【研究意义】广西沿海构造复杂，区域差异明显，岸线曲折，海岸类型多样，全新世以来陆续受到海侵，但程度不一，而研究中全新世以来大规模海侵的特征，有助于认识广西海岸全新世以来的演变规律和格局。【前人研究进展】前人对广西沿海和主要岸段全新世沉积环境、第四纪岸线变迁、全新世气候波动等进行了研究，认为广西沿岸最早约8.00 ka B.P.有海侵出现，还重建了广西沿海地区海平面变化曲线，并认为中全新世发生了规模较大的海侵，指出海侵时间与区域构造沉降因素有关^[1-3]，但对大规模海侵特征及其气候联系少有涉及。【本研究切入点】广西西部受到北东向断裂控制，东西两侧沉降差异使得西部相对较高，尤其以防城港东岸为界，具有基岩埋深浅、全新世沉积厚度薄的特征。西部与云贵高原相邻，与青藏高原同属季风影响区域，气候变化关系密切，而该领域的地质演变规律研究未见报道。【拟解决的关键问题】对广西西部典型岸段进行沉积物取样，分析大规模海侵的起始阶段特征及其气候特征，了解其驱动因素和联系。

钻孔ZK1位于防城港海湾的白龙半岛以南水下斜坡，离岸约11.0 km，水深约17.0 m(图 1)。于2012年7月进行钻探取样，对岩芯使用透明衬管包装，并按有关技术要求进行蜡封、标注和存放，按照10 cm等间距进行分样和综合实验测试。岩性自下到上为砂质沉积物，灰色、灰褐色、青灰色相间，粘性较好，流塑-软塑状，见少量贝壳碎屑^[4]。其下为风化界面以及陆相更新统地层，风化接触面为黄色含少量粘土的砂，上下岩性差异较大，显示初期为沼泽或盐沼相。

图 1 (Fig. 1)

图 1 研究区取样位置 Fig.1 Location map of sediments core sampling station

粒度测试依据GB/T 12763.8.6.3-2007，设备为Mastersizer 2000型激光衍射粒度分析仪；微量元素测试执行GB/T 20260.8-2006和GB/T 20260.10-2006，仪器为ICP-OES Opima 4300DV；碎屑矿物鉴定依据GB/T 12763.8-2007，分析粒级0.063~0.25 mm；微体古生物鉴定依据GB/T 12763.8-2007-6.6。孢粉鉴定采用Leica显微镜，放大250倍观察统计每个20 mm×20 mm盖玻片下的孢粉数量。有孔虫鉴定取干样20 g，经充分浸泡分散后用0.063 mm标准铜筛筛洗，取存下样品烘干，使用Leica M165C立体显微镜鉴定和统计大于0.15 mm的个体；硅藻鉴定是将样品预处理之后利用中性树胶制成固定片，在Axio.Imager.A1相差显微镜下进行鉴定，放大倍数一般数百倍，均进行丰度换算。以上实验完成单位为广州海洋地质调查局实验测试所，样品¹⁴C测年由国土资源部海洋地质实验检测中心(青岛)进行，使用的主要仪器是芬兰产1220型超低本底液闪谱仪^[4-5]。

岩性和¹⁴C测年显示全新统底部为5.90 m，其¹⁴C年龄为(6 800±110) a BP，为中全新世以来沉积物^[5]。孢粉带Ⅰ：5.90~2.70 m，组合为磷盖蕨(Microlepia sp.)-水龙骨科(Polypodiaceae)-金毛狗蕨(Cibotium barometz)-禾本科(Gramineae)-松属(Pinus sp.)-栎属(Quercus sp.)。蕨类孢粉优势明显，但其平均含量58%较孢粉带Ⅱ略低，草本植物花粉含量约10%。柳叶海金沙(Lygodium salicifolium)0.6%、石松属(Lycopodium sp.)0.1%，松属3%，含量较带Ⅱ明显减少；孢粉带Ⅱ：2.70~0 m，组合为磷盖蕨-水龙骨科-松属-栎属，蕨类孢粉含量41%~71%(平均61.7%)，木本植物花粉含量24%~55%，平均35%，而草本植物花粉减少至3%。蕨类孢子以磷盖蕨(25%)和水龙骨科(11%)为主，尚有凤尾蕨属(Pteris sp.)(2.4%)、金毛狗蕨(4%)、蹄盖蕨科(Athyrium sp.)(3.3%)、柳叶海金沙(2.6%)、卷柏属(Selaginella sp.)(1.9%)以及石松属(1.7%)。木本植物花粉以松属(10.9%)为主，栎属(3.9%)和栲属(Castanopsis sp.)(2%)也常见。草本植物花粉以禾本科(2.3%)为主，零星见有Chenopodiaceae、Artemisia sp.、Compositae、Polygonum sp.。反映出植被以热带、亚热带种属居多，喜热湿的蕨类植物和乔木植物花粉含量较高，而喜凉植物的花粉种类少且含量低，为典型的热带、亚热带常绿阔叶林。

沉积物组分为粘土质粉砂、砂质粉砂和粉砂质砂，不含砾石，含量有波动变化(图 2)。砂平均为20.14%，粉砂为54.45%，粘土为25.41%。粒径M_z为2.87~7.46 φ，平均6.16 φ，σ多为2.0~2.3，显示分选差或较差，偏态S_ki为-0.14~0.49，多为正偏态，峰态K_g为0.77~1.52，以平坦和尖锐为主。

图 2 (Fig. 2)

图 2 钻孔ZK1中全新世以来沉积物组分和粒度参数垂直分布 Fig.2 Grain parameters vertical distribution of ZK1 core sediments since middle Holocene

由于元素的亲细颗粒特征，自下往上呈现与沉积物细颗粒和中值粒径同样增加的态势，随环境有波动变化，分段变化特征为5.90~3.00 m段元素波动增加；经过短暂转折下降，2.80~0 m段除Ba变化不大之外，Co、Ni、Cr、Zn、Ga、Sc、V、Zr由“V”形反转开始波动增加(图 3)。

图 3 (Fig. 3)

图 3 钻孔ZK1沉积物中全新世以来微量元素含量(×10-6)垂直分布 Fig.3 Geochemical elements vertical distribution of ZK1 core sediments since middle Holocene

岩芯前段自生矿物黄铁矿含量较高，但几乎没有硅质和钙质生物碎屑，长石/石英比值平均为0.09，赤铁矿、黑云母和锆石保持较高，属边滩或者沼泽沉积相。后段自生矿物海绿石较高，重矿物如钛铁矿、赤铁矿和黑云母含量普遍不高，反映为近岸浅海沉积相。从种类来看，依次以氧化物类和硅酸盐类为主，但变化较大，岩屑也是如此(图 4a~c)。氧化物类/硅酸盐类比值为1.10~6.00，前低后高，重矿物颗粒数/轻矿物颗粒数则相反，化学风化指标长石/石英比值呈现逐步下降趋势(图 4d~f)。

图 4 (Fig. 4)

图 4 钻孔ZK1沉积物中全新世以来碎屑矿物含量及比值垂直分布 Fig.4 Detrital minerals vertical distribution of ZK1 core sediments since middle Holocene

自上述转折点硅藻快速增高，出现多处峰值，平均丰度约110个/g。主要属种有C.striata、M.sulcata和C.stylorum、C.nodulifer等半咸水种，余下还有T.nitzschioides、N.lyra、C.oculatus等(图 5a~e)。之前有孔虫极为零星，之后骤然增加，最大丰度达155个/g，优势属种有A.beccarii vars.、E.margaritaceum、H.mantaensis、R.annectans等浅海种，余下还有A.tepida、A.pauciloculata、Brizalina sp.、C.craticulatus、F.scaphum等(图 5f~j)；生物开始活跃，钙质和硅质生物碎屑大量富集，平均值分别为4.40%和4.21%(图 5k~l)。

图 5 (Fig. 5)

图 5 钻孔ZK1沉积物中全新世硅藻和有孔虫主要属种丰度垂直分布 Fig.5 Main species of foraminifera and diatom vertical distribution of ZK1 core sediments since middle Holocene

自转折点海绿石开始大量形成，虽然波动较大，但平均值维持高值为15.20%；Sr/Ba在转换点之前, 为0~0.09，呈现缓慢上升的趋势，平均斜率为0.03/m，在转折点开始明显升高，斜率为0.73/m，Sr/Ba最高达到0.50，平均为0.26，但波动很大。反映环境变化的Sr/Cu为同样走势(图 6)。紧邻上述转折点的3.10~3.00 m处¹⁴C测年为(5.70±0.07) ka B.P.，可作为大规模海侵肇始时间。岩芯底部5.90~5.80 m处与其下晚更新统风化界面不整合明显，底部年龄为前述(6.80±0.11) ka B.P.，而7.6~7.4 m为(213.46±0.20) ka B.P.的湛江组，之间沉积物具有砂含量极高、粒径偏低、分选很差、极为右偏、峰态尖锐的特征^[5]。有机碳、黄铁矿含量极低，富含钛铁矿、云母、赤铁矿、辉石、锆石等的河床相。两者厚度薄但年龄差距极大，显示海侵迅速且显著。

图 6 (Fig. 6)

图 6 钻孔ZK1沉积物中全新世以来海绿石(%)和Sr/Ba比值等垂直分布(个/g) Fig.6 Glauconite, Sr/Ba and Sr/Cu vertical distribution of ZK1 core sediments since middle Holocene(individual/g)

以上结果可见，各要素以3.00~2.80 m为界，前后分布形态有明显区别。粒度方面砂降至最低，中值粒径在此形成“V”转折，分选有突变态势，偏态由正区间进入负区间并波动，峰态在此达到极高点，微量元素也多形成“V”形转折，碎屑矿物转折点有所滞后，原因是其不如元素活泼灵敏。在转折点沉积物变粗、优势组分粉砂突降、分选最差、峰态尖锐，显示侵蚀较强，水动力强烈，长石/石英下跌趋势明显。以上结果显示综合沉积环境剧变，显著海侵开始。

ZK1钻孔所在的防城港湾南部15 m水深附近的0602孔研究揭示，属中全新世沉积物1.44~1.41 m埋深的¹⁴C年龄为(5.83±0.30) ka B.P.，有孔虫、介形虫含量丰富，并含海胆刺，反映了受到海侵而形成的近岸浅海相环境，向下2.18~2.37 m埋深的¹⁴C年龄为(7.53±0.26) ka B.P.，除大量植物碎屑外，未发现有孔虫、介形虫，反映陆相环境^[6]。

ZK1钻孔东部临近大风江口的ZK4钻孔显示，6.2~6.0 m的¹⁴C年龄为(6.01±0.03) ka B.P.，也为沉积环境的转折点，粒度突变，Sr/Ba明显上升并波动维持，海绿石开始富集，有孔虫明显增加，硅藻半咸水种和咸水种丰度增加，由河流冲积相向浅海湾相进化。已有的北海外沙澙湖CK10钻孔研究显示，属中全新世沉积物3.30~3.20 m深度的¹⁴C年龄为(5.99±0.11) ka B.P.，正是硅藻Ⅴ组合向Ⅵ组合转折界线，淡水种硅藻急剧减少，半咸水种和咸水种大幅增加，有孔虫也开始明显增加，显著海侵开始，由河口沼泽转变为河口湾^[7]。

涠洲岛海区有孔虫氧同位素显示，自(5.70±0.22) ka B.P.以来底层水温不断升高，至(4.09±0.20) ka B.P.才下降，这与南部陆架海水北侵有关，对广西气候变化的研究也以6 000年为中全新世早期和中全新世中期之转折^[1]。近岸作为海陆界面，以上并非偶然现象，与气候变化相联系。施雅风等^[8]认为6.00 ka B.P.处7.20~5.00 ka B.P.为中国全新世大暖期的鼎盛期转向气候恶化的转折点，而近来国内外诸多研究成果揭示，距今6 000年全新世中期是轨道尺度上十分重要且需要加强研究的时期^[8-10]。中国全新世气温集成序列在6.00 ka B.P.出现显著的负距平，同属季风区的青藏高原东部、中部、北部的沉积物、冰芯和泥炭均显示5.90~5.50 ka B.P.出现气候转折和植被转化，云南XR1石笋显示6.00~5.80 ka B.P.暖湿气候达到盛期即将开始迅速调整，(5.84±0.50) ka B.P.前后为突变期。贵州BG1石笋氧同位素显示5.80 ka B.P.为1万年以来温润期迈向衰退期的转折点，其它石笋记录也有类似特征^[11-14]。总体表明6.00 ka B.P.前后是夏季风衰退和冬季风加强的转换阶段，与ENSO活动、北大西洋涛动NAO也均有关系，6.00~5.70 ka B.P.为北大西洋大暖期和新冰期之转折^[15-16]。本岩芯已在转折点表现为干冷气候，与邻区同期记录的气候变化保持一致^[17-20]，与区域乃至全球气候变化联系紧密。

对海南岛的研究表明，全新世高海面分为3个阶段，而第一期(7.30~6.00 ka B.P.)也为中国大部分沿海高海面期，6.00~5.00 ka B.P.剧烈波动下降，也有人认为南海及周缘地区海平面最高在7.00 ka B.P.。在6.00 cal.ka B.P.高海面之后的海面下降使得珊瑚化石多出现在6.0 cal.ka B.P.及其之后。南海珊瑚礁显示6.0 ka B.P.为强夏季风和高SST(海面温度)末期，El Nino出现衰减迹象。雷州半岛6.00~5.70 ka B.P.为高海面末期，其后明显波动下降^[21-22]。根据本研究同期在北部湾南部海盆钻取的对比岩芯STAT22的Sr/Ba^[23]，295~290 cm为全新世早期(10.12±0.03) ka B.P.(11.11 cal.ka B.P.)开始海侵，而280~275 cm年代即中全新世(5.82±0.03) ka B.P.(6.23 cal.ka B.P.)仍维持高海面，至245~240 cm处5.21±0.03 ka B.P.(5.55 cal.ka B.P.)降至低海面(图 7)。北部湾呈口袋形，深入陆地，北部西岸高程较高，地壳沉降缓慢^[3]，由于6.00~5.70 ka B.P.前后夏季风减弱、冬季风加强，维持高海面的热力学和动力学因子减弱而难以为继，高海面快速下降，波峰能量向北部湾北岸传播。

图 7 (Fig. 7)

图 7 北部湾南部海盆STAT22岩芯Sr/Ba的深度分布 Fig.7 Sr/Ba distribution of STAT22 core sediments in basin of southern Beibu Gulf

对广西西部防城海湾湾外的沉积物岩芯进行取样测试与综合分析，得到如下结论：

(1) 孢粉反映为亚热带气候，气候波动变化，受到海侵环境之后由沼泽相转为浅海相。

(2) 沉积物为粘土质粉砂、砂质粉砂和粉砂质砂，分选较差，波动变化。微量元素呈现与中值粒径同增的态势，碎屑矿物以氧化物类和硅酸盐类依次占优，海侵前期重矿物颗粒数量占优，之后由于海岸后退，水深加深，水动力减弱，沉积环境趋于稳定而减少。

(3) 岩芯3.1~3.0 m处(5.70±0.07) ka B.P.紧邻环境转折点，具有变干变冷、风化减弱、陆源萎缩的特征，邻区钻孔也显示于6.00 ka B.P.前后有相似变化，是对中全新世6.00 ka B.P.大范围气候变化之响应，属于全球变化的范畴。此后Sr/Ba和有孔虫、硅藻等生物指标大幅上升，大规模海侵开始。岩芯全新统与其下晚更新统具有强烈剥蚀界面，两者厚度小但年龄差距极大，显示海侵迅速且显著。

(4) 研究区海侵大规模起始对应于南部高海面快速下降时段，是由于南部高海面波动向北岸传播，具有反相的特点。