錢塘江下切河谷SE4孔晚第四紀沉積環(huán)境與古氣候演化*

夏長發(fā) 張 霞 林春明 黃舒雅 江凱禧 周學謙

南京大學地球科學與工程學院，江蘇南京 210023

1 概述

下切河谷在揭示古氣候與古環(huán)境演化、認識海侵—海退過程等方面有重要的科學意義。在中國東部沿海地區(qū)，晚第四紀以來古氣候的演化可以通過海平面的升降來影響甚至改變區(qū)域沉積的類型和分布特征。20世紀中后期，學者們就開始對晚第四紀以來古氣候變化機制下錢塘江下切河谷的沉積響應進行探索(嚴欽尚和邵虛生，1987;李從先等，1993)。

表1 錢塘江下切河谷晚第四紀沉積物沉積序列研究歷程Table 1 Research process of the late Quaternary sedimentary sequences in Qiantang River incised valley

20世紀80—90年代，中國地質(zhì)工作者對錢塘江下切河谷的沉積層序和充填過程進行較為深入的研究，在沉積環(huán)境演化方面有了初步認識(表 1;嚴欽尚和邵虛生，1987;李從先等，1993;Li and Zhang，1996;林春明，1996;林春明和蔣維三，1996;張桂甲和李從先，1998;林春明等，1999)，同時通過孢粉分析認為河漫灘亞相、淺海亞相、河口灣相分屬3個不同的孢粉組合帶，氣候經(jīng)歷了溫涼略干、暖濕、溫涼略干3次變化(林春明等，1999)。21世紀以來對晚第四紀錢塘江下切河谷充填物沉積序列的認識不斷發(fā)展更新(表 1;林春明等，2005;Linetal.，2005;李艷麗等，2011；潘峰等，2011；張霞等，2013;Zhangetal.，2014；林春明，2019)，同時針對該區(qū)域晚第四紀以來的氣候演化，部分學者利用孢粉分析將其劃分為4個階段：第一階段為針葉林，氣候溫涼較濕；第二階段為針葉林或針闊葉混交林，氣候溫和較濕；第三階段為針闊混交林，氣候溫暖、暖和較濕；第四階段為針葉林，氣候暖和較濕(劉靜偉等，2007;林清龍等，2017)。

上述針對研究區(qū)古氣候和古環(huán)境的研究相對獨立，存在兩者的結合性研究較少或在結合過程中參考引用信息比較滯后的問題。在該地區(qū)晚第四紀下切河谷沉積演化的深入研究過程中進一步結合氣候演化規(guī)律，不僅能夠建立氣候與沉積環(huán)境間的相互關系，同時對后續(xù)沉積與氣候演化方面的研究有重要的意義。因此，本研究在目前最新的錢塘江下切河谷沉積充填演化認識下，以SE4孔晚第四紀沉積物為研究對象，通過對鉆孔巖性、粒度、孢粉、測年等多種沉積學研究方法(林春明等，2021)獲得的數(shù)據(jù)進行分析，以獲取研究區(qū)晚第四紀以來的沉積環(huán)境與古氣候信息，建立緊密結合的沉積環(huán)境與古氣候演化過程。

2 研究區(qū)概況

圖1 錢塘江下切河谷及SE4孔位置Fig.1 Locations of Qiantang River incised valley and core SE4

錢塘江發(fā)源自安徽省休寧縣西南部，干流經(jīng)過安徽、浙江兩省流入東海，全長約605 km(林春明和張霞，2018)。錢塘江下切河谷位于浙江省杭州及其東部地區(qū)(圖1)。15 000—20 000年前，東海陸架海岸線距現(xiàn)今海岸線約550 km，海平面比現(xiàn)今海平面低約130 m(Liuetal.，2004)，末次冰盛期以來，東海陸架海平面經(jīng)歷了低海平面、快速上升至高海平面、基本穩(wěn)定這一過程，而錢塘江下切河谷所在的區(qū)域在這次的海退—海進旋回過程中經(jīng)過深切、充填、埋藏作用，最終形成了如今的錢塘江下切河谷(張霞等，2013)。目前，前人通過層序地層學劃分和對比方法，將錢塘江下切河谷地層年代劃分為冰后期早期、冰后期中期、冰后期后期，將充填沉積物自下而上劃分為河床亞相、河漫灘亞相、古河口灣相、淺海亞相、現(xiàn)代河口灣相5套沉積(張霞等，2013;Zhangetal.，2014)。

3 樣品與方法

SE4孔位于浙江省杭州市(圖1;120.13°E，30.17°N)，總進尺41.9 m，實際巖心長度32.5 m，取心率為81.5%。本次采集粒度樣品113個，采樣間隔為20～30 cm，底部砂礫層等特殊層段未采樣；孢粉樣品65個，采樣間隔為40～100 cm。

粒度測試在南京大學地球科學與工程學院地質(zhì)學實驗室完成，測試儀器為英國Malvern公司生產(chǎn)的Mastersizer 3000型激光粒度儀，該儀器粒徑分析范圍為0.02～3000 μm，粒徑分辨率為0.1 Ф。因部分樣品中生物殼體碎屑較為豐富，有少量的鈣質(zhì)膠結物，有機質(zhì)含量較低，故在上機測試前對待測樣品進行如下流程的預處理。

1)實驗器材準備，包括藥勺、電子天平、1 L燒杯、25 mL燒杯、玻璃棒、雙氧水、六偏磷酸鈉溶液、稀鹽酸、蒸餾水和移液吸管。

2)用干凈藥勺取3～5 g 樣品放入洗凈的小燒杯中，然后加入濃度為 0.1 mol/L 的稀鹽酸至液體完全沒過樣品表面以除去碳酸鹽，直到樣品中不產(chǎn)生氣泡為止；黏土樣品還需加雙氧水以去除有機質(zhì)，同樣至樣品不產(chǎn)生氣泡為止。

3)靜置后除去上層的反應廢液，往小燒杯中加入足量的蒸餾水，靜置24 h。

4)仔細除去上層清液，加入0.5 mol/L六偏磷酸鈉溶液，攪拌后靜置24 h，使樣品顆粒彼此分散。

對同一樣品進行多次測量，挑選重合度最高的曲線以0.25 Φ的粒徑間距輸出0.02～3000 μm粒徑區(qū)間的沉積物百分含量，依據(jù)圖解法數(shù)學公式計算出樣品的組分含量、平均粒徑(MZ)、分選系數(shù)(σ1)、偏態(tài)(KG)和峰態(tài)(SK1)等參數(shù)，相應公式和粒度參數(shù)分級標準如下所示(Folk and Ward，1957;Simon and Kenneth，2001;表 2)。

(1)

(2)

(3)

(4)

表2 ?？恕值聢D解法粒度參數(shù)分級標準(Folk and Ward，1957)Table 2 Grain-size parameter classification standard based on the Folk-Ward graphical method(Folk and Ward，1957)

孢粉樣品分析委托中國地質(zhì)科學院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所完成，孢粉樣品經(jīng)酸、堿等化學處理，換水清洗到中性后，用比重為2.1 g/cm3以上的重液在離心機上進行浮選，再經(jīng)冰乙酸溶液稀釋、集中，純凈水清洗至中性后移至試管，最后制活動玻片在生物顯微鏡下進行觀察、鑒定和統(tǒng)計。

本次SE4孔沉積物定年由美國BETA實驗室完成測試，采用加速器質(zhì)譜放射性同位素碳測年(AMS14C)方法，以1950年為計時零年，14C半衰期取5568年，與14C常規(guī)的測年方法相比，AMS14C定年所需樣品量小、工作效率高，適用的樣品品種豐富，是晚更新世以來地層定年最常用、最可信測年方法之一，其適用測年范圍主要為200～50 000 a BP有機物質(zhì)的年代(林春明等，2016)。為了與前人測年數(shù)據(jù)對比，SE4孔測年采用的是慣用年齡。

婚禮上，許諾說完那句“我愿意”，面色沉郁，完全沒有一個新郎該有的意氣風發(fā)。儀式結束，喜宴開始，他就拼了命地喝酒，攔也攔不住，最后，他喝得大醉，被送往醫(yī)院，洗完胃，打上吊針之后，恢復了些意識，嘴里開始喃喃自語。

4 結果分析

4.1 沉積特征

通過巖心精細觀察與描述，依據(jù)沉積物顏色、巖性、沉積結構構造、粒度以及孢粉等特征，將SE4孔晚第四紀以來沉積物自下而上劃分為河床亞相(Ⅴ)、河漫灘亞相(Ⅳ)、古河口灣相(Ⅲ)、淺海亞相(Ⅱ)、現(xiàn)代河口灣相(Ⅰ)5套沉積，整體為一個陸相到海陸過渡相、海相，再到海陸過渡相的一個沉積序列(圖2)。以下將對各套沉積的特征進行描述。

圖2 錢塘江下切河谷區(qū)SE4孔晚第四紀地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of core SE4 since the late Quaternary in Qiantang River incised valley

圖4 錢塘江下切河谷區(qū) SE4孔沉積物組分分布和典型概率累積曲線與頻率分布曲線Fig.4 Composition distribution，typical probability cumulative curves and frequency distribution curves of core SE4 sediments in Qiantang River incised valley

表3 錢塘江下切河谷區(qū)SE4孔沉積物粒度參數(shù)Table 3 Sediments grain-size parameters of core SE4 in Qiantang River incised valley

河床亞相(Ⅴ)：位于孔深41.90～37.90 m(圖2)。41.90～41.28 m為砂礫層(圖3-A)，礫石成分復雜，分選差，次棱角—次圓狀，其含量與大小由下到上逐步降低，這種類型的礫石沉積與短源河流的河床亞相礫石沉積比較類似(李從先等，1993)。41.28～37.90 m主要為灰色含礫粗砂、中細砂和細砂的正粒序沉積，可見泥礫(圖3-B，3-C)，沉積構造不明顯，未見植物碎屑和生物化石發(fā)育；粒度分析顯示41.28～37.90 m主要為砂質(zhì)沉積物(圖4-A)，砂含量為43.4%～82.8%，平均61.5%，粉砂含量為16.7%～54.1%，平均37.9%，黏土含量少，平均僅1.6%，平均粒徑為2.01～4.77 Φ，均值為3.93 Φ，分選系數(shù)為2.09～2.80，均值為2.24，分選差，偏態(tài)為-0.08～0.63，均值為0.32，表現(xiàn)為正偏，峰態(tài)為0.62～1.47，均值為0.95(表 3)；沉積物典型概率累積曲線為三段式，其中一類曲線跳躍組分占比達到75%，跳躍總體的截點位于2.0～2.5 Φ，剩余2個懸浮次總體占比為25%(圖4-B-1)，該類型概率累積曲線對應的頻率分布曲線為單峰式，主峰眾數(shù)值為1.0～2.0 Φ(圖4-C-1)，代表了本段底部的含礫粗砂；另一類概率累積曲線跳躍組分占比30%～40%，2個懸浮次總體約占60%，跳躍總體的截點為3.5～4.0 Φ(圖4-B-2)，該類型曲線對應的頻率分布曲線為不對稱雙峰式，主峰眾數(shù)值為2.0～4.0 Φ，次峰眾數(shù)值為6.0～6.5 Φ(圖4-C-2)，代表了頂部較細的沉積物；孢粉分析顯示該段孢粉總濃度為96粒/克，濃度較低，由沉積物中孢粉含量與水動力呈現(xiàn)反比的關系可知該段的水動力較強(Brush and Brush，1972)。以上特征說明該段反映一個水動力逐漸減弱、沉積物由礫石到細砂逐漸變細的沉積過程，同時砂質(zhì)沉積物以跳躍搬運為主、分選差、沉積構造不明顯、植物碎屑與生物化石不發(fā)育的特點指示了它是一種水動力條件較強的陸相沉積環(huán)境的產(chǎn)物(Pembertonetal.，1992)，因此將第Ⅴ套沉積解釋為河流體系的河床亞相沉積。

河漫灘亞相(Ⅳ)：位于孔深37.90～35.29 m(圖2)。與下伏河床亞相(Ⅴ)界線表現(xiàn)為灰色細砂層上沉積深灰色和青灰色的泥質(zhì)、粉砂質(zhì)沉積物。本段沉積物為灰色、淺灰色、青灰色、褐灰色泥，泥質(zhì)沉積物中黃褐色氧化斑與細小植物碎屑發(fā)育(圖3-D)。粒度組分分析顯示本段沉積物整體由粉砂組成(圖4-D)，含量為76.9%～87.9%，平均為82.6%，其次為砂和黏土組分，含量分別為6.8%～17.6%和2.8%～6.6%，平均粒徑為5.95～6.60 Φ，均值6.28 Φ，分選系數(shù)為1.60～2.02，均值1.81，偏態(tài)為-0.13～0.01，均值-0.07，峰態(tài)為0.85～1.09，平均0.95(表 3)。典型概率累積曲線為兩段式或三段式，跳躍組分占比1%～5%，懸浮組分占比90%以上，兩組分的截點處于2.0～4.0 Φ，對應的頻率分布曲線為近對稱單峰式，主峰眾數(shù)值為6.0～7.0 Φ(圖4-E，4-F)。對比河床亞相(Ⅴ)，本段沉積物平均粒徑變小，分選較好，水動力條件進一步減弱，顆粒以懸浮搬運為主，植物碎屑發(fā)育，同時黃褐色的氧化斑說明原沉積環(huán)境呈還原性，結合河床亞相(Ⅴ)的分析，認為第Ⅳ套沉積形成于河流體系中水動力較弱的河漫灘沉積環(huán)境。

古河口灣相(Ⅲ)：位于孔深35.29～32.22 m(圖2)。與河漫灘亞相(Ⅳ)界線表現(xiàn)為青灰色泥質(zhì)沉積物上沉積褐色泥質(zhì)粉砂沉積物(圖3-E)。本段發(fā)育褐色和褐灰色泥、粉砂質(zhì)泥、泥質(zhì)粉砂和粉砂，泥質(zhì)與粉砂質(zhì)沉積物總體上呈現(xiàn)互層狀沉積，水平層理和蟲孔發(fā)育，可見植物碎屑和生物介殼(圖3-E至3-G)。粒度組分三角圖顯示該段沉積物樣品組分分布比較分散(圖4-G)，說明沉積環(huán)境比較動蕩；砂含量為2.4%～64.8%，粉砂含量為33.7%～90.8%，黏土含量為1.5%～4.9%，平均含量分別為27.8%、68.8%、3.4%，平均粒徑為4.05～6.59 Φ，均值為5.49 Φ，分選系數(shù)為1.51～2.48，均值1.98，偏態(tài)為-0.14～0.56，均值0.08，峰態(tài)為0.71～1.36，均值0.91(表 3)；典型概率累積曲線分為3種不同類型的三段式，不同類型的粒度曲線指示不同的水動力條件和顆粒搬運方式：第1類由1個跳躍次總體和2個懸浮次總體組成，跳躍組分占比20%～30%，懸浮組分占比70%～80%，兩者截點為3.5～4.0 Φ(圖4-H-1)，對應的頻率分布曲線為不對稱雙峰式，主峰眾數(shù)值為3.0～3.5 Φ，次峰為6.5～7.0 Φ(圖4-I-1)；與第1類相比，第2類跳躍組分占比達到50%以上，與懸浮組分截點位于2.8～3.2 Φ(圖4-H-2)，對應頻率分布曲線主次峰更明顯，主峰眾數(shù)值為2.0～2.5 Φ，次峰為7.5～8.0 Φ(圖4-I-2)；最后一類由2個跳躍次總體和1個懸浮次總體組成，跳躍組分低于10%，組分截點位于5.5～6.0 Φ(圖4-H-3)，對應的頻率分布曲線為近對稱的單峰式，主峰眾數(shù)值為6.5～7.0 Φ(圖4-I-3)。該段沉積物具有砂泥互層、植物碎屑與生物貝殼發(fā)育、水動力條件與顆粒搬運方式多變特點，該類型的沉積與現(xiàn)代錢塘江河口灣近岸沉積比較相似(林春明和張霞，2018)。前人依據(jù)現(xiàn)代錢塘江河口灣沉積特征在下切河谷沉積體系中發(fā)現(xiàn)古河口灣相沉積，把膠結殼有孔蟲、砂泥互層和鈣質(zhì)結核作為其識別標志(張霞等，2013)。本段沉積物的巖性和沉積環(huán)境特征與古河口灣比較相似，因此將SE4孔第Ⅲ套沉積解釋為古河口灣相沉積。該段34.39 m處利用炭屑樣品14C測年獲得年齡數(shù)據(jù)為8720±30 a BP，目前認為全新世沉積始于11700 a BP，所以可以認為SE4孔古河口灣相沉積前就已經(jīng)有全新世沉積物。

淺海亞相(Ⅱ)：位于孔深32.22～21.30 m(圖2)。與古河口灣相(Ⅲ)界線表現(xiàn)為淺灰色泥質(zhì)沉積物覆蓋在褐色粉砂質(zhì)沉積物上(圖3-G)。本段發(fā)育青灰色和淺灰色泥，夾薄層粉砂條帶或團塊，可見水平層理，發(fā)育植物碎屑層和蟲孔(圖3-H，3-I)。沉積物以粉砂為主(圖4-J)，含量在38.2%～96.0%之間，平均82.5%，砂和黏土含量分別為3.8%～16.2%和1.0%～5.6%，平均粒徑為3.64～6.63 Φ，均值5.83 Φ，分選系數(shù)為1.23～2.06，平均1.55，偏態(tài)為-0.10～0.19，均值0.05，峰態(tài)為0.83～1.12，均值0.95(表 3)；典型概率累積曲線為三段式，由1個跳躍次總體和2個懸浮次總體組成，跳躍組分約占10%，懸浮組分占90%左右，兩者截點位于2.0～4.5 Φ，對應的頻率分布曲線為近對稱單峰，主峰眾數(shù)為5.0～7.0 Φ(圖4-K，4-L)。該段沉積物細，以懸浮搬運為主，分選系數(shù)最小，說明該段沉積時水動力條件弱且沉積環(huán)境最穩(wěn)定。本段孢粉含量較高，能夠指示海相地層的藻類孢粉刺甲藻在本段31.68 m之后開始少量出現(xiàn)，說明31.68 m附近存在海陸相的界線，由此開始沉積海相沉積物(圖5;王攀等，2021)。前人在相同地區(qū)晚第四紀鉆孔沉積物有孔蟲研究中發(fā)現(xiàn)，在對應的相似沉積段中有孔蟲豐富，以底棲有孔蟲為主，含量高達85.7%～100%，底棲有孔蟲為典型的廣鹽性淺海底棲有孔蟲，以玻璃殼為主，主要有Ammoniabeccariivars、Elphidiummagellanicum、Quinqueloculinaseminula、Cribrononionsubincertum等 40余個屬種(李艷麗等，2011;潘峰等，2011;李保華等，2012)，與現(xiàn)代東海、黃海、長江三角洲和渤海灣地區(qū)淺海亞相有孔蟲群落相似(汪品先等，1981)。結合以上特征將第Ⅱ套沉積解釋為淺海亞相沉積。該段28.58 m處利用炭屑樣品14C測年獲得年齡數(shù)據(jù)為7730±30 a BP。

現(xiàn)代河口灣相(Ⅰ)：位于孔深21.30～2.00 m(圖2)。與淺海亞相(Ⅱ)的分界表現(xiàn)灰黃色粉砂與灰色泥的互層沉積物覆蓋在灰色泥質(zhì)沉積物沉積物上(圖3-J)。本段主要發(fā)育灰色泥、灰色粉砂、灰黃色細砂、中—細砂，波狀層理、平行層理、塊狀層理發(fā)育。本段常見砂泥互層沉積(圖3-J，3-K)，同時灰黃色砂體底部發(fā)育明顯的沖刷面(圖3-L)。該段粒度樣品點在三角圖中的分布特征與古河口灣相(Ⅲ)類似(圖4-M)，沉積物砂組分含量處于8.0%～94.1%之間，平均47.3%，粉砂組分為5.9%～91.1%，平均51.9%，黏土為0.1%～1.7%，平均0.7%，平均粒徑為1.52～5.25 Φ，均值4.17 Φ，分選系數(shù)為0.74～2.33，均值1.59，偏態(tài)為0.28～0.69，均值0.40，峰態(tài)為0.72～2.04，均值1.19(表 3)；概率累積曲線為三段式，由1個跳躍次總體和2個懸浮次總體組成，跳躍組分為50%～70%，截點位于2.0～5.0 Φ之間，對應的頻率分布曲線為不對稱雙峰，主峰眾數(shù)為2.0～4.5 Φ，次峰的眾數(shù)為4.0～7.5 Φ(圖4-N，4-O)。本段的孢粉含量與淺海亞相(Ⅱ)相比出現(xiàn)明顯降低，海相指示性孢粉也極少出現(xiàn)，說明沉積環(huán)境水動力條件增強，海洋對沉積的貢獻降低(圖5)。該段沉積物顆?？傮w偏粗，分選較差，垂向上沉積物組分比變化較大，沉積環(huán)境與古河口灣相(Ⅲ)類似，但沉積厚度更大，巖性更復雜，組合更多樣，構造發(fā)育更明顯，這些特征與現(xiàn)代錢塘江河口灣沉積十分接近，所以將第Ⅰ套沉積解釋為現(xiàn)代河口灣相。

4.2 孢粉分析

沉積物中孢粉濃度受到花粉的傳播方式、搬運及沉積條件、氧化作用、pH值、有機質(zhì)含量和微生物作用的多重因素影響(黃猛等，2019)。前人研究認為水流攜帶孢粉的能力較強，只有在緩流或者靜水環(huán)境中孢粉才能較好地沉積埋藏(Brush and Brush，1972;Bonny，1978)，通過分析孢粉不僅可以推斷出古氣候與古植被信息，也能通過其濃度建立起孢粉與沉積環(huán)境之間的關系。

根據(jù)鏡下孢粉鑒定統(tǒng)計分析結果，按照植物氣候類型代表性以及海相沉積指示性選取孢粉總數(shù)以及木本植物、草本植物、蕨類孢子、松屬、云杉屬、鐵杉屬、楓香屬、胡桃屬、榆屬、栗屬、山毛櫸屬、落葉櫟屬、常綠櫟屬、禾本科、藜科、菊科、蒿屬、莎草科、卷柏屬、鱗蓋蕨屬、鳳尾蕨屬、水龍骨科、水龍骨屬、瓦韋屬、水蕨屬、膜蕨屬、蹄蓋蕨屬、單縫孢、刺甲藻含量共30個數(shù)量指標進行討論，然后結合部分數(shù)量指標建立孢粉譜圖并據(jù)此將40.61 m以上樣品劃分為6個孢粉組合帶(圖5)。自下而上各孢粉組合帶特征及其所反映的植被類型和氣候分述如下。

孢粉帶Ⅴ(35.29～28.60 m)：孢粉總濃度為1756粒/克。孢粉組合中木本植物花粉(48.1%～97.0%，平均79.7%)占絕對優(yōu)勢，草本植物花粉(3.0%～37.07%，平均15.31%)次之，還有少量蕨類孢子(0%～11.6%，平均5.7%)。木本植物花粉中松屬高達49.8%，其次是落葉櫟屬(16.7%)、楓香屬(2.8%)、胡桃屬(2.2%)、榆屬(1.0%)、栗屬(1.8%)、常綠櫟屬和山毛櫸屬等；草本植物花粉中可見少量的禾本科(6.3%)、莎草科(4.3%)和藜科等；蕨類孢子中有蹄蓋蕨屬(1.3%)、單縫孢(1.1%)、水龍骨科、鳳尾蕨和膜蕨屬等(圖5)。本階段孢粉濃度含量增加，并達本孔最高值，闊葉類植物所占比例較孢粉帶Ⅵ稍有增多，草本植物中的莎草科波動幅度大，綜合分析當時的植被類型是以落葉櫟稍多的針闊混交林，氣候溫和濕潤。

孢粉帶Ⅳ(28.60～21.30 m)：孢粉總濃度為1449粒/克。孢粉組合中木本植物花粉(76.7%～89.9%，平均84.0%)中松屬占55.1%，其次是落葉櫟屬(15.5%)、楓香屬(5.5%)、云杉屬(1.4%)、榆屬(1.4%)、常綠櫟屬(1.1%)、胡桃屬和榆屬等；蕨類孢子(0%～15.7%，平均9.8%)中僅見蹄蓋蕨(2.2%)、水龍骨科(1.4%)、單縫孢(1.1%)、瓦韋屬和膜蕨屬等；草本植物花粉(2.7%～19.5%，平均6.23%)中可見零星的莎草科(1.99%)、禾本科(1.8%)、藜科等(圖5;圖6-F，6-G)。本階段的突出特點是楓香屬的數(shù)量較多，中旱生的禾本科所占比例減少，其他科屬所占比例較Ⅴ階段變化不明顯，推測當時的氣候較上一階段溫暖濕潤一些。

A—松屬，孢粉帶Ⅵ，36.06 m；B—藜科，孢粉帶Ⅵ，36.06 m；C—禾本科，孢粉帶Ⅵ，36.06 m；D—落葉櫟屬，孢粉帶Ⅵ，36.06 m；E—蹄蓋蕨屬，孢粉帶Ⅵ，36.06 m；F—莎草科，孢粉帶Ⅳ，28.15 m；G—鐵杉屬，孢粉帶Ⅳ，23.65 m；H—水蕨屬，孢粉帶Ⅲ，19.22 m；I—鳳尾蕨屬，孢粉帶Ⅲ，16.43 m；J—刺甲藻，孢粉帶Ⅱ，14.48 m；K—水龍骨屬，孢粉帶Ⅱ，14.48 m；L—楓香屬，孢粉帶Ⅱ，8.43 m 圖6 錢塘江下切河谷區(qū)SE4孔典型孢粉類型Fig.6 Representative pollen types of core SE4 in Qiantang River incised valley

孢粉帶Ⅲ(21.30～15.63 m)：孢粉總濃度為18粒/克。孢粉組合中木本植物花粉(50.9%～96.5%，平均75.1%)中以松屬(65.3%)為主，還可見落葉櫟屬(6.0%)、榆屬、云杉屬和胡桃屬等；草本植物花粉(2.9%～45.5%，平均21.2%)中可見禾本科(9.2%)、藜科(6.7%)、蒿屬(1.8%)、莎草科和菊科等；蕨類孢子(0.0%～12.0%，平均3.8%)中有零星的單縫孢、蹄蓋蕨屬、瓦韋屬和水龍骨科等(圖5;圖6-H，6-I)。本帶孢粉濃度明顯降低，喜暖濕的闊葉類植物的含量迅速減少，草本植物中的中旱生分子所占比例增加，喜濕分子少見或不見。從孢粉組合帶分析，當時是以針葉林松為主的針闊混交林—草原，氣候溫和偏干。

孢粉帶 Ⅱ(15.63～8.43 m)：孢粉總濃度為64粒/克。孢粉組合中木本植物花粉(52.4%～84.4%，平均65.2%)以松屬(52.0%)為主，還有少量落葉櫟屬(5.0%)、楓香屬(2.4%)、常綠櫟屬(1.5%)、云杉屬、鐵杉屬等；蕨類孢子(11.3%～35.0%，平均25.8%)中主要有單縫孢(5.6%)、鱗蓋蕨屬(4.6%)、水龍骨科(4.6%)、蹄蓋蕨屬(2.4%)、鳳尾蕨屬(1.7%)、水龍骨屬和瓦韋屬等；草本植物花粉(1.5%～16.0%，平均9.0%)中可見零星的禾本科(4.7%)、藜科、菊科和莎草科等(圖5;圖6-J至6-L)。本階段木本植物花粉中隨著松屬所占比例的降低，闊葉類植物楓香和常綠櫟稍有增加，蕨類孢子中出現(xiàn)了一定數(shù)量的喜暖濕的植物，推測當時的氣候溫和偏濕潤，植被類型是以針葉樹松為主的針闊混交林，林下有大量的蕨類孢子。

孢粉帶 Ⅰ(8.43～4.76 m)：孢粉總濃度為88粒/克。孢粉組合中木本植物花粉(65.7%～73.7%，平均70.4%)以松屬(64.3%)居多，還有少量常綠櫟屬(1.6%)、鐵杉屬(1.4%)、落葉櫟屬(1.3%)、楓香屬和云杉屬等；蕨類孢子(17.1%～20.5%，平均19.0%)中可見蹄蓋蕨屬(5.8%)、水龍骨科(3.1%)、膜蕨屬(1.2%)、水蕨屬(1.2%)和單縫孢(1.2%)等；草本植物花粉(6.8%～17.1%，平均10.6%)中可見禾本科(6.4%)、藜科(1.1%)、莎草科和菊科等(圖5)。本階段木本植物花粉的含量上升，其中以松屬為主，所占比例高，落葉櫟的數(shù)量減少，楓香少見，草本植物花粉中各科屬所占比例變化不大，推測當時的氣候溫和偏干。

5 杭州灣地區(qū)晚第四紀沉積環(huán)境演化

末次冰盛期以來，中國東部沿岸海平面經(jīng)歷了低海平面—快速海侵—高海平面的連續(xù)變化，而下切河谷的演化也經(jīng)歷了深切、快速充填、埋藏3個階段(耿秀山，1981;張桂甲和李從先，1995;林春明等，2005)。前文通過對SE4孔沉積物的顏色、巖性、沉積結構構造、粒度、孢粉等數(shù)據(jù)的總結，自下而上劃分出了河床亞相、河漫灘亞相、古河口灣相、淺海亞相和現(xiàn)代河口灣相5套沉積(圖2)，結合前人研究可將SE4孔沉積相演化劃分為3個階段。

第一階段為冰后期早期，對應海平面演化的快速海侵期和下切河谷的快速充填期。在該階段，海平面開始快速上升，下切河谷內(nèi)發(fā)生回水，形成的溺谷導致河流搬運能力降低，其攜帶的礫石、砂、粉砂等沉積物先于此堆積形成了河床亞相，然后隨著河水漫出河床，其所攜帶的沉積物在河床外側河谷較平坦的位置沉積形成了河漫灘亞相，最后海侵帶來的潮流作用開始與河流作用同時主導該區(qū)域的沉積，形成了與現(xiàn)代河口灣相似的古河口灣相沉積。

第二階段為冰后期中期，對應了最大海侵、最高海平面時期和埋藏早期。該階段海侵達到了鼎盛時期，海水溢出了下切河谷，淹沒了相鄰河間地，甚至直達山麓腳下，海相沉積物逐漸覆蓋在前期下切河谷充填物上，因此第二階段形成了分布更廣的淺海亞相。

第三階段為冰后期晚期，對應了穩(wěn)定高海平面時期和埋藏晚期。此階段海平面變化趨于穩(wěn)定，沉積速率大于海平面變化速率，沉積物開始大量退積導致海岸開始向海推進，重新形成由河流與潮流共同主導的沉積環(huán)境，發(fā)育了現(xiàn)代河口灣相沉積。

6 杭州灣地區(qū)晚第四紀古植被與古氣候演化

地層沉積物中孢粉的種類、數(shù)量以及組合特征受到外界氣候與陸地或海洋植物類型的影響，因此，孢粉信息能夠反映對應沉積時期的古植被與古氣候。

張玉蘭和賈麗(2006)通過對上海地區(qū)晚第四紀沉積物的孢粉分析，將該地區(qū)晚第四紀以來古植被與古氣候演變劃分為6個不同階段；劉靜偉等(2007)、林清龍等(2017)結合前人研究，利用孢粉分析將晚更新世以來的古植被與古氣候演化劃分為4個階段，并認為錢塘江兩岸早全新世與晚全新世氣候接近，中全新世氣候最佳，為暖濕氣候(表 4)。此外，王建華等(2006)提出研究區(qū)全新世經(jīng)歷了一個海侵半旋回并發(fā)育了河口灣、古河口灣/淺海沉積，而氣候則大致經(jīng)歷了前期逐漸變暖熱潮濕，最后穩(wěn)定為溫暖潮濕的過程。

表4 杭州灣及鄰區(qū)晚第四紀古植被與古氣候演化對比Table 4 Comparison of palaeovegetation and palaeoclimate evolution during the late Quaternary in Hangzhou Bay and its adjacent areas

本研究通過孢粉帶的劃分及其反映的植被與氣候類型，再結合沉積演化過程，將杭州灣地區(qū)晚第四紀以來的古植被與古氣候演化劃分6個階段：第一階段為以闊葉樹為主的針闊混交林—草原，氣候溫和偏濕，在該時期下切河谷中沉積了河床和河漫灘亞相沉積；第二階段為以落葉櫟稍多的針闊混交林，氣候溫和濕潤，該時期氣候回暖，沉積了古河口灣相和淺海亞相沉積；第三階段為針闊混交林，氣候溫暖濕潤，該時期氣候最為溫暖，海侵作用最強，淺海亞相沉積發(fā)育；第四階段為以針葉林松為主的針闊混交林—草原，氣候溫和偏干，該時期開始氣候逐漸保持穩(wěn)定，呈小幅度變化，現(xiàn)代河口灣相開始沉積；第五階段為以針葉松為主的針闊混交林，氣候溫和偏濕，此階段繼續(xù)沉積現(xiàn)代河口灣相沉積；第六階段為針闊混交林—草原，氣候溫和偏干，依舊沉積現(xiàn)代河口灣相(圖5)。

本研究在古植被與古氣候演化的認識上與前人認識基本相似，都認為晚更新世至早—中全新世氣候都是一個逐漸變暖的過程，晚全新世氣候稍冷。同時將沉積相演化與氣候演化進行結合，建立兩者間的聯(lián)系，并做到相互統(tǒng)一，表現(xiàn)為氣候從溫暖偏濕到溫暖濕潤這一逐漸變暖的過程中，沉積相也經(jīng)歷了從河床亞相演化到淺海亞相這樣一個沉積物逐漸變細、沉積環(huán)境逐漸穩(wěn)定的過程，然后氣候逐漸穩(wěn)定，沉積相也保持為現(xiàn)代河口灣相。

7 結論

1)錢塘江下切河谷SE4孔晚第四紀沉積物自下而上經(jīng)歷了3個沉積演化階段，發(fā)育5套沉積：冰后期早期形成了河床亞相(Ⅴ)、河漫灘亞相(Ⅳ)、古河口灣相(Ⅲ)沉積，冰后期中期發(fā)育了淺海亞相(Ⅱ)沉積，冰后期晚期大量沉積物堆積于河口地區(qū)，向海推進形成最頂部的現(xiàn)代河口灣相(Ⅰ)沉積。

2)SE4孔晚第四紀以來古植被和古氣候演化劃分為6個階段：第一階段為以闊葉樹為主的針闊混交林—草原，氣候溫和偏濕，沉積了河床和河漫灘亞相沉積；第二階段為以落葉櫟稍多的針闊混交林，氣候溫和濕潤，沉積了古河口灣相和部分淺海亞相沉積；第三階段為針闊混交林，氣候溫暖濕潤，發(fā)育了淺海亞相沉積；第四階段為以針葉松為主的針闊混交林—草原，氣候溫和偏干；第五階段為以針葉松為主的針闊混交林，氣候溫和偏濕；第六階段為針闊混交林—草原，氣候溫和偏干，第四—六階段氣候較穩(wěn)定，沉積了現(xiàn)代河口灣相沉積。

致謝陶欣、張京偉等參加了本項目研究工作，中國地質(zhì)科學院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所楊振京教授、王攀等人給予孢粉分析方面幫助，4位匿名審稿專家和編輯部老師提出了建設性修改意見，在此一并向他們致以衷心的感謝。本文2021年8月份獲第十六屆古地理學及沉積學學術會議“青年優(yōu)秀論文”獎，感謝各位老師的批評指正!