能量充沛的海岸构造斜坡底部风成沉积物的更新世地层学：沉积学与光释光测年研究（西班牙马略卡岛Port des Canonge，西地中海地区）

《Geoscience Frontiers》：Pleistocene stratigraphy of aeolian deposits at the base of an energetic structural coastal slope: sedimentology and OSL chronology (Port des Canonge, Mallorca, Western Mediterranean)

该研究在西北马略卡岛沿海露头区分析 aeolianite 和 colluvial deposits，利用 OSL 年代测定法建立 MIS5-MIS2 时空框架。发现风成作用在 MIS5-MIS2 期间与全球寒冷期和低海平面期相关，而残积沉积对应湿润期。区域地质稳定性分析表明，马略卡岛西北部自 MIS5 以来结构稳定，风成沉积与海岸侵蚀作用共同塑造了复杂地貌。

　　在地中海西部的巴利阿里群岛，特别是马略卡岛西北部的Port des Canonge湾，科学家们对海岸露头处的风成沉积物和坡积沉积物进行了详细研究。这些沉积物位于一个能量充沛且结构复杂的海岸坡脚，揭示了过去地质时期中风成和坡积作用的交互影响。研究采用光释光（Optically Stimulated Luminescence, OSL）测年技术，以建立一个时间框架，从而更准确地理解这些沉积物的形成过程及其与气候变化的关系。

风成沉积物（aeolianites）通常是由风力搬运并沉积的沙粒构成，它们在地质记录中作为风成作用的直接证据，广泛存在于全球各地的更新世沿海沉积档案中。研究团队发现，这些风成沉积物在马略卡岛西北部的露头中具有独特的特征，例如砂层中富含碳酸盐颗粒，且显示出明显的风成结构。通过OSL测年技术，他们能够直接测定这些风成沉积物的沉积时间，从而突破了以往依赖于相关海洋沉积物进行测年的限制。

在该研究区域，OSL测年主要针对的是细粒（4–11微米）的多矿物（polyminerals）沉积物，而非传统的石英颗粒。这是因为研究发现，该地区的石英颗粒主要来源于更深层的三叠纪基岩，这些颗粒在沉积过程中可能被重新搬运或混合，导致其测年结果不可靠。相比之下，富含钾长石的细粒多矿物沉积物表现出更强且更稳定的光释光信号，因此更适合用于建立可靠的沉积时间框架。这种选择不仅提高了测年的准确性，也拓宽了OSL测年技术的应用范围，使其能够适用于更多类型的沉积物。

研究揭示了在海洋同位素阶段5至2（MIS5至MIS2）期间，马略卡岛西北部至少经历了四次显著的风成活动。这些活动与全球气候变冷和海平面下降的时期相对应，表明风成作用在寒冷和干燥的气候条件下更为活跃。而在气候较为湿润的时期，坡积沉积物则更为常见，这表明沉积物的来源和搬运方式在不同气候条件下发生了变化。此外，研究还指出，风成沉积物的形成和保存受到区域构造稳定性的影响，特别是在构造活动较弱的地区，风成沉积物更容易形成并保持完整。

Port des Canonge湾的露头中，风成沉积物主要表现为爬升沙丘和位于陡崖前方的沙坡。这些结构表明，风力在该地区的沉积过程中发挥了重要作用。相比之下，位于较低陡崖处的风成沉积物则较为有限，可能与构造因素和海洋侵蚀作用有关。该区域的构造背景显示，巴利阿里群岛并非完全处于构造稳定状态，而是存在一定的区域变形。例如，西南部岛屿（如伊比沙岛和福门特拉岛）表现出西西北-东东南方向的拉伸变形，而东北部岛屿（如梅诺卡岛）则显示出西北-东南方向的压缩变形。这种构造变形的背景为理解马略卡岛西北部风成沉积物的形成和保存提供了重要的地质框架。

研究团队还注意到，该地区的风成沉积物经历了显著的岩石改造、高孔隙度以及强烈的生物扰动，这些因素在一定程度上影响了沉积物的测年结果。然而，由于基岩和坡地中的碎屑物质丰富，形成了与风成沉积物交替的坡积沉积物，这使得OSL测年技术能够应用于更广泛的沉积物类型。通过分析这些细粒多矿物沉积物，研究不仅能够更精确地确定风成沉积物的沉积时间，还能够探讨其沉积过程的动态变化，包括是否为退积或进积性质。

在对Port des Canonge湾的露头进行分层分析时，研究团队识别出了八个（8）由侵蚀面和古土壤分隔的沉积单元。这些沉积单元包括红色的粉砂沉积和砂沉积，其中砂沉积被归类为风成沉积物，而红色的粉砂沉积则被认为是古土壤。通过对比这些沉积单元的结构和成分，研究进一步揭示了风成沉积物与坡积沉积物之间的相互作用。例如，古土壤的形成通常与相对稳定的环境有关，可能出现在风成沉积物沉积之后，作为风成作用的间歇期。而坡积沉积物的出现则表明，该地区的地形可能经历了较短时期的滑坡或侵蚀过程，这些过程可能受到构造活动和海洋侵蚀的影响。

该研究的另一个重要发现是，风成沉积物的沉积时间与其所处的海平面变化密切相关。在海平面较低的时期，风成作用更为活跃，这可能与海平面下降导致的海岸线后退有关。当海平面下降时，更多的陆地暴露在风力作用下，为风成沉积物的形成提供了丰富的物质来源。此外，这种海平面变化也可能影响了风成沉积物的保存条件，使得在特定时期形成的沉积物更容易被保留下来。因此，通过OSL测年技术，研究团队能够将风成沉积物的沉积时间与全球气候变化事件进行对比，从而更深入地理解风成作用与气候之间的相互关系。

在研究过程中，科学家们还利用了多种地质分析方法，包括岩性描述、交叉层理方向分析、岩石地球化学分析以及岩石力学性质的测定。这些方法帮助他们更全面地理解沉积物的形成机制和沉积环境。例如，交叉层理的方向可以用来推断当时的风向，而岩石的密度和孔隙度则能够反映其物理性质和沉积环境的稳定性。此外，岩石的矿物组成分析进一步揭示了沉积物的来源，例如碳酸盐颗粒可能来自沿海或暴露的碳酸盐台地，而石英颗粒则可能来自北非的沙漠地区。

研究团队还强调了“容纳空间”（accommodation space）这一概念在解释风成沉积物形成和结构中的重要性。容纳空间指的是沉积环境中的空间容量，它受到海平面变化、构造活动和地形因素的共同影响。在构造稳定区域，容纳空间的变化可能主要由海平面变化驱动，而在构造活动较强的区域，容纳空间的变化可能更加复杂。因此，在分析风成沉积物的沉积时间时，必须考虑这些因素对沉积过程的综合影响。

总体而言，这项研究为理解地中海地区更新世时期的风成作用提供了重要的地质证据。通过结合OSL测年技术和详细的沉积分析，科学家们能够更准确地重建该地区的地貌演化历史，并探讨其与气候变化之间的关系。研究还表明，构造活动和海洋侵蚀在风成沉积物的形成和保存过程中起到了关键作用，这为未来在类似地质环境中进行沉积物研究提供了新的视角和方法。

此外，该研究还具有重要的应用价值。它不仅有助于揭示过去气候变化对海岸地貌的影响，还能够为现代海岸环境的变化提供参考。例如，通过了解风成沉积物的形成条件和沉积时间，可以更好地预测未来海平面变化对海岸沉积物的影响，以及风成作用在不同气候条件下的表现。这对于地质灾害评估、海岸保护规划以及环境变迁研究都具有重要意义。

研究团队的发现也对理解风成沉积物在全球范围内的分布和形成机制提供了新的思路。在许多地区，风成沉积物的测年工作一直受到挑战，因为传统方法依赖于石英颗粒，而这些颗粒可能来自更深层的基岩，导致测年结果的偏差。然而，通过应用OSL测年技术于细粒多矿物沉积物，研究人员能够更准确地测定风成沉积物的沉积时间，从而提高对风成作用时间框架的理解。这种方法的推广将有助于更多地区进行类似的沉积物研究，尤其是在石英颗粒含量较低或受到重新搬运影响的沉积环境中。

最后，研究团队指出，该研究的成果不仅适用于马略卡岛，还可能对整个地中海地区的风成沉积物研究产生影响。通过比较不同地区的风成沉积物和坡积沉积物，可以进一步探讨区域构造活动和气候变化对沉积过程的共同作用。这将有助于建立更全面的气候-地质相互作用模型，为全球气候变化研究提供重要的地质证据。同时，该研究也为未来的地质调查和环境评估提供了新的技术手段和研究思路。