大咖约稿｜杭州湾的几世沉浮（二）——地质学家怎样做调查

        在海洋地质调查的过程中，地质学家们通过海洋钻探、物探等方法观察地形地貌，进而对古地理、古环境进行反演。在这个过程中，物探就像是给地球做B超，能观测到海底现今的地形地貌特征，获取地球空间上的信息，而钻探更像是给地球抽血，钻孔岩芯由深到浅的地层信息，正是地球由老到新的时间信息。

一个钻孔，区区数百米的深度，在一个地区上是一个点，却反映了这个地区一套地层的发展演化史。

剖开一个钻孔岩芯，进入我们眼帘的：下段是已经固结的岩石，上段是数十到数百米的松散沉积物。整个岩芯，从下到上，年代由老到新，反映了各个时代的沧海桑田。

杭州湾，一个典型的喇叭口形海湾，北邻长江三角洲，南依姚北平原，在这片海陆交互的地带，一代又一代勤劳勇敢的人们在此繁衍生息。

前第四纪地层，因为时代久远，已经固结成为基底。

第四纪地层由一段段不同颜色的松散沉积物相互间隔，它们由各种不同色调的黑色、灰色、红色、棕色、黄色和绿色等组成，是谁这么有兴致给各个地层都染上颜色呢，说出来大家都不陌生，就是化学里会学到的Fe离子跟游离C。不同的颜色体现了不同的沉积环境，灰色和黑色，是因沉积物颗粒中有机碳含量的增加而变深，表明该地层形成于强还原环境；自生的红色、棕色和黄色，是由沉积物颗粒中含铁的氧化物或氢氧化物染色的结果，表示了氧化或强氧化的沉积环境；而自生的绿色，是因含低价铁的矿物颗粒或含绿色的碎屑矿物造成的，其反映了弱氧化或弱还原环境。简单来说，只要记碳（C）多变黑，高价铁（如Fe3+）染红，低价铁（Fe2+）染绿，就能快速记忆呢。

不同色段的沉积体中，沉积物颗粒的性质沿垂向变化形成了不同的层状构造，因此具有不同的层理。层理中的纹层有的呈水平，有的呈交错，有的又呈韵律相间排列。不同的层理反映了不同沉积水动力条件，指示了不同的沉积环境。水动力条件平稳的地方，沉积物会慢慢沉积下来，显现出均质的层理；水动力较强的地方呢，因为沉积物颗粒的粗细分离而显现出水平的层理；而水动力复杂的地方呢，因为水流方向的经常变化层理也会显得交错、重叠和切割。值得一提的是，在沉积慢慢进行的过程中时，如果有什么颗粒状的物体（可以是某古生物拉的粑粑，也可能是什么生物的遗体，或者可能只是大一点的小石子）沉降下来，并吸引了沉积物在它的周围集结，经过漫长的沉积岁月后就有可能形成结核。

层理是面，那么沉积体中的包裹体就是点。对简称为“微古”的有孔虫、介形虫进行分析检测，能划分出更为准确的地层年代。“孢粉”则是古代的植物信息，不同的孢粉组合指示了不同的古气候环境。而沉积体里的贝壳、砾石、结核、碳屑、有机质等等，它们各具独自的颜色和形态，也对应了不同的沉积环境特征，又可作为钻孔对比的标志层。

我是有孔虫，别看我只有0.15毫米大小，但是我5亿多年前就出生在地球的海洋里了，从那时到现在，我的兄弟姐妹算下来有1000多个属、34000多种呢，现在虽然只剩下6000余种，也还在以每天2个新种的速度飞快地增加着。因为我们生命周期短，种类演化明显，化石保存较好，我们经常帮助地质学家们确定地层的年龄，还能帮他们重建古气候呢，几百万年前的温度是高还是低，几百万年前的风怎么吹，看看我们的壳，地质学家们可能就心中有数啦。

A-Elphidium advenum（异地希望虫）

希望虫喜欢与串珠虫生活在比较浅的陆棚海中

B-Quinqueloculina lamarkiana（拉马克五玦虫）

五玦虫更喜欢生活在高盐度的泄湖里

C- Globorotalia inflata（隆突圆辐虫）

圆辐虫一般生活在100-3000米的半深海

D-Globigerina variana（变异抱球虫）

抱球虫喜欢生活在100米左右的海里

F-Ammonia beccari（毕克卷转虫）

卷转虫喜欢跟串球虫一起生活在半咸水泄湖及河口

人们一般喊我“孢粉”，其实是喊我和我的孪生兄弟，我是孢子，他是花粉，我俩其实都是植物的“花粉”，只不过我是孢子植物（藻类、地衣、苔藓等）的，而他是种子植物（小麦、谷子、苹果、梨）的，我俩一起，就组成了“孢粉”。4亿年前植物登陆陆地以来，我们就每天漂浮在地球的空气中，担当着为我们的家族传播繁衍的责任。因为我们体积小、散布远，又出现在地球的各个年代，地质学家们经常指望着我们帮忙恢复古地理古气候呢。

图1. 2. 18 Taxodiaceae 杉科（喜欢生活在温暖潮湿的气候环境下）

图3.6. 7. 11. 14. 17 Ephedra 麻黄属（喜欢生活在炎热干旱的气候环境下）

图4. 5 Tsuga 铁杉属（喜欢生活在凉润潮湿的气候环境下）

图8. 9. 13. 16 Pinus 松属（喜欢生活在干旱寒冷的气候环境下）

图10. 19 Keteleeria 油杉属（喜欢生活在温暖湿润的气候环境下）

图12 Cedrus 雪松属（喜欢生活在温和凉润的气候环境下）

图15 Picea 云杉属（喜欢生活在干旱寒冷的气候环境下）