马六甲海峡古海平面变化的有孔虫与沉积学证据

《Quaternary International》：Foraminifera and sedimentary evidence of paleo sea-level change in the Strait of Malacca

　　

摘要

马六甲海峡（MS）是连接印度洋与南海的关键航道，然而其全新世海洋入侵的时序及环境演变过程仍缺乏精确约束。本研究利用在109米水深取得的247厘米沉积岩芯（K02）中的底栖有孔虫组合、沉积物粒度、有机质含量及AMS 14C年代学，重建了马六甲海峡北部末次冰期晚期至全新世海侵的相关古环境变化。研究识别出四个地层单元。最下部单元（单元IV；160–247厘米）缺乏有孔虫，解释为海侵前的河流环境。单元III（130–160厘米）记录了约11,790 cal yr BP最早的海洋入侵事件，其特征为*Asterorotalia puchella*和*Discorbinella bertheloti*组成的低多样性有孔虫组合（有孔虫组合带，FAZ-III），指示边缘性的河海交汇环境。单元II（70–130厘米；约10,170–10,580 cal yr BP）反映了全新世早期海侵过程中的过渡性内大陆架环境，其组合演变为*Pseudorotalia schroeteriana*与*Asterorotalia puchella*共同优势（FAZ-II）。单元I（0–70厘米；约4310 cal BP至今）记录了以*Heterolopa margaritifera*为主导的稳定开阔海洋大陆架环境（FAZ-I）。约10,170至4310 cal yr BP之间存在约5860年的地层缺失，很可能对应于全新世中期海平面高水位。综合而言，K2岩芯的沉积记录记录了该马六甲海峡北部地点的渐进式局部海侵过程，并为该具有重要战略地位的航道全新世海侵提供了首批微古生物学证据之一。

引言

苏门答腊陆架在最近第四纪的地理与环境演化从根本上受制于快速而广泛的海平面波动，使该地区从一个广阔的陆地转变为淹没的陆棚。在末次盛冰期（约21千年前），相对海平面达到比现代低116至123米，导致一个连续的陆块最大范围暴露，该陆块以热带低地森林为主，并被大规模河流系统分割（Voris, 2000; Hanebuth et al., 2011）。随后的冰期后融冰引发了剧烈的海洋入侵；在14.3千年前，融水脉冲1A（Meltwater Pulse 1A）之后，海平面升至距现代约80米之下，导致外大陆架区域迅速被淹没（Hanebuth et al., 2011）。这一海洋入侵在年轻冰期（12.7千年前）持续不断，当时海平面处于-60米（即比现代低60米），淹没了中大陆架区域，并推进至全新世早期（10.8千年前），海平面处于-40米，依次淹没了内大陆架区域（Hanebuth et al., 2011）。关键的古地理重组发生在约9.5千年前，当时海平面达到-20米，开启了海洋通道，将连续陆地分割成岛群。最后，全新世中期高水位（4.2千年前）确立了现代海洋水文条件、主要三角洲的广泛前积以及沿岸成熟红树林沼泽的广泛发育。

马六甲海峡（MS）是位于马来半岛与苏门答腊之间的浅水陆棚航道，构成了连接印度洋至南海的关键海洋走廊。众多研究已通过调查海岸沉积物和沿岸沉积物来重建马六甲海峡沿线的历史海平面变化（Tjia, 1992; Tam et al., 2018; Ai et al., 2025; Minhat et al., 2026）。自1970年代以来，对马六甲海峡沿岸一百多个钙质化石和泥炭样本的放射性定年，为过去海平面高水位事件提供了大量见解（如Geyh et al., 1979; Tjia, 1992; Tam et al., 2018; Minhat et al., 2026）。然而，这些基于海岸的研究对海峡最初被淹没的信息十分有限。近期开始的沉积学和同位素研究已开始探讨该地区的末次冰期晚期至全新世早期过渡（Ai et al., 2025）。这些研究表明，最初的海侵可能发生在10至15千年年前，完整海洋连通性则在约7千年年前建立。这一时间线大致与融水脉冲1B（MWP1B）重合，该时期为年轻冰期结束后劳伦泰德和南极冰盖快速融化引起的全球海平面加速上升时期（Lambeck et al., 2014; Kim et al., 2023）。

然而，马六甲海峡的同位素记录显示出相对较宽的年代范围，对海峡开启的精确时间、进展及环境条件仍存在不确定性。解决这一不确定性至关重要，因为马六甲海峡海洋连通性的建立会对区域洋流、季风动态以及东南亚潜在的人类迁徙路径产生重大影响（Kim et al., 2023）。有孔虫是海洋原生生物中多样性最丰富且对环境最敏感的类群之一。这些具壳微生物栖息于广泛的海域环境中，从浅水边缘环境到深海盆地（Jones, 2013）。由于其丰度高、对环境变化响应迅速以及在沉积物中保存潜力大，有孔虫组合被广泛公认为古环境重建的有力代用指标（Alve, 1995; Scott et al., 2007; Horton et al., 2013; Edwards and Wright, 2015）。特别是，底栖有孔虫已被广泛应用于重建全新世海平面变化和沿岸海侵序列（Scott and Medioli, 1980; Edwards and Horton, 2000; Horton and Edwards, 2006）。在此背景下，本研究利用底栖有孔虫组合重建马六甲海峡末次冰期晚期至全新世过渡的相关古环境变化。具体而言，本研究旨在：(1) 刻画海侵阶段的环境变化；(2) 约束海峡初始开启及完整海洋环境建立相关的时间和过程。

马六甲海峡（MS）是全球最繁忙的海运走廊之一，每年通行超过12万艘船舶。由于其战略性的地理位置，该海峡自公元6至7世纪初期以来即作为主要贸易路线使用（Nasha et al., 2020）。马六甲海峡非常独特，因其表现出显著的盐度梯度。北部区域连接更深、盐度更高的安达曼海，盐度超过34 PSU，而中部和南部区域则以相对低盐条件为特征（Muhaimin Amiruddin et al., 2011）。这种盐度结构受苏门答腊和马来半岛主要河流淡水径流影响显著，这些河流每年向海峡两侧共同注入约1.9×10^11 m3的淡水（Hii et al., 2006; Muhaimin Amiruddin et al., 2011）。大量河流输入导致中部和南部大部分区域盐度降低。区域气候受两个热带季风系统控制。东北季风带来湿润条件，而西南季风则与相对干燥时期相关（Hii et al., 2006; Muhaimin Amiruddin et al., 2011）。全年海表温度通常在28°C至30°C之间。表层盐度变化范围为6.8至31.7 ppt，通常低于马来半岛东海岸记录的值，这与持续的河流径流有关（Thia-Eng et al., 2000）。年均pH值和溶解氧浓度分别报告为7.84±0.14和5.28±0.42 mg L?1（Hii et al., 2006）。马六甲海峡经历半日潮，潮差约为1.6–3.7米。沉积作用以细粒河流沉积物为主，主要是富粉砂沉积物，有机质含量较高（Thia-Eng et al., 2000）。海峡支持多样的沿海生态系统，包括红树林、珊瑚礁、海草床和广阔的泥滩（Yasin et al., 2019）。

在末次冰期晚期海平面低水位期间，位于构造稳定盆地内的马六甲海峡被陆上暴露，占据着一个轴向流动的河流系统，该河流系统在其西北端注入海底扇（Voris, 2000）。随后冰后期全新世早期的海洋入侵淹没了这一低缓度陆地景观，将河谷初始转变为河口环境，最终建立了现代贯通的航道（Dalrymple, 2023）。现今这条1130公里长的海峡从西北部的230公里逐步收窄至东南部的仅7公里，形成漏斗状几何形态，有力放大了潮汐流，并引导了西北向流动的印度洋穿透流。这种显著的水动力聚焦在高度狭窄的海峡产生了超过正常深度的侵蚀性冲刷低洼地，深度达204米，并在较浅、高能东南段塑造了大面积的长条形潮汐流沙脊（Dalrymple, 2023）。因此，现代马六甲海峡表现出显著的纵向和横海峡沉积不对称性，从西北部的深层泥质盆地过渡到东南部由潮汐主导的砂脊系统，后者受到侧向泥质前三角洲流体的强烈覆盖（Dalrymple, 2023）。

核心样本采集

本研究分析了一个沉积岩芯，以重建马六甲海峡北部区域的古环境。沉积岩芯样本K02由马来西亚地质和矿物部门（Jabatan Mineral dan Geosains, JMG）使用活塞岩芯采集。该岩芯长247厘米，取自吉打（Kedah）北部（北纬5.966949，东经98.167417），水深109米（图1）。

粒度和有机质分析

在实验室中，沿岩芯全长每隔5厘米取一个子样本，但最上部10厘米除外，该部分

岩芯年代学

本研究从K02共获得6个年代数据，来源于从五个离散岩芯间隔中提取的有孔虫壳体（图）。校正后的年代范围从35–40厘米处3900±30 cal yr BP到140–145厘米处11,790±40 cal yr BP，跨越了岩芯最上部145厘米内约7900年的沉积历史。岩芯最下部102厘米（145–247厘米）未获得可定年材料，因为该间隔以缺乏海洋碳酸盐的河流砂质沉积物为特征。

有孔虫组合带

本研究表明，从FAZ-III → FAZ-II → FAZ-I的过渡记录了一个从边缘沿海到过渡性内大陆架再到稳定开阔大陆架环境的清晰生态演替，直接追踪了全新世海侵（图4）。*H. margaritifera*在FAZ-I中持续占优势，与Minhat et al.（2020, 2021）的发现一致，他们证明该物种在较深的、开阔大陆架条件下繁盛，其特征为相对稳定的盐度。

结论

本研究呈现了马六甲海峡北部末次冰期晚期至全新世海侵的首批微古生物学重建之一，整合了来自K02岩芯的底栖有孔虫组合、沉积物粒度、有机质及AMS 14C年代学。从海侵前的河流环境（单元IV）到边缘性海洋入侵（约11,790 cal yr BP；FAZ-III），再到过渡性内大陆架阶段（约10,170–10,580 cal yr BP；FAZ-II），最终发展为稳定

CRediT作者贡献声明

Habibah Hanan Mat Yusoff：撰写——初稿，软件，概念化。Fatin Izzati Minhat：撰写——初稿，监督，调查，概念化。Mohamad Amir Zikri Zanuar：方法论，数据整理。Hasrizal Shaari：撰写——审阅与编辑，监督。Effi Helmy Ariffin：撰写——审阅与编辑。Amin Noorasid Abdul Jalil：撰写——审阅与编辑，资源。Hui-Juan Pan：撰写——审阅与编辑，监督。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述工作的客观性。

Habibah Hanan Mat Yusoff | Fatin Izzati Minhat | Mohamad Amir Zikri Zanuar | Hasrizal Shaari | Effi Helmy Ariffin | Amin Noorasid Abdul Jalil | Hui-Juan Pan

马来西亚登嘉楼大学 科学与海洋环境学院，吉打努鲁斯，登嘉楼，21030，马来西亚