南海北部荔安泻湖42千年的海岸环境变化沉积记录

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：A 42 ka sedimentary record of coastal environmental change from Li’an Lagoon, northern South China Sea

　　

摘要

位于海南岛东南部的黎安潟湖中的LL1岩芯，提供了南中国海北部约42千年的海岸环境演变沉积记录。通过时间约束、粒径参数、总有机碳、稳定碳同位素以及元素地球化学分析，我们研究了相对海平面变化和区域水文气候因素如何影响这一长期的潟湖沉积序列。该记录显示，从海洋同位素阶段3期间的受限湿地-湖泊沉积，到末次冰期至早全新世的冲积平原沉积，再到早至中全新世的浅海湾沉积，最后在距今4.2千年后形成成熟的半封闭潟湖，环境经历了逐步变化。在这长期演变过程中，还存在一个从距今6.6千年至4.2千年的以洪水为主的事件层，其特征为陆地径流增加、碎屑物质输入增多，以及在海洋影响持续存在的背景下水动力扰动加剧。这一事件层与南中国的古洪水记录大致重叠，表明它可能反映了与中亚夏季风变化以及厄尔尼诺-南方涛动增强相关的整个中全新世的水文气候扰动。综合来看，LL1记录表明相对海平面变化控制了从陆地到潟湖的长期转变，而区域水文气候因素则导致了潟湖系统内的短暂洪水事件沉积。

引言

南中国海北部位于西太平洋边缘（图1），是研究晚第四纪环境和气候变化的关键区域。该地区的沉积记录保存了冰期-间冰期尺度上海平面波动、季风变化、海岸环境变迁以及生态系统响应的重要信息（Zong等，2015；Zhang等，2023；Li等，2024）。

在更局部范围内，海南岛及其周边沿海地区的研究为解读LL1记录提供了重要的区域背景。例如，Li等（2009）研究了穆堆和七子湾的风成沙层，证明了过去4万年间气候波动和海平面变化对沿海沙地演变的影响。Liao等（2010）通过高分辨率粒径分析，确定了海南岛东岸自3.8万年以来沉积环境演变的主要阶段。在陵水地区，Cao等（2016）重建了从晚更新世到全新世的沉积序列，并强调了全新世高海平面在潟湖-屏障系统形成中的作用。Wang等（2024）记录了东寨港从陆地河流通道-泛滥平原相向滨岸相的过渡，突出了海平面变化在区域陆海转换中的重要性。此外，Chang等（2013）根据南中国海的孢粉记录重建了大陆架植被历史以及早全新世的寒冷湿润事件，而Li等（2020）则利用大陆坡的元素地球化学记录，展示了海平面变化对陆源物质和钙质成分比例的影响。

然而，来自小型半封闭热带潟湖的高分辨率沉积记录仍然较为有限。位于海南岛东南部的黎安潟湖（图1）就是典型的半封闭海岸潟湖，其沉积序列记录了区域气候变异、海平面波动以及海岸水动力过程之间的相互作用（Dai等，2016；Li等，2016）。作为敏感的陆海过渡环境，潟湖通常能保存陆地和海洋的信号。在海南的沿海潟湖中，沉积记录已被用于重建古环境演变并识别事件沉积物（Liu和Ge，2007；Zhou等，2016；Song等，2022）。在南中国海之外，类似的沿海湖泊、潟湖及相关海岸盆地记录也被用于重建全新世的环境变化和过去的强能量事件，包括来自乔克拉克湖的多指标记录（Rohozin和Ljung，2023）、加勒比海潟湖的飓风沉积物（Donnelly和Woodruff，2007），以及新潟沿海地区的海啸沉积物（Urabe，2017）。这些研究表明，潟湖及相关海岸沉积记录能够记录长期的海岸环境演变以及偶发的事件沉积。

本研究聚焦于黎安潟湖的沉积序列，系统分析了沉积物粒径参数、有机地球化学特征以及元素地球化学特征，旨在实现以下目标：（1）为LL1沉积序列建立时间框架，重建其沉积环境的演变过程；（2）识别出与背景沉积不同的事件间隔，并评估其可能的成因；（3）分析相对海平面变化和区域水文气候因素在潟湖演变中的作用。通过将长期沉积变化与事件地层学相结合，本研究为理解热带沿海潟湖的演变及其对南中国海海平面变化和水文气候变异的响应提供了新的证据。

章节节选

研究区域

南中国海位于太平洋西侧，是一个介于东亚大陆与西太平洋之间的半封闭边缘海盆（图1a）。这样的地理位置使得南中国海成为区域海洋-大气系统的重要组成部分。在整个夏季，南中国海的海表温度一直保持较高水平，通常在28至29摄氏度之间（Steinke等，2006）。南中国海是重要的

采样与准备

LL1岩芯采集于2020年，地点在黎安潟湖（采集坐标：北纬18°25′47″，东经110°02′52″）。该岩芯的钻探深度为32米。2020年采样时，该地点的水深约为8.3米。本研究主要分析LL1岩芯上部的2500厘米部分，这部分包含了与此处讨论的海岸演变相关的关键岩性及环境变化。所有的样本深度和地层间隔均有所记载

年代测定

通过对已建立的岩芯上部年代序列（Sun等，2024）以及20个经过校准的AMS¹⁴C年龄数据（其中包括19个新获得的岩芯下部年龄数据，见表1；图2）进行整合，得出了LL1岩芯上部2500厘米段的年龄-深度模型。根据沉积相特征和推断的碳源，这些经过校准的¹⁴C年龄范围在41,971至627校正年前。由此得到的年龄-深度模型揭示出了不同的地质阶段

环境演变与海平面控制

基于年龄-深度模型、LL1岩芯的综合岩性及代用指标地层学信息（图2和图3），以及区域地质情况和相对海平面背景（Cao等，2016；Li等，2016；Lin等，2025），可以将黎安潟湖中部自晚更新世以来的沉积环境演变划分为五个连续的阶段。

结论

LL1岩芯的多指标记录展现了黎安潟湖自约42千年前以来的逐步环境演变过程，共分为五个阶段：MIS3时期的受限湿地-湖泊相（距今42.0–30.1千校正年），从末次冰期到早全新世的冲积平原相（距今30.1–9.3千校正年），早至中全新世海平面上升期的浅海湾相（距今9.3–6.6千校正年），中全新世的以洪水为主的事件层（距今6.6–4.2千校正年），以及成熟的

作者贡献说明

谢周青：写作——审阅与编辑、监督、资源获取、资金筹集、正式分析、概念构建。徐启斌：调研。黄涛：数据整理。孙天泰：写作——初稿撰写、可视化处理、正式分析、数据整理。杨文清：写作——审阅与编辑、调研、正式分析。唐怀能：正式分析、数据整理。黄一康：调研。刘宏伟：调研

数据可用性

支持本研究结果的多指标数据集已存储在Mendeley Data平台上，可通过以下链接获取：https://doi.org/10.17632/5jv3s6tzz5.2。

利益冲突声明

? 作者声明不存在任何可能影响本文研究成果的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：42430410）、中国科学院的战略重点研究计划（项目编号：XDB40000000）以及中国国家重点研发计划（项目编号：2024YFC2813603）的支持。

Tiantai Sun|Wenqing Yang|Huaineng Tang|Yikang Huang|Hongwei Liu|Qibin Xu|Tao Huang|Zhouqing Xie

中国安徽合肥230026，中国科学技术大学环境科学与工程系，极地环境与新兴污染物安徽省重点实验室