾同时期I堤海岸线向海侧的前凸岸段平均蚀退1~3 km。【结论】我们推断1870CE以来的全球气温上升-海面上升与渤海湾同时期海岸线蚀退可能具因果关系。21世纪全球变暖及因此引起海面~6~8 mm/a上升的预测,是1870 CE至今全球加速升温-海面加速上升的必然延续。从地质学角度,这将导致渤海湾今后的“可容空间”逐步增加,为海岸线-潮间带蚀退、盐沼湿地退化提供条件,从而将可能导致持续了~7000年的贝壳堤障壁岛-潟湖盐沼地貌过程的终止,转入与7 ka之前相似的海面上升加速时的沿岸堤-沿海低地模式。以上基于全球研究及渤海湾实际调查结果做出的推断,将对渤海湾泥质海岸带的中长期发展产生影响。

渤海湾西岸年轻贝壳堤:形态、结构及多成因过程

渤海湾西岸年轻贝壳堤的横截面呈上凸形态,堤的底板向海倾斜。年轻贝壳堤可分为底部-下部(前缘基足)、中部和上部三部分。底部-下部为形成于水下的(潮间带至潮下带上部)贝屑质砂坝。中部为障壁岛,岛后为泻湖环境;当岛后泥质充填迅速时,障壁岛可转化为沿岸堤。上部为风成沙丘。水下砂坝→障壁岛→沿岸堤→风成沙丘反映了贝壳堤多成因的、复杂的形成过程。障壁岛-泻湖体系是渤海湾西岸沿海平原形成的重要因素。

黄河三角洲贝壳堤岛植被特征分析

对黄河三角洲贝壳堤岛汪子岛、大口河两地区进行了植被调查分析。详查结果表明,两地区共有植物32种,隶属于13科29属,且以旱生中旱生以及耐盐碱植物分布为主。沿靠海,滩脊,向陆断面方向,物种数不断增加,群落的均匀度指数、辛普森指数和Shannon—Wiener指数也逐渐增加。由于人类活动的干扰程度不同,大口河地区物种数远低于汪子岛地区,同时,沿从西往东方向,两地区群落物种分布的均匀性逐渐减少。而在时间尺度上,8月份降水充沛,温度适宜,表现为不同地区的物种多样性最高。

粤东海山岛全新世硬壳灰岩的沉积特征及其岩石学意义

粤东海山岛南部海积平原发育有大面积的全新世碳酸盐岩，分布范围极广，从陆上一直延伸到海域中。通过实地地质调查以厦岩石薄片的镜下鉴定，发现该区发育的碳酸盐岩贝壳碎屑含量高，经大规模机械分选和搬运，大多数贝壳碎屑的粒径大于2．0mm，肢结茂好，密实。硬度大，岩层以低角度向海倾斜，倾角小于15°。根据其沉积特征和岩石学特性，本文将该处碳酸盐岩定为硬壳灰岩，而非前人所定的海滩岩或贝壳堤岩。据^14C测年数据，自下而上获得典型地质剖面上3个层位的年龄分别为3080±90、1920±75和1330±60aBP，可以确定该处硬壳灰岩形成于中全新世末期至晚全新世，对应于中全新世的高海平面期。海山岛的硬壳灰岩形成于全新世冰后期海进的滨浅海环境，指示相应时期古海面潮间带至潮下带的高程。沿山麓分布的硬壳灰岩指示相应时期的潮闾带，它与发育于海拔8～9m高处的海蚀剥槽共同指示古海岸线位置。

渤海湾障壁岛-潟湖型成陆过程及对今后海岸带可持续发展的启示--纪念天津地质调查中心第四纪地质调查与研究转入海岸带方向40年

以1980年代中期为界,天津地质调查中心的第四纪地质学研究,经历了前后两个阶段。前一阶段是以第四纪冰川与地层学为主,后一阶段则逐渐转为海岸带地学调查与研究。本文简要回顾了历经全室三代人的不懈努力,在第二阶段的泥质海岸带地层学、年代学、古生物学和地球物理学等领域以及在服务海岸带经济社会发展方面取得的成果。接着,通过对渤海湾中全新世以来海退过程中的“障壁岛-潟湖成因”假说的论证,介绍一个从地学基础研究向战略性应用研究“转化”的具体案例。基于对海面变化、海面标志点的地层学内涵、地貌学和年代学的研究,获得以下认识:(1)消除现代人为抽取地下水引起的下沉后,渤海湾的校正相对海平面变化带位于全球冰融水等效海面变化带内、或比后者稍高,说明区域性均衡掀升可以抵消局地新构造和沉积自压实二者共同造成的下沉,使得近7 ka以来研究区海退过程中的陆地地表长期处于潮间带海水的影响之下,这成为该地区形成“障壁岛-潟湖体系”的前提条件。(2)牡蛎礁平原的岭地与贝壳堤平原的泥质堤相同,它们可被称为“泥质堤”,与贝壳堤同属从潮间带发育起来的障壁岛型古海岸线。贝壳堤-泥质堤与堤后潟湖(及潟湖型洼地),共同构成了渤海湾“障壁岛-潟湖体系”。在前期研究的基础上,再次勾勒并订正了贝壳堤-泥质堤古海岸线、潟湖(及潟湖型洼地)的时空分布。(3)最大海侵边界与具明显凸起地貌特征的最老古海岸线(最老贝壳堤-泥质堤)之间的宽达~30~100 km、距今~7~4.7(3.5)ka的低地,应属于第一期“古潟湖类洼地”;此后,随着不断向海推进的、逐渐年轻的多道贝壳堤-泥质堤障壁岛岸线的形成,在它们向陆一侧相应出现逐渐年轻的多期潟湖洼地环境。这种周期性的反复,成为渤海湾“沧海变桑田”的基本特征。(4)尽管这个过程被近两个世纪以来的人类活动极大地掩盖,但面对21世纪海面上升以及局地环境现状(保有高程偏低、地面下沉、潜水位与含水层顶板反倾等),本文预测障壁岛-潟湖特征将重新凸显:例如围海造陆区块-沿海堤坝共同构成的人工岸线向陆一侧的面积广大的原始潟湖地貌景观的湿地特征将可能进一步加强。虽然当前的“海岸带绿色屏障带”布局契合本文揭示的障壁岛-潟湖自然过程,但仍应从地质历史发展的角度,予以重新审视,以使中长尺度的规划具有更为科学、坚实的基础。

山东无棣贝壳堤岛保护区维管束植物的生态位特征

在山东无棣贝壳堤岛保护区的汪子岛设置3个断面,结合踏查和系统抽样的样方调查方法对维管束植物的生态位进行了研究.样方调查共记录到维管束植物30科63属74种,未发现罗布麻(Apocynum venetum)和野大豆(Glycine soja)等原有重要资源植物种类.在植被分类的群系水平上,主要分布有酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosa)灌丛、柽柳(Tamarix chinensis)灌丛、芦苇(Phragmites australis)草甸、蒙古蒿(Artemisia mongolica)草甸和鹅绒藤(Cynanchum chinense)草甸.维管束植物的生物多样性指数总体水平如下:Shannon-Wiener多样性指数为2.70,Simpson多样性指数为0.91,Margalef多样性指数为3.42,Mc Intosh's多样性指数为0.49,Berger-Parker均匀度指数和JSW均匀度指数分别为0.15和0.79.在重要值大于1.0的植物种类中,鹅绒藤的生态位宽度最大,其Levins和Hurlbert生态位宽度值分别为0.35和1.39;其次是芦苇、砂引草(Messerschmidia sibirica)和酸枣等.芦苇和天门冬(Asparagus cochinchinensis)间的生态位重叠值最高,为0.469,其次为菟丝子(Cuscuta chinensis)和肾叶打碗花(Calystegia soldanella).鹅绒藤与大多数物种存在生态位重叠,构成一定的物种间竞争;多数草本植物间的生态位重叠值小,常以纯群丛方式存在.根据上述结果,在无棣贝壳堤岛保护区,应注重对酸枣和柽柳的保护,同时加强对鹅绒藤和菟丝子的管理.

贝壳堤岛不同生境下柽柳水分来源比较

柽柳是黄河三角洲贝壳堤岛内主要的优势物种之一,在贝壳堤岛上分布范围最为广泛。为确定柽柳的水分利用方式,选择了2个不同生境(近海侧和滩脊)进行比较研究。该研究以稳定同位素技术为主要手段,测定了不同生境和降水条件下土壤含水量、含盐量及潜在水源和柽柳木质部水δ^(18)O值,并利用Iso Source软件计算各潜在水源对柽柳木质部水分的平均贡献率。结果表明:在降雨充沛的2013年7月,近海侧柽柳木质部水中90.9%来源于20~40 cm土壤水,而滩脊柽柳木质部水中51.2%来源于60~100 cm土壤水;在降雨量较低的2014年7月,近海侧柽柳木质部水的58.4%来源于20~60 cm土壤水,而滩脊柽柳67.0%木质部水来源于浅层地下水;由于受土壤水盐含量的影响,近海侧柽柳的水分来源较滩脊柽柳浅。因此,在不同生境和降雨条件下,柽柳的主要水分来源明显不同。研究表明,柽柳能通过改变自身的主要水分来源适应生境和降水条件的变化,柽柳的这种水源变换能力有利于提高其在种间竞争中的竞争优势,同时对于逆境条件下贝壳堤岛生态系统稳定性的维持具有重要意义。