塑料曾被视为人类智慧的耐用且多用途的象征，如今已迅速成为人类世的标志性材料（Derraik, 2002; Williams and Rangel-Buitrago, 2022; Thompson et al., 2024）。自20世纪50年代以来，全球塑料产量呈指数级增长，到2023年累计产量已超过100亿吨（Jambeck et al., 2015; Geyer et al., 2017; Sonke et al., 2025）。这些塑料中很大一部分在使用后不久就变成了废弃物（Rangel-Buitrago, 2025）。大约80%的塑料被填埋或散布到环境中，只有少量被回收或焚烧（Geyer et al., 2017; Chen et al., 2021）。如今，从山顶到深海平原，从城市土壤到极地冰层，到处都能发现塑料的踪迹（Derraik, 2002; Thompson et al., 2024; Eriksen et al., 2023）。塑料的广泛分布凸显了其双重命运：它们既是生态污染物，也是具有长期地质意义的持久沉积成分。
环境扩散模型证实，塑料在陆地-海洋-大气界面持续循环。最新模拟显示，海洋环境中已存在高达263太克（Tg）的塑料，而在“一切照旧”的情景下，每年有14-23太克的塑料从陆地转移到海洋（Sonke et al., 2025）。观测研究也证实了这一点，发现塑料在河床（Russell et al., 2023）、河口（Biltcliff-Ward et al., 2022）、沿海沉积物（Harris et al., 2021）和大陆架（van Sebille et al., 2020）中积累，它们与矿物颗粒（Russell et al., 2025）和生物成因物质（Rangel-Buitrago et al., 2024）共同沉积。
对于沉积学和地层学而言，将塑料视为耐用且可定年的材料代表着一种范式转变。与大多数天然有机物不同，塑料的降解和生物降解速度相对较慢，因此尽管会不断破碎、溶解和发生微生物转化，但仍能在沉积物中长期存在。从地层学的角度来看，这意味着塑料可以作为人类世的时限性标志物，其保存潜力取决于埋藏条件、氧化还原状态、沉积速率和聚合物类型。实际上，塑料与自然沉积过程相互作用，形成了挑战传统岩石分类的混合沉积体（Rangel-Buitrago et al., 2024; Russell et al., 2025）。它们现在嵌入土壤、河床、三角洲、海滩和海洋沉积物中，作为与放射性核素（Zalasiewicz et al., 2018）、重金属（Rangel-Buitrago et al., 2024）和粉煤灰（Owen et al., 2025, Godin et al., 2024）相当的地层标志物存在。塑料的普遍性、耐久性和成分独特性使其成为20世纪中叶“快速变化期”的理想年代地层标志物（Zalasiewicz et al., 2011, 2016）。
然而，尽管有大量实证研究记录了塑料在各种环境中的存在，沉积学领域仍缺乏将其作为地质因素进行统一概念化的框架（Corcoran et al., 2014; Rangel-Buitrago et al., 2024）。现有的分类方法通常是功能性的（如瓶子、袋子、薄膜）或形态学的（如碎片、纤维），未能捕捉决定其地层作用的搬运、沉积和保存过程（Russell et al., 2025）。这一限制阻碍了跨学科的综合研究，包括沉积学、地貌学和地球系统科学。
本文提出了一个将塑料置于沉积系统中的综合沉积学框架，探讨了塑料作为沉积颗粒的行为，概述了“地质塑料循环”，并引入了基于成因、岩性和沉积相的三级分类方法。这些内容为将塑料视为动态地质材料提供了概念基础。在沉积学和地层学中承认塑料的存在，为人类世提供了持久的沉积特征，将人类影响永久地记录在地质记录中。
塑料-沉积物连续体
塑料曾经在地质记录中较为罕见，如今已在全球范围内的沉积系统中普遍存在（Stubbins et al., 2021）。它们的耐久性、物理多样性和全球分布促使沉积学家将它们与矿物和生物成因颗粒相提并论（Andrady 2022; Rangel-Buitrago 2025）。“塑料-沉积物连续体”概念强调了塑料作为受颗粒大小（Folk, 1966; Nichols, 2009）和形状控制的沉积颗粒的地位。
地质塑料循环
塑料完全由人类工业生产，没有天然的沉积前体。然而，一旦释放到环境中，它们的行为与碎屑沉积物非常相似（Corcoran et al., 2018; Corcoran et al., 2014）。所谓“地质塑料循环”是指从制造到环境扩散、沉积、埋藏和最终成岩的一系列过程（Rangel-Buitrago et al., 2022）（图1）。这一循环将人类圈与地质圈联系起来。
地层记录中塑料材料的地质分类
在过去三十年中，塑料污染已从生态问题（Jambeck et al., 2015, Stubbins et al., 2021, Thompson et al., 2024）发展成为人类世的定义性沉积标志物（Zalasiewicz et al., 2011, Zalasiewicz et al., 2016, Rangel-Buitrago et al., 2024）。随着塑料垃圾嵌入土壤（Sa’adu, Farsang, 2023）、河床（Wang and Hou 2023）和沿海沉积物（Owen et al., 2025），它们形成了新的岩石和沉积类型。
地层学与地球系统的影响
在人类世地层学中，塑料不应被视为单一的标志物，而应作为包括放射性核素、粉煤灰、重金属和其他工业残留物在内的更广泛技术生成信号的一部分（Waters et al., 2022, Kaiser et al., 2023）。最新研究表明，塑料的地层表现高度依赖于具体环境，如沉积环境、沉积速率、氧化还原条件和沉积后变化（Chen et al., …）。
展望与研究重点
塑料已作为持久存在（Corcoran et al., 2014）、可定年（Zalasiewicz et al., 2015, Zalasiewicz et al., 2018）且全球分布的材料进入地质记录（联合国环境规划署, 2021）。尽管其存在无可否认，但对其地层作用的系统研究仍处于初级阶段。推进这一领域需要沉积学、地层学、地球化学和地球系统科学领域的共同努力。
当前的塑料分类方法
CRediT作者贡献声明
William J. Neal：撰写初稿、进行形式分析、概念构建。
Mohamed Ben-Haddad：撰写初稿、进行形式分析、概念构建。
Nelson Rangel-Buitrago：撰写初稿、制定方法论、进行形式分析、概念构建。
Francois Galgani：撰写初稿、开展调查、进行形式分析、概念构建。
Kathleen Nicoll：撰写初稿、进行形式分析、概念构建。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。 
