晚全新世淇澳島紅樹林有孔蟲記錄與古環(huán)境意義

陳慧嫻，王建華，董瑋琛，黃康有，張愷，陳子豪

1.中山大學地球科學與工程學院，廣州 510275

2.南方海洋科學與工程廣東省實驗室，珠海 519000

在隱蔽的低能海岸潮間帶區(qū)域，植被類型單調，環(huán)境受控于潮汐作用[1]。隨著高程的增大，鹽沼被海水淹沒與出露的時間隨之減小，在一些對應于潮位特征值的高程處，鹽沼受海水淹沒和出露的時間有一個突變，從而造成鹽沼各種環(huán)境特征（植被、沉積物、鹽度）均有明顯的垂直分帶現(xiàn)象[1-2]。這種垂直分帶現(xiàn)象使得潮間帶沉積物成為高精度古海平面的理想指示物[3]。20世紀80年代末期，加拿大學者發(fā)現(xiàn)潮間帶鹽沼有孔蟲分布與平均海平面高程緊密相關，不同的有孔蟲組合占據(jù)不同植物帶，對應不同的高程區(qū)間[4]。在加拿大 Nova Scotia（Chezzetcook）鹽沼，經(jīng)典的分帶中對應最大高潮位（HHW）的有孔蟲組合代表屬種為Trochammina macrescens,Tiphotrocha comprimata。這一對應關系十分穩(wěn)健，在鉆孔沉積物中，如果把最高高潮位（HHW）處的有孔蟲組合作為精確海平面指示物，可以大大提高有孔蟲重建海平面的精度[4]。并且鹽沼有孔蟲群落以膠結殼為主，分異度遠小于河口區(qū)域，種群組成比較簡單，但有孔蟲數(shù)量豐富，利于統(tǒng)計，這些特質使得鹽沼有孔蟲組合對古海平面的指示更加便捷可靠[5-6]。

在亞熱帶及熱帶的紅樹林潮間有孔蟲與高程之間的關系也同樣適用，也即存在垂直分帶性。研究顯示在Flordia地區(qū)以紅樹林有孔蟲為基礎的古海平面重建記錄與鹽沼有孔蟲可以達到同樣的精度[7]。在澳大利亞紅樹林地區(qū)膠結殼組合占據(jù)了平均高潮線以上的區(qū)域，而潮間帶下部則以鈣質殼為主，指示的高程范圍分辨率可達0.8 m[8-9]；但是，也有學者認為在季節(jié)性降水差異較大的地區(qū)，紅樹林有孔蟲組合的變化主要由氣候因素控制，而非單純的海平面變化[10]?？傮w來看，在世界范圍內低緯度紅樹林地區(qū)的有孔蟲記錄數(shù)量仍然較少。

國內針對現(xiàn)代潮間帶地區(qū)有孔蟲及其環(huán)境意義的研究見李建芬[11]、王紹鴻[12]和尤坤元[13]等的報道。研究顯示在渤海灣潮間帶有孔蟲可劃分為5個亞帶與潮汐線對應[11]；在福建深滬灣，對比現(xiàn)代潮間帶表層樣品和鉆孔樣品中的有孔蟲，發(fā)現(xiàn)中全新世以來海平面到達鉆孔位置以后經(jīng)歷了高潮位—中潮位—低潮位的潮間帶環(huán)境變化[12]；在蘇北建川的開敞型鹽沼，表層有孔蟲受高程控制，分3個帶，指示的海平面精度最高可達±5 cm[13]。然而在這些成果中，典型的鹽沼膠結質殼有孔蟲少見，僅在建川剖面的上部鹽沼發(fā)現(xiàn)了胖砂輪蟲Trochammina inflata（Montagu）、瘦癟砂輪蟲Jadammina macrescens（Brady）、縫裂海倫蟲Helenina anderseni（Warren）組合[13]，而依據(jù)鈣質有孔蟲劃分的帶占據(jù)高程范圍大且與潮下帶的屬種混合在鉆孔中往往難以辨認。這樣的有孔蟲分布可能是由中國沿海的區(qū)域性特征導致，華北、華東沿海地區(qū)過高的Ph值使得膠結殼在鹽沼中不易保存[14]。再者近現(xiàn)代人類活動強烈，致使原始鹽沼生態(tài)遭受破壞，也可導致具有指示意義的膠結殼體的鹽沼有孔蟲少見[15-16]。

本文選取了華南地區(qū)保存較好、范圍較大的淇澳島紅樹林濕地保護區(qū)作為取樣地點，初步探究了紅樹林區(qū)域內的鉆孔QA中有孔蟲的屬種分布以及殼體埋藏保存狀態(tài)，并討論了其對晚全新世古環(huán)境尤其是高精度海平面變化的指示意義，評估了淇澳島紅樹林有孔蟲作為高精度古環(huán)境指標的潛力。

1 研究區(qū)概況

本次研究的鉆孔位于廣東省珠海市淇澳島西北部的珠海淇澳—擔桿島省級紅樹林自然保護區(qū)（圖1），保護區(qū)臨近珠江水系橫門河口，為物種豐富的紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)。淇澳島面積24 km2，北與虎門相對，東與香港、深圳隔海相望，有淇澳大橋與唐家鎮(zhèn)相連。東北與西南部多山，中間平地為居民區(qū)，環(huán)島形成多個海灣，其中以石井灣和大圍灣面積最大[17]。島上屬南亞熱海洋性氣候，年平均氣溫22.4 ℃，最低氣溫出現(xiàn)在 1 月（平均溫度 15.3 ℃），歷年極端最低溫 2.5 ℃，年平均降水量 1 964.4 mm[18]。淇澳島夏季以東南風為主,冬季以東北風為主。海水鹽度年平均18.2‰，土壤屬于濱海鹽漬草甸沼澤土，其表土（0～13 cm）全鹽量為 20.8‰[19]。

淇澳島鄰近伶仃洋西灘，潮汐屬不正規(guī)半日潮，其特點是相鄰的兩個高潮或低潮的潮高不等，漲落潮歷時不等，平均潮差隨洪季、枯季及大、小潮而不同，一般為0.96～1.77 m。參考附近的橫門潮位站資料，平均高潮位為1.98 m，平均低潮位為?1.08 m[20]。外海傳入的潮流能通量大部分自南向北在珠江口內匯聚，淇澳島—內伶仃島—蛇口半島區(qū)域以北的內伶仃洋四周區(qū)域的泥沙呈現(xiàn)順時針方向水平環(huán)繞的環(huán)流運移[21]，而淇澳島周圍潮流呈逆時針旋轉[22]，沉積物懸浮濃度在島嶼東南部達到最高[21]。淇澳島周邊床底泥沙較細，主要為粉砂和黏土，砂含量在10%以下[23]，主要來源于橫門水道來沙以及漲潮時金星門小環(huán)流的輸沙，海岸灘涂廣闊，歷史上曾生長大片紅樹林[24]。

珠江口紅樹林一般發(fā)育在平均海平面或者稍上至大潮平均高潮線之間的潮間帶區(qū)域[25]。根據(jù)野外調查結果，淇澳島的紅樹林種類有海桑（Sonneratia caseolaris）、 無瓣海桑（Sonneratia apetala）、銀葉樹（Heritiera littoralis）、 海 漆（Excoecaria agallocha）、鹵蕨（Acrostichum aureum）、木欖 （Bruguiera gymnorhiza）、桐 花 樹 （Aegiceras corniculatum）、秋茄（Kandelia candel）等，此外,半紅樹林呈散生狀態(tài)，主要種類有海芒果（Cerbera manghasL.）、水黃皮（Pongamia pinnata）等。灘涂群落除上述的紅樹林群落外，由入侵種形成的互花米草群落（Spartina alternifloraCom.）占地最廣，已大面積出現(xiàn)[19,26]。

圖1 珠江口伶仃洋（a）以及淇澳島鉆孔位置（衛(wèi)星圖）（b）示意圖Fig.1 Map of Lingding Bay of Pearl River estuary (a) and location of core QA from Qi’ao Island in satellite image (b)

2 樣品與方法

QA鉆孔位于珠江三角洲（22°24′37.3″N、113°16′58″E），高程 1.5 m，由 GPS 讀取，并且通過附近高程2.0 m的標志點校正，確定鉆孔位置高程。取樣地點位于平均高潮線以上、平均高潮線以下的紅樹林泥灘潮間帶上部環(huán)境，周圍覆蓋的植被主要為人工種植的無瓣海桑。使用俄羅斯鉆手動鉆孔方法進行取樣，取樣率接近100%，取樣過程無壓實。鉆孔取得巖芯長300 cm，巖芯照片見圖2，取樣間隔為5 cm，共60個樣品，每個樣品包含5 cm厚度的沉積物。

從鉆孔中3個層位取得14C測年材料，樣品送至波蘭的Poznań放射性同位素實驗室進行AMS14C測年，測年結果利用 CALIB v.7.10[27]進行校正，其中碳屑樣品采用Intal13曲線，貝殼樣品采用Marine13曲線進行校正，并且貝殼樣品同時進行海洋碳庫效應修正，采用參數(shù)（?R）為-128±40[28-29]。

有孔蟲樣品取樣間隔為10 cm，每個樣品包含的沉積物厚度為5 cm，共取得30個樣品。將沉積物置于70 ℃的烘箱中烘干48 h，取出后稱量并記錄干重，接著在燒杯中加水浸泡，待樣品分散之后用63 μm孔徑篩網(wǎng)過篩保留大于63 μm粒徑的篩上部分，置入燒杯中進烘箱烘干。在Olympas SZ61體視顯微鏡下對烘干后的樣品中的有孔蟲殼體進行觀察與統(tǒng)計，記錄樣品中的有孔蟲種屬、個數(shù)。并計算樣品的有孔蟲多樣性和豐度。

沉積物粒徑分析取樣間距為5 cm，每個樣品包含的沉積物厚度為5 cm，共取得60個樣品，實驗分析儀器為馬爾文激光粒度儀Mastersizer 2000。取2 g左右干樣加入10 mL濃度為10%的HCl溶液和10 mL濃度為10%的H2O2溶液攪拌，充分反應后，洗至中性，加入 10 mL 濃度為 0.1 mol/L 的 Na6O18P6溶液并充分攪拌分散，靜置24 h，將樣品上機進行粒度測試。

灰度首先采用白色卡校正鉆孔沉積物的顏色，然后采用Image J軟件，由鉆孔沉積物照片連續(xù)獲得灰度數(shù)值?；叶戎禐?表示顏色為全黑，灰度值為255表示顏色為全白，即灰度值越低，則樣品顏色越深，反映有機質含量越高；反之，則反映有機質含量越低[30]。

圖2 鉆孔巖性照片及深度標尺Fig.2 Pictures of core sediment with scale of depth

3 結果

3.1 鉆孔巖性和年代

鉆孔總長300 cm，根據(jù)室內巖性觀察結合粒度數(shù)據(jù)，鉆孔深度300～220 cm的沉積物為均勻的灰色黏土質粉砂（圖3），有豐富的貝殼碎片及腹足類殼體出現(xiàn)。沉積物中黏土、粉砂、砂含量平均值分別為21%、75%、4%，中值粒徑變化范圍為6.0～6.8Φ，平均值為6.5Φ；220～180 cm為灰色的黏土質粉砂夾豐富的植物碎屑，沉積物組份中黏土、粉砂、砂含量平均值分別為19%、72%、9%，中值粒徑變化范圍為5.6～6.7Φ，平均值為6.1Φ，較下部沉積層粒度稍粗；180 cm以上為含大量植物碎屑的黃灰色砂質粉砂，砂組分含量顯著升高，上升至21%，黏土、粉砂含量平均值分別為15%、64%，中值粒徑變化范圍為4.5～6.9Φ，平均為5.5Φ，較下部沉積層粒度明顯變粗，其中在深度130～90 cm和60～40 cm處夾有兩層細顆粒的灰色黏土質粉砂沉積。沉積物顏色顯示出清晰的潮汐層理，且該段沉積物含有多層深灰—黑色的富泥炭黏土層，其中深度200～190 cm、145～135 cm、70～60 cm 為黑色富泥炭黏土層。沉積物的灰度值與巖性層理變化有較好的對應，深度300～180 cm的灰色粉砂質黏土灰度值變化范圍為82～103，平均值為94；深度180 cm到頂部的灰度變化范圍較大，為56～145，平均值為102，其中黑色富泥炭黏土層位對應著灰度谷值。

測年結果詳見表1。鉆孔底部深度為295 cm處用有機質泥獲得的校正年齡為 3 887±165 cal.aBP，在孔深為195和140 cm處分別由有機質泥和貝殼獲得的校正年齡分別為 2 996±80 cal.aBP、1 024±64 cal.aBP。其余年齡由 Bacon 所建立的年代-深度模型內插和外延獲得（圖4）。模型顯示鉆孔沉積物約為 4 200 cal.aBP 以來的沉積。

3.2 鉆孔QA有孔蟲記錄

經(jīng)鏡下鑒定后統(tǒng)計結果顯示QA鉆孔連續(xù)分布有孔蟲殼體，共發(fā)現(xiàn)有孔蟲16屬29種，主要屬種見圖5。該鉆孔有孔蟲豐度變化范圍為7～900個/20g，差異顯著，分異度變化范圍為2—12種。根據(jù)有孔蟲百分含量聚類結果，鉆孔QA的有孔蟲類群被顯著分為兩組（圖6），與鉆孔巖性變化對應，其中Ⅰ組為鈣質殼有孔蟲組合，對應灰色黏土質粉砂（中值粒徑均值6.5Φ），Ⅱ組主要包含膠結殼有孔蟲，對應含植物碎屑的灰黃色砂質粉砂（中值粒徑均值5.5Φ）。各有孔蟲分組屬種組成如下：

Ⅰ組：埋深300 ～ 180 cm （4 200～ 2 400 cal.aBP），該組有孔蟲優(yōu)勢屬為Ammonia，平均占整個群落的80.9% （變化范圍70.3%～98.5%），包括的種有Ammonia becсarii，Ammonia tepida，Ammonia pauciloculata，Ammoniaconvexidorsa，Ammonia aberdoveyensis，此外還含有一定數(shù)量的Proelphidium granosum（0～14.8% ，均 值6.6% ）和Elphidiella kiangsuensis（0～19.0%，均 值 5.6%），Cribrononion vitreum（0～23.1%，均值 2.2%），以及少量的Elphidium simplex，Elphidium hispidulum，F(xiàn)lorilus limbatostriatus，Rectoelphidiella lepida，Helenina anderseni，含量均小于 5%。其中 300～220 cm （4 200～3 300 cal.aBP）有孔蟲豐度值穩(wěn)定，為全鉆孔最高，變化范圍為408～900 個/20 g，平均值為 604 個/20 g；分異度也較高，變化范圍為8～12，平均值為10.0。但是220～180 cm（3 300～2 400 cal.aBP）層位中，分異度顯著降低，平均值為6.3。該組樣品間有孔蟲群落組成相似度高，聚類組間距離＜2。

圖3 鉆孔QA巖性、沉積物組分、灰度值、中值粒徑隨深度的變化曲線（灰色陰影表示3個深色泥炭層的位置）Fig.3 Vertical variation of lithology,sediment fraction,gray scale,median grain size with depth from core QA( The three gray shadow layers indicate peat horizons)

表1 鉆孔QA沉積物AMS14C測年結果Table 1 AMS14C radiocarbon dates from sediment of core QA

圖4 鉆孔 QA 年代-深度模型（Bacon）[31]Fig.4 Age-depth model established with Bacon for core QA[31]

Ⅱ組：埋深180～0 cm，總體來說該段的優(yōu)勢種為膠結殼Arenoparella mexicana，占群落總體比例高達74.7%。其他膠結殼屬種Miliammina fusca，Trochammina inflata和Haplophragmoidesspp.也是群落重要構成部分，但是該組樣品中以Ammonia becсarii為主的組合在某些層位中也間雜分布，樣品間差異顯著，可細分為5個帶。

（1）帶Ⅱa，埋深 180～130 cm （2 400～1 022 cal.aBP），除了樣品165 cm以外，有孔蟲帶以Arenoparellamexicana為絕對優(yōu)勢種（32.3%～71.4%，平均值50.6%），膠結殼Miliammina fusca（13.2%～29.0%，均值 17.5%），Trochammiasp.（0～14.3%，均值 6.8%），Haplophragmoides manilaensis（0～6.6%，均值 3.3%），Haplophragmoides welbrite（0～9.6%，均值 2.4%）以及Jadammina macrescens（0～13.3%，均值 6.9%）。樣品165 cm中有孔蟲組成與組Ⅰ相似，以Ammoniabecсarii（81.7%）為優(yōu)勢種，混有少量Arenoparella mexicana（7.5% ） ，Miliammina fusca（2.2% ）和Proelphidium granosum（7.4%）。豐度和分異度為全鉆孔最低，平均值分別為25.6個/20 g和5.75。

圖5 有孔蟲掃描電鏡照片 （比例尺=100 μm）Fig.5 Scanning Electron Microscope pictures of foraminifera （scalebar=100 μm）1,2.Arenoparrella mexicana （Kornfeld,1931）； 3,4.Haplophragmoides manilaensis （Andersen,1952）； 5.Trochammina sp.；6.Jadammina macrescens（Brady,1870）； 7.Miliammina fusca （Brady,1870）； 8,9.Ammonia beccarii （Linné,1758）； 10.Ammonia aberdoveyensis （Haynes,1973）；11.Cribrononion subincertum （Asano,1951）； 12.Proelphidium granosum （d’Orbigny,1846）； 13.Elphidium hispidulum （Cushman,1936）；14.Rectoelphidiella lepida （He,Hu & Wang,1965）； 15.Elphidium sp.（Williamson,1858） ；16.Elphidium margaritaceum （Cushman,1930）；17.Elphidiella kiangsuensis （He,Hu & Wang,1965）； 18.Cribrononion vitreum （Wang,1980）； 19.Florilus limbatostriatus （Cushman,1931）

（2）帶Ⅱb，埋深 130～90 cm （1 022～729 cal.aBP），該有孔蟲帶以Ammonia becсarii（38.0%～81.0%，均值64.7%）為優(yōu)勢種，次要種有Arenoparellamexicana（0.9%～20.8%，均值 7.2%），Rectoelphidiella lepida（0～26.0%，均 值7.1%），Miliammina fusca（0～18.3%，均值5.3%）以及少量的Proelphidium granosum（4.6%），Elphidiella kiangsuensis（2.1%）和Elphidium hispidulum（2.2%）。該段豐度平均值為209.0 個/20 g，分異度為 8.5。

圖6 鉆孔QA有孔蟲豐度，分異度變化，各屬種所占百分比及有序聚類結果（所用軟件為Tilia 2.0[32]）Fig.6 Variation of foraminiferal abundance,diversityand clusters based on stratigraphy cluster （Produced by Tilia 2.0[32]）

（3）帶Ⅱc，埋深 90～60 cm （729～508 cal.aBP），有孔蟲帶與Ⅱa類似，以Arenoparella mexicana（15.6%～56.5%，平均值31.5%）和Miliammina fusca（10.6%～43.3%，平均值32.0%）為優(yōu)勢種。次要種為Haplophragmoides manilaensis（23.5%～31.3%，平均值 28.3%），還有Trochamminasp.,Haplophragmoides welbrite以 及Jadammina macrescens，Cribrononion vitreum等種屬含量不超過5%。該段豐度平均值為125.3 個/20 g，分異度為 8.6。

（4）帶Ⅱd，埋深 60～40 cm （508～58 cal.aBP），該有孔蟲帶僅包含兩個樣品，Ammonia becсarii為優(yōu)勢種，含量約為75.4%，次要種有Rectoelphidiella lepida（6.0%），Proelphidium granosum（6.4%），以及少量的Haplophragmoides manilaensis（3.3%）以及Jadammina macrescens（3.0%）。該段豐度平均值為 253.0個/20 g，分異度為10.5。

（5）帶Ⅱe，埋深 40～0 cm （358～0 cal.aBP），有孔蟲帶以Arenoparella mexicana為絕對優(yōu)勢種（58.2%～ 74.7%，平均值 64.7%），次要種有Miliammina fusca（2.3%～8.8%，平均值5.6%），Trochammina inflata（0～16.8%，5.5%），Trochammiasp.（0～11.0%，平 均 值 6.5%），Haplophragmoides manilaensis（0～15.1%，平均值5.8%），以及Jadammina macrescens（1.1%～9.8%，平均值5.6%）。含量少于5%的屬種有Miliammina petile（2.5% ） 和Haplophragmoides welbrite（3.1%）。該段豐度平均值為 556.3 個/20 g，分異度為7。

4 討論

4.1 有孔蟲屬種分布與指相意義

鉆孔有孔蟲分析顯示，有孔蟲組合顯著分為兩大類，其中帶Ⅰ以鈣質殼為主，豐度和分異度較高。其中以Ammonia becсarii（78%）為優(yōu)勢種，次要種 有Proelphidium granosum（6.6%）和Elphidiella kiangsuensis（5.6%），以及少量的Elphidium simplex，Elphidiumhispidulum，F(xiàn)loriluslimbatostriatus，Rectoelphidiella lepida，Cribrononion subincerium，Cribrononion vitreum。有孔蟲組合與現(xiàn)代伶仃洋以Ammonia becсarii和Proelphidium granosum為特征種的河口淺灘相類似，這一組合分布在半咸水、水深小于10 m的淺灘區(qū)域[33-35]。結合該段巖性為均勻的黏土質粉砂沉積，包含少量貝殼碎屑，由此認為Ⅰ段沉積物為河口潮下帶沉積。有孔蟲帶Ⅱ的優(yōu)勢種為膠結殼，豐度和分異度較低，并且豐度有隨埋藏深度增加而減小的趨勢。其中以Arenoparella mexicana為主，占群落總體比例高達74.7%，同時其他膠結殼屬種Miliammina fusca（17.5%），Trochammina inflata（6.8%）和Haplophragmoidesspp.（6.6%）也是群落重要構成部分。以Haplophragmoides Shenzhenensis（62.0%）為主，Ammoniacf.beccarii（17%）和Ammonia tepida（12%）為次要種屬的有孔蟲組合曾見于深圳灣紅樹林泥灘[36]。盡管優(yōu)勢種不同，但是這樣以膠結殼為主的有孔蟲組合與淇澳島類似，并且可與現(xiàn)代鹽沼、紅樹林地區(qū)的有孔蟲記錄進行對比。

在澳大利亞的紅樹林上部，Haplophragmoidesspp.作為次要種與Trochammina inflata組成了高高程帶（高高潮線以上）的代表性組合[37]。在經(jīng)典的有孔蟲分帶中高鹽沼組合為Jadammina macrescens和Trochammina inflata[4]，并且這一組合也可見于大量的潮間帶鹽沼有孔蟲文獻中[38-40]。Arenoparella mexicana種主要占據(jù)了高潮線附近的中高鹽沼區(qū)域，分別與Miliammina fusca，Trochammina inflata種屬組合在北美的新澤西州，北卡羅萊納州的Albemarle-Pamlico河口鹽沼地區(qū)出現(xiàn)[6,41]。以Miliammina fusca為優(yōu)勢種的有孔蟲組合，及少量的Ammobaculitesspp.，是北美典型的低鹽沼代表種[42-44]，占據(jù)平均海平面以上高潮線以下的鹽沼環(huán)境。結合鉆孔QA頂部樣品中的有孔蟲組合，有孔蟲分帶Ⅱe組Arenoparellamexican，Haplophragmoidesspp.和Trochammina inflata組合位于淇澳島現(xiàn)代紅樹林的高潮線以上區(qū)域，而分帶Ⅱa和Ⅱc含有更高含量的Miliammina fusca則可能位于高潮線以下、平均海平面以上的潮間帶區(qū)域。

在現(xiàn)代鹽沼及紅樹林有孔蟲研究中，以Ammonia屬為主的鈣質殼占據(jù)平均海平面附近的泥質光灘，而膠結殼占據(jù)潮間帶中上部的垂直分帶現(xiàn)象并不少見。除了上文提到的北美地區(qū)，澳大利亞大堡礁地區(qū)的紅樹林分為低、中、高3個帶[9]，最低的帶優(yōu)勢種為Ammonia tepida,Elphidium discoidale multiloculum，中間帶為Miliammina fusca，最高的為Trochammina inflata；印度的Sundarbans紅樹林中低鹽沼沉積中以鈣質殼Quinqueloculina,Ammonia屬為主，而高鹽沼以膠結殼Jadammina macrescens,Trochammina inflata,Miliammina fusca為主，由此可見有孔蟲的垂直分帶性在紅樹林中也普遍存在[45]。這樣典型的有孔蟲屬種分帶組合使得珠海淇澳島的紅樹林有孔蟲具有高精度重建相對古海平面的潛力。

4.2 有孔蟲組合與古環(huán)境變化

紅樹林濕地的水動力條件和生物化學環(huán)境與河口沉積環(huán)境差異顯著，濕地內部植被繁多，使得濕地內部水動力較弱，多形成粉砂質—泥質的濕地海岸，但研究區(qū)離淇澳島東南部丘陵地形較近，受徑流影響，向陸一側可能搬運粗粒的花崗巖風化產(chǎn)物，使得紅樹林沉積相含砂量較潮下帶豐富[46-47]。潮汐周期性的浸沒與暴露，使紅樹林內的孔隙水的地球化學性質異常，且豐富的植物碎屑經(jīng)過埋藏作用，在水體中分解形成腐殖酸，造成水體低pH值，從而不利于鈣質殼有孔蟲的生存與殼體保存[14,48]，因此在不同的潮汐區(qū)間形成截然不同的有孔蟲分帶（Ⅰ和Ⅱ）。

QA 鉆孔記錄了全新世約 4 200 cal.aBP 以來的沉積（圖7），至 3 300 cal.aBP，研究區(qū)沉積均質的灰色黏土質粉砂，穩(wěn)定的鈣質殼有孔蟲組合反映了潮下帶環(huán)境。3 300～2 400 cal.aBP（220～180 cm）對應著潮下帶轉變?yōu)榧t樹林沉積相的過渡帶，沉積物中植物碎屑增加，有孔蟲組合仍以Ammonia becсarii為主，有孔蟲的分異度急劇降低，且出現(xiàn)溶蝕現(xiàn)象，平均值由10種降低至6種，豐度也有明顯波動，說明沉積環(huán)境海相性減弱，水體鹽度降低，同時沉積物粒徑也較下部潮下帶沉積更粗，含砂量更高，說明水體變淺，受徑流影響增強，說明沉積物淤積至海平面以上，區(qū)域內紅樹植被開始發(fā)育。有孔蟲組合由Ⅰ段的鈣質殼變?yōu)棰蚨文z結殼為主，反映了在約 2 400 cal.aBP（鉆孔深度為 180 cm）前，研究區(qū)由河口潮下帶逐漸演變?yōu)榧t樹林的潮間帶中上部，沉積物粒度平均值由6.4Φ增大至5.6Φ佐證了沉積環(huán)境的變化。這一沉積環(huán)境的轉變與文獻中淇澳島北偏西側的鉆孔的記錄一致，該鉆孔指示在約4 200～2 500 aBP 期間 C/N 顯示有機質來源以海源為主，2 500 aBP之后則變?yōu)橐躁懺礊橹?，且有機碳、氮含量顯著增大[18]，印證了紅樹林的發(fā)展。若不考慮沉積壓實作用，則指示平均海平面在此時曾位于-180 cm的位置，結合鉆孔頂部高程為1.5 m，即與現(xiàn)今海平面相比低約30 cm。

前人在珠江三角洲及伶仃洋鉆孔中的由海平面標志層位所重建的海平面曲線顯示，晚全新世以來（約 3000 cal.aBP）海平面接近現(xiàn)今高度，保持穩(wěn)定[49-50]。此時三角洲盆地充填完畢，沉積物向海淤積，前積作用加強，導致岸線向海遷移[51-53]，造成了大片平緩的灘涂，當光灘淤積至平均海平面以上，則為紅樹林的發(fā)育提供了充足的空間[25]。番禺萬頃沙鉆孔GZ-2孢粉分析表明紅樹孢粉在此階段達到全新世最盛[54]，而在整個珠江三角洲盆地草本花粉和莎草科種類花粉的增多成為晚全新世的主要特征，說明了隨著相對海平面下降，珠三角盆地廣泛發(fā)育草地和濕地沼澤[52,55]，本研究的結果與此背景相符。在約360 cal.aBP，有孔蟲組合由以Arenoparella mexicana和Miliammina fusca為優(yōu)勢種的潮間帶中下部（Ⅱa和Ⅱc）變?yōu)橐訟renoparella mexicana為絕對優(yōu)勢種，含Haplophragmoides manilaensis和Jadammina macrescens的潮間帶上部組合（Ⅱe），說明了紅樹林的促淤作用使得泥砂不斷淤積，導致沉積物垂向加積，致使紅樹林向海遷移，而原先的潮間帶中下部演變成了潮間帶上部。

深度 180～130 cm 之間，有孔蟲豐度由 495個/20 g降低至25.6個/20 g。除了由沉積環(huán)境變化引起的有孔蟲種群差異以外，即水體穩(wěn)定的半咸水河口相比地化條件異常的紅樹林相有孔蟲豐度更高以外，殼體的保存與埋藏作用也不可忽視，因為相對于鉆孔130 cm以淺的紅樹林沉積，該段的有孔蟲豐度異常偏低，且發(fā)現(xiàn)鈣質有孔蟲遭受溶蝕，僅剩有機質膜保存的現(xiàn)象。從沉積物巖性來看，深灰色的黏土質粉砂，可見潮汐層理，與下伏地層的巖性連續(xù)一致，說明這一現(xiàn)象與氣候無關?？赡苁窃诩t樹林發(fā)展的初期，紅樹植物根系及死亡的植物殘體埋藏腐殖化之后形成的酸性環(huán)境使得下伏泥灘中的鈣質有孔蟲溶解，因此引起了位于帶Ⅰ和帶Ⅱ過渡地層中的有孔蟲殼體的低保存狀態(tài)。這一現(xiàn)象在澳大利亞的Cocoa Creek紅樹林中也有發(fā)現(xiàn)[56]。因此，也佐證了研究區(qū)內紅樹林在這一時期發(fā)育。

4.3 紅樹林沉積記錄對短尺度事件的響應

近 2 400 cal.aBP 以來海平面趨勢平穩(wěn)，研究區(qū)為中高紅樹林潮灘，但是在膠結殼有孔蟲組合中仍可見鈣質有孔蟲組合（圖6，7），指示了潮下帶河口相或者潮間帶光灘的沉積物來源。在細分的有孔蟲帶Ⅱb （埋深 130～90 cm）和帶Ⅱd（埋深60～40 cm）仍以Ammonia becсarii（＞ 60%）為優(yōu)勢種，含量超過5%的次要種有Rectoelphidiella lepida（7.1%），Proelphidium granosum（4.6%），Arenoparella mexicana（7.2%），Miliammina fusca（均值 5.3%），還含有少量的Elphidiella kiangsuensis（2.1% ）和Elphidium hispidulum（2.2%）。這兩段沉積對應的年代為1 022～729 cal.aBP 和 508～358 cal.aBP，沉積物粒徑較細，砂含量顯著降低，有機物的堆積明顯減少。從本鉆孔的粒度數(shù)據(jù)看，潮下帶的河口相沉積較潮間帶的沉積物粒度更細。推測可能形成這兩個沉積帶的原因有：一是短暫的海平面上升，使得沉積物性質更偏向潮間帶下部的特征；二是短時氣候事件導致的潮下帶沉積物快速堆積。

圖7 淇澳島紅樹林潮灘環(huán)境對應潮汐高程及古環(huán)境演變示意圖（據(jù)QA孔）Fig.7 Sketch map of tidal datum and mangrove tidal flat from Qi’ao Island,and its paleoenvironmental evolutions revealed by core QA

盡管前人根據(jù)海平面標志沉積層重建的海平面曲線顯示晚全新世海平面大體相對穩(wěn)定[50]，但是3 000 cal.aBP 以來海平面標志點數(shù)量偏少，次一級的海平面波動難以被記錄到。不少區(qū)域性的研究顯示在此期間海平面有過小幅度的波動，雷州半島的海灘沉積序列指示在距今1 200年，海平面比現(xiàn)今至少高128 cm[57]，結合珠江口的潮差來看，足以使得部分潮間帶地區(qū)淹沒成為潮下帶。而據(jù)歷史文獻資料記載，晚全新世 2 000、1 300 aBP 左右出現(xiàn)過兩次較長時間的高海平面時期，當時海平面高出現(xiàn)今約100 cm，造成廣州城從番禺遷至順德[58]。不同時期的海灘巖分布和高程大致可以反映當時的海平面高度，而華南沿海的海灘巖分布也揭示了晚全新世可能存在次一級的海平面波動，2 000 aBP的時候曾經(jīng)出現(xiàn)峰值[59]。

在泥炭環(huán)境中，灰度值與有機質含量、腐殖化具有較強的相關性，可以作為氣候變化的替代指標[60]。而泥炭腐殖化程度受植被數(shù)量、溫度、濕度等控制，腐殖化程度高說明氣候溫暖、濕潤，濕地植被蓋度高，殘體堆積多，細菌分解作用強[30,61]。在QA孔的紅樹林沉積物中灰度值向鉆孔頂部逐漸變大，說明泥炭腐殖化程度變低，也即晚全新世2 500 a以來氣候逐漸向涼干發(fā)展，與珠江三角洲孢粉記錄所反映的趨勢一致[54,62]。而全鉆孔灰度值最低，也即顏色最深的層位，深度為 200～190 、145～135 、70～60 cm，說明了沉積物有機質含量高，腐殖化程度高，反映了晚全新世氣候較為暖濕的幾個時期，對應年代分別為約 3 000～2 700、1 200～1 100、600～500 cal.aBP,這些溫暖潮濕的氣候階段與有孔蟲和粒度反映的海相性較強的階段有較好的一致性（圖7），基本出現(xiàn)在高海平面之前的200年內。

當然，這兩個鈣質殼層可能是極端氣候條件下的快速沉積，如臺風導致的風暴潮沉積。紅樹林植被有利于風暴擾動后的懸沙沉積，臺風過境之后，光灘的細顆粒沉積物發(fā)生侵蝕被搬運至植被覆蓋的區(qū)域沉積[63]，形成了細粒沉積層包含有潮下帶有孔蟲。但風暴潮沉積一般會形成下部侵蝕界面、粒度遞變層理，這些在本剖面中并未出現(xiàn)。此外，風暴潮沉積所形成的沉積層厚度與臺風的大小等級相關，Ⅱb帶的厚度達到50 cm，因此一次風暴潮是否能夠沉積如此厚的沉積層尚值得懷疑。

5 結論

（1）淇澳島紅樹林QA鉆孔中鑒定出兩大類有孔蟲組合，一是以鈣質殼為主的、豐度和分異度較高，優(yōu)勢種為Ammonia becсarii（78%）為優(yōu)勢種，次要種有Proelphidium granosum（6.6%）和Elphidiella kiangsuensis（5.6%），另一個是以膠結殼為主的、豐度和分異度較低，優(yōu)勢種為Arenoparella mexicana，占群落總體比例高達74.7%，同時含其他膠結殼屬種Miliammina fusca（17.5%），Trochammina inflata（6.8%）和Haplophragmoidesspp.（6.6%）。

（2）QA鉆孔的沉積物可劃分出兩個沉積環(huán)境變化階段：4 200～2 400 cal.aBP 為以鈣質殼有孔蟲為主的河口相潮下帶后過渡為潮間帶下部的光灘沉積，沉積物粒徑較細；2 400 cal.aBP 至今是平均海平面（MSL）至平均高潮線（MHW）之間的潮間帶紅樹林沉積環(huán)境，沉積物粒徑變粗，砂含量增加。沉積環(huán)境總體上的演變與三角洲快速前積、灘涂不斷發(fā)育有關。

（3）QA 孔自 2 400 cal.aBP 以來的潮間帶紅樹林沉積相中夾有兩層鈣質有孔蟲的細粒沉積物，深度為 130～90 和 60～40 cm，對應年代為 1 022～729和 508～358 cal.aBP，沉積物性質和有孔蟲組合的變化推測可能與晚全新世短時間海平面波動上升有關。

（4）鉆孔灰度值反映了紅樹林沉積物的腐殖化程度，腐殖化程度最高的3個層位為200～190 、145～135、70～60 cm，對應晚全新世氣候較為暖濕的幾個時期，年代分別為約 3 000～2 700、1 200～1 100、600～500 cal.aBP， 這些溫暖潮濕的氣候階段與有孔蟲、粒度反映的海相性較強的階段比較接近。