马普塔兰屏障-沙丘复合体的发光年代学与沉积学研究（南非）：对MIS 5e时期沙丘形成过程及全新世晚期沙丘再活跃现象的新认识

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Luminescence chronology and sedimentology of the Maputaland barrier–dune complex (South Africa): New insights into MIS 5e dune construction and late Holocene reactivation

　　达里亚·谢米科伦尼赫（Daria Semikolennykh）、阿拉斯泰尔·C·坎宁安（Alastair C. Cunningham）、艾希尔·希萨穆特迪诺娃（Aysylu Khisamutdinova）、阿纳斯塔西娅·诺维科娃（Anastasia Novikova）、西蒙·J·阿米蒂奇（Simon J. Armitage）、玛丽·埃文斯（Mary Evans）、贾斯珀·奈特（Jasper Knight）、雷切尔·豪普特（Rachel Haupt）、阿克塞尔·霍夫曼（Axel Hofmann）
南非威特沃特斯兰德大学地理、考古与环境研究学院，邮政信箱3号，约翰内斯堡2050

**摘要**
马普塔兰德沿海平原上的海岸沙丘系统是记录东南非洲大陆边缘海平面波动、风况以及沉积物循环相互作用的关键档案。本研究对南非夸祖鲁-纳塔尔省理查兹湾（Richards Bay）的一个屏障-沙丘剖面进行了综合分析。通过结合光释光测年、粒度和矿物学分析，识别出了三个不同的风成沉积阶段，从而提高了时间控制的精度，并重新评估了该地区的古环境状况。

该剖面记录了在上一个间冰期（MIS 5e）期间沉积的两个紧密相邻的风成单元。底部的白色、富含石英的沙丘砂层年龄约为129±7千年，属于分选良好的风成沉积物。其重矿物组合以稳定、耐蚀的矿物为主，这与高海平面条件下大陆架和近岸物质的广泛重新搬运一致，尽管风化和水力分选也可能起到了作用。上覆的深棕色含铁砂层年龄约为117±7千年，但具有不同的矿物特征。较不稳定矿物的富集表明这些物质可能来自更近的来源和/或改变了传输路径，而丰富的次生铁氧化物则表明沉积后发生了显著的变化和表面稳定过程。最上层的浅棕色、分选良好的风成砂层形成于全新世晚期，记录了最近的沙丘堆积或先前沉积物质的再移动，稳定过程发生在大约200年内。这些结果为理解东南非洲边缘海岸沙丘系统的演变环境条件和长期动态提供了新的见解。

**1. 引言**
海岸沙丘系统被广泛认为是重要的古地理档案：它们整合了海平面波动、风场变化和沉积物供应的记录，并保存了构造、稳定和再激活的反复阶段（例如Ward, 2006; Andreucci et al., 2010; Tamura et al., 2011; Peterson et al., 2017; Rahimzadeh et al., 2019; Hidayat et al., 2023）。研究海岸沙丘系统可以为第四纪海平面变化和区域沉积动力学提供关键见解。近几十年来，随着光释光测年的应用，对海岸沙丘的研究得到了重新振兴，这种方法可以确定以前难以测年的沉积物的年代。海滩和沙丘提供了理想的光释光测年材料（矿物颗粒），因为强烈的日照和反复的搬运作用促进了光释光信号的优良漂白（例如Lamothe, 2016; Murray et al., 2021）。从大西洋和地中海边缘到澳新地区，光释光测年技术在确定沙丘形成和重新搬运的时间方面非常有效（Singhvi and Porat, 2008; Fruergaard et al., 2019; Sanjurjo-Sánchez et al., 2024; Shulmeister et al., 2024）。

在马普塔兰德沿海平原（南非东南部和莫桑比克南部），第四纪沉积物以层叠的抛物线形沙丘复合体、海岸屏障脊和沙丘间湿地形式存在（Maud and Botha, 2000; Sudan et al., 2004）。沿这条海岸，科学研究与对沙丘中重矿物（钛铁矿、金红石和锆石）的经济勘探并行进行（Johnston, 1986; Tyler and Minnitt, 2004），并且随着新技术的发展而不断进步。最初对马普塔兰德海岸的研究依赖于地貌调查、航拍照片和浅层钻探来绘制海岸沙丘带和内陆抛物线形沙丘场的地图，从而识别出主要的地貌类型并提出了岩石地层学（例如Davies, 1976; Tinley, 1985; Botha, 1997）。21世纪00年代，通过整合沉积学、土壤年代序列和早期光释光测年的研究，人们对沿海平原的晚第四纪演化有了更深入的了解（Botha and Porat, 2000, Botha and Porat, 2007; Porat and Botha, 2002, Porat and Botha, 2008; Sudan et al., 2004; Armitage et al., 2006）。从最初的勘察测绘到更有针对性的沉积学和光释光研究，这一进展通过在南非夸祖鲁-纳塔尔省理查兹湾地区的特定地点重新评估得到了进一步发展，采用了最新的测量技术。

马普塔兰德屏障-沙丘复合体是重建东南非洲边缘中晚第四纪海平面波动和海岸动态的关键古环境档案。由于该地区的长期构造稳定性（Partridge and Maud, 1987, Partridge and Maud, 2000），这一海岸系统有可能提供全球过去海平面位置及相关沉积过程的可靠记录。然而，尽管其重要性不言而喻，但马普塔兰德第四纪沉积物的内部结构、沉积历史和地层框架仍不够清晰。特别是，尚不清楚上一个间冰期的沙丘形成是一个与高海平面相关的单一阶段，还是多次积累、重新搬运和稳定的事件，以及这些阶段如何与沉积物来源和海岸动态的变化相关联。一个主要未解决的问题是缺乏一个可靠的时间框架，这使得地层单元的识别及其在更广泛古地理背景中的定位变得复杂。早期的区域年代学依赖于热释光（TL）和未经校正的红外激发光释光（IRSL）加剂量测量（Porat and Botha, 2008）。虽然这些研究建立了重要的初步时间框架，但这种方法比较新的方法具有更大的方法学不确定性，尤其是传统的长石IRSL信号可能受到异常褪色的影响，而加剂量多分样方法对信号稳定性和剂量估计的控制能力较弱。此后，光释光地质年代学取得了显著进展。对于石英，使用单分样再生剂量（SAR）协议的光释光（OSL）可以更精确地确定等效剂量，并在重复测量周期中更好地控制灵敏度变化（Murray and Wintle, 2000, Murray and Wintle, 2003）。对于长石，高温后IR IRSL协议（如pIRIR290）针对更稳定的信号，受异常褪色的影响较小，并将测年范围扩展到中晚更新世（Thomsen et al., 2008; Buylaert et al., 2009, Buylaert et al., 2012）。剂量率的测定也变得更加精确和可行：厚源β计数结合更新的计算步骤，可以在相对较低的分析成本下获得高精度的β剂量率（Cresswell et al., 2018; Cunningham et al., 2018, Cunningham et al., 2022）。这些发展为重新评估夸祖鲁-纳塔尔省北部的晚第四纪档案提供了及时机会。

在这里，我们整合了来自理查兹湾以北约2公里处一个暴露良好且具有区域代表性的屏障-沙丘剖面的新年代地层学（石英SAR-OSL；长石pIRIR290）、沉积学和矿物学数据。我们的目标是：（i）确定晚更新世主要岩相的可靠沉积年龄；（ii）量化研究剖面中的纹理和矿物学变化，并评估重矿物组合的变化在多大程度上反映了沉积物路径、选择性搬运和沉积后改变；（iii）整合年代地层学和沉积学数据集，重建理查兹湾附近屏障-沙丘复合体上部的晚第四纪古环境演化，将其与古气候和海平面波动联系起来。为理查兹湾沙丘系统建立年代学可以精确地确定夸祖鲁-纳塔尔省中部海岸沙丘形成和再激活的时间，并为沙丘形成过程与海平面变化的复杂性提供新的约束。结合粒度和矿物学证据，还有助于区分沉积信号和沉积后的改变，使理查兹湾的记录能够与其他与上一个间冰期-冰期周期相关的海岸系统进行更直接的比较。

**2. 区域背景**
夸祖鲁-纳塔尔沿海平原从南部的姆通齐尼（Mtunzini）延伸到北部的莫桑比克边界，东侧濒临印度洋。平原的海拔范围从0米到180米不等，局部被河谷和相关的泻湖或湖泊切割。整个第四纪期间，南部非洲基本上保持构造稳定（Partridge and Maud, 1987, Partridge and Maud, 2000），因此海岸演化主要由海平面升降和气候驱动（Partridge and Maud, 1987, Partridge and Maud, 2000）。沿海平原与海洋之间由宽1-2公里、高达180米的屏障-沙丘复合体分隔（当地称为沙丘带），该复合体向北延伸至莫桑比克。屏障-沙丘复合体由上升的、重叠的、朝西北方向的抛物线形沙丘组成（Jackson et al., 2014），主要由晚第四纪风成砂构成。这些沙丘融合成一个向前推进的横向脊，覆盖了退化的老沙丘和沙丘间湖泊，反映了这一海岸段的持续西北方向风成搬运作用（图1D）。海岸侵蚀局部截断了沙丘的海侧坡面，暴露了较老的基底砂层和粘土层。

**3. 材料与方法**
3.1. 研究区域和采样
研究地点（南纬28°47′26″，东经32°06′34″；海拔25-30米）位于南非马普塔兰德屏障-沙丘复合体的海岸悬崖上，靠近印度洋海岸线（图1A, B）。现代海滩向海洋方向缓倾（约3°），由浅棕色、粗粒石英砂组成，其中含有零星的重矿物。海滩宽20-30米，而相邻的屏障沙丘高度约为30-40米以上，覆盖着亚热带海岸森林（图1D）。悬崖上可见明显的海洋侵蚀痕迹，伴有局部坍塌和小规模滑坡（图1C）。暴露的沙丘序列由三个岩石单元组成（地层1-3），通过沉积物颜色、纹理和沉积结构的变化进行区分（图1C）。本小节的目的是详细描述露头尺度上的地层序列，而不是为了与先前确定的Maputaland沿海平原的区域性地层建立直接的形式上的关联。

**地层1**：浅棕色，交错层理，分选良好，主要由中等粒度的沙子组成，成分与现代海滩沙子相似。

**地层2**：棕红色至黄色，交错层理，分选较差，含有铁质外壳和富含铁的薄层。

**地层3**：白色，分选良好的中等粒度沙子。地层3的厚度约为15–20米，覆盖在Port Durnford地层的粘土质淤泥之上，但此处仅研究了其最上层。

露头的详细描述见第4.1节，此处提供了沉积学记录（图3A）。共收集了14个沉积物样本（RB1–0–RB1–13）：其中10个来自露头部分，间隔50厘米；3个来自地层1的中部和上部（图3A）；1个来自露头正下方的现代海滩。海滩样本作为与沙丘沉积物进行比较的本地参考，并不代表整个海滩系统的变化性。这些样本用于粒度分析和矿物学分析。此外，还有7个样本用于光释光测年（RB0–RB6）。

**3.2 实验室方法**
**3.2.1 沉积物粒度分析**
实验室分析在南非约翰内斯堡威特沃特斯兰德大学地理、考古与环境科学学院进行。每个沉积物样本（150克）经过烘干并筛分，去除大于2毫米的颗粒。大约50克的子样本在950摄氏度下进行灼烧损失（LOI）测试，主要测量的是由于碳酸盐分解而损失的质量，同时也有少量来自粘土矿物脱水的质量（Dean, 1974）。每个子样本加热5小时，然后重新称重。每个样本分析三个重复实验，取平均值作为LOI结果；重复实验之间的变异通常小于0.1%。由于沉积物富含石英，因此预计其有机质含量很低，未单独进行量化。

粒度分布使用Mastersizer 3000 Hydro EV激光衍射分析仪测定，测量范围为0.01–2000微米。每个样本在测量前用超声波处理20秒。每个样本测量五次，取平均值用于后续分析。Mastersizer软件生成了主要的粒度参数——D10、D50、D90、峰度、偏度和标准差，用于沉积学解释。粒度数据使用Python 3.11中的Matplotlib v3.9.2可视化。

**3.2.2 光释光测年**
七个沉积物样本（图3A）用于光释光和剂量率测定，这些样本在夜间从新鲜清洁的露头表面采集后立即密封在不透明、防光的袋中以防止光照。光释光测年在南非约翰内斯堡威特沃特斯兰德大学的Geoluminescence实验室进行。样品处理遵循Murray等人（2021）描述的程序，针对180–250微米颗粒范围。碳酸盐通过10% HCl处理至少30分钟直至气体释放完毕，有机质通过30% H2O2处理至少一天。在密度分离前，样品用10% HF处理以去除表面涂层和附着的粘土颗粒，然后用10% HCl处理。石英和长石通过密度为2.58克/立方厘米的钠多钨酸盐（SPT）分离。石英部分随后在40% HF中蚀刻1小时以去除任何残留的长石污染和外部受阿尔法辐射的表面，最后用10% HCl清洗以去除沉淀的氟化物。光释光测量使用Ris? TL/OSL DA-20自动读数仪（B?tter-Jensen等人，2000，B?tter-Jensen等人，2002），该仪器配备内置的90Sr/90Y β源，提供0.10 Gy s^-1的剂量率。β源使用最新的Ris?校准石英（批次207，6.00 ± 0.12 Gy）进行校准，以避免旧批次中存在的问题（Autzen等人，2022）。石英的测量设置使用470纳米激发，通过7.5毫米Hoya 340滤光片检测；长石的测量使用870纳米激发和Schott BG-39 + Corning 7-59滤光片组合进行蓝光-紫色检测。

**3.2.3 光释光测年的有效性评估**
通过IR耗尽比率（(L/T)IR/(L/T)noIR）评估长石去除的有效性，该比率对RB0–3和RB6的代表性样品进行了测定，结果接近1（0.96–1.09），表明在IR激发后蓝光OSL信号没有显著衰减。

等效剂量（De）测量遵循单份样品再生剂量（SAR）协议（Murray和Wintle，2000，Murray和Wintle，2003），对石英（每个样品19–25份样品）和长石（每个样品10–23份样品）进行。石英的SAR协议包括260摄氏度预热10秒，220摄氏度切割加热，125摄氏度下的OSL测量，以及每个SAR循环结束时的高温漂白。OSL信号通过早期背景减法定义，以最小化中等和慢速组分的负面影响（信号：0.0–0.6秒，背景：0.6–2.1秒；Cunningham和Wallinga，2010）（图2A）。石英的协议在实验室中使用两次连续的蓝光LED激发（每次40秒，温度205摄氏度）后进行了剂量恢复测试（补充图3）。所选预热温度下的剂量恢复比为1.01 ± 0.02。如果回收比率在0.9到1.1之间，则接受（经过灵敏度校正的）光释光信号的剂量响应。对于石英样品RB6，我们拒绝了那些剂量响应曲线快速饱和的样品。石英和长石的埋藏剂量使用Average Dose Model（Guérin等人，2017）在R语言中实现（Christophe等人，2025）进行估算。

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**图2. 样本RB6的光释光数据示例。**
(A) 石英OSL衰减曲线，显示了使用的积分间隔。
(B) 石英剂量响应曲线，以及通过蒙特卡洛过程估算的“自然”信号和不确定性。
(C) 长石剂量响应曲线，以及“自然”信号的投影。
(D) 一个样品的长石pIRIR290信号与储存时间的关系（最长一个月）。
(E) 七个样品的pIRIR290 g值直方图。

长石的测量遵循post-IRIR290协议（Buylaert等人，2012），包括320摄氏度的预热，首次IR激发在50摄氏度持续99秒，然后使用290摄氏度的IR激发进行测量，持续99秒。信号由前9.5秒的发光衰减定义，背景由最后15秒确定。尽管pIRIR290信号在第四纪时间尺度上被认为是稳定的，但其漂白效果不如石英或低温IR信号（Buylaert等人，2011），但其稳定性和漂白能力与测量温度有关。我们选择较高的激发温度（290摄氏度）以最大化稳定性，因为知道这样会导致未漂白的残留剂量较大。这一选择基于地理背景：考虑到可能的年龄（更新世）和沉积环境（海岸海滩/沙丘），任何不可漂白的残留剂量相对于自然埋藏剂量来说都不太可能显著。因此，最大化信号稳定性是一个合理的选择。

通过多次残留剂量测试、剂量恢复测试和褪色测试来评估所选协议的适当性。首先，每个样品的六个份样在阳光下漂白约48小时（在南非约翰内斯堡的冬季为4–5天），每个样品的三个份样接受50 Gy的β剂量，所有份样均使用pIR-IR290协议进行测量。平均残留剂量为7 Gy，剂量恢复比率分别为1.08（未减去残留剂量）和0.93（减去残留剂量），表明剂量可以恢复，但依赖于假设的残留剂量。晚全新世样品RB1–2的埋藏剂量提供了对自然残留剂量的更好评估：即长石中测量的剂量减去根据石英年龄估算的剂量。这种约6 Gy的残留剂量更好地反映了自然残留剂量，与更新世样品的约300 Gy埋藏剂量相比可以忽略不计。因此，没有从更新世样品的埋藏剂量中减去任何残留剂量。

对pIRIR290信号的实验室褪色测量在7个份样上进行，照射和测量之间的最大延迟为1个月（图2D）。平均g值为2.10 ± 0.35（图2E），该值显著高于零，远高于Thiel等人（2011）在石英上观察到的值，后者被认为是实验室伪影。如果实验室褪色测量反映了自然环境中的褪色现象，这意味着未经校正的年龄会低估真实年龄。我们根据Huntley和Lamothe（2001）的方法对pIRIR年龄进行了褪色校正，并在R语言中实现（Kreutzer等人，2025）。这与当前的做法一致（例如Barham等人，2023），尽管关于褪色测量和校正的有效性仍有争议（结果表中也提供了未校正的年龄）。

外部β和γ剂量率是根据Cunningham等人（2018）描述的原则，通过厚源β计数法估算的。样品干燥、研磨后嵌入25毫米×6毫米的圆柱形蜡盘中，蜡与沉积物的比例为70/30。样品储存几周后，让222Rn及其子体与226Ra达到平衡，然后在伦敦皇家霍洛威大学的Ris? GM多计数器上测量计数率。通过测量纯蜡和99Tc源来定义和校正五个单独探测器的背景和灵敏度。无限矩阵β剂量率通过参考化学计量K源（KCl嵌入蜡中）来确定，使用Cresswell等人（2018）的转换因子。Cunningham等人（2018）的程序允许根据样品中放射性核素来源的相对比例来定义γ剂量率。这里，先验信息来自威特沃特斯兰德大学地球实验室使用X射线荧光（XRF）光谱法和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测量的K、U和Th浓度。

剂量率计算为α、β、γ和宇宙射线组分的总和（表1，补充表3）。α剂量率很小，无法常规测量；我们使用典型假设（石英为0.02 ± 0.015 Gy ka^-1；例如Murray等人，2021；长石为0.10 ± 0.05 Gy ka^-1；Smedley和Pearce，2016）。外部β剂量率计算遵循Cunningham等人（2022）的平衡能量模型（BEM），该模型考虑了粒度分布，并可以选择考虑表面持有的放射性核素。然而，在该地点，U和Th来源被认为是主要矿物——属于重矿物砂矿床的一部分——在这种情况下，BEM计算与Mejdahl（1979）的简单1-φ模型一致。BEM考虑了水分的衰减，包括水分校正的粒度依赖性。测量的水分含量在样品间范围为2%到10%；我们假设所有样品的平均水分含量为10%，不确定性为该范围的25%（基于采样时露头部分可能比埋藏期间更干燥，且实际平均水分含量低于饱和水平）。γ剂量率根据 Prescott和Hutton（1994）的方法进行校正，假设埋藏深度为1.8克/立方厘米。由于上层和下层单元之间的埋藏年龄差异，我们对埋藏深度做出以下假设：对于样品RB1–3，假设逐渐埋藏至当前深度；对于样品RB4–6，假设瞬间埋藏至红色沙层顶部。这假设在最近形成的第1层沉积之前，棕色砂层没有发生侵蚀（见图1C）。表1总结了RB-1剖面和现代海滩的发光测年结果。?

| 样本代码 | 深度（米） | 地层 | 岩性 | OSL De（戈瑞/千年） | 模型OD（%） | 偏度 | npIRIR290 De（戈瑞/千年） | 模型OD（%） | 偏度 | 含水量（%） | 掺入剂量率（戈瑞/千年） | OSL年龄（千年） | 校正后的IRIR290年龄（千年） |
|--------|---------|-------|------------|------------|---------|-----------------|------------|---------|------------|-------------|-----------------|----------------------|
| RBP0 | 0.1 | 现代海滩 | 粗砂 | 0.22 ± 0.03 | ADM | 0.819 | 0.9 ± 4.4 | ADM | 0.34 | 16 | 10 ± 3 | 0.04 | 1.80 ± 0.15 | 0.21 ± 0.03 | 2.7 ± 2.9 |
| RBP1 | 5.5 | 中砂 | 0.24 ± 0.01 | ADM | 0.32 | 6.1 ± 0.7 | ADM | 0.22 | 11 | 10 ± 3 | 1.19 | 0.06 | 1.94 ± 0.16 | 0.20 ± 0.02 | 3.2 ± 0.4 |
| RBP2 | 6.2 | 中砂 | 0.47 ± 0.02 | ADM | -0.5 | 196.9 ± 0.5 | ADM | 10 | 0.99 | 10 | 10 ± 3 | 1.55 | 0.04 | 2.29 ± 0.15 | 0.30 ± 0.02 |
| RBP3 | 7.0 | 中砂 | 2.4 ± 0.2 | ADM | 19 | 1.12 | 14.3 | ADM | -0.01 | 18 | 10 ± 3 | 1.78 | 0.04 | 2.53 ± 0.15 | 1.32 ± 0.09 | 5.6 ± 0.5 |
| RBP4 | 7.9 | 细砂 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 30 | 0.7 ± 9.0 | ADM | -0.02 |
| RB5 | --- | 细砂 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 8.9 | 6.1 | 12 | 3.0 | 10.0 |
| RB6 | 10.0 | 中砂 | 11 | 6.4 | 0.2 | 0.02 | 25 | 0.4 | 0.10 | 16 | 10 ± 3 | 0.91 | 1.03 | 1.65 ± 0.14 | 12.8 | 6.6 | 10.3 | 12.9 |

*OD — 过分散。钾长石颗粒具有由其大小和钾含量决定的额外内部β剂量。直接测量每个样本是不切实际的，因此通常使用基于先前研究的假设值，例如从两个样本的激光烧蚀ICP-MS得出的10 ± 2%（Smedley等人，2012年），我们在这里使用这个值。然而，如果外部剂量率较低，那么年龄估计可能会受到内部钾含量的影响，有迹象表明某些样本的真实值可能显著低于10%（例如，Ma?on等人，2025年）。为了解决这个问题，我们使用约翰内斯堡大学地质系的Bruker M4 Tornado微XRF至少测量了每个样本的50个颗粒的主要元素组成。台式微XRF仪器可以在最小准备的情况下测量单个颗粒，但只能提供半定量的元素数据，这些数据需要使用无标样和专有校准软件进行处理（Flude等人，2017年）。我们知道该软件高估了钾含量，因为许多钾长石颗粒的钾百分比高于预期。进一步处理表明，真实的内部钾含量在10%到12%之间，与剂量率计算中使用的10 ± 2%一致。*

数据分析使用了MS Excel、R、MATLAB和Python的组合。

3.2.3. 矿物学分析
在俄罗斯莫斯科的地质研究所，使用标准方法从松散样本中分离出了重矿物组分。根据密度、磁性和电磁敏感性以及电导率，将这些矿物分离成单矿物组分或富集组分。该方法的基本步骤如下：
1. 首先对松散的砂进行筛分。只有一个样本（RB1-0）中含有大于0.5毫米的颗粒；在其他样本中，颗粒大小分布相似（0.25–0.50毫米）。
2. 使用手磁铁从松散的砂中分离出磁性组分。
3. 磁性分离后，将整个样本浸入比重为2.89克/立方厘米的三溴甲烷（CHBr?）中。
4. 重矿物分离后，用酒精清洗浓缩物，然后干燥并称重。
5. 进行电磁分离，得到5–6个主要富集了具有相似电磁特性的矿物组的组分。这大大简化了后续的诊断过程并减少了计数误差。
6. 最后，在Meiji Techno（EMZ系列）光学显微镜下对重矿物组分进行最终鉴定，初始放大倍数为x45。对于难以鉴定的矿物，使用安装在奥林巴斯光学显微镜上的拉曼模块进行验证。

4. 结果
4.1. 剖面的野外分析
该剖面包含三个岩性地层单元（第1-3层）（见图1C和3A）。在RB-1剖面中，识别出六个不同的岩性单元（单元1-6），它们在颜色、质地和铁氧化程度上有所不同。

4.1.1 单元1（0.0–6.6米）：淡棕色（10YR 6/4, 10YR 5/6），分选良好的中粒石英砂，具有水平到轻微倾斜的层理，富含以不同厚度层状出现的重矿物。与下层单元的接触面不明显。
4.1.2 单元2（6.0–7.1米）：棕色（7.5YR 4/6），分选良好的中粒砂，具有水平到轻微倾斜的层理，形成单元1和3之间的过渡层。其中含有薄铁氧化层、小铁结核和局部重矿物集中区。与下层单元的接触面较清晰，有侵蚀痕迹。
4.1.3 单元3（7.1–8.6米）：深棕色至棕黄色（7.5YR 4/6–10YR 6/8），分选不良的细砂，含有铁氧化壳和散落的铁结核。最明显的铁氧化壳出现在单元2-3的边界附近，颜色向下逐渐变黄。与下层单元的过渡是渐进的。在单元3的表面发现了考古文物，这些文物在单元边界附近局部集中，特别是在单元2不覆盖单元3的区域。这种空间模式表明，铁氧化壳碎片和考古材料可能是通过风蚀作用在单元3的暴露表面上二次集中的。
4.1.4 单元4（8.6–9.2米）：棕黄色（10YR 6/6），分选不良的细砂，含有分散的铁斑点和锈色涂层。该单元与下层白色砂的接触面清晰且平坦。
4.1.5 单元5（9.2–9.7米）：非常淡黄色（2.5Y 8/3），分选良好的中粒砂，缺乏铁氧化层；颜色随深度逐渐变浅。
4.1.6 单元6（9.7–11.0米）：白色（2.5Y 8/1, 7.5Y 8/1），分选良好的中粒石英砂，部分地方有轻微的铁氧化。该单元延伸到剖面暴露底部以下约一米处，并与属于较老沉积物的致密胶结灰砂层形成清晰的接触面。

与单元1-2不同，单元3-6没有明显的层理。
RB-1剖面展示了从分选良好的石英砂到分选不良的石英砂的垂直序列，显示出颜色、质地和铁氧化程度的系统变化。上层单元（Aitken和Xie，1990；Andreucci等人，2010）由淡棕色至棕色的砂组成，具有水平到轻微倾斜的层理和局部重矿物富集，而中间部分（单元3-4）则以更强的棕色和黄色调、铁氧化壳、斑点和铁结核为特征。向下，颜色逐渐变浅，铁氧化程度降低（单元5-6），最终变为非常淡黄色至白色的砂，几乎没有铁染色。观察到的模式表明，在沙丘体内氧化状态、水分影响和风化强度存在明显的垂直变化。

4.2. 颗粒大小和LOI特征
十四个样本的颗粒大小数据显示，整个序列中质地和分选存在中等但系统的变化（见补充表1和图3A）。平均颗粒大小范围从0.75到3.42 φ，对应于粗砂到非常细砂。中粒砂组分占主导地位，这与风成沙丘环境和相对较高的运输能量条件一致，而较细的沉积物仅限于受到沉积后改变的区域（见图3A）。分选值范围从0.47到2.17 φ，表明从分选良好到非常不良。大多数样本（n = 10）分选良好，这是风成砂的特征，而分选不良到非常不良的样本（RB1-7, RB1-8）则表明有再加工和沉积后的改变。
偏度范围从-0.03到0.63，表明分布从接近对称到强烈偏态。对称分布主要出现在上层和下层单元（第1层和第3层），而正偏度则表征了改变的和细粒层（单元3和4），反映了沉积能量的减少和/或通过风化和成土作用的沉积后改变。
峰度值范围从0.80到2.25，对应于扁平峰度到非常尖峰度的分布。大多数样本（n = 10）是中峰度的，这是分选良好的风成砂的特征。相比之下，极端值反映了铁氧化和成土改变单元中的不规则分选和混合质地改变。
累积颗粒大小频率曲线被分为四个质地组（见图4）：现代海滩砂（组1）、来自铁氧化层的RB1-7（组2）以及两个分选不同的风成砂组（组3-4）。尽管样本RB1-8、RB1-9和RB1-10也是从铁氧化层采集的，并且在视觉上与RB1-7相似，但它们的颗粒大小特征更接近风成砂组，表明在同一成土改变序列中保持了接近原始的质地特性。所有砂都是风成的；然而，组2中的粘土组分特别丰富，这很可能是由于沉积后的成土过程。粗粒大小模式的相似性表明两者都是在相对较低能量的风成条件下沉积的。组2中的这些原始沉积特征随后被粘土富集所覆盖，而在组4中，低能量沉积信号得到了更直接的保存。相比之下，组3反映了沉积期间相对较高的风速条件。

4.3. 发光测年
这里展示了石英OSL和长石pIRIR290信号的发光结果（见图3、表1和补充表3）。尽可能测量了石英OSL和长石pIRIR290信号，以便交叉验证埋藏年龄估计。对于晚全新世样本，只提供了石英年龄，因为长石很难漂白。然而，长石数据有助于评估更新世样本的长石年龄的有效性。对于强棕色砂（第2层），只能得到长石年龄，因为石英的埋藏剂量远超过使用标准SAR OSL可以重建的水平。
三个样本（RB1-3）取自最上层单元（见图1和图3，第1层）。这些样本的剂量率适中，石英为1.2至1.8戈瑞/千年，年龄在一致的地层顺序中。对于年轻沉积物，由于石英在阳光下漂白得更快，因此更倾向于使用石英年龄。样本RB1和RB2似乎已经充分漂白，没有可测量的过分散（见图6和表1），pIRIR290的残余（未漂白）剂量非常低，为6戈瑞。样本RB3的石英年龄不太可靠。石英的过分散为5%（见图6），即使去除了两个极端值后，分布仍然强烈正偏（见补充图1），pIRIR290的残余剂量约为12戈瑞（见表1）。该样本取自第1层的底部（见图3A），正好位于下方强棕色砂层之上。该样本中观察到的等效剂量值的明显差异最好通过沉积后的混合来解释，很可能是通过生物扰动，其中较老砂层的颗粒被混入了第1层砂的下部。基于大样数据的计算石英年龄为1.32 ± 0.09千年，可能高估了真实的埋藏年龄。第1层的起始年龄最好由更可靠的样本RB2的石英年龄来确定：0.30 ± 0.02千年（1725 ± 19 CE）。

4.4. 文化遗存
RB-1剖面中发现了考古文物，这些文物主要分布在单元3的表面附近，特别是在单元2不覆盖单元3的区域。这种空间模式表明，铁氧化壳碎片和考古材料可能是通过风蚀作用在单元3的暴露表面上二次集中的。剂量率显著高于其他单元，这主要是由于含有钍（Th）的矿物，其中相当一部分剂量率来自钍源。长石的埋藏剂量分别为301吉（Gy）和424吉（Gy），在可测量范围内，并且De的离散度较高（2%和3%）（图7）。根据全新世单元中测量到的残余剂量（6-7吉（Gy）），我们推断这些沙子中的任何未漂白的残余剂量都可以忽略不计，因此没有进行残余剂量减除。未经褪色校正的情况下，RB4和RB5的长石年龄分别为98.9±6.1千年（ka）和89.8±5.4千年（ka）。然而，我们认为需要进行褪色校正，因为实验室的褪色率（g）为2.1%，远高于实验室误差所能解释的范围。经过褪色校正后，RB4和RB5的年龄估计在不确定性范围内一致，形成层2的加权平均年龄估计为117±7千年（ka）。

图7. 显示样本RB4–RB6的长石pIRIR290等效剂量分布的径向图。

形成层3中RB6的剂量率特别低（图3A），因此可以同时应用石英和长石的测定方法。石英的埋藏剂量为116吉（Gy），位于选定样本的剂量-响应曲线的可用范围内，这些样本具有缓慢饱和的生长曲线（D0>60吉（Gy）），并且低于2D0标准。离散度较低（9%）（表1，图6），外部剂量率通过β计数程序精确已知（补充表3），我们对129±7千年的年龄估计有很高的信心；长石的埋藏剂量为170吉（Gy），De的离散度较低（4%）（表1，图7）。经过褪色校正后的pIRIR290年龄为129±18千年（ka）。由于该样本的外部剂量率较低，长石年龄的不确定性较大，导致不精确的内部剂量率的相对贡献更为显著。因此，RB6的石英和长石年龄估计非常接近，其中石英的结果给出了最佳估计。

总结来说，这些结果定义了两个主要的沉积阶段：白色和深棕色沙层（加权平均年龄约为123±5千年，MIS 5e），以及最近几个世纪形成的非常年轻的沙丘层。

4.4. 矿物学分析

RB-1剖面的重矿物组成在不同形成层中显示出系统性变化（图8，表2，补充表2）。表2总结了每个样本中重矿物部分的重量以及磁性和非磁性矿物的比例。最古老的形成层3中记录的重矿物比例最低，介于3%到5%之间。向上游方向，形成层2中的重矿物含量增加到8-13%。形成层1显示出大致重叠的范围（8-15%），最大值略高。现代海滩样本含有5%的重矿物。这个样本作为与沙丘沉积物的本地参考，不代表海滩系统的变化性。虽然从最古老的地层单元到较年轻的地层单元，重矿物的整体比例有所增加，但形成层1和2的比例相当，主要差异体现在个别重矿物成分的分布上。

图8. RB-1剖面中重矿物部分的垂直分布及其组成。

表2. RB-1剖面中磁性和非磁性重矿物部分的分布。

样本编号 样品重量（g） 重矿物部分重量（总重量，g） 磁性矿物部分重量（g） 非磁性矿物部分重量（g） 低磁性矿物部分重量（g） 电磁矿物部分重量（g） 重矿物比例（%）
RB-1-0 现代海滩 150 7.4 60.6 90.7 0.5 5 2.0 34.1
RB-1-1 115 22.7 1.0 40.9 0.5 7.3 12.9
RB-1-2 150 15.7 10.7 0.7 5 6.3 3.4 10.2
RB-1-3 150 19.7 0.9 0.7 0.5 7.7 9.8
RB-1-4 150 22.4 1.0 1.5 0.6 6.6 12.7
RB-1-5 150 18.9 0.8 1.0 0.6 7.5 11.0
RB-1-6 150 12.5 0.9 0.9 0.7 2.2 7.8
RB-1-7 215 16.0 1.5 1.0 0.7 1.3 11.3
RB-1-8 150 18.7 1.0 1.8 0.6 1.8 13.3
RB-1-9 150 11.6 0.6 1.1 0.6 12.0 7.3
RB-1-10 150 19.6 0.5 1.6 0.6 15.3 13
RB-1-11 150 6.9 0.5 1.1 0.6 2.0 7.3
RB-1-12 150 3.8 0.5 0.7 0.5 0.6 1.3 3

图8显示了每个样本中重矿物部分的详细组成，包括每种矿物的百分比。最古老的形成层3（样本RB-1-11至RB-1-13）的特点是由钛铁矿（17%）、透辉石（11-16%）和石榴石（13-14%）主导的均匀重矿物组合。次要成分包括电气石（8-13%）、磷灰石（8%）和金红石（9%）；角闪石（约5%）和磁铁矿（5%）的比例较低。在较年轻的地层单元中存在的几种矿物，如绿帘石、针铁矿、正交辉石和变质矿物，在形成层3中不存在。

形成层2（样本RB-1-7至RB-1-10）的特点是由角闪石（14-18%）、针铁矿（17-18%）和透辉石（11-15%）主导的多样化重矿物组合。次要成分包括绿帘石（5-13%）、红帘石（5-9%）以及不同比例的变质矿物（4-11%）。石榴石的含量始终较低（约3%），而辅助矿物如磷灰石、金红石、锆石和榍石通常贡献较小的、稳定的比例。形成层1（样本RB-1-1至RB-1-6）在重矿物组成上表现出最大的变化性，其特征是由角闪石（13-41%）、透辉石（最高达29%）、正交辉石（最高达27%）、绿帘石（10-22%）和变化较大的针铁矿含量（4-25%）组成的组合。辅助矿物，包括锆石、金红石、磷灰石和榍石，通常以较低且相对稳定的水平存在（1-3%）。现代海滩样本（RB-1-0）的特点是正交辉石（29%）、针铁矿（21%）和透辉石（19%）的比例较高，而石榴石和锆石的贡献较低（各约5%），并且缺少该剖面中观察到的几种矿物。

总体而言，RB-1剖面显示出重矿物比例和组成的明显地层变化。最古老的形成层3的特点是重矿物比例较低，主要由钛铁矿、透辉石、石榴石和稳定的辅助矿物组成。向上游方向，形成层2和1的重矿物含量较高且组合大致相似，主要由角闪石、透辉石、绿帘石和针铁石组成。现代海滩样本与地层单元不同，其重矿物含量较低，组合主要由正交辉石、针铁矿和透辉石组成。

5. 讨论

5.1. 沉积环境

5.1.1. 野外观察和粒径分析

RB-1剖面的沉积环境暴露了里查兹湾附近的Maputaland沙丘屏障的上部，其特征是风成作用，沉积后的改造形成了地层（图1C，3A）。这个屏障-沙丘系统是沿东南非洲海岸线延伸数百公里的广泛海岸沙丘复合体的一部分，因此保留了反映区域晚第四纪海岸动态的沉积档案。该剖面包括六个岩石单元（单元1-6），从浅棕色和深棕色到白色沙子不等，具有分选、纹理和铁质化的变化。这些反映了受高能量风、风化和海洋波动影响的动态海岸沙丘系统。后者，包括海平面和潮汐活动的变化，可能影响了沉积物供应和分选，进而影响了沙丘地层的特征。

单元1-2（形成层1）由分选良好的中粒石英沙组成（图3A和4），具有轻微倾斜的层理，表明这是一个高能量的风成环境。这些单元富含重矿物（图8）。单元2还显示出铁质层理，可能是由地下水作用形成的。

单元3-4（形成层2）的特点是分选不良的细沙（图3A），富含铁结核和壳层，表明这是一个受水分相关过程影响的土壤改良环境。这些沙子中没有发育良好的原始层理结构；相反，铁质壳层在形成层的上部形成了两个明显的层次。单元3上部富含铁的碎屑浓度增加，与单元2的明显接触表明了一个侵蚀边界，可能是由于吹蚀作用去除了较细的沙子，留下了较重、较粗的材料。

单元5-6（形成层3）由非常浅黄色到白色的沙子组成。这些沙子显示出明显的多循环再加工痕迹，缺乏铁染色和高石英含量表明可溶性、不稳定的矿物被移除（图8），留下了主要以石英为主的沙子。这些单元中没有明显的沉积层理。

形成层2和3的沙子与形成层1的沙子相比，风能较低，这从它们的粒径分布可以看出，反映了沉积过程中的风强度变化（图4）。

5.1.2. 矿物学

RB-1剖面的重矿物组合表明其来源多样。来自基性岩和变质岩（角闪石、透辉石、正交辉石、尖晶石、磁铁矿、透闪石、绿帘石）的矿物与典型的变质岩（石榴石、蓝晶石）和长英质火成岩（锆石、磷灰石、电气石）的矿物共存（图8）。这种组合表明沉积物来自多种岩石类型，而不是单一的主要岩性。

大多数样本（RB1-0-10）中存在铁的氧化氢氧化物，包括针铁矿及其相关的蚀变产物，表明经历了超生成蚀变。相比之下，样本RB1-11-13中的重矿物浓度明显较低，缺乏二次铁富集，表明有不同来源的碎屑和风化机制。

重矿物组合的主成分分析（PCA）识别出两个组成组（图9）。组1包括来自形成层1和2的样本以及现代海滩样本，在PCA空间中占据一个重叠的区域。组2仅包括来自形成层3的样本（RB1-11-13），在PC1上与组1明显分开。

这种组成分离与矿物成熟度的差异一致。形成层3主要由稳定的重矿物组成，包括钛铁矿-红帘石、金红石、锆石和磷灰石（图8），表明经历了长时间的运输和/或沉积物再循环。相比之下，形成层1和2含有较高比例的不稳定矿物（透辉石、绿帘石、角闪石、透闪石），表明运输路径较短，沉积物供应更为直接。

形成层3与形成层1-2之间的矿物学差异更符合沉积路径和沉积历史的变化，而不仅仅是重矿物丰度的简单变化。选择性风化可能有助于观察到的组合，但不太可能解释形成层3中稳定重矿物的主导地位以及几种不稳定相的缺失。

5.2. 年代地层框架

之前对Maputaland海岸平原的年代学研究主要基于二十年前获得的热释光（TL）和早期IRSL数据集（例如，Sudan等人，2004年；Porat和Botha，2008年）。后续的方法发展表明，这些早期方法在某些情况下可能由于信号不稳定和长石IRSL的异常褪色而产生不太可靠的沉积年龄（Huntley等人，1985年；Buylaert等人，2012年）。因此，需要使用更现代的发光技术重新评估Maputaland组中几个关键地层单元的年龄。这里提出的新的石英OSL和长石pIRIR290年龄为里查兹湾地区的上部屏障-沙丘序列提供了更好的年代控制。

RB-1剖面记录了三个主要的风成积累阶段，每个阶段对应于不同的古环境。其中两个阶段（形成层3和2）的发光年龄在统计上无法区分，加权平均年龄约为123±5千年（ka），将其沉积时间置于MIS 5e，即最后一个间冰期的高位（Spratt和Lisiecki，2016年）。尽管它们的年龄在不确定性范围内重叠，但它们不同的沉积学和矿物学特征表明了不同的沉积事件。形成层1（<1千年）包括最上部的浅棕色沙子，记录了晚全新世期间沙丘的重新移动和堆积。

在距离RB-1剖面约70米的“5-Mile Beach Cliff”，磨蚀的沙子给出了一个（未经校正的）IRSL年龄为101±11千年（MP-29）（Porat和Botha，2008年）。这个年龄很可能来自RB-1剖面中未暴露的更高地层单元。在这些磨蚀的沙子之下，一个基底浅灰色沙层使用TL方法测定年龄为>366±48千年（RBM-1）（Porat和Botha，2008年）；这个单元大约位于RB-1采样水平以下15米处，并与上覆沉积物之间有一个含有杂质的侵蚀面。

这些较老的沙子位于Port Durnford形成层（Botha，1997年）的潟湖泥之上，其中包含中更新世的动物群组合（McCarthy和Orr，1978年）。在附近的“5-Mile Beach Ramp”，一层薄沙与沙丘间的泥炭互层，其TL年龄为85.1±7.8千年（MP-30）（Porat和Botha，2008年）。然而，在RB-1没有暴露出相应的泥炭-沙互层，因此无法直接确定其地层关系。

5.3. 古环境意义

RB-1剖面的综合沉积学、年代学和地球化学数据表明，里查兹湾屏障-沙丘复合体的晚第四纪演化并不是均匀的，而是分阶段发生的。这些阶段对应于：（i）MIS 5e期间的两次沙丘建造事件，（ii）随后的冰期海平面低谷期间的侵蚀和再加工，以及（iii）晚全新世期间的重新风成活动，随后是最近期的稳定化。每个阶段都反映了海平面变化、沉积物供应以及沉积后的改造过程，这些因素共同形成了RB-1.5.3.1观察到的地层模式。在MIS 5e期间，沙丘的形成：RB-1剖面中暴露的富含白石英的风成砂（图10）形成于上一个间冰期（MIS 5e，约129±7千年前），沉积高度为15-20米。这一沙丘积累阶段与区域性的海平面上升期相吻合，当时东南非洲边缘的海平面达到了大约6-8米（Carr等人，2010；Cawthra等人，2018；Morrissey等人，2020）。富含石英和高度抗侵蚀性重矿物的特点表明沉积物来自远距离来源，并经历了强烈的沉积改造，这可能反映了在高海平面条件下大陆架和近岸沉积物的有效循环利用。

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图10. RB-1剖面的地层概述。氧同位素曲线反映了气候周期，基于Lisiecki和Raymo（2005）的研究。
上覆的强棕色砂层（图10）的加权平均年龄为117±7千年前，表明第2和第3层砂都是在MIS 5e期间积累的。然而，第2层砂在矿物组成上有所不同，其重矿物含量显著增加（图8），并且含有更高比例的不稳定矿物相。这些较不耐侵蚀的矿物的保存表明其传输路径相对较短，沉积物主要来自较近的来源区域。第2层砂还含有与土壤形成过程相关的富粘土物质。由于风蚀作用，腐殖质层已被移除，因此该古土壤的精确分类尚不确定。在温暖湿润的间冰期条件下，部分沙丘趋于稳定，同时发生了土壤形成过程，导致风成结构被破坏并富集了粘土。然而，第2层砂中的强烈风蚀和粘土形成并不一定仅反映MIS 5e时期的气候条件。土壤形成过程可能是不同时期的结果，可能与后来的地下水位波动或叠加的湿润阶段（如MIS 5c、MIS 3或全新世早期）有关（Gardner和Pye，1981），进一步改变了原始的风成沉积物。

这些对比表明，第2层砂并不代表较年轻的间冰期沉积物，而是一个独特的MIS 5e内部的沉积阶段。我们推断，在第3层砂所代表的MIS 5e高峰海平面之后，海平面相对下降和/或稳定，改变了沉积物路径，促进了局部沉积物的增加和海洋作用的减弱。加上侵蚀基准面的降低，这有利于先前储存的沿海砂粒的移动，包括富含重矿物的部分（Johnston，1986）。此外，重矿物的富集可能与反复的风蚀事件有关，这些事件进一步集中了这些矿物。总体而言，Richards Bay的屏障沙丘记录了MIS 5e期间至少两个风成沉积阶段：（Aitken和Xie，1990）早期的高海平面期，以石英为主的再沉积大陆架沉积物；以及（Andreucci等人，2010）随后的阶段，其特征是局部沉积物供应增加、重矿物富集和土壤形成过程（第2层砂），反映了间冰期海平面和环境波动对海岸的动态响应。在莫桑比克北部Maputaland的Inhaca和Bazaruto屏障岛上以及南部Cape海岸的Wilderness海湾也记录了MIS 5e期间的沙丘形成（Armitage等人，2006；Carr等人，2007；Bateman等人，2011）。这些记录表明，上一个间冰期期间，东南非洲边缘的屏障沙丘积累现象普遍存在，是晚更新世海岸演化的一部分。

5.3.2. 侵蚀与改造（MIS 5c – MIS 2）
MIS 5e之后，Richards Bay的沉积中断归因于MIS 5d开始时的海平面下降，当时全球海平面降至低于-25米（Cawthra等人，2018）。在随后的MIS 5c间冰期，海平面短暂上升至约-14±3至-10±3米（Cutler等人，2003），尽管部分大陆架可能仍然暴露在外。
MIS 5c之后，从MIS 5d到MIS 2的全球性冷却和冰川增长（Spratt和Lisiecki，2016）伴随着南非东部和南部边缘风成沉积物的逐步海平面下降和广泛改造与侵蚀（Armitage等人，2006；Bateman等人，2011）。随着海平面下降，屏障沙丘的积累区域向逐渐暴露的大陆架方向移动（Cawthra等人，2014）。重建显示，MIS 4期间的海平面降至约-40米或更低（Cawthra等人，2022），而在末次冰盛期，南非大陆架的海平面达到了-125至-130米（Green和Uken，2005；Cawthra等人，2014）。
RB-1剖面没有保存这些冰川阶段的直接沉积证据（图10）。然而，更广泛的区域背景表明，在较冷和干燥的阶段，风力增强且变化（Cawthra等人，2022），加上约46千年前南非东部长期的干旱趋势（Maccali等人，2023）以及末次冰盛期的极端干旱和冷却（Miller等人，2019），促进了这些时期沉积物以及沿海平原上较老沙丘体的风蚀和改造。
RB-1的间接证据包括富含铁的硬壳碎片在沉积物中的集中以及第2层砂表面的考古文物，这些都指向了一个或多个冰川时期的活跃风蚀和表面剥离阶段。

5.3.3. 全新世重新激活和后期稳定（MIS 1）
在全新世后期（MIS 1），干旱加剧和海岸风力的增强导致Maputaland沙丘系统的重新激活（Miller等人，2019），形成了现代屏障沙丘形态的主要组成部分——第1层砂（图10）。这些沉积物反映了高能量的风成运输，并与第2层砂在矿物组成上具有密切相似性，这表明要么有共同的沉积来源，或者更可能是晚全新世沙丘重新移动过程中强棕色砂层的循环利用。
RB-1中第1层砂的OSL年龄表明其稳定时间非常近期（图10）：沙丘积累持续到了最近几个世纪，其中最淡色的样本（RB2）的起始年龄为0.30±0.02千年（300±19年；1725±19 CE）。最上层的样本（RB1）在5.5米深度采集，年龄为0.20±0.02千年（200±15年；1825±15 CE），表明Richards Bay周围的现代“原始森林”（van Aarde等人，2014）仅在晚全新世沙丘移动的最后几个世纪内形成。因此，现代森林表面代表了早期移动沙丘系统之后的非常晚期的稳定阶段，这可能是由于南非东部长期的干旱趋势（Miller等人，2019）以及植被覆盖和土地利用的历史变化所驱动的。
RB-1的记录为了解上一个间冰期东南非洲边缘海岸沙丘发展的复杂性提供了新的见解。在MIS 5e期间识别出至少两个风成沉积阶段表明，沙丘的形成可能涉及多次事件，而不仅仅是一次与高海平面相关的事件，反映了间冰期沿海沉积动力学的变化。沉积物来源从远距离的、经过改造的大陆架转移到更近的来源区域，表明在海平面高峰期间及之后沉积物路径发生了重组。全新世的记录进一步显示，沙丘系统直到最近仍然非常活跃，稳定仅发生在最近几个世纪。更广泛地说，RB-1的记录表明，即使在构造稳定的海岸环境中，上一个间冰期的沙丘序列也可能保留多个紧密间隔的积累、改造和土壤形成阶段。

6. 结论
RB-1的暴露层保存了Richards Bay屏障-沙丘复合体上部晚第四纪沙丘形成、风化及重新激活的详细记录。结合石英SAR-OSL和K-feldspar pIRIR290年代学数据，以及粒度和矿物学数据集，可以重建三个不同的风成沉积和沉积后改造阶段。每个阶段都与区域海平面波动和气候变异性密切相关。
(1) MIS 5e高海平面期间的沙丘形成（第3层砂）。下层的白色、富含石英的砂形成于上一个间冰期（约129±7千年前）。粒度数据表明沉积物分选良好，而以稳定、抗侵蚀性矿物为主的重矿物组合表明沉积物来自远距离来源，并在高海平面和强烈海岸动力条件下经历了大量改造。
(2) MIS 5e期间的沙丘积累和随后的土壤形成过程（第2层砂）。上覆的含铁强棕色砂（约117±7千年前）代表一个地层上较年轻的风成单元，其发光年龄与第3层砂重叠。尽管存在时间上的重叠，但不同的矿物组成表明沉积物来源和传输路径发生了变化。不稳定矿物的富集表明来自较近来源区域的贡献增加，而丰富的次生铁氧化物记录了显著的沉积后改造和表面稳定阶段。
(3) 晚全新世的重新激活和极近期稳定（第1层砂）。晚全新世期间（MIS 1）沙丘再次活跃，形成了第1层砂。淡色的石英OSL年龄表明其稳定时间非常近期：沙丘积累持续到了最近几个世纪，现代“原始森林”仅在过去的约200年内形成。
(4) 对地层学和区域沙丘动力学的意义。RB-1的记录表明，仅凭颜色、铁含量和风化程度无法可靠地判断该剖面及至少Richards Bay地区的沉积年龄。含铁层可能整合了多代土壤形成和地下水改造过程，因此不应单独用作年代地层标志。可靠的年代学数据，结合矿物学和地球化学指标，对于区分沉积历史和随后的风化过程以及识别沿海沙丘序列中的沉积物来源至关重要。
(5) 剩余的不确定性和未来研究方向。尽管RB-1提供了Maputaland海岸平原上最详细的年龄控制剖面之一，但关于沙丘形成阶段、沉积物路径和该地区长期稳定性的更广泛问题仍未解决。解决这些问题需要大规模的地层对比、扩展的发光数据集、详细的古土壤研究，以及整合整个东南非洲边缘的独立古环境记录。

作者贡献声明：
Daria Semikolennykh：撰写——原始草稿、可视化、项目管理、方法论、调查、数据管理、概念化。
Alastair C. Cunningham：撰写——原始草稿、可视化、方法论、调查。
Aysylu Khisamutdinova：撰写——审阅与编辑、方法论、调查。
Anastasia Novikova：撰写——审阅与编辑、调查。
Simon J. Armitage：撰写——审阅与编辑、方法论、调查。
Mary Evans：撰写——审阅与编辑、监督、资金获取。
Jasper Knight：撰写——审阅与编辑、方法论、调查。
Rachel Haupt：撰写——审阅与编辑、调查。
Axel Hofmann：撰写——审阅与编辑、监督、资金获取、概念化。

资助：
AN和AKH在俄罗斯科学院地质研究所的研究计划（编号123032400058–6）框架内进行了这项工作。SJA的部分工作得到了挪威研究委员会通过其卓越中心计划（SFF早期智人行为中心，项目编号262618）的支持。

未引用的参考文献：
Maud, 1980