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海岸沉积记录对研究海岸带环境演变过程和人类活动的沉积响应方面具有科学实践意义。热带生物海岸及其生态系统研究是目前地学领域的热点之一,其中红树林海岸是发育红树林沼泽的特殊海岸类型。本文利用采集的柱状岩芯和野外调查资料,对东寨港红树林潮滩沉积物进行了粒度、常量元素(Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、MnO、Na2O、P2O5、SiO2、TiO2)、微量元素(As、Pb、Rb、Sr、Ba、Zn、Cu、Cr、V、Ni)和烧失量(LOI)以及137Cs和210Pb,14C等指标的实验分析,根据实验数据,结合多方面的科学理论方法研究了东寨港红树林潮滩的沉积特征,探讨了全新世早期以来东寨港红树林潮滩的沉积环境演变过程,并分析人类活动对区域环境的影响。
东寨港红树林潮滩因岩芯所处位置不同而得到的沉积速率各异,依据14C测年结果计算,博度区的沉积速率为10.66 mm/a,1.2 mm/a,0.3 mm/a;昌德区的沉积速率为4.15 mm/a;道学区的沉积速率为0.18mm/a。依据137Cs和210Pb测年结果计算,野菠萝岛的沉积速率为9.50mm/a,10.13 mm/a;道学区的沉积速率为6.44mm/a。
东寨港红树林潮滩沉积物颗粒组分呈现一定规律性,组分以粉砂为主,平均含量为76.22%,砂含量平均值为15.19%,粘土平均值为8.58%;沉积物组分的类型、组成及分布主要受物质来源、潮汐和河流、沉积环境、海解作用等因素的综合影响。粒度参数数据显示沉积物以中粉砂为主;分选系数值在1.58~2.09之间,分选性较差;偏态数据值域为0.17~0.29,平均值为0.22,为较正偏;峰态值总体为中等峰态,平均值为0.94。沉积物粒度频率曲线为双峰或多峰,主峰为极粗粉砂,峰态尖锐,均为较正偏;累积频率曲线斜率大、变化快。影响东寨港红树林沉积物粒度分布的主要因素为沉积环境水动力和风暴潮。东寨港红树林沉积物粒度具有分形特征。
东寨港红树林潮滩沉积物常微量元素数据显示,CD岩芯常量元素平均值中SiO2浓度高达72.87%,Al2O3为10.67%,其它常量元素均低于10%;微量元素中Ba平均浓度达362.96μg/g,Rb、Sr、Cr、V各元素浓度均值介于50~90μg/g,Zn为41.60μg/g,其它微量元素均小于20μg/g。BD岩芯常量元素中K、Mg、Na、P、Ti、Mn平均值均低于3%,SiO2最高达67.05%;微量元素中Ba浓度含量最高,平均值为335.14μg/g,Rb、sr、Zn、Cr、V值域为50~100μg/g,Pb、Cu、Ni、As浓度在30μg/g以下。YBL岩芯与其它岩芯相比,常量元素中Si平均含量相对较低为43.78%,Al2O3、Fe2O3和TiO2则平均含量较高,分别为21.10%、16.94%、3.83%;微量元素中Ba明显低于其它岩芯,Zn、Cr、Cu、V、Ni各元素平均浓度均高于其它岩芯,尤其是Cr、V元素显著较高,分别达338.90μg/g、271.58μg/g。DX岩芯常量元素中Al2O3、Fe2O3仅次于YBL岩芯平均值为15.96%、10.17%;微量元素中Cr、V、Cu、Ni各元素平均浓度次于岩芯YBL的含量,数值较高。沉积物元素分布主要受红树林沉积物有机质、海水介质条件、沉积物粒度组分等因素的影响。
根据BD和DX岩芯的实验分析指标综合判断东寨港红树林潮滩沉积环境的演变过程分为四个阶段:第Ⅰ阶段(8260~7500 Cal.aBP)为陆相沉积环境,低海平面时期;第Ⅱ阶段(7500~6300 Cal aBP)为陆海相沉积,海平面快速上升时期;第Ⅲ阶段(6300~3150 Cal aBP)为现代泻湖相沉积,海平面降低时期;第Ⅳ阶段(3150至现今)海平面下降,泻湖相沉积。CD岩芯沉积记录对海南1605年历史地震事件具有响应特征。
东寨港红树林潮滩沉积物的粒度与重金属的变化规律遵从“粒控效应”;沉积物重金属的积累以自然作用为主,其中野菠萝岛因近40多年来人类活动在此区域加剧,造成沉积物中的重金属富集速度加快。选择重金属As,Pb,Zn,Cu,Cr5种元素,采用Hakanson提出的潜在生态风险指数法进行评价,结果显示:各岩芯沉积物重金属的潜在生态风险系数(Eri)除了YBL岩芯的Cr富集程度在近45a间高于40达中等危害程度外,其它均低于40;各岩芯潜在生态风险指数(Ri)均小于150,野菠萝岛、道学、博度、昌德各区域生态污染程度依次降低。因此,东寨港红树林潮滩处于轻微的生态风险等级,整体生态环境质量较好。