长江三角洲全新世沉积演化过程的多代理重建：气候驱动、海平面波动及成岩作用的影响

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Multi-proxy reconstruction of Holocene sedimentary evolution in the Yangtze Delta: Climatic forcing, sea-level oscillations, and diagenetic overprint

东 Asian monsoon, sea-level change, diagenetic alteration, sediment provenance, PCA multi-endmember model,长江口,沉积序列,主成分分析,古环境过程,海平面波动

　　这项研究聚焦于长江口地区的全新世沉积物变化，通过高分辨率的X射线荧光（XRF）扫描、粒度分析、色度参数、磁化率和灼烧损失等多参数综合分析，对上海浦东地区的一个30米长的沉积物核心（SH21-C1）进行了深入探讨。研究团队来自南通大学，他们希望通过这一多端元模型来揭示不同来源和过程对沉积物的贡献，以及这些因素如何相互作用影响长江口的沉积环境演变。

长江口作为陆海交汇的重要区域，其沉积记录反映了气候变化、海平面波动和成岩作用等关键环境驱动因素的复杂互动。研究发现，沉积物的演化可以划分为五个不同的岩相单元，每个单元都对应着特定的沉积环境和气候条件。例如，在10,220至9020年校正年前（cal BP），沉积物主要由风成-河流沉积物组成，这表明当时东亚洲冬季风季风增强，同时干旱和氧化条件也较为显著。这一时期的沉积特征可能与较强的陆源输入有关，而这种输入可能受到气候条件的驱动。

9020至6130年校正年前的沉积物则显示出受潮汐影响的粘土沉积特征，同时这一时期海平面迅速上升，导致海洋生产力达到峰值。研究指出，海洋生产力的提升可能与海平面变化有关，因为当海平面升高时，海洋环境变得更加广阔，有利于生物活动和有机质的沉积。此外，这一时期的沉积物可能受到河流输入的调控，因为河流携带的物质在潮汐作用下更容易沉积在沿海地区。

6130至4620年校正年前的沉积物则表现出洪水驱动的粒度周期性变化，这种变化与东亚洲夏季风的波动密切相关。夏季风的强度变化会影响河流的输沙能力，从而改变沉积物的粒度分布。研究发现，这一时期的沉积物粒度变化可能反映了洪水事件的频率和强度，以及河流对海洋环境的影响程度。

4620至4000年校正年前的沉积物则显示出更强的风化作用和氧化还原条件的波动，特别是在暴露的沼泽环境中，成岩作用主导了元素的重新分布。这一时期可能与气候变干或变湿的交替有关，因为这些变化会影响土壤的风化程度和水体的氧化还原状态。例如，锌的富集和磁化率的峰值可能与成岩作用过程中某些元素的迁移和富集有关，而这些过程可能受到气候条件的强烈影响。

研究采用的多端元模型基于主成分分析（PCA），旨在定量区分不同来源和过程对沉积物的贡献。该模型认为，不同的地质过程会在沉积物中留下独特的元素指纹。例如，陆源碎屑输入通常与铝、硅、钾和铁等元素的组合有关，而生物成因过程则可能与钙和锶的比值相关。氧化还原敏感过程则可能通过铁和锰的比值来识别，而成岩作用则可能表现为某些微量元素的富集和磁性特征的变化。通过整合高分辨率的XRF数据、粒度、色度参数、磁化率和灼烧损失分析，研究团队能够更全面地理解沉积物的来源和演化过程。

研究的创新之处在于，它采用了一种多端元方法，克服了传统单一代理方法的局限性。单一代理方法往往难以准确区分不同驱动因素的贡献，因为它们可能受到多种因素的共同影响。例如，铁的富集可能既来源于陆源输入，也可能由成岩作用形成，而钙的变化可能反映海平面波动或流域风化强度。通过多端元模型，研究团队能够更清晰地识别这些因素的相对重要性，并揭示它们在不同时间尺度上的作用。

此外，研究还强调了交叉验证的重要性。通过将物理属性（如粒度）与化学属性（如元素比值）进行对比，研究团队能够提高对水动力分选和来源识别的可靠性。同样，将地球化学元素与矿物学和磁性代理（如色度和磁化率）进行对比，也能提供独立的证据来识别铁氧化物转化等关键成岩过程。这种方法不仅提高了研究的准确性，还增强了对沉积物演化机制的理解。

在研究过程中，研究团队还对沉积物的时间框架进行了验证。通过结合核心代理指标与研究区域的多个沉积地层，他们确认了核心的年代序列。例如，基底的陆源基底层（29.83至24.99米）显示出粒度变粗、红色度增加和低生物信号（碳酸盐含量低于5%）的特征，这与早期全新世的沉积条件相符。结合AMS碳-14测年结果，研究团队能够更精确地确定不同沉积单元的时间范围，并揭示其与气候和海平面变化的关系。

研究还指出，长江口地区的沉积物演化受到多种因素的共同影响，包括流域输沙量的变化、东亚季风降水的调控、潮汐作用下的沉积环境演变以及边缘相的成岩作用。这些因素的相互作用导致了复杂的沉积物来源信号和动态沉积相的变化。例如，沉积物的来源可能在不同时间点发生变化，这反映了流域和海洋环境的相互作用。同时，沉积相的转变也可能受到海平面波动的调控，因为海平面的变化会影响沉积环境的类型和分布。

通过分析这些因素，研究团队能够更全面地理解长江口地区在全新世期间的沉积演化过程。他们发现，不同时间段的沉积物特征反映了不同的环境驱动因素。例如，在早期全新世，陆源输入可能占据主导地位，而在海平面迅速上升的时期，海洋生产力可能成为主要驱动力。而在洪水频繁的时期，河流输沙能力可能对沉积物的粒度分布产生重要影响。而在后期，成岩作用可能成为元素重新分布的关键因素。

这项研究的意义在于，它提供了新的视角来理解自然因素如何控制河口-陆架沉积系统的演变。通过多代理方法，研究团队能够更准确地识别不同驱动因素的贡献，并揭示它们在不同时间尺度上的相互作用。这种方法不仅适用于长江口地区，也可能为其他类似地区的沉积研究提供参考。例如，其他河口地区可能也受到类似的气候和海平面变化的影响，因此可以借鉴这种方法来分析其沉积记录。

研究团队还提到，目前的研究存在一些未被引用的参考文献，这可能是因为这些文献尚未被广泛讨论或与当前研究主题关联性较弱。然而，这些文献可能为未来的研究提供更多的背景信息和理论支持。例如，某些未被引用的研究可能涉及相似的沉积环境或成岩作用机制，从而为当前研究提供额外的视角。

总体而言，这项研究通过多参数综合分析，揭示了长江口地区全新世沉积物的复杂演化过程，并强调了不同环境驱动因素在不同时间段的重要性。研究结果不仅有助于理解该地区的沉积历史，还为探讨全球范围内河口-陆架系统的演化提供了重要的科学依据。此外，研究团队采用的多端元方法为未来的研究提供了新的工具和思路，使得能够更准确地区分和量化不同驱动因素的贡献。这种综合方法的应用，有助于更全面地理解沉积物的来源和演化机制，从而为环境变化研究提供更可靠的证据。