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user: 2. 对深沪湾海底古森林及晚更新世古牡蛎滩的古地震成因研究催生了沉积压实研究 华南地区海岸带因湿润多雨天气，地壳活动遗迹，古地震遗迹易被侵蚀而不易保留，活动断层多是沟谷，易积水，像干旱地区那样通过开挖探槽揭示地层错位研究古地震较困难。为研究海岸地壳活动性，很多研究者通过钻孔等多手段形式采取滨海相沉积样品，通过对压实量的估算及对古海平面遗迹年龄及位置的比较 [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 23 ] [ 24 ] ，从一个方面了解海岸地壳的活动程度 [ 30 ]。 笔者在多年来海岸带的地震地质调查，历史地震调查和海岸带第四纪研究中的经验使笔者总是感觉前人对滨海相沉积压实研究得出的结论存在问题，深感解决认识晚更新世中晚期以来的滨海相沉积压实量的重要性和必要性。 1 笔者指出上述9355 ± 199 a.BP的牡蛎测年，可能误差较大而偏年轻，理由是：1) 钻孔揭示深沪湾生长古森林的全新世凹陷底部含20~30 cm厚的碳化，半碳化木和未碳化木碎片夹有小量砾石 [ 76 ]。 碳化，半碳化木 14 C测年为距今10，670 ± 280 a，说明距今10，670 a左右深沪湾内的陆地凹陷就已生成，已是陆相环境 [ 35 ] [ 36 ] [ 43 ]；2) 深沪湾沿岸地堑内闽东南地质队1986年在沿岸海尾寮村西侧608号钻孔 [ 72 ] 孔深10.5~12.2 m (海拔−2.5~−4.2 m)含砂粘土，见少量横滨盒形藻(Bidduiphia grandieri Schmidt)，为潮间带硅藻。该层孔深11.5~11.6 m (海拔−3.5~−3.6 m)样品 14 C测年为20，200 ± 510 a，说明这时期海水已到达深沪湾。这与深沪湾当时大量生长古牡蛎 [ 43 ] 相合。但是该孔孔深5.0~7.0 m为灰黑色黏土及细粒次稜角状石英砂，所含硅藻全为淡水类，含松粉。孔深5.50~5.70 m (海拔2.5~2.3 m)灰黑色含砂粘土，为淡水沼泽沉积， 14 C测年为11，480 ± 400 a.BP [ 72 ] ，这个年龄时间是当时深沪湾已经历第一次大古地震导致快速大幅度抬升，但还未经受深沪湾后来的全新世的两次大地震下沉(两次地震下沉幅度总共超过6 m [ 76 ] [ 78 ])，现在的状况是深沪湾已经受了全新世两次大古地震造成的快速下沉后的状况，也就是说距今11，480 ± 400 a这个时间深沪湾地平面至小比现在海拔高6 m以上，即至小在今天海拔以上8.5~8.3 m。距今11，480 a水动型海平面在今天海拔约−3 m，就是说当时608号孔该层沉积高出当时海面至小11.5~11.3 m。说明这时期海水已经离开深沪湾有一定距离，当地已完全处陆地环境。已知距今8000~7000 a深沪湾凹陷槽地内生长茂盛古森林，所以深沪湾牡蛎9355 ± 199 a测年误差偏大。 1986年笔者在执行国家地震局批准并由国家地震局联合科学基金资助的基金研究课题：《闽南粤东沿海地壳长趋势形变及其与地震关系的调查研究——以民间广泛传说的沉东京为例》(批准号J86-II-013)的海岸调查中，通过对“沉东京”的追索调查 [ 31 ] ，徐起浩(1986)首次发现了距今7500 a左右的福建深沪湾(N24˚38'， E118˚39')以古福建油杉为主的大片的海底古森林遗迹 [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] (图1)。其中一棵为直径粗达1 m被海浪搬运到土地寮村岸边的，植物学鉴定为金缕梅科枫香属(Liquidambar L.)，表面炭化了的古树根， 14 C测年为距今8320 ± 150 a [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]。 除此外其他海底古森林树桩在潮间带和潮下带浅滩呈三个区大片分布。已发现65颗古森林树桩 [ 34 ] - [ 39 ]。 海底三个区多棵古油杉树木测得的年龄(aBP)有：中区，7620 ± 130，7550 ± 120 [ 32 ] [ 33 ]；7139 ± 156，6761 ± 193 [ 40 ]；8090 ± 85，7600 ± 75，7440 ± 75 [ 39 ]；西北区，7380 ± 110，7440 ± 120 [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]；东南区，7170 ± 120，6900 ± 130 [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]；9420 ± 160 [ 39 ]。 福建油杉森林今天主要生长在福建沿海海拔1000~1200 m的丘陵山上，最低有分布海拔500 m左右的山地。同一潮间带，在海底古森林中区与东南区之间浅滩，徐起浩等于1986年又首次发现大片的厚层状的原生，连续生长的晚更新世古牡蛎礁 [ 41 ]。 这些礁体大多连成一片，构成宽广的古牡蛎滩 [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]。 很多牡蛎礁体胶结坚硬，成块状，板状，形成大片的古牡蛎贝壳海滩岩 [ 43 ]。 国内多个实验室对深沪湾古牡蛎的测定年龄(a.BP)是：17，330 ± 470，17，480 ± 490，20，760 ± 470，15，790 ± 410，15，460 ± 420，15，520 ± 380，17，230 ± 410，23，820 ± 520，24，110 ± 530，20，980 ± 200，25，800 ± 2490 [ 33 ] [ 42 ] [ 43 ] ，23，810 ± 290 [ 44 ] ，9355 ± 199 1 [ 40 ]。 深沪湾牡蛎测得13个样品年龄，其年龄在约20，980~15，520 a.BP之间的有8个，占所测样品总数61.5%。可以明显看出深沪湾的牡蛎主要生长在距今21，000~15，000 a的时期内。牡蛎通常在河口带的海岸低潮线附近及邻近深度的潮下带海域生长。距今21，000~15，000 a左右是多年来被国内外地学界很多学者认为是全球最低海平面时期，认为当时的海平面比今天低130~150 m，一些学者如美国的J肯尼特等认为这种−100 m以下最低海平面观点已属不容置辩的基本概念的认识 [ 45 ]。 深沪湾的发现对这些被认为是基本概念的认识提出了一系列有待解答，有待重新认识的问题。显然，深沪湾这两项发现是极其罕见的珍贵的自然遗迹 [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] ，它们在今天深沪湾退潮后的潮间带海滩同时出露更是世界奇观。1992年我国国务院批准福建深沪湾海底古森林(含晚更新世古牡蛎滩)为国家级自然保护区 2 ，2004年国土资源部批准深沪湾为国家地质公园 3 ，2009年深沪湾海底古森林国家级自然保护区被中国科协批准为国家级科普教育基地。 2 国务院关于同意天津古海岸与湿地等十六处自然保护区为国家级自然保护区的批复：九、福建深沪湾海底古森林遗迹自然保护区。 中华人民共和国国务院国函[ 1992 ] 166号，一九九二年十月二十七日(说明：保护区范围和保护对象含晚更新世古牡蛎礁遗迹)。 3 国土资源部关于批准河南王屋山等41处国家地质公园的通知。附件第三批国家地质公园名单：14，福建晋江深沪湾国家地质公园。国土资源部文件，国土资发[ 2004 ] 16号，中华人民共和国国土资源部，二OO四年一月十九日。 深沪湾的奇异地貌景观吸引了多学科的很多学者，专家参于了对深沪湾海底古森林及晚更新世古牡蛎滩及古环境的调查，探讨和研究 [ 51 ] - [ 65 ]。 也开始形成当地结合地学科普和历史古迹旅游的新景象。 为揭开深沪湾海底古森林与晚更新世古牡蛎滩同时在今天深沪湾潮间带海底共存出露的成因奥秘，笔者认为必须了解东南沿海晚更新世以来的水动型海平面究竟是怎样变化的？晚更新世以来东南沿海存在怎样的海岸地壳运动？1991年国家地震局批准，地震联合科学基金资助笔者的第二个研究课题：《海平面变化，海岸升降与地震关系研究》(批准号91161)。在这个课题的研究中笔者收集了东南沿海分布在潮间带及其附近上下数m至数10 m的晚更新世中晚期距今45，700 a以来的491个滨海相沉积样品4-2 (徐起浩1996课题研究最终成果报告)，显示了距今年龄愈老滨海相沉积样品愈少，年龄愈小，滨海相沉积样品愈多的特点。其中距今21，000~15，000 a滨海相样品(不含深沪湾样品) 40个。根据大量看得见摸得着的晚更新世中晚期滨海相沉积样品和测年资料，笔者在多种刊物发表文章指出应该不存在最末盛冰期(距今 图1. 深沪湾海底古森林及晚更新世古牡蛎滩，沿岸地层、断裂及地堑西侧湖泊分布图 [ 84 ] 4 资料据：1) 广东省中山市石岐格力商业大厦场址地震安全性评价报告场址地质部分(徐起浩编写)。广东省地震局，1993年；2) 国家地震局联合科学基金资助课题：海平面变化，海岸升降与地震关系研究(课题批准号91161)课题研究最终成果报告。徐起浩。广东省地震局，1996年4月。 图2. 广东中山石岐富华路北珠海格力商业大厦场址钻孔地质剖面图 [ 71 ] [ 99 ] 4 。场区钻孔ZK1，ZK2孔深38.7 m以上沉积几乎都不同程度地含牡蛎贝壳或其碎片，或含咸水，半咸水硅藻。ZK1孔深6.46~11.70 m，24.0~32.40 m，ZK2孔深7.95~10.10 m，都为花斑状粉质粘土或粘土，以往有研究者认为，花斑粘土为暴露氧化沉积，属间断沉积风化面。但本场址钻孔显示花斑粘土含牡蛎贝壳，含大量咸水硅藻。5个钻孔剖面图显示，ZK1，ZK2花斑粘土与其他钻孔相同高度的淤泥等沉积为同时异相沉积，距今21，000~15，000 a，场址ZK3，ZK4钻孔沉积滨海相淤泥，清楚显示距今45，000 a以来场区滨海相沉积是连续的。资料显示该场区为稳定小岛，并设定滨海相沉积无压实，根据该场地滨海相沉积层建立了《广东中山石岐距今45，000年以来渐进上升水动型海平面变化曲线》 21，000~15，000 a) −100 m以下最低海平面(徐起浩，1993，1995，1996 a ，1996 b ，1996 c ) [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]。 笔者还亲自进行较多的海岸地震工程场地钻孔地质编录，详细观察钻孔岩芯，1992年在广东中山石岐富华路北珠海格力商业大厦场址的地震工程中，对钻孔岩芯进行了仔细观察，密集采样，详细微体古生物鉴定和年代学测定，发现距今45，000 a以来滨海相沉积是连续的 [ 71 ] (图2)。该场地ZK1钻孔孔深38.5~38.6 m淤泥含牡蛎贝壳 14 C测年为45，120 ± 910 aB.P (钻孔中从上到下顺序连续多个小距离间隔密集样品，顺序连续多个密集测年，现有同位素 14 C测年技术可以测出这个年龄)。并且与珠江三角洲内其他地区共27个钻孔，韩江三角洲11个钻孔的滨海相沉积进行时空位相比较，论证了该地震工程场地在广东沿海晚更新世中晚期以来抬升最小，下沉也最小，是难得的稳定小岛(这部分论证资料图因用于比较的钻孔较多，图幅较大，该论文发表时文献 [ 71 ] 编辑部提议论文中只要指出这点就行，可以让读者自己去比较而被提议删去38个钻孔剖面82个滨海相样品时相比较图)。根据这些资料，结合笔者本人野外调查经验，设定晚更新世以来滨海相沉积无压实，并据此建立了广东中山石岐距今45，000 a以来的渐进上升水动型海平面变化曲线 4 (徐起浩，1997) [ 71 ]。 依据该曲线，距今21，000~15，000年的海平面相应在今天海拔约−8.2~−4.7 m之间。并且根据深沪湾沿岸ZK608号钻孔岩芯测年及孢粉分析，距今(20200 ± 510) a当时深沪湾地区不是盛冰期寒冷气候，而是湿热气候，气温可能比今天还更温暖些 [ 43 ] [ 72 ]。 其后依据该水动型海平面变化曲线对东南沿海海岸带地壳运动展开了了进一步的研究(徐起浩，2001) [ 30 ]。 期间福建省地震局的科技人员对海岸带晚更新世中晚期以来包括被人们认为的距今21，000~15，000 a最末冰期的海平面遗迹也收集了大量的资料并做了相当的研究工作(丁祥焕等，1998) [ 73 ])。 深沪湾海底古森林发现后，笔者在上世纪七十年代的卫星象片中很快发现深沪湾地区具清晰的全新世活动地堑，深沪湾海底古森林和晚更新世古牡蛎滩正处在全新世下沉的地堑内 [ 32 ] [ 72 ]。 笔者具有1976年和1984年两次在海南岛东寨港等地调查1605年琼州71/2级大地震导致陆陷成海的震害经验。这些都使笔者很快联想到福建深沪湾海底古森林很可能与全新世强古地震相关。 图3. 根据钻孔中的连续滨海相沉积及论证钻孔所在场区晚更新世中晚期以来地壳相对稳定及设定该时段滨海相沉积无明显压实得出的《广东中山石岐距今45，000 a以来的渐进上升水动型海平面变化曲线》用于研究福建深沪湾晚更新世中晚期以来地壳运动与古地震展示(据文献 [ 43 ] [ 71 ] [ 76 ] [ 78 ]) 但笔者又想到，现今福建大片的古油杉森林只能生长在今天海拔500 m至1200 m的丘陵山上，为何距今7500 a左右在深沪湾距海岸不远的低海拔处也能生长？笔者通过对深沪湾岸边ZK0013等钻孔内土样所含的植物孢粉分析，发现距今8000~7200 a左右深沪湾地区的古气候比今天温度低，为涼干气候(徐起浩等，1991)，使得当时古油杉生长线下移，在比今天生长地区海拔更低的地方生长 [ 72 ]。 这与Dennon et al. (1973) [ 74 ] 曾推测7800 aBP可能是全新世含的小冰期冰川复增长的其中一个峰值时期，及施少华(1993) [ 75 ] 研究认为全新世早期存在距今8200~7000年的冷期认识是比较一致的。 初步研究认为深沪湾海底古森林与晚更新世古牡蛎滩在今天深沪湾潮间带共存，可能是由距今4万年以来的古气候，古海平面变化及地壳运动综合造成的(徐起浩等，1991) [ 72 ]。 带着以上这些经验和认识，通过上述研究，笔者认为具备了深沪湾古地震研究的一定的理论基础和条件。1997年中国地震局批准，地震联合科学基金资助笔者的第三个研究课题《福建深沪湾海底古森林及晚更新世古牡蛎滩成因的古地震研究》(批准号197096)。通过多手段的研究表明，深沪湾曾发生过大约距今12，000 a，7000 a和距今2400 a的3次大古地震(徐起浩等，2001，2002，2002 b ，2002 c ，2006) [ 43 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] ，其震级都在7级以上(有的可能达8级 [ 80 ])。使得深沪湾距今47，500 a ± 3700 a [ 76 ] (深沪湾ZK2孔生长古森林凹陷表层的含砾砂粘土年龄)以来依次经历下列环境变化过程：1) 陆地，约距今47，500 a深沪湾晚更新世以来的最早陆地；2) 海洋，由于海进，约距今30，000至12，000 a，深沪湾晚更新世以来第一次形成海洋，其间约距今25，000 a至15，000 a深沪湾地壳与水动型海平面同步上升，环境相对较稳定，深沪湾河口带大面积持续生长古牡蛎，形成宽广的深沪湾古牡蛎滩；3) 大古地震海洋变成陆地，约距今12，000 a左右深沪湾发生晚更新世晚期以来的第一次大古地震，深沪湾快速上升，牡蛎滩快速脱离海面，避开了高能海浪的侵蚀，能得以长时间较多保留，深沪湾第二次成为陆地。4) 持续抬升地表形成凹陷槽地，约距今12，000 a至10，000 a左右深沪湾陆地因持续抬升被切割，形成多个凹陷槽地(徐起浩等2000，2002) [ 35 ] [ 36 ] ，部分牡蛎滩也被侵蚀切割。1998年5月笔者考察时在中区海底古森林的北西侧也发现有小片表面被搅乱了的晚更新世古牡蛎及牡蛎滩(徐起浩，1998) [ 34 ] ，推测这小片牡蛎滩原来和中区海底古森林东南侧的大片牡蛎滩是连成一片的。后来地壳抬升，表层被切割形成凹陷槽地才被分开。5）地壳较稳定，凹陷槽地内生长古森林。距今10，000~7000 a深沪湾地壳较稳定。因距今7800~7200 a深沪湾的古气候温度较今天低 [ 39 ] [ 72 ] [ 74 ] [ 75 ] ，在深沪湾沿岸低海拔的水分和阳光充足的多呈NEE走向的凹陷槽地内生长以古油杉为主夹有南亚松，桑树，皂夹，枫香属植物的混交森林 [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 39 ] [ 81 ]；6) 大古地震陆地变成海洋，约距今7000 a深沪湾发生晚更新世晚期以来的第二次大古地震，深沪湾快速下沉，古凹陷，古槽地内的古油杉等森林首次沉没于海，深沪湾晚更新世中晚期以来第二次形成海洋(含泻湖)环境。但凹陷槽地外高地上的古牡蛎滩尚未沉没于海。7) 地壳较稳定，深沪湾海洋泻湖环境。约距今7000 a至距今2800 a深沪湾为海洋泻湖环境，深沪湾地壳较为稳定；8) 缓慢抬升海洋泻湖变成陆地与沼泽，约距今2800至2400 a，深沪湾微弱抬升，晚更新世晚期以来第三次形成陆地与沼泽环境(时间较短)；9) 大古地震陆地沼泽变成海洋，约距今2400 a深沪湾发生晚更新世晚期以来的第三次大古地震，深沪湾快速下沉，变成茫茫海洋，古森林沉没更深海底，凹陷槽地外陆地上的残留牡蛎滩也沉没于潮间带海底，深沪湾第三次变成海洋环境，海底古森林与晚更新世古牡蛎滩都出露在今天深沪湾潮间带海底。由于快速下沉，且沉入潮间带海底时间不长，使得残留古牡蛎滩能保留至今。距今约47，000 a以来深沪湾经历过3次成陆，3次成海的变化，使得深沪湾逐渐形成今天面貌 [ 42 ] [ 43 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]。 这是我国首次在海岸带地区发现全新世强古地震。福建深沪湾古地震和地壳运动研究不仅对福建沿海，而且对同处东南沿海地震带的广东，广西，海南海岸带地区的地震研究及可能的震害预测都有一定意义。上述成果的得出在研究中都没有离开前述的广东中山石岐距今45，000 a以来的渐进上升水动型海平面变化曲线(图3)。上已述及，这条曲线是在设定滨海相沉积无压实的前提下使用的，虽然在深沪湾结合该水动型海平面变化曲线得出的研究结果具相当好的合理性，但是至今以前无论国内还是国外研究沉积学的学者们几乎都毫无例外的认为晚更新世中晚期以来的滨海相沉积不是无压实而是存在很重要的压实作用。显然不真正识别晚更新世中晚期以来的滨海相沉积压实量，将会影响人们对上述的广东中山石岐距今45，000年以来的渐进上升水动型海平面变化曲线的适用性的认识，对笔者多年来福建深沪湾古地震和地壳运动等研究成果的确认也会产生影响。这也就更进一步的激发了笔者对沉积压实量研究的责任感，使命感和紧迫感。 综上所述，滨海相沉积压实研究是笔者在海岸带长期从事地震地质理论和实践中，在对深沪湾海底古森林及晚更新世古牡蛎滩今天在深沪湾潮间带和潮下带海滩共存成因的一环扣一环研究中被催生出来的。