全球环境变化日益成为国际社会关注的重要问题，为深入研究环境变化的机制，第四纪以来的全球气候和环境演变历史研究备受学者关注。中国东海岸长江三角洲平原的第四纪环境演变及其与环境变化的响应也吸引了众多学者的眼球，其中第四纪地层层序的厘定、海平面变化与古环境演变、海侵时期等科学问题都是热烈讨论的问题[1—3]。晚第四纪以来，位于长江三角洲南翼的杭嘉湖平原受古气候冷暖波动、冰期与间冰期交替以及海平面变化的影响，海岸陆架区海水交替性的进退形成了丰富的海陆变迁、河流入海和古气候变化等沉积环境演化信息。前人在长江三角洲平原开展以年代地层、沉积相和古环境变化相结合的综合研究，围绕杭嘉湖平原末次冰期以来的气候及海平面变化为研究重点并取得了不少重要成果[4—6]，为第四纪尤其是全新世以来的沉积特征、层序地层分析和古环境演变进一步研究奠定了基础，为长江三角洲平原第四纪演化研究提供了较为详细的依据[7—9]。但受前期工作钻探难度、钻孔深度和钻孔样品采集测试分析的限制，已有研究工作和程度集中对全新世时期的古环境研究较为深入[10—12]，而针对长江三角洲南翼上新世以来尤其是揭露至基岩的沉积环境、古气候变化研究相对较少，缺乏上新世时期以来的高精度测试资料，制约了长江三角洲平原第四纪地层的划分和全区对比。

开展对第四系沉积结构和空间展布规律的研究，有利于科学认识第四纪地质演化和古地理环境的变化，是当前长江三角洲平原地区第四纪研究的热点。通过对位于长江三角洲南翼腹地的BZK02钻孔进行取芯采样，开展高分辨率的孢粉、有孔虫、介形类化石系统分析，获得了研究区上新世以来较为丰富的数据资料，并开展地层层序、沉积相和古环境变化耦合关系的综合研究，建立第四纪研究地层格架和沉积序列，进一步提升了对研究区第四系覆盖层的性质和结构的认识，充实杭嘉湖平原上新世以来的第四纪研究，可为下一步研究工作的开展提供基础资料。

1 区域地质背景

长江三角洲南翼第四纪地层分布较为广泛，以松散的砂层和亚黏土为主，沉积连续，沉积成因类型以冲湖积、湖沼积、海积、冲海积、冲(洪)积为主。第四纪新构造运动中，地壳和海平面频繁升降，最后一次大海侵结束后，长江携带的泥沙不断沉积，开始在江口发育三角洲。长江三角洲平原曾多次出现海侵与海退现象,对气候变化敏感，由于海平面波动和新构造运动升降的影响，沉积物厚度较大。长江三角洲平原的沉积物松散层物理状态相差很大，与成因类型、岩性结构以及埋藏深度等关系密切，如河湖相亚黏土、黏土一般为可塑～硬塑状，海相与湖沼相的淤泥质土、黏性土则以流塑、软塑为主，砂、砂砾石层，一般上部呈稍密～中密状，中下部则为中密～密实状。

研究的第四系钻孔BZK02孔(30°57′12″N，120°49′00″E)位于浙江省嘉兴市嘉善县陶庄镇曹家浜村(图1)，西临太湖，南依杭嘉湖平原和杭州湾。 BZK02钻孔孔深322.1 m，其中322.0 m以上为沉积地层，共划分76层，自下而上沉积地层依次为上新统嘉兴组一段、早更新统嘉兴组、中更新统前港组、晚更新统东浦组、晚更新统宁波组、全新统镇海组，各沉积地层均整合接触。依据沉积地层和岩性特征对钻孔进行划分：上新统嘉兴组一段(299.8～322.0 m)为冲(洪)积成因，岩性主要为灰色-灰青色含砾中砂，夹杂亚黏土层；早更新统嘉兴组(160.0～299.8 m)为冲湖积、冲(洪)积成因，岩性主要为灰黄色-灰褐色细砂，夹灰绿色亚黏土层，固结程度高，含有钙质结核层；中更新统前港组(87.3～160.0 m)为冲湖积、湖沼积、冲积成因，岩性主要为灰-青灰色亚黏土与亚砂土互层，含少量细砂-粉砂层，多见钙质结核层；晚更新统东浦组(72.0～87.3 m)冲海积、冲湖积成因，岩性主要为灰色亚黏土夹亚砂土，层理发育；晚更新统宁波组(18.6～72.0 m)冲湖积、海积、冲海积成因，岩性主要为灰色-灰绿色亚黏土，夹部分亚砂土互层，层理发育；全新统镇海组(0～18.6 m)为冲湖积、海积成因，岩性主要为褐黄色-灰褐色亚黏土，切面光滑，含大量铁锰质斑点。

2 样品采集与研究方法

本次研究的BZK02钻孔深度322.1 m，其中322.0 m以下为基岩，取芯率大于96%。将岩芯从正中沿纵向剖开、修平和岩性描述之后，进行沉积物粒度含量、孢粉的含量分析和生物鉴定(有孔虫、介形虫)的样品采集。粒度采样间隔一般为1 m，在沉积物粒度较粗的层位相应放宽采样间距，粒度样品采集256件；孢粉和微体古生物的取样岩性以黏土及黏土质粉砂为主，分别采集样品136件。

沉积粒度分析采用Mastersizer 2000型激光粒度仪测量，称取10 g左右风干样品于50 mL烧杯中，加蒸馏水15 mL浸润，再加入10 mL体积分数20%的H2O2溶液，去除有机质，搅拌使其充分反应。静置12 h后抽去上层清液，加入10 mL的0.1 mol/L的(NaPO3)6作为分散剂，用超声波清洗仪震荡，使颗粒充分分散，搅拌后静置12 h后抽去上层清液，最后用蒸馏水稀释、清洗样品，保留沉积物悬浊液用于测试[13—16]。沉积物样品的孢粉分析采用常规分析方法，每个样品取50 g，经酸碱处理和重液浮选，吸取含孢粉的浮选物制片，在显微镜下鉴定、统计和计算百分比含量[17—19]。微体古生物分析包括有孔虫和介形虫的属种鉴定和定量统计，具体分析方法：采用沉积物样品在60 ℃下烘干，称取50 g左右干样加少许15%的过氧化氢(H2O2)溶液，待样品散开后用0.052 mm孔径筛水洗，进行浮选和过滤后，在Nikon E 200生物显微镜下进行属种鉴定和定量统计(以100 g干样计算)[20—22]。粒度、孢粉分析和有孔虫和介形虫鉴定均委托中山大学地球科学系完成。

3 结果

3.1 孢粉

BZK02孔共分析孢粉样品136个，鉴定出孢粉类型133种，孢粉组合带见图2，其中木本植物花粉55种，草本植物花粉53种，蕨类孢子25种。孢粉组合中木本植物和草本植物花粉含量相当，平均含量分别为47.0%及46.0%，蕨类孢子含量仅为7.0%。木本植物花粉主要为松(Pinus)、落叶栎(Dec.Quercus)、常绿栎(Ere. Q.)、桦/鹅耳枥(Betula/ Carpinus)、榆(Ulmus)，其次为铁杉(Tsuga)、阿丁枫/枫香(Altingia/Liquidambar)等。草本植物花粉主要为禾本科(Gramineae)、蒿(Artemisia)、藜科(Chenopodiaceae)、毛茛(Ranunculus)、蓼(Polygonum)、唇形科(Labiatae)、十字花科(Cruciferae)、毛茛 (Ranuncula)等，其次有菟丝子(Cuscuta)、蔷薇科(Rosaceae)及伞形科(Umbelliferae)等，水生植物花粉有香蒲(Typha)，偶见湿生植物莎草科(Cyperaceae)等分子。蕨类植物孢子主要为凤尾蕨(Pteris)、单缝孢(Monolete spores)、铁线蕨 (Adiantum) 、水龙骨(Polypodium)及卷柏(Sellaginella)等。

3.2 有孔虫

BZK02孔分析有孔虫样品136个，共鉴定出有孔虫17属29种，大部分为底栖有孔虫，另有两种浮游有孔虫。有孔虫总丰度、分异度和属种深度分布见图2，可划分为7个层位。317.0～73.0 m未见有孔虫。71.0～63.0 m有孔虫开始出现，每100 g沉积物含有孔虫壳9～4 306枚，主要属种为Ammonia beccarⅡ，其次为Nonion akitaense、Elphidiummagellanicum、Protelphidium tuberculatun和Ammonia convexidorsa也较为常见，其他属种零星出现。本段63.0 m 处有孔虫丰度达到4 306枚/100 g沉积物，为全孔最高值；简单分异度也达到11，属种较为丰富，主要属种与本段整体一致，但本样品见浮游有孔虫Globigerinoides saculifer，丰度为45枚/100 g，为本孔最高值。另在65.0 m处发现少量腹足类及双壳类壳体碎片。61.0～45.0 m少见有孔虫，仅2个层位出现零星有孔虫，每100 g沉积物含有孔虫壳至多仅19枚，主要为Ammonia beccarⅡ。43.0～39.0 m有孔虫丰度较高，每100 g沉积物含有孔虫壳体715～3 352枚。37～19 m未见有孔虫。17 m处有孔虫重新出现，丰度达2 455枚/100 g，但主要为Ammonia beccari。15～1 m几乎不含有孔虫。

3.3 介形类

BZK02孔分析介形类样品136个，共鉴定出介形类7属8种。每100 g沉积物含介形类壳体0～248瓣。介形类总丰度、分异度和属种深度分布见图2，可划分为5个层位。317.0～107.0 m几乎不含介形类，仅孔深141 m处出现少量介形类壳体，每100 g沉积物含介形类壳体达208瓣，以Hyocypris bradyi为主，见少量Xestoleberis variegate和Albileberis sheyangensis。大部分壳体双瓣未分离。105.0～103.0 m介形类重新出现，但丰度较低，每100 g沉积物含介形类壳体为7～75瓣，仅见3个属种，主要为Xestoleberis variegate。101.0～45.0 m介形类少见，仅出现于65 m和51 m两个层位，每100 g沉积物含介形类壳体分别为35瓣和2瓣，全为Sinocytherideaimpressa。43.0～41.0 m含介形类，但丰度较低，每100 g沉积物含介形类壳体为36～98瓣，主要为Sinocytherideaimpressa，另有少量Bicorncythere leizhouensis，未见其他属种。个别壳体双瓣未分离。39.0～1.0 m少见介形类，仅在17 m深处发现介形类壳体，含量中等，每100 g沉积物含介形类壳体为248瓣，属种单一，除Loxoconcha ocellata外，仅见少量Sinocytherideaimpressa，个别壳体双瓣未分离。

4 古环境和古气候演变

第四纪松散沉积物能否沉积并保存取决于地壳运动、沉积空间、古气候冷暖更替、沉积物来源等多重要素，这些均受制于第四纪古环境[23—26]。根据钻孔取样，BZK02孔322.0 m以下为基岩长河组碳质泥岩(Ech，322.0～322.1 m)，322.0 m以上为上新世和第四纪沉积地层。根据上述微体动物群分布，结合沉积物粒度、孢粉组合和岩性特征，BZK02孔上新世以来的沉积古环境演化可分为以下几个阶段。

4.1 上新世(图3)

上新世末期地壳下降及沉积作用加大，地势较低的丘间洼地出现较发育的洪积扇。BZK02钻孔上新世下段表现为残坡积沉积，上段表现为河流相沉积。该时期孢粉数量极为稀少，木本植物花粉占优势，以松等针叶植物花粉为主，其次为榆属等。草本植物以蒿属、禾本科为主，其次为藜科等。蕨类孢子以凤尾蕨、卷柏等孢子为主。根据孢粉组合特征，推测当时植被为暖温带混交林，气候温冷偏湿。

4.2 早更新世(图3)

进入第四纪，沉积作用继续加大，并明显受古气候的控制。根据岩芯特征和粒度分析曲线，早更新世沉积相主要以河流相、河湖相为主。孔深299～215 m孢粉浓度稍高，开始气候转暖，降水增多，沉积作用加强，洪积扇、河流等面积继续加大，孢粉平均浓度为191粒/g，木本植物花粉占优势，平均含量69.9%，以榆为主，其次为松、常绿栎、落叶栎等。草本植物平均含量约为18%，以蒿属为主，其次为禾本科、藜科等，蕨类孢子平均含量为12.1%，以凤尾蕨、铁线蕨、卷柏、单缝孢等孢子为主，根据孢粉组合特征，推测当时的植被为温带森林，气候温暖湿润。孔深215～160孢粉数量极为稀少，平均浓度为10粒/g，草本植物花粉含量占优势，平均含量约为59%，以蒿属、禾本科、藜科等植物花粉为主，木本植物花粉平均含量36.6%，主要以松为主，其次为常绿栎、落叶栎、榆等，蕨类孢子平均含量为4.4%，以单缝孢为主。根据孢粉组合特征，推测该时期气候以寒冷干燥为主。

4.3 中更新世(图4)

孔深160～131 m揭示为中更新世早期气候温暖，孢粉数量很高，平均浓度达到4 661粒/g。木本植物花粉平均含量46.5%，以榆属为主，其次为松、常绿栎、桦/鹅耳枥、落叶栎等；草本植物平均含量约为52%，以蒿属、禾本科为主，其次为蓼科等。蕨类孢子平均含量为1.6%，以单缝孢为主。根据孢粉组合特征，推测当时植被为亚热带森林和草原过渡类型，气候温暖偏干。该时期河水常年不断，使得相对较深的地段发育成浅湖、牛轭湖，相对地势较高的地段为河流边滩或河漫滩，钻孔中多处见地层中灰-深灰色亚黏土、亚砂土中见有贝壳碎片和冲刷面，但该地层缺少海相有孔虫和介形虫，推测主要为河湖相和河流相沉积。

中更新世中期，气候经历冷期和暖期交替。孔深130～127 m孢粉数量较少，平均浓度为72粒/g。木本植物花粉含量占优势，平均含量60.8%，以榆属、松属为主，其次为常绿栎、落叶栎。草本植物平均含量约为35%，以蒿属植物花粉为主，其次为禾本科、藜科等。蕨类孢子平均含量为4.2%，以单缝孢为主。根据孢粉组合特征，推测当时气候类型为温带大陆性气候，温冷偏干。孔深127～109 m孢粉数量较高，平均浓度达到1 372粒/g。木本植物花粉含量占优势，平均含量68.6%，主要以松等针叶植物花粉为主，其次为常绿栎、落叶栎等。草本植物平均含量约为17.7%，以蒿属花粉为主，其次为禾本科、藜科等。蕨类孢子平均含量为13.7%，以单缝孢、铁线蕨为主。根据孢粉组合特征，推测当时植被为亚热带森林，气候温暖湿润，为河流相和滨海相沉积特征为主。

中更新世晚期，在孔深105～90 m孢粉数量极为稀少，平均浓度为21粒/g，木本植物花粉平均含量51.3%，以松为主，其次为铁杉、常绿栎等。草本植物平均含量约为24.7%，以蒿属为主，其次为禾本科、藜科等。蕨类孢子平均含量为24.1%，以单缝孢、凤尾蕨为主，往上有明显减少的趋势。根据孢粉组合特征，推测为当时植被为暖温带混交林，气候温凉偏湿并逐渐变干，转向气候冷期，该时期主要为河湖相沉积。

4.4 晚更新世(图5)

晚更新世以来，随着区域地壳不断下降，主要受海侵-海退作用的影响，而海平面的上升或下降很大程度上取决于古气候变化，暖期海平面的上升，表现为海进，冷期海水冻结成冰，海平面的下降，表现为海退[27—29]。宁波组地层形成时期，早期气候为主要为暖期，海平面大幅上升，后全球气温降低转为冷期，海平面下降，对应的地层为宁波组一段顶部的硬土层。随后转为暖期，相当于宁波组二段早期，这一时期气候温暖湿润，海平面升高。晚更新世末期，气候转为冷期，相当于宁波组二段晚期。此时气候寒冷干燥，海平面下降海水退却。

孔深87～77 m孢粉数量较少，平均浓度为31粒/g，其中木本植物花粉平均含量75.3%，以松、云杉/冷杉等针叶植物为主，其次为常绿栎、落叶栎等，草本植物以蒿属、藜科为主，蕨类孢子以水龙骨、凤尾蕨为主，推测当时植被为温带针叶林，气候温凉偏干，沉积相以河湖相和河口相为主。75～73 m孢粉数量极丰富，平均浓度为9 034粒/g，木本植物花粉平均含量83.9%，以常绿栎为主其次为松、落叶栎等，草本植物平均含量约为14.1%，以禾本科、藜科植物花粉为主，蕨类孢子平均含量为2%，以单缝孢为主，推测当时植被为亚热带，气候温暖偏干。71～63 m孢粉数量相对减少，平均浓度为1 419粒/g，木本植物花粉平均含量68.6%，草本植物平均含量约为26.4%，蕨类孢子平均含量为5%，推测当时植被为温带混交林，气候温凉偏干，以潮坪相沉积为主。61～53 m孢粉平均浓度为1 913粒/g，木本植物花粉平均含量65.1%，草本植物平均含量约为30.8%，蕨类孢子平均含量为4.1%，推测当时植被为暖温带落叶混交林，气候温暖偏干。51 m孢粉数量相对减少，平均浓度为934粒/g，木本植物花粉平均含量60.4%，草本植物平均含量约为31.4%，推测当时植被为温带混交林，气候温凉偏湿。49～37 m孢粉数量较丰富，平均浓度为1 735粒/g，木本植物花粉平均含量54.8%，草本植物花粉平均含量约为34.6%，推测当时植被为暖温带混交林，气候温暖偏湿。37～18 m为晚更新世晚期，孢粉数量较稀少，草本植物花粉含量占优势，以禾本科、蒿属为主，木本植物花粉以松、常绿栎为主，推测当时植被为温带草原和森林交汇类型，气候寒冷干燥，为河湖相沉积环境。

4.5 全新世

全新世早期和晚更新世晚期气候类型相近，孢粉数量较稀少，平均浓度为20粒/g，草本植物花粉含量占优势，平均含量约为54.3%，以禾本科、蒿属为主，其次为藜科等。木本植物花粉平均含量39.5%，主要以松、常绿栎为主，其次为落叶栎等。蕨类孢子平均含量为6.2%，以凤尾蕨为主，其次为水蕨、卷柏等，推测当时植被为温带草原和森林交汇类型，气候类型为干冷，以河湖相和浅海相沉积特征为主。

全新世晚期孢粉数量极丰富，平均浓度为10 947粒/g，草本植物花粉含量占绝对优势，平均含量约为83.6%，以禾本科植物花粉为主，其次为蒿属、藜科等，木本植物花粉平均含量11.3%，主要以松、落叶栎、常绿栎为主，蕨类孢子平均含量为5.1%，以香蒲、鳞盖蕨、水蕨单缝孢等孢子为主。根据孢粉组合特征，推测当时植被为亚热带草原，温暖偏干，沉积类型为滨海相、河湖相和湖沼相沉积环境为主。

5 结论

(1)根据沉积相、微体古生物分析和钻孔岩性等特征，推测BZK02钻孔自下而上地层依次为基岩长河组、冲洪积成因上新统嘉兴组一段、冲湖积和冲积成因早更新统嘉兴组、冲湖积和湖沼积成因中更新统前港组、冲海积和冲湖积成因晚更新统东浦组、冲湖积和冲海积成因晚更新统宁波组、冲湖积和海积成因全新统镇海组。

(2)钻孔取样鉴定孢粉类型鉴定133种，其中木本植物花粉55种，草本植物花粉53种，蕨类孢子25种，木本植物和草本植物花粉平均含量分别为47.0%及46.0%；有孔虫鉴定17属29种，大部分为底栖有孔虫，另有两种浮游有孔虫；介形类鉴定7属8种。BZK02钻孔揭示，孔深18.6 m处为全新世底界，孔深87.3 m处为中更新世顶部，孔深160.0 m处为早更新世顶部，299.8 m处为上新世顶部，322.0 m处为上新世沉积地层和基岩长河组分层界。

(3)长江三角洲南翼上新世以来经历了多次环境变化，孢粉组合分析表明，BZK02钻孔自上新世以来的古气候变化特征，主要经历了上新世温冷偏湿、早更新世温暖湿润-寒冷干燥变化2个旋回、中更新世温暖湿润-温凉干燥、晚更新世温暖湿润-温暖偏干-温暖偏湿-寒冷干燥、全新世干冷-温暖偏干的古气候演变。

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