渤海全新世海侵：来自多指标沉积记录的启示

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：The Holocene transgression in the Bohai Sea: insights from multi-proxy sedimentary records

　　

摘要

了解全新世海侵对于评估低洼海岸对未来海平面上升的响应至关重要。渤海是中国东部一个半封闭的边缘海，保存了全新世陆海相互作用的重要记录，但其海侵的时间和空间模式仍存在争议。基于渤海湾、辽东湾和莱州湾的四个海岸平原岩芯，本研究整合了沉积相和年代框架，结合粒度端元分析、有机地球化学和元素地球化学，重建了渤海沿岸的全新世海岸环境演化。结果表明，全新世海侵是一个阶梯式和空间异质的过程，而不是一个同步的全盆地范围事件。海水在全新世早期首先通过渤海海峡进入渤海盆地，随后逐渐向三个主要海湾和邻近的海岸平原扩展。辽东湾记录了约 8.7 cal ka BP 较早的海洋或咸水影响，而渤海湾和莱州湾通常显示约 8.5–8.0 cal ka BP 稍晚的海侵信号。最强的海洋影响发生在中全新世，约 7.0–4.5 cal ka BP，大致对应相对海平面（RSL）高位和潮滩、泻湖、浅海及河口前缘环境的发展。大约在 4.2 cal ka BP 之后，随着 RSL 波动下降、容纳空间减少以及三角洲和海岸平原系统推进，海洋影响减弱。这些记录表明，渤海沿岸的全新世海侵受冰后全球平均海平面上升、古地形、沉积物供给、三角洲演化和局部水动力共同控制，为评估未来海岸环境变化提供了地质约束。

引言

在全球变暖加剧的背景下，现代海平面上升已成为沿海地区安全和生态稳定的重大威胁，表现为大规模海滩淹没（Anderson 等，2015；Zhang 等，2011）、海岸侵蚀加剧（Webster 等，2015）、频繁的极端洪水事件（Taherkhani 等，2021；Vitousek 等，2017）以及破坏性风暴增强（Emanuel，2005）。为了更准确地预测未来海岸环境演化趋势，深入了解全球不同地区的全新世海侵过程尤为关键。全新世海侵与冰消期海平面上升密切相关（Chester 等，2024；Goodbred 和 Kuehl，2000；Lewis 等，2013）。自全新世早期以来，极地冰盖的快速融化导致全球平均海平面（GMSL）急剧上升，致使海岸线显著向内陆后退（Pelto 等，2018；Sun 等，2021）。这些全球变化促使欧亚边缘大陆架上广泛形成海侵沉积层，原有的河流和海岸平原陆源沉积物被海洋沉积物覆盖（Conti 等，2020；Ge 等，2019；Yanko-Hombach 等，2014）。在中全新世，GMSL 上升速率逐渐放缓，不同地区的海侵向陆内延伸达到最大范围，导致美洲大陆低洼海岸湿地中区域连续性海洋沉积层的发展（Friederichs 等，2013；Shaw 等，2009）。在许多远场地区，包括西太平洋边缘的部分地区，由于冰川 - 水文均衡过程，相对海平面（RSL）在全新世晚期从中全新世高位下降，而不是全球性均一海平面下降（Li 等，2023a, Li 等，2023b；Nazarova 等，2023；Souza 和 Perez，2019；Wang 等，2015）。因此，为了更好地预测未来海岸环境演化，迫切需要了解全球不同地区的全新世海侵。

使用沉积岩芯重建海侵过程通常依赖于综合的多指标分析。作为揭示沉积物源变化、重建区域环境和气候系统以及探索海岸时空演化的重要信息载体，沉积物粒度特征记录了搬运和埋藏过程中的多种动力（Friedman，1979）。随着定量古环境重建的进展，从多模态粒度频率分布曲线中有效提取单个粒度组分的特征参数（如众数值、分布范围、相对含量），从而破译不同组分的 环境意义，对于揭示区域沉积动力学、沉积物搬运过程和环境演化模式至关重要（Weltje，1997）。针对这一点，粒度端元分析在统计上实现了多源沉积组分的动态分解，有效地分离了指示特定搬运动力学和物源特征的不同粒度组分（Paterson 和 Heslop，2015；Weltje，1997）。目前，不断改进的粒度端元模型广泛应用于物源追踪、极端气候事件识别、季风系统演化重建和古岸线重建（Moreno 等，2002；Prins 等，2002；Wang 等，2023；Wu 等，2024）。因此，采用沉积物粒度端元分析，结合其他指标，可以为重建不同地区沉积环境演化提供强有力的证据（Wang 等，2023；Wu 等，2024）。例如，沉积有机碳同位素（δ¹³C）的变化也可以揭示海洋与陆地沉积物输入的历史演化（Wang 等，2015）。通过比较这些生物和地球化学指标的变化，可以有效地识别 RSL 变化过程，并重建典型海侵事件的时空动力学（Tang 等，2025；Wang 等，2015；Wang 等，2023）。

渤海海岸作为中国东北关键的海陆过渡带，经历了受全球平均海平面上升、区域构造运动和河流沉积物输入等多个因素控制的全新世海侵。然而，对渤海具体全新世海侵历史的统一认识仍然难以捉摸。例如，一些研究基于渤海东部沉积物中总有机碳（TOC）与总氮（TN）的比值，表明全新世海侵始于约 12.4 cal ka BP，并在约 6.7 cal ka BP 达到最大范围（Yao 等，2017）。其他研究根据植被和相对海平面变化推断，提出渤海湾可能在 8.4 至 8.2 cal ka BP 之间开始经历海侵（Hao 等，2022；Wang 等，2015）。相比之下，对渤海湾西海岸海岸湿地沉积物花粉组合的分析未发现中全新世海侵的明确证据（Wang 等，2023）。因此，为了系统了解渤海的全新世海侵历史，并为评估未来海平面上升带来的环境风险提供科学依据，有必要更精确地重建渤海沿岸不同时期的海侵过程。

本研究基于从渤海沿岸获取的四个沉积岩芯，采用沉积物粒度端元分析、地球化学元素指标和有机地球化学指标，系统调查了渤海沿岸的全新世沉积物源变化。随后，我们重建了全新世海侵历史，并重点讨论了渤海不同地区海侵起始的时空异质性。

章节片段

区域概况

渤海是中国最北端的半封闭内海，几乎被陆地环绕，是中国唯一这样的海域（图 1）。其东界通过老铁山岬（辽东半岛）和蓬莱岬（山东半岛）之间的渤海海峡与黄海相连。海域包括五个主要部分：辽东湾、渤海湾、莱州湾、中央盆地和渤海海峡。渤海的水文特征深受其

采样与高程测量

本研究利用四个沉积岩芯的上部约 16 m 段作为研究材料：来自渤海湾西海岸的岩芯 QX01（38°38′52″N, 116°48′57″E）和 QX02（38°38′24″N, 116°57′24″E）（Wang 等，2015），来自莱州湾南海岸的岩芯 H5（37°05′39″N, 119°02′28″E）（Tian 等，2025a），以及来自辽东湾东北海岸的岩芯 ZK2（40°45′18″N, 122°07′11″E）（Yang 等，2022）。在渤海湾西部，岩芯 QX01 和 QX02 已发表的地面高程为 +5.16 m

沉积地层

四个海岸平原岩芯的全新世地层序列总体大致相似。然而，来自渤海湾、辽东湾和莱州湾的岩芯中，不同沉积单元的 depth、厚度和岩性特征存在差异（图 2）。每个岩芯的详细岩性描述见补充材料。

基于四个岩芯的岩性特征，所有岩芯都记录了与相关的沉积环境变化

多指标对局部海岸环境变化的约束

粒度端元、有机地球化学指标和沉积相记录为四个钻孔点的全新世沉积环境演化提供了互补证据。因为粒度端元建模是对每个岩芯独立进行的，所以不同钻孔的单个端元是根据其相对粒度特征和沉积学意义进行比较，而不是通过直接的一对一对应关系（Paterson 和

结论

基于渤海湾（QX01 和 QX02）、辽东湾（ZK2）和莱州湾（H5）四个沉积钻孔的粒度端元分析、有机地球化学指标和元素地球化学特征，结合已发表的沉积框架和年代数据，本研究系统重建了渤海沿岸的全新世海侵及其时空变异性。主要结论如下：

• (1)
  渤海的全新世海侵

CRediT 作者贡献声明

唐立超：验证、方法、形式分析、数据整理、写作 – 审阅与编辑、写作 – 初稿。 王亚平：监督、项目管理、资金获取、概念化、写作 – 审阅与编辑。 岳远富：可视化、验证、方法、形式分析、写作 – 初稿。 冯伟：可视化、验证、方法、调查、写作 – 初稿。 王富：验证、调查、数据整理、写作 – 审阅与

竞争利益声明

作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本研究得到了 国家自然科学基金 的资金支持（42293261，资助 YPW；42366002，资助 YFY）。我们要感谢中国地质调查局天津中心的王宏教授给予的指导。我们也衷心感谢中国地质调查局青岛海洋地质研究所的杨士雄研究员提供来自辽东湾的岩芯 ZK2。

唐立超 | 王亚平 | 岳远富 | 冯伟 | 王富 | 刘丛强

教育部海岸与岛屿发展重点实验室，南京大学地理与海洋科学学院，中国南京 210093