全新世海平面变化及其对印度喀拉拉邦西南部塔拉塞里河口地貌演变的影响

《Quaternary International》：Holocene sea–level changes and fluvial controls on the geomorphic evolution of the Thalassery river mouth, southwest Kerala coast, India

Holocene时期喀拉拉邦北部Thalassery河口沉积模式及地貌演变研究，通过多代理方法揭示8086-2129年BP间六阶段沉积序列，显示季风强度与海平面变化共同驱动低能河控环境向潟湖环境转变，为热带沿海地貌演化提供新证据。

　　

普拉纳夫·普拉卡什（Pranav Prakash）| 马苏德·考萨尔（Masud Kawsar）| A.S. 雅穆纳（A.S. Yamuna）| M.C. 马诺杰（M.C. Manoj）| 拉杰什·雷古纳特（Rajesh Reghunath）| 乔蒂·斯里瓦斯塔瓦（Jyoti Srivastava）| A.S. 萨蒂莫尔（A.S. Sathimol）| C.D. 阿朱（C.D. Aju）| 拉杰维尔·夏尔马（Rajveer Sharma）| 帕维特拉·V·库马尔（Pavitra V. Kumar）

印度喀拉拉邦蒂鲁瓦纳坦普拉姆卡里亚瓦托姆（Kariavattom）喀拉拉大学地质系，邮编695581

摘要

全新世期间的气候波动和相对海平面变化显著影响了印度西南海岸沿岸地貌的发育。本研究通过分析在喀拉拉邦北部泰拉塞里河口（Thalassery River）附近采集的湿地沉积物岩芯，探讨了全新世的沉积模式、相对海平面变化对沉积环境的影响以及地貌变化过程。采用多指标方法（包括AMS放射性碳测年、粒度分析、端元建模、地球化学分析、微化石组合和多元统计分析），揭示了大约8086至2129年前的六个不同的沉积阶段。研究记录了晚第四纪河流-海洋沉积物在新生代红土基底上的沉积过程，这一过程受到约8086–7666年前海洋条件的影响。随后，在约7605至5971年间，河流流量增加，化学风化作用增强，这大致对应于印度夏季风（ISM）的加强期。从约5851至3846年，沉积环境逐渐转变为能量较低的潟湖环境，反映了水动力活动的减弱。在约3737至2964年间，水动力活动短暂恢复，之后系统进入了一个几乎停滞的潟湖状态，这种状态持续到了约2129年前。与区域和全球古气候记录的对比表明，这些变化与8.2千年前的一次干旱事件以及全新世气候最适宜期（Holocene Climate Optimum）高度吻合，凸显了季风变化和相对海平面变化对海岸沉积的共同影响。这一综合重建为了解喀拉拉邦北部较少研究的地区全新世河流-海岸相互作用提供了新的见解，并加深了我们对长期水文气候因素如何塑造热带海岸地貌的理解。

引言

全新世以显著的气候波动和相对海平面变化为特征，这些变化塑造了全球现代海岸地貌和沉积环境。在印度西南海岸，这些过程通过一系列地貌特征得以体现，如河口、回水区、潟湖、高原和岛屿等，它们共同构成了全新世海岸动态的宝贵档案（Arulbalaji等，2021；Murali等，2024a；Nair等，2010；Shaji等，2022）。这些地貌的演变反映了相对海平面波动、印度夏季风变化和沉积过程之间的相互作用。印度夏季风对海岸水动力和沉积物输送起着主导作用。海平面的季节性变化主要受大气压力梯度、风应力以及降水驱动的径流影响，在季风季节期间由于河流流量增加而加剧（Shankar，2000；Unnikrishnan等，2006）。 来自印度次大陆的区域性季风记录显示，在全新世早期至中期，印度夏季风强度增强，随后在全新世晚期逐渐减弱，并在8.2千年前和4.2千年前出现了明显的干旱阶段（Agnihotri等，2003；Chakraborty等，2021；Dixit等，2014b）。大约9千年前至5千年前，尤其是全新世气候最适宜期（HCO），季风强度显著增强，导致河流流量增加和沿海盆地沉积物堆积（Agnihotri等，2003；Banerji和Padmalal，2022）。这一相对湿润的时期被8.2千年前的干旱事件打断，这是一个全球公认的干旱期（Alley等，1997）。随后，在约4.2千年前，印度夏季风显著减弱，标志着梅加拉亚阶段（Meghalayan Stage）的开始（Dixit等，2014a）。这一转变与南亚地区的广泛干旱现象相关，并伴随着社会动荡，包括印度河流域文明的衰落（Banerji和Padmalal，2022；Fleitmann等，2003；Staubwasser等，2003）。先前在印度西南海岸的研究提供了关于全新世海平面变化、季风变化和地貌演变的宝贵信息（Arulbalaji等，2021；Banerji等，2021；Das等，2024；Limaye等，2017；Maya等，2022；Padmalal等，2011）。进一步的研究还揭示了海岸过程和气候变率在塑造区域地貌中的作用（Reshma等，2025；Sandeep等，2017；Shaji等，2022；Sheela Nair等，2018；Yamuna等，2024，2026）。侵入-退缩作用、河流-海洋相互作用以及季风驱动的沉积过程在喀拉拉邦海岸地貌的形成中发挥了关键作用（Alappat等，2015；Banerji等，2021；Maya等，2017；Vishnu Mohan等，2022；Murali等，2024b；Padmalal等，2014a，2014b；Pradeep等，2022；Tiju等，2021；Varghese等，2018；Veena等，2014）。喀拉拉邦的古气候研究表明，湿润和干旱阶段的交替与全球气候变率有关（Limaye等，2017；Sandeep等，2017），在季风强度增强期间，潟湖的填充以及从半咸水系统向淡水系统的转变（Banerji等，2021；Das等，2024；Maya等，2022；Padmalal等，2011；Shaji等，2022），以及海平面变化、构造活动和人类活动对海岸线动态的显著影响（Arulbalaji等，2021；Narayana和Priju，2006；Sheela Nair等，2018）。全新世晚期以受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）事件和北大西洋冰筏事件影响的短期气候波动为特征，导致了千年至百年尺度的季风变化（Berkelhammer等，2012；Chakraborty等，2021；Moy等，2002）。最近在印度南部进行的研究进一步强调了印度夏季风、ENSO、印度洋偶极子效应和海平面变化在驱动水动力过程中的共同作用。尽管这些发现为印度西南海岸的全新世海岸演化提供了总体框架，但喀拉拉邦北部海岸的研究仍相对不足。 在本研究中，我们整合了沉积学、地球化学和地质年代学数据，重建了喀拉拉邦北部海岸的全新世海平面变化、沉积过程和地貌演变，从而加深了对全新世古气候和海岸动态的理解，为可持续海岸管理和气候变化适应策略提供了重要依据。

区域背景

研究地点科杜瓦利（Koduvally，坐标11°46′01.5″N，75°28′37.3″E）位于印度西南部喀拉拉邦卡努尔区（Kannur District）的泰拉塞里县（Thalassery Taluk）（图1）。该地点海拔约31米，距离当前海岸线约0.57公里，位于泰拉塞里河（Thalassery River）的泛滥平原内，靠近泰拉塞里河（Kuyyali River）和达尔马多姆河（Dharmadom River）的交汇处。泰拉塞里河发源于西高止山脉（Western Ghats）的布拉马吉里山（Brahmagiri Hills），向西流入阿拉伯海，其携带的沉积物量在河流流经该地区时逐渐增加。

材料与方法

2023年3月，我们在科杜瓦利的一个湿地使用旋转钻探技术采集了一个长3.34米的沉积物岩芯（见补充文件2）。岩芯的上部1.16米由松散的砂质物质组成，其中混有粘土和水，显示出沉积物混合和沉积后的扰动迹象，因此仅对剩余的2.18米进行了进一步分析。随后将样本运输到研究中心。

岩性和地质年代学

分析的沉积物岩芯段（2.18米）包含层状砂、粉砂和粘土（图2a）。底部区间（310–334厘米）主要由中粗粒砂组成，而上部区间（116–310厘米）主要由粉砂沉积物构成，含有少量砂和粘土。在290至334厘米之间发现了破碎的微化石和巨化石，以及红土质卵石，标志着从未固结沉积物向下方红土基底的过渡。

沉积过程与沉积环境：端元分析的启示

通过端元分析识别出六种主要的沉积机制。端元在C-M图（Passega，1964；Passega和Byramjee，1969）上的分布及其与其他指标的相关性，为研究期间盛行的沉积环境和过程提供了宝贵信息。‘溢岸池’相（overbank pool facies）中的EM1图显示，这种端元代表了一个水动力较弱、较为平静的稳定沉积环境。

结论

对喀拉拉邦北部湿地沉积物岩芯的多指标研究为印度西南海岸这一研究不足区域的全新世河流-海岸演化提供了新的见解。通过整合沉积学、地球化学、微化石和统计数据，揭示了大约8086至2129年前的六个沉积阶段，记录了由于季风变化和相对海平面变化导致的水动力机制、沉积物供应和地貌环境的渐进性变化。

CRediT作者贡献声明

普拉纳夫·普拉卡什（Pranav Prakash）： 起草初稿、可视化、验证、方法论设计、调查实施、数据分析、数据整理。 马苏德·考萨尔（Masud Kawsar）： 起草初稿、可视化、验证、方法论设计、概念构建。 A.S. 雅穆纳（A.S. Yamuna）： 审稿与编辑、验证、方法论设计、概念构建。 M.C. 马诺杰（M.C. Manoj）： 起草与编辑、审稿与编辑、初稿撰写、可视化、监督工作、资源协调、方法论设计、概念构建。 拉杰什·雷古纳特（Rajesh Reghunath）： 审稿与编辑、监督工作、资源协调。

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。

致谢

作者感谢新德里的Inter-University Accelerator Centre（IUAC）提供的AMS ^14C测年设施，该设施由印度政府地球科学部（Ministry of Earth Science，MoES）资助（项目编号MoES/16/07/11(i)–RDEAS和MoES/P.O.(Seismic)8(09)–Geochron/2012）。同时感谢勒克瑙的Birbal Sahni古科学研究所（BSIP）提供粒度分析设施，以及蒂鲁瓦纳坦普拉姆的国家地球科学研究中心（NCESS）的许可支持。