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地质遗迹作为一定区域内具有典型性、特殊性、罕见性和重要科学价值、观赏价值的地质现象（董颖等，2010），自20世纪中叶以来，一直被视为重要的自然资源而进行保护和利用，在生态保护、科学普及与研究和地学旅游等方面发挥了巨大的价值（赵逊和赵汀，2003，2005；严国泰，2007；王敏等，2017；Galas et al.，2018; 郝俊卿等，2021；Ruban et al.，2022；阎春波等，2022）。地质遗迹的类型的划分和科学意义及价值评估是区域地质遗迹资源保护和开发的基础和依据（赵汀和赵逊，2003，2009，van Wyk de Vries et al.，2022）。中国地质遗迹资源数量丰富、种类齐全，可划分为8大资源区（董颖等，2010），围绕地质遗迹基本特征和科学意义或成因演化已经开展了大量的研究（向敬伟等，2017; 曹晓娟等，2020a，b；段政等，2021；叶飞等，2021）。
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上海是坐落在世界第三长河长江的入海口的特大城市，“生态之城”是上海2035规划的一个愿景。上海行政区范围囊括了现代长江河口和三角洲南翼平原。考虑到长江三角洲是世界第四大河口三角洲，区内与河口演化相关的地质遗迹应具全球代表性。此外，自新石器时期以来，上海的自然环境就烙下了深刻的人地相互作用的印记，从历史时期先民的聚居地选址、海塘修筑到现代的地面沉降现象和河口滩涂围垦，都留下了极富地学内涵的景观资源，通过地质遗迹研究可以丰富这些景观资源的地质文化内涵。目前上海全市域的地质遗迹类型划分、特征总结和地学意义的系统性阐述仍较薄弱，公开报道的地质遗迹研究仅限于崇明岛国家地质公园（赵宝成，2013）。目前关于上海境内的地质遗迹表述存在一定的模糊，尚未契合全国地质遗迹分类规范。另外，目前国内对大河口三角洲地质遗迹的详细研究依然较少（王薇等，2013；赵宝成，2013；王世进等，2015；江泳等，2017）。相比于视觉冲击效果强的地质遗迹区，河口三角洲由于地势平坦、广袤无垠，极富内涵的地质记录多深埋地下，地质遗迹景观可视性较弱，地质遗迹的地学意义的阐明对于发挥其资源价值尤为重要。笔者等基于2017年以来上海市地质遗迹最新的调查成果，阐明区内地质遗迹成因类型、景观特征及地学意义的独特性，为地质遗迹资源在上海社会经济发展、城市生态文明建设和科普教育中发挥价值提供依据，也为其他人口密集的大河口区地质遗迹资源研究提供参考。
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1 地质背景
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上海大致位于中国海岸线的中点，属于北亚热带季风气候区，大地构造位置位于扬子地块和华夏地块之间的钦杭结合带东端（图1a；郭玉贵等，1997），基岩和断裂构造广为松散层覆盖，基岩露头零星分布（图1b；谢建磊，2013）。上新世以来上海地区持续发生构造沉降，自西向东堆积了100~400 m厚的松散沉积物（图1b；Chen Zhongyuan and Stanley，1995; 邱金波和李晓，2007）。按照地貌成因类型，陆域自西向东可划分为湖积平原、滨海平原和河口沙岛（图2；许世远等，1987；邱金波和李晓，2007）。湖积平原属于太湖平原体系，滨海平原与河口沙岛属于长江三角洲平原体系。其中，滨海平原为河口沙嘴和潮滩成陆而成，河口沙岛为河口砂坝堆积出露成陆而成（许世远等，1987）。长江河口水域及口外海域为水下三角洲发育场所（Chen Zhongyuan et al.，2000），受往复潮流影响，潮差平均2.6 m，最大可达4.7 m（陈吉余等，1988）。其中，口门及以内水域是三角洲前缘分布区，发育拦门沙（水下砂坝）和分流河道（许世远等，1987；Chen Zhongyuan et al.，2000）。分流河道进一步分为北支、南支、南槽、北槽及南港、北港，其中北支、南支北部、北港、北槽是涨潮槽，其余河段为落潮槽（图1a；许世远等，1987；陈吉余等，1988）。河口沙岛、拦门沙及分流河道构成了长江河口宏观地貌格局，表现为“三大沙岛、五片浅滩、三级分汊、四口入海”。三角洲前缘斜坡及前三角洲分布在口门以外10~50 m深水域，呈东南方向延伸。上海是世界最早发现地面沉降灾害的城市，自1921年发现地面沉降以后，至1965年中心城区平均沉降量最大可达3 m（龚世良和杨世伦，2008）。
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2 研究方法
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在充分整理区域各类地质调查资料和相关文献资料的基础上，按照《地质遗迹调查规范》（DZ/T 0303-2017）技术要求，通过航片和野外路线相结合的手段对区内典型的河口地貌区、古海岸遗存地、典型剥蚀低丘以及地面沉降灾害遗址点进行了调查，获取了范围、面积、形态、岩性、植被等地质参数特征，利用数码相机和无人机拍摄获取典型遗迹景观照片。收集了7处古贝壳砂堤14C测年（表1），并且分别在金山区漕泾镇沙积村古贝壳砂堤遗址和崇明区陈家镇裕安村古砂堤遗址采集了贝壳样品，送BETA公司进行AMS14C测年，用以验证古海岸形成年代。利用软件Calib Rev 7.0.4 对新获取的14C测年结果进行了海洋碳库校正，对于δ13C＜-2 ‰和-2 ‰＜ δ13C＜ 2 ‰ △R分别采用-1±143和71±31（Zhao Baocheng et al.，2018），年龄误差采用1σ，测年结果见表1。
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图1 上海市地质背景：（a）大地构造位置；（b）基岩和断裂分布；（c）松散层厚度分布
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Fig.1 Geological setting in Shanghai： (a) geotectonic position; (b) distribution of the buried bedrock and fault; (c) distribution of the loose sediment
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经过调查和筛选，本次研究确定了12处地质遗迹集中分布区（表2，图2）。为了表达主要地貌遗迹地质演化内涵，利用上海市地质信息平台17个第四纪钻孔绘制了上海陆域松散层地质剖面（图3），结合区域多重地层划分方案（邱金波和李晓，2007），依据钻孔岩性和沉积序列变化推断统、组、段界线及层面接触关系，沉积相和岩性进行了简化处理，剖面位置见图1c。
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3 地质遗迹特征
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3.1 地质遗迹类型划分
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依据《地质遗迹调查规范》（DZ/T 0303-2017）分类方法和区域地貌成因类型划分（许世远等，1987），从典型性、代表性及地质演化次序角度，上海市地质遗迹资源可划分为2大类4类，即地貌景观大类和地质灾害大类2大类，火山地貌类、海岸地貌类、水体地貌类、地质灾害类4类。根据地质遗迹典型现象组合，可进一步总结为4种地质遗迹，分别命名为火山岩残丘遗迹、古海岸遗迹、河口三角洲遗迹和地面沉降遗迹（表3）。
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需要说明的是，最新的全国地质遗迹调查规范对水体地貌类地质遗迹没有单独划分河口三角洲亚类，本文通过典型的河口沙岛、河口沙洲以及河口沙嘴地貌遗迹表达大约1.5 ka以来的长江三角洲发育过程。上海市主要坐落在大约6 ka以来的古河口湾侧翼三角洲平原（滨海平原）内，自然的河口侧翼平原地貌景观已得到了极其强烈的人工改造。本文通过古海岸变迁遗迹表达古河口湾侧翼平原的演化过程。笔者等划分的火山地貌遗迹主要指火山岩残丘，即包括岩石现象，也包括剥蚀、海蚀现象。为简化分类，对火山地貌遗迹亦不做亚类区分（表3）。
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3.2 火山地貌类地质遗迹
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上海市火山地貌遗迹是指火山岩残丘，表现为湖积平原零散分布的剥蚀低山和近岸海域内零星的岩岛，总面积不足4 km2，海拔高度多 ＜100 m。上海市火山岩残丘形成于距今约0.12 Ga前的晚白垩陆相火山喷发活动（谢建磊，2013），岩性以安山岩为主，其次为正长斑岩、凝灰岩、流纹岩等，见有节理和断层等构造。其中，湖积平原内火山岩残丘18座，在松江佘山周边分布相对集中（图2中1号区，图4a），20世纪50年代以来由于石材开采，形成了多个矿坑（图3b—d）。近岸海域内火山岩岛6个，杭州湾内的大金山岛、小金山岛、浮山岛集中分布在杭州湾近岸海域（图2中2号区），其他3座火山岩岛是长江口门附近的佘山岛、鸡骨礁和牛皮礁（图2）。
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图2 上海市地貌分区和建议地质遗迹点
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Fig.2 Distribution of the geomorphological types and considered geosites in Shanghai
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3.3 海岸地貌类地质遗迹
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上海市海岸地貌类地质遗迹是指古海岸遗迹，为全新世最大海泛以来形成的古贝壳砂堤（或古砂堤）。贝壳砂堤，又称盐沼滩脊，是当海岸泥沙供给相对匮乏，波浪侵蚀潮滩将砂和贝壳被簸选出来，再经潮流向岸搬运后堆积而成，发育较好的可直接出露地表0.5~1 m左右，代表了海岸平均大潮高潮线的位置（章申民等，1987）。据20世纪80年代调查，上海境内发现大约14条贝壳砂堤。在嘉定黄渡—闵行马桥、颛桥—奉贤邬桥、柘林—金山漕泾一线长逾130 km、宽4~8 km的狭窄地带内曾存在7列贝壳砂堤。因地势相对高爽，这个地带被称为“冈身”（章申民等，1987）。贝壳14C年龄表明“冈身”内贝壳砂堤形成于6.5~3 ka BP（表1）。上海中部，宝山区盛桥镇—浦东新区航头镇一线存在断续的砂堤，推测形成年代为距今1.5 ka（章申民等，1987）。上海东部，浦东新区蔡路村—军民村—六如村—西沙村—老港镇—奉贤区奉城镇存在呈弧形断续排列的砂堤，贝壳14C年龄测年显示其形成年代为700~600 a BP（章申民等，1987）。如今，上海境内绝大多数贝壳砂堤已遭受破坏，仅在金山漕泾沙积村2140号宅基地内保留完整遗迹点，被命名为“冈身遗址”（图2中3号区，图5）。本次研究对冈身遗址内贝壳测年结果为AMS14C年龄5290±30 a BP，校正日历年龄为6036±30 cal a BP （表1），与全球海平面高水位开始阶段的日历年龄更为接近。此外，崇明岛东部裕安村也见两列古沙堤。张修桂（2005）报道了两列砂堤贝壳的14C年龄分别为1152 ±50 a BP和1040 ±65 a BP，并据此认为此砂带为唐武德年间的东沙。本次研究在裕安村古砂堤遗址地表以下（黄海高程约-1.7 m）获取的贝壳的14C校正日历年为693±37 cal a BP，属南宋宝祐年前后。
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图3 上海市松散层地质剖面
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Fig.3 Geological section of the loose sediments in Shanghai
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3.4 水体地貌类地质遗迹
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上海市水体地貌遗迹主要指河口三角洲遗迹，是现代河口发育过程中在河口汊道、口门形成的不同时期的河口沙岛和沙洲，代表了不同阶段的三角洲（许世远等，1987）。依据形成时代分为早期河口沙岛、晚期河口沙岛、新河口沙岛。早期河口沙岛，形成于约1000~300 a BP，分布在崇明岛20世纪50年代大堤以内的岛域（图2），是由唐朝（公元618年）以后出露的数个大小不等的沙岛于明末清初（公元1644年）涨接而成（许世远等，1987；张修桂，2005）。晚期河口沙岛，约300 a BP至2000 BC在人工围垦为主作用下淤涨的岛域，大致位于2000年前后的大堤以内，包括崇明岛西部、北部、东部岛域及长兴岛和横沙岛。新河口沙岛和滨海平原，是指最近20年在人工围垦影响下淤涨成陆的沙岛及淤泥质潮滩。
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图4 上海市火山岩残丘和矿坑遗迹:（a）火山岩残丘分布；（b）佘山矿坑；（c）辰山矿坑；（d）横山矿坑
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Fig.4 Relics of volcanic rock mounds and pits in Shanghai: (a) distribution of the volcanic rock mounds; (b) Sheshan Hill deep mining pit; (c) Chenshan Hill deep mining pit; (d) Hengshan Hill deep mining pit
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由于早期和晚期河口沙岛受到了长期人类活动作用，原始地貌景观已无从观察。典型的河口三角洲地貌遗迹可见于新河口沙岛和滨海平原，集中区主要分布在崇明东滩、崇明北湖、崇明西沙湿地、东风西沙、青草沙、横沙东滩、九段沙和南汇东滩（图2，4~11号区）。尽管这些区域都经历了不同程度围垦，仍保留了原始地貌景观。其中，东滩和九段沙已划入国家级自然保护区，东风西沙岛和青草沙为上海市水源地，西沙湿地为国家地质公园和国家湿地公园景观区，北湖、横沙东滩和南汇东滩为上海市主要的新成陆区。
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遥感影像显示新河口沙岛和滨海平原分布密集的滩面水流冲刷型潮沟（图6a，f和g）。野外远距离观察可见广袤的淤泥质潮滩内盐沼泽林—芦苇—海三棱藨草植被分带（图7f）和潮沟蜿蜒曲折（图7a—d），近距离观察可见潮沟侵蚀陡坎（图7d和g）、光滩沙波（图7e）和高潮滩生物扰动（图7h）等精美微地貌。在人工圈围形成的潮上带，可见一望无垠的芦苇、局部碱蓬遍布的三角洲平原景观（图8a—c）。无人机高空拍摄展示了北湖、东风西沙和青草沙均为河口汊道和沙洲经人工圈围后形成了独特的半咸水湖或水源地景观（图9a—c）。
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3.5 地质灾害类地质遗迹
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上海市地质灾害遗迹主要指地面沉降遗迹，是近百年来由于人为抽取地下水导致的地面沉降景观，主要表现为百年历史建筑中遗留的地面沉降的现象。地面沉降遗迹可在外滩防汛堤、历史建筑群及历史桥梁中循迹，特征如下：①防汛墙不断加高。外滩防汛墙全长1.8 km，南起十六铺码头，北至外白渡桥。1920年以来，防汛墙经过4次加高，从历史最高潮位4.80 m加高至“千年一遇”的5.86 m（龚世良等，2008）（图10a）。②历史建筑的沉降。外滩历史建筑多可见一楼窗户已接近地面，室内与室外明显形成倾斜，反映了因地面沉降道路不断加高（图10b）。③历史桥梁净空减少。外白渡桥、咋浦路桥等历史桥梁建成于19世末至20世纪初，位于苏州河与黄浦江的交界处，桥下空间曾是船只通道。由于长期地面沉降，这些桥梁净空逐渐减少，观察桥墩净空不足2 m（图10c）。
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图5 上海市冈身遗址古贝壳砂堤
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Fig.5 Paleo-chenior relic in Gangshen site
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图6 上海市新河口沙岛和滨海平原地貌遗迹集中区遥感影像
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Fig.6 Remote-sensing images of the geoheritage concentration regions in the newest estuarine sandy islands and coastal plains
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图7 河口淤泥质潮滩地貌景观：（a）和（b）崇明东滩高潮滩（图6观察点D1）；（c）涨潮时崇明东滩中潮滩；（d）和（e）崇明东滩低潮滩潮沟侵蚀陡坎和沙波；（f）—（h）西沙湿地潮滩植被分带（图6观察点D4）和潮沟侵蚀及生物扰动微地貌（图6观察点D3）
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Fig.7 Geomorphological landscapes of the estuary muddy tidal flat: (a) and (b) the upper tidal flat in Chongming Dongtan wetland (observation sites D2 and D1 in Fig.6a) ; (c) the middle tidal flat at high tide (observation site D1 in Fig.6a) ; (d) and (e) the tidal creek erosion scarps and sandy waves in lower tidal flat; (f) — (h) the tidal flat vegetation zonation, tidal creek erosion and bioturbation in Xisha wetland (observation site D3 in Fig.6b)
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4 地质遗迹的地学意义
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火山岩残丘地貌遗迹地质时代跨度上亿年，古海岸地貌遗迹地质时代跨度6 ka，长江河口三角洲地貌遗迹地质时代跨度1.5 ka，共同反映了现代长江河口区上亿年来的地貌演化史；火山岩残丘和6 ka前岸线位置对上海新石器文明发育起到了重要作用（陈中原等，1997），而过去2000年以来人类活动很大程度上改造了河口淤积与岸线变迁的进程（袁志伦，1986；李从先等，2004）。地面沉降遗迹则反映了过去100年来上海城市化进程中地面沉降灾害因人类活动产生到治理和防控的过程。因此，上海市地质遗迹的地学内涵可总结为两个方面：①长江河口区上亿年的地貌演化史；②长江河口区六千年来的人地关系史。
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4.1 长江河口区上亿年的地貌演化史
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4.1.1 火山岩残丘代表的地质演化内涵
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上海市火山岩残丘遗迹代表了长江河口区中生代以来的构造地貌格架。上海火山岩残丘的岩性与时代与区内70%以上埋藏基岩相同（图1b），主要形成于120~81 Ma的燕山晚期岩浆活动（谢建磊，2013）。这表明0.12~0.08 Ga前的火山活动奠定了现今的地貌基础。此后上海地区经历了长期的剥蚀风化。在新生代中国地势东西倒转背景下（汪品先等，2005），差异性构造沉降使得上海形成了大致西高东低、凹陷和凸起相间的地势格局（邱金波和李晓，2007）。直至新近纪，随着沉积中心从苏北向崇明岛南移，上海地区开始接受松散沉积物堆积（Chen Zhongyuan and Stanley，1995）。
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4.1.2 松散层“隐藏”的地质演化内涵
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松散层揭露了火山岩残丘、古海岸、河口三角洲3类年代跨度显著的地貌遗迹形成演化的内在联系。在基岩地势的控制下，上海松散覆盖层总体西薄东厚（图1c）。基于古地磁记录，目前观点认为区内松散层堆积始于新近纪上新世，代表第四纪底界的M/G界线和代表中更新世底界的B/M界线分别出现在埋深约250 m和约150 m（邱金波和李晓，2007；Yue Wei et al.，2019）。OSL和14C测年显示了晚更新世底界和全新世底界的起伏范围分别在埋深50~100 m（Zhao Baocheng et al.，2008; Wang Zhanghua et al.，2013）和埋深5~50 m（Li Congxian et al.，2000; 赵宝成等，2007；Wang Zhanghua et al.，2018a）。基于区域地层单位的松散层地质结构剖面揭示了上新世以来的上海市沉积环境演变特征（图3）。上新世至中更新世上海地区以陆相环境为主，受构造沉降的主导控制，沉积环境从冲洪积扇、辫状河体系逐渐演变为曲流河体系（Wang Zhangqiao et al.，2005）。相比之下，晚更新世以来上海地区开始接受大规模海侵，发育了3次海陆交替的环境演变（Zhao Baocheng et al.，2008; Wang Zhanghua et al.，2013）。由于长期的构造沉降，上海地区第四纪期间大部分地质体埋藏地下，目前的地貌单元及河口和海岸类地质遗迹的形成、分布与末次盛冰期以来的海面波动密切相关。
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图8 新成陆河口沙岛和滨海平原地貌景观：（a）崇明东滩成陆区（图6a观察点D1）；（b）横沙东滩成陆区（图6d观察点D5）；（c）南汇东滩成陆区（图6f观察点D7）
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Fig.8 Geomorphological landscapes of the newest estuary sandy islands and coastal plains: (a) the reclaimed land in Chongming Dongtan wetland (observation site D1 in Fig.6a) ; (b) the reclaimed land in Hengsha Dongtan shoal (observation site D5 in Fig.6d) ; (c) the reclaimed land in Nanhui Dongtan shoal (observation site D7 in Fig.6f)
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图9 河口汊道和沙洲圈围后的地貌景观：（a）东风西沙水库（图6b观察点D3）；（b）北湖（图6c观察点D4）；c：青草沙水库（图6e观察点D6）
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Fig.9 Geomorphological landscapes under the enclosure of the estuary channels and sandbars: (a) Dongfeng-Xisha reservoir (observation site D3 in Fig.6b) ; (b) Beihu lake (observation site D4 in Fig.6c) ; (c) Qingcaosha reservoir (observation site D6 in Fig.6e)
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图10 外滩建筑景观中的地面沉降遗迹景观: （a）防汛墙；（b）历史建筑；（c）历史桥梁
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Fig.10 The land subsidence relics in the buildings in the bund: (a) flood control wall; (b) historical building; (c) historical bridge
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末次盛冰期约30~20 ka，海平面高度比现在至少低120 m，当时东海的岸线在冲绳海槽附近的陆坡上（Li Guangxue et al.，2014）。这个期间长江及支流河道在上海地区下切形成河谷和三级阶地地貌（Li Congxian et al.，2000; Wang Zhanghua et al.，2018a）。古下切河谷中心位于现今的河口沙岛区，下切深度可达50~60 m。古阶地位于现今滨海平原和湖积平原区，古阶地与古河谷中心地势高差达50 m。约19 ka以后，随着冰期结束海平面迅速回升，其中16.5~8.2 ka海面上升平均速率可达12 mm/yr（Lambeck et al.，2014）。全新世早期海面快速上升由于8.2 ka全球短暂变冷而被迫中断，8~6 ka海面上升速率减缓为约5 mm/yr，6 ka以后海面高度达到现在位置（Lambeck et al.，2014）。约8 ka以前的海面快速上升使得长江下切河谷遭受海侵而演变为河口湾，而8 ka以后的海面上升减缓和稳定促使了长江三角洲的发育（Li Congxian et al.，2000）。约6~5 ka，第一个类似于崇明岛的河口沙岛在镇江附近形成（Song Bing et al.，2013），使长江河道发生分汊，泥沙在河口湾的南北两岸堆积形成三角洲平原。此后，长江河口在科氏力的影响下向东南偏移（Chen Zhongyuan et al.，2000），不断地发育新的河口沙坝，老的河口沙坝与北岸平原并岸成陆，南岸平原不断淤积扩大，大约于1.5~1 ka至现在河口位置（Hori et al.，2001; Wang Zhanghua et al.，2011，2018a），崇明水下沙坝形成雏形（图3；Hori et al.，2001），随后水下砂坝不断堆高露出相连成岛，河口南北两支河道也逐渐成形。上海的成陆是在长江河口变迁背景下发生的。8~6 ka上海沦为滨浅海环境（图3），在湖积平原和滨海平原交界地带形成了最古老岸线。6 ka以后上海岸线逐渐东移、不断成陆（章申民等，1987）。
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上海境内古贝壳砂堤遗址的测年（表1）显示，6~3 ka岸线长期停留在“冈身”地带，岸线向海推进速率不足3 m/a（图2）。距今6~3 ka前上海成陆缓慢有着深层次的自然因素。一方面，当时的长江河口北部的江苏境内，上海距离长江河口较远，扩散至上海的长江来沙并不十分丰富；另一方面，这个期间东亚夏季风强度整体变弱，导致了长江流域降雨量减少、地表的风化侵蚀减弱，长江径流量和入海泥沙量并不丰富，河口向海淤涨缓慢（Wang Zhanghua et al.，2018a）。距今3 ka以后，长江河口湾经过长期泥沙充填水下地形更为平坦，特别是2 ka以后长江上游流域人类高强度开垦土地剧烈增加了长江入海泥沙量（李从先等，2004），长江河口迅速向海迁移（Hori et al.，2001）。3 ka以来随着长江河口逐渐南移，上海境内岸线向海迁移和成陆进程加快，特别是距今1.5 ka以后上海的成陆明显加快（图2）。
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4.2 长江河口区6 ka来人地关系史
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4.2.1 新石器时期先民被动适应河口
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河口演化背景下上海的成陆进程决定了上海先民社会发展的空间范围。上海境内发现了30多处新石器文化遗址，形成时代主要集中在距今6~3 ka，代表了上海先民最早的聚居地和文化起源地。新石器时期先民的聚居点主要分布在“冈身”地带及以西的青浦、松江和金山（图2）。值得注意的是，松江佘山一带的残丘群古文化遗址分布更为集中，著名的广富林文化遗址就位于辰山脚下（图11）。新石器时期上海先民居住选址体现了被动适应河口环境的生存策略。如前所述，距今6~3 ka上海大部分仍在河口湾内，古沙堤形成的“冈身”高出地表1~2 m，对海水起到了屏障作用（陈中原等，1997），“冈身”以西形成了滨海沼泽，为稻米的繁育提供了肥沃的土壤。上海先民曾选择在“冈身”以及地势更高、更能躲避潮灾的剥蚀低丘周边建立家园。距今4 ka气候变冷以及极端风暴引发的洪水泛滥（Inner et al.，2014; Wang Zhanghua et al.，2018b）曾导致良渚文明的崩溃，广富林遗址环境和考古分析（张玉兰，2006；宋建等，2016）表明火山岩残丘庇佑了上海先民的文明延续。
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图11 上海火山岩残丘群间的广富林文化遗址
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Fig.11 Guangfulin cultural site located in the volcanic mounds
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4.2.2 过去2 ka人类主动改造河口
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距今1.5 ka以后上海成陆明显加快与长江上游流域强烈人类活动有关，也与上海先民主动适应河口而修筑海塘有关。据上海水利志记载（袁志伦，1986），自三国时期（公元220年起）上海先民就在杭州湾北岸修筑海塘，唐、宋以来海塘修筑规模逐步扩大。自公元713年至20世纪70年代，上海河口三岛环岛筑成三圈共计293.60 km的海塘，上海陆地古今海塘170.80 km，大致七条南北走向的海塘线，分别是古捍海塘、里护塘、钦公塘、彭公塘、人民塘、团结胜利塘、七九塘（图12）。这些海塘成为江南海塘的主要组成部分，与万里长城、京杭大运河一起被列为我国古代三项伟大工程。海塘除了用于阻隔潮水入侵和预防风暴潮灾害以外，极大地起到了滩涂围垦的作用，明显加速了上海的滩涂淤积成陆。过去两千年来古今上海人利用河口三角洲向海淤积生长的规律围垦了上海2/3的土地（杨世伦和李明，2009），为城市快速发展提供了广阔的空间。此外值得一提的，今天人们基于河口盐水入侵规律圈围河口汊道和沙洲建造了青草沙水库和东风西沙水库（图9），保障了城市供水需求。
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4.2.3 百年地面沉降的制灾与治灾
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1921年以来外滩防汛墙的演变史，就是上海地面沉降的浓缩史。地面的不断沉降，潮水不断上升，导致了外滩防汛墙从无到有，不断加高、加固，“地沉水涨，潮来墙档”是“地面沉降”的真实写照。上海市地面沉降灾害主要是地下水不合理开采和工程建设活动诱发的（杨天亮等，2014），地面沉降不仅降低了市区防洪能力，增大了防汛墙的压力，还加剧了市区潮灾、涝灾，破坏市政基础设施，危害城市活动的正常运行（龚世良等，2008；魏子新等，2009）。自20世纪60年代以来，通过水准测量、基岩标、分层标测量、自动化监测、GPS测量、InSAR 测量等多种监测技术应用和监测网的搭建（许言等，2017），经过50余年的地下水资源开发利用综合管理和地面沉降综合管控，上海市地面沉降已有效控制在10 mm以内（杨天亮等，2014），成为国内外地面沉降防治的标杆（严学新和杨天亮，2020）。对于外滩防汛墙，自1994年常态化监测以来，1994~2004年，累积沉降量平均273.92 mm，平均沉降速率26.09 mm/a；2004~2009年，累积沉降量平均28.92 mm，平均沉降速率6.08 mm/a；2010—2013年，呈回弹趋势，平均回弹3.29 mm，其中黄埔公园—南京东路段回弹5.55 mm（王寒梅和焦询，2015）。
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图12 上海的古今海塘：（a）和（b）清雍正海塘遗址（华亭东石塘）；（c）和（d）1988年大堤（金南西海塘）
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Fig.12 The ancient and modern seawall in Shanghai: (a) and (b) Qing Yongzheng seawall site (the East Huating seawall) ; (c) and (d) the dike built in 1985 (Jinnanxi seawall)
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5 结论与展望
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本次研究筛选建议了上海境内12处地质遗迹点，利用遥感、地面调查和测年手段获取了典型地质遗迹景观特征参数，并结合区域大量地质科研成果阐明了地质遗迹的成因演化和地学意义，主要结论如下：
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（1）上海市重要地质遗迹可划分为地貌景观和地质灾害两大类和火山地貌、海岸地貌、水体地貌和地面沉降四类。按产生先后的时代顺序，上海市地质遗迹可划分为火山岩残丘（0.12 Ga以来）、古海岸（6 ka以来）、河口三角洲（1.5 ka以来）和地面沉降（100 a以来）。
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（2）验证并厘定了两处古海岸遗迹的地质年代，其中金山区冈身遗址古贝壳砂堤露头贝壳AMS14C日历年为6036±30 cal a BP，表明该处砂堤形成于全新世高海面起始阶段；崇明裕安村古砂堤（露头破坏殆尽）贝壳AMS14C日历年为693±37 cal a BP，表明砂带在南宋宝祐年前后仍然存在。
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（3）上海市地质遗迹整体上表达了长江河口区0.12 Ga以来地貌演化和过去6 ka人地关系演替。其中，火山岩残丘象征了上亿年前火山活动及地貌格局，古海岸代表了6 ka以来的海岸变迁，新河口沙岛和滨海平原表达了1.5 ka以来长江河口演化，地面沉降遗迹表述了百年城市化进程中的制灾与治灾。上述3类地貌遗迹还表达了过去6 ka上海先民适应河口和改造河口的地质文化内涵。此外，地下埋藏的厚松散层填补了地表3类地貌遗迹间地质演化的年代跨度。
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尽管上海的地质遗迹景观的显现度和可视性不及诸如山川、沙漠、冰川、火山等类型，但地学内涵独具特色，对于提升区内生态和人文景观价值具有重要意义。由于上海的城市化程度高，可供开发的纯自然的国土空间十分有限。目前上海典型的地质遗迹景观多分布在重要生态空间内，例如东滩鸟类国家级自然保护区、西沙国家湿地公园、佘山国家级风景区、金山三岛自然保护区。此外，地质遗迹也多与人文景观耦合在一起，例如外滩历史建筑群、松江残丘群矿坑、冈身遗址（古贝壳砂堤遗迹）、历史海塘（古岸线位置）。因而，依据上海地质遗迹类型、分布、规模、集中程度及地学内涵，挖掘“生态+地质”和“人文+地质”式的景观资源，可以更加灵活、更加充分地发挥地质遗迹的价值，从而实现地质遗迹助力“生态之城”、“人文之城”建设以及乡村振兴战略、乡土地质研学旅游开发。
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摘要
上海是典型的大河口特大城市，具有全球独特的新构造沉降和河海相互作用及人地相互作用产生的河口海岸地貌遗迹和地面沉降灾害遗迹。基于文献资料、遥感影像和地面调查，笔者等筛选确立了上海市12处地质遗迹集中区，系统阐明了上海境内地质遗迹特征及地学意义。按照产生的时代顺序，上海市地质遗迹类型可划分为火山地貌、海岸地貌、水体地貌和地质灾害4种类型，分别命名为火山岩残丘遗迹、古海岸遗迹、河口三角洲遗迹和地面沉降遗迹。在补充AMS14C测年的基础上，进一步厘清古岸线遗迹的年代，并根据松散沉积物地质构造剖面，揭示了具有明显年代跨度的3种类型地貌遗迹的演化关系。上海市地质遗迹整体表达了长江河口区0.12 Ga来地貌格局演化，6 ka以来海陆变迁与文明演替，1.5 ka以来长江河口演化以及0.1 ka以来地面沉降灾害的产生与防治。总体而言，上海市地质遗迹蕴含着中国乃至世界大河口区独特的地质演化史和人地关系史。本次研究提出的上海市地质遗迹点多分布在典型、稀有的生态景观区与人文景观区。这样，各类地质遗迹景观及相应的科学解说对于提升区域生态和文化景观价值及地学旅游路线开发具有重要意义。
Abstract
Objectives: Shanghai is a typical estuarine megalopolis with unique estuarine and coastal geomorphic relics and land subsidence disaster relics caused by neotectonic subsidence and river—sea interaction. For utilization and protection of the local geoheritage resources, this paper elucidates systematically the characteristics and geological significance of the geoheritages in Shanghai for the first time.
Methods: Based on literature data, remote sensing images and ground survey, this paper selected and identified 12 geoheritage concentration regions in Shanghai. The characteristic parameters of typical geoheritages were obtained through route investigation, field observation, photographing and aerial photograph interpretation. Supplementary AMS14C dating was carried out to further determine the age of the paleo-coastline relics. A representative geological profile consisting of 17 Quaternary boreholes was compiled to reveal the evolution of geoheritages.
Results: In chronological order of initiation, the geoheritages in Shanghai can be divided into four types: volcanic geomorphology, coastal geomorphology, water geomorphology and geological hazard, which are named as volcanic rock mound relic, paleo-coastline relic, Yangtze River delta relic and land subsidence relic. AMS14C dates of shell fragments from the sandy cheniers show that the ages of paleo-coastline relics in Jinshan district (the west of Shanghai) and eastern Chongming island are approximately 6 ka and 0.7 ka, respectively. The geological structure section of loose sediments shows the evolutionary relationship between the three types of geomorphological relics of different ages. The geoheritages of Shanghai as a whole express the evolution of geomorphic pattern of the Yangtze River estuary in the past 120 million years, the evolution of land and sea and civilization in the past 6000 years, the evolution of the Yangtze River estuary in the past 1500 years and the occurrence and prevention of land subsidence disasters in the past 100 years.
Conclusion: the geoheritages of Shanghai contain the unique history of geological evolution and human-earth interation in the mega-estuary area in China or even in the world. The geological sites in Shanghai proposed in this study mainly locate in the typical and rare ecological landscape regions and cultural landscape regions. Therefore, all kinds of geoheritage landscapes and their corresponding scientific interpretation are of great significance for enhancing the value of regional ecological and cultural landscapes and developing geo-tourism routes.
