作为南海西北部的半封闭性边缘海，北部湾现今的海洋格局是自1.1万年以来随全球海平面上升发展而来的。北部湾三面环陆，全新世以来，接受了来自周边河流、沿岸侵蚀和南海北部等源区提供的陆源碎屑物质，沉积来源相对复杂。再加上受全新世海侵、东亚季风、北部湾表层环流、琼州海峡潮流和沿岸潮汐等影响，海平面变化和水动力条件较为复杂，其全新世沉积物能够记录海平面变化、东亚季风演化等重要信息。对其沉积物组成、来源及古气候环境的研究，可以为该地区的古海洋环境恢复提供基础信息，对重建南海全新世古海洋演化、探索东亚季风演化也具有重要的理论支持意义。但以往对北部湾全新世以来海洋环境变化及其气候环境的影响的沉积及古海洋研究不多，在时间、空间上也都比较局限，缺乏综合的地球化学证据，不利于探讨北部湾海域全新世海洋环境变化及其影响。
有鉴于此，广州地球化学研究所博士研究生周国议在导师宋之光研究员指导下，对取自南海北部湾中东部、靠近雷州半岛西南部海域的柱沉积物剖面（约11.3~3.2 kyr BP）的沉积粒径、有机质丰度、有机质碳同位素、矿物和元素组成等沉积学和地球化学特征的详细分析，在AMS14C定年的基础上，结合全新世全球海平面变化和南海西北缘的区域海平面变化(Tanabe et al., 2003; Yao et al., 2009)，恢复重建了南海北部湾全新世以来的海洋环境变化历史，并对3.2 kyr BP时的海平面变化进行了阐释。
研究表明，柱沉积物剖面可以以86cm为界限，划分为上下两段沉积层段，其中下段剖面为86~200cm，沉积时间为3.2 ~ 11.3 kyr BP；上段剖面为4 ~ 86cm，沉积时间为0.2 ~ 3.2 kyr BP。相比下段剖面，上段剖面沉积物的粒度、元素、矿物组成和有机质丰度、δ13Corg值等发生明显转变（图1）。柱沉积物剖面地球化学特征表明，上剖面沉积于较深的海水深度，水动力较弱，保存条件较好，而下剖面沉积于较浅的海水深度，水动力条件较强，保存条件较差。自全新世以来，随着海平面的上升，北部湾逐渐被海水淹没，在中全新世出现高于现今海平面高度的海平面，但在距今约3.2kyr时海平面并未逐渐下降至现今海平面高度，而是因琼州海峡不断下切、进一步扩张致使临近北部湾中东部海底沉降、海域水深快速增大，并以较高的海平面高度总体延续至今（图2），从而导致海洋环境发生急剧变化，主要体现在海底沉积物沉积粒径变细、粘土矿物组成升高，有机质丰度明显增多、有机碳同位素组成显著正偏（海洋自生有机质输入增加）等，而沉积物元素组成也显示在3.2kyr BP之后，周边物源区风化作用增强、气候更为湿热等特征。
图 1柱沉积物剖面岩性特征及贝叶斯年龄-深度模型
图2 南海北部湾研究海域全新世海洋环境变化概念图