近1.8 Ma以来东亚季风演化与青藏高原隆升关系的南海沉积物常量元素记录

东亚季风演化和青藏高原隆升的关系在全球变化研究中备受关注.南海ODP184航次取得的沉积岩芯为研究长时间尺度的东亚季风演化提供了理想样品.ODP1146站上部185mcd(1.81Ma)细粒(4μm)无碳酸盐沉积物的常量元素R型因子结果分析表明,常量元素Ti,TFe2O3,MgO,K2O,P,CaO,Al2O3代表了陆源因子,其得分变化受陆源区的化学侵蚀强度的制约,进而能够指示东亚夏季风演化.陆源因子得分分别在~1.3,~0.9和~0.6Ma时呈现阶段式减小,反映了1.8Ma以来东亚夏季风阶段式减弱受第四纪青藏高原整体、阶段式、快速隆升的制约;而~0.6Ma以来陆源因子得分周期性的振荡变化则反映了东亚季风演化自此进入受冰期-间冰期旋回制约的主旋律.与黄土高原记录的东亚季风演化一样,中国南海沉积物记录的长时序东亚季风演化也体现了青藏高原隆升和冰期-间冰期旋回的复合制约.     

南海西南陆坡区沉积物粒级指标的物源特征及古环境意义

采用激光粒度仪分析了NS93-5柱中的沉积物高精度粒度特征, 结合微体古生物类群的实验统计结果以及微量元素和碳酸钙含量等测试资料, 讨论深海沉积物的主要粒级指标及其与微体古生物化石壳体组成和陆源输入的关系, 为揭示深海沉积物的基本组成特征及其指示的古海洋环境做了新的探索. 结果显示: 深海沉积物的粒度特征一定程度反映了物源属性与组成结构, 各个粒级指标的大小范围含量与对应的微体古生物类群丰度和陆缘指标之间存在着明显的相关关系, 其中<2 μm粒级代表陆源物质和>5 μm粒级主要由各类微体古生物壳体所构成(火山灰夹层除外), 中值粒径(MD)可作为微体生物的古生产力或古生态动力特征的参考替代性指标. 这些粒级指标的综合分析结果较好地反映了古海洋生态的重要特征, 表明晚更新世以来南海西南陆坡区的微体生物发育与陆源输入呈负相关关系, 且与冰期和间冰期的全球气候变化不完全对应, 而是表现了该海区的特殊性.     

南海南部末次冰期浊流沉积的高分辨率沉积学和地球化学研究

通过对南海南部巽他陆坡底部MD05-2895孔末次冰期发育的浊流沉积物进行激光粒度和XRF岩芯元素扫描分析, 试图揭示其沉积学和地球化学特性, 进而对理解浊流形成过程提供帮助. 研究结果显示, 浊流沉积层中的碎屑颗粒粒径比正常深海沉积物有大幅度增加, 在地球化学成分上表现为Si, K, Ti, Fe 等元素异常富集, 表明浊流发生时有大量粗颗粒陆源碎屑物质输入. 显微观察发现, 这些粗颗粒碎屑物质主要由石英、长石、火山玻璃、以及少量含铁含钛重矿物组成, 推断应来源于巽他陆架上部的残留沉积, 可能与末次冰期时古巽他河输送的陆源物质有关. 分析认为这些浊流活动的发生可能与末次冰期时海平面快速变化造成的海岸线大幅移动及沉积物供给不稳定有关, 而在单次浊流活动中浊流沉积物的形成主要是受重力(对不同比重、粒级颗粒的)分选的控制.     

东菲律宾海沉积物的地球化学特征与物质来源

通过对东菲律宾海近代深海黏土沉积物粒度、稀土元素组成及其赋存状态和铀系同位素年代学的综合研究, 探讨了研究区沉积物的特征与物质来源. 主要结论包括: (1) 沉积速率低、分选性和磨圆度较差、细粉砂以上粒级含量高, 表明研究区沉积物物源相对匮乏且没有经过长途搬运. (2) 稀土元素总量较为富集, 其页岩标准化配分模式具有较弱的重稀土富集、不同程度的Ce负异常和Eu正异常特征. (3) 有无结壳发育站位沉积物中稀土元素的赋存状态特征较一致, 主要赋存于残渣态和铁锰氧化物态中. 残渣态表现出轻稀土元素的相对富集、Ce和Eu的正异常特征; 而在铁锰氧化物态中, 重稀土元素则相对富集, Ce呈负异常. (4) 有无结壳站位沉积物在上述各指标间均存在一定的差异. (5) 综合上述特征及源区判别分析, 认为所研究沉积物主要来自于当地及附近火山物质的蚀变, 同时也受较小程度的风尘和(或)河(洋)流输入陆源物质的影响.     

南海西部陆源沉积粒度组成的控制动力及其反映的东亚季风演化

通过对南海西部越南岸外MD05-2901孔的有孔虫氧同位素测定, 建立了450 ka以来高分辨率的年代地层. 结合沉积物的密度、孔隙率和陆源碎屑含量, 计算了陆源碎屑的堆积速率, 结果显示在间冰期时堆积速率的平均值为4.9~6.0 g/(cm²·ka), 高于冰期的1.9~5.0 g/(cm²·ka), 与发表过的南海南、北部冰期高于间冰期的特点明显不同. 对陆源沉积物的粒度分布进行主成分因子分析, 获得了两个主控因子F1和F2, 它们控制了陆源沉积近80%的粒度变化特征. 对F1敏感的1.26~2.66 μm%¹⁾和10.8~14.3 μm%呈现高频的波动, 和北半球低纬夏季太阳辐射量吻合很好, 显示23 ka的岁差周期和13 ka的半岁差周期. 对F2敏感的4.24~7.42 μm%和30.1~43.7 μm%, 则显示强烈的100 ka的偏心率周期. 本区的陆源沉积物来源于南海西南和北部2个地区, 在动力上则分别由夏季风和冬季风驱动的不同方向的洋流搬运. 研究认为, 晚第四纪以来东亚夏季风受控于低纬区的夏季日射量的变化, 而冬季风主要受高纬冰盖变化驱动, 呈冰期/间冰期旋回尺度的波动, 这反映了东亚季风演化的双重驱动机制.     

中国干旱-半干旱区风尘物质的Sr,Nd同位素地球化学:对黄土来源和季风演变的指示

不同的岩石和矿物有不同的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值, 在大气迁移或沉积过程中这些比值比元素组分更难被改变, 因而Sr和Nd同位素作为物质来源和迁移的示踪剂具有很大的潜能. 在地表过程中, 沉积物Sr同位素比值受母岩特征、粒度变化和化学风化的制约. 一般地, 母岩Sr同位素比值高, 和/或细颗粒组分多, 和/或化学风化作用强, 沉积物Sr同位素比值就高; 反之, 则低. Nd同位素比值不受粒度和化学风化的控制, 而仅与母岩同位素特征相关. 关于黄土高原物质来源, 利用Sr-Nd同位素示踪方法, 不同的学者获得不一致甚至相反的结论. 综合已有的Nd同位素资料, 我们认为塔里木盆地、内蒙古中西部沙漠、青藏高原是黄土高原的主要源区, 而这些源区以及黄土高原又是远东地区风尘的生产地. 黄土高原风尘物质组成均一, 其Sr同位素比值仅受风力分选作用和风化成壤作用的制约. 风力分选作用与东亚冬季风有关, 而风化成壤作用主要与夏季风相关联. 黄土-古土壤序列中Sr同位素的研究表明, 酸溶物⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值是黄土高原化学风化程度的指标, 可指示东亚夏季风的变化; 酸不溶物⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值的变化明显受粒度的制约, 可作为反映东亚冬季风强弱变化的替代指标, 并表明自第四纪以来东亚冬季风逐渐加强, 这与第四纪大冰期以来气候逐渐变冷的观点一致.     

东亚季风气候的历史与变率

东亚季风的变迁可视为太阳辐射条件下, 全球大气、海洋、陆地和冰系统相互作用在东亚地区的表现. 干冷冬季风和暖湿夏季风优势期的相互交替反映了东亚季风的历史. 高分辨率的黄土高原风尘序列研究揭示了东亚季风至少自7.2 Ma前开始建立. 青藏高原的脉动对东亚季风变迁有重要影响, 数值模拟实验说明, 高原隆升对东亚冬季风的影响远大于对夏季风的影响. 末次冰期旋回气候记录显示了东亚季风气候千年或更短时间尺度的变率和不稳定性的特征. 北半球高纬冷空气活动、穿越赤道的气流和ENSO活动影响着东亚季风气候的变率. 有必要加强高分辨率季风气候记录的年代学和古气候替代性指标的研究,将东亚季风环境整体系统置于全球变化框架中,研究各因子相互作用或相互耦合的过程, 以深入认识东亚古季风变迁的规律和变化机制.     

南海南部YSJD-86GC孔沉积物磁性特征及其环境意义

选取位于南海南部的YSJD-86GC(简称86GC)孔沉积物柱状样进行环境磁学研究,结合已发表的年代框架,揭示MIS3阶段以来沉积物的磁学变化特征.岩石磁学结果表明钻孔沉积物以低矫顽力的磁铁矿类矿物为主要携磁矿物,同时存在部分赤铁矿.反映磁性颗粒大小的King图和Day图表明沉积物中磁性矿物以细粒伪单畴为主.磁学参数与地球化学指标剖面变化的对比分析表明86GC孔沉积物磁性特征反映的是陆源物质的信息;研究钻孔沉积物的磁学性质同时受陆源物质输入量、物源区的氧化-还原条件及搬运环境和距离等多种因素共同影响.全球气候变化引起的海平面升降是导致研究钻孔沉积物中磁性矿物含量和磁性颗粒大小变化的主要原因,沉积物磁学性质的变化可间接指示本地区的海平面升降.     

西藏纳木错全新世沉积物的环境磁学参数变化机理

青藏高原的高分辨环境记录对于理解全球气候与环境变化至关重要.湖泊沉积物的磁学参数能够记录沉积环境和古气候信息.纳木错是西南季风过渡区大湖的典型代表,前人在该湖开展了大量地球化学、微体化石、沉积学和生物化学分析,极大地推动了该区古气候环境的重建工作.但迄今为止,还缺乏对纳木错湖泊沉积物系统的环境磁学研究.因此,本文选取纳木错湖芯NC08/01孔全新世以来(11.3calkaBP)的湖泊沉积物进行详细的岩石磁学与环境磁学研究,结合地球化学指标,在明确的气候背景下探讨该湖沉积物磁性参数的变化机制.结果表明,纳木错全新世沉积物的磁性参数受到陆源磁性矿物输入、还原溶解作用和磁细菌活动的共同影响.根据各磁学参数系统的变化趋势,可将该研究段样品分为3段:第Ⅰ段(236～199cm,11.3～7.8calkaBP)主要载磁矿物为粗颗粒磁铁矿,粒度均一,含量较高,并与Ti含量呈正相关关系,指示该段磁性矿物受后期溶解作用影响较小,其含量主要反映物源输入信息;第Ⅱ段(198～102cm,7.8～2.1calkaBP),磁性矿物颗粒变细,含量明显降低.在该段,湖面下降,水动力减小,进而输入的磁性矿物粒径也减小,容易受到后期溶解作用的影响;第Ⅲ段(101～0cm,2.1～0calkaBP),磁性矿物以生物成因单畴磁铁矿和陆源碎屑成因磁铁矿为主,磁性颗粒含量的变化与Ti含量不相关.以上结果表明,在弱还原环境中,湖泊沉积物磁性矿物的保存状态及磁学性质与其初始粒径密切相关.通过对磁性矿物信息的系统研究(包括粒径和含量变化等)并结合陆源输入指标(如Ti含量),能够较为准确地反映湖泊环境氧化还原程度的变化.以上结果为正确解译该湖沉积物的环境磁学指标提供了基础.     

华北北部中元古界洪水庄组埋藏有机碳与古生产力的相关性

总有机碳(TOC)是直接表征古生产力状况的传统指标,但是,TOC并不仅仅受到初始有机质输入量的控制,还可能受到氧化-还原环境和陆源碎屑物输入状况的影响.本文采用元素地球化学指标评价了冀浅1井洪水庄组氧化-还原环境和古生产力状况,进而探讨了埋藏有机碳与古生产力的相关性.碳-硫关系,V/Cr和Mo含量表明,洪水庄组白云岩形成于氧化环境,大部分黑色页岩形成于静海环境.洪水庄组沉积物中P/Ti可类比于被认为是中等-高生产力的日本Ubara二叠-三叠系剖面的P/Ti,Ba/Al仅略低于被认为是高生产力的中加利福尼亚大陆边缘薄层沉积物的Ba/Al,表明洪水庄组沉积期古生产力状况为中等-高.洪水庄组沉积物埋藏有机碳含量与氧化还原环境指标(V/Cr和Mo含量)呈正相关,与反映古生产力的参数(P/Ti和Ba/Al)呈弱或无直接相关性,说明洪水庄组沉积期虽然总体生产力水平较高,但埋藏有机碳含量主要受控于氧化-还原环境,与古生产力之间无直接关系.     

亚洲风尘物源研究的新进展

中国北方以及临近蒙古国的亚洲内陆干旱区是全球重要风尘释放中心之一. 中国北方风成黄土与北太平洋软泥和格陵兰冰芯中的亚洲风尘沉积一起, 是研究古环境的良好材料. 粉尘释放后随大气环流向东或东南方向传输, 并常表现为东亚地区春季的沙尘暴. 亚洲风尘还影响着全球水循环和能量平衡. 风尘在风化溶解时不但吸收大量大气二氧化碳, 还是海陆生态系统中铁和磷等营养元素的重要来源, 成为全球物质循环中重要的一部分. 亚洲风尘物源研究对揭示风尘物质的产生与搬运机制、解读风尘沉积的古环境记录、预测风尘的环境效应及指导当代沙尘治理都有重要意义.     

南海北部MD05-2904沉积柱状样26万年以来表层海水温度及陆源生物标记物记录

对南海北部MD05-2904沉积柱状样26万年以来的高分辨率分子有机地球化学记录进行报道. 通过U^k’₃₇方法所获取的古表层海水温度(SST), 最低21.5℃(MIS 2), 最高达28.3℃ (MIS5.5期), 是目前南海北部时间最长、分辨率最高的古温度记录. 烷烃总量及其堆积速率和烷烃参数碳优势指数(CPI)、平均链长(ACL)和C₃₁/C₂₇比值都具有明显的冰期高、间冰期低的趋势. 烷烃总量及其堆积速率的变化揭示陆源输入物质主要由海平面变化控制: 冰期时, 海平面下降, 陆架出露, 河流输送到陆坡的陆源物质增加; 间冰期时则情况相反. 烷烃参数CPI显示, 冰期时本区沉积的烷烃更能反映当时植被特征, ACL和C₃₁/C₂₇指示冰期时烷烃源区植被中草本含量增加, 间冰期时草本含量降低. MIS 3后期烷烃总量, CPI, ACL及C₃₁/C₂₇比值几个参数均出现最高值, 显示这是一个特殊时期, 最有可能是此时东亚夏季风增强, 使得南海北部陆地区比较潮湿, 植被茂盛引起.     

固城湖沉积物中的结合态有机类脂化合物

生物专属性与在早期成岩作用过程中的稳定性是反映古气候古环境变化的生物标志化合物的重要属性。内陆湖泊沉积物中的沉积有机质来源广泛,大量陆源碎屑有机质的输入,以及有机质在早期成岩作用过程中发生的变化,使其组成趋于复杂化,一些生物标志化合物的生源指征意义也变得模糊起来。除游离有机类脂质外,在沉积物中尚可分离出以化学键（酯键、酰胺键、醚键等）结合于有机大分子中的结合态有机类脂质,其组成、来源及早期成岩变化与游离有机类脂质有所不同。本文对固城湖沉积物中呈酯键和呈酰胺键结合的有机类脂     

南海北部近代沉积物钕同位素分布及意义

南海北部及周边地区近代陆源沉积物稀土元素配分模式总体相似, 接近上地壳平均成分(PAAS), 在重稀土含量上则略为偏高, LaN/LuN比值明显小于PAAS. 但是珠江主要支流西江沉积物的稀土元素含量略高于PAAS, 在重稀土分布态势上明显偏轻, LaN/LuN比值明显大于PAAS. 南海北部地区近代沉积物钕同位素分布具有明显的区域性, 主要受控于珠江源区和闽粤沿海源区以及台湾岛源区. 闽粤沿海地区ε_Nd(0)值最大, 西江沉积物最小, 台湾岛以及海域中沉积物ε_Nd(0)值介于两者之间. 沿伶仃洋-东沙岛连线, 在该线东北区域钕同位素值相对偏高, 西南区域相对偏低. 珠江源沉积物主要影响该线西南区域, 源区母岩以发育大量古生代碳酸盐岩为特征. 闽粤沿海源区以及台湾岛源区, 主要影响该线东北区域, 闽粤沿海源区母岩以发育大量中新生代花岗岩为特征. 由于源区母岩成分上的不同, 造成沉积物在重稀土含量、Sc/Ti比值以及ε_Nd(0)值上存在明显差异. 发育在东沙群岛东南侧高沉积速率堆积体的陆源物质超过80%来自南海北部源区即闽粤沿海源区以及台湾岛源区, 来自珠江源的陆源沉积物不超过20%.     

全新世江汉平原地区长江南移年代的沉积学依据

江汉平原是长江和汉水的冲积湖积平原,是古云梦泽所在地.全新世以来长江和汉水河道在此多次迁移,由于由西北向东南新构造掀斜运动和科氏力的作用总体南移,荆江河曲现代仍在继续发展.对于长江河道的迁移,历来的研究均以古地貌和史籍记载为主要依据,这就受到一定的局限.本文对江汉平原第四纪沉积中心沔城钻孔(M1孔)岩芯进行粘土矿物、稀土元素、陆源性常量元素、磁化率和频率磁化率等多环境指标分析,研究沉积物物源的明显改变来推论河道的迁移,由~(14)C测年得出长江南移的年代,并探讨了南迁前后的环境剧变与古云梦泽的演化.     

西太平洋暖池晚第四纪黏土矿物的冰期旋回和岁差周期

西太平洋暖池晚第四纪370kaBP以来的黏土矿物含量呈现明显的冰期-间冰期旋回变化,蒙脱石(62%～91%)为主要的黏土矿物,含量在冰期时增高,间冰期时下降;绿泥石(4%～21%)、伊利石(4%～12%)和高岭石(2%～10%)含量依次递减,三者具有相同的变化型式,并与蒙脱石含量的变化呈镜像关系.研究认为,以蒙脱石为主的黏土矿物是陆源碎屑成因,绝大部分来自新几内亚岛的河流输入.黏土矿物含量在冰期-间冰期旋回上的变化与海平面升降有关.在海平面较低时,新几内亚岛的河流物质更容易穿越狭窄的陆架,直接输入向西流动的次表层流,汇入赤道潜流而最终沉积至西太平洋暖池核心区.蒙脱石含量的岁差周期反映了物源区新几内亚岛的机械剥蚀强度,表现为河流径流量的大小,受控于降雨量的分布,指示了赤道辐合带(ITCZ)在轨道尺度上的经向迁移.     

珠江流域盆地表层沉积物的黏土矿物及其对南海沉积物的贡献

黏土矿物以其示踪洋流变化和揭示物源区陆地同时期气候变化的能力, 近年来在南海东亚季风演化的研究中起到了重要作用. 珠江作为南海北部陆源物质输入的重要河流之一, 以往的研究还没有开展过详细的黏土矿物学工作. 运用X射线衍射方法, 系统地研究了珠江流域盆地(包括珠江主流、各支流和珠江口伶仃洋)表层沉积物的黏土矿物组合. 结果显示, 珠江流域盆地黏土矿物组合主要由高岭石(35%~65%)、绿泥石(20%~35%)和伊利石(12%~42%)组成, 蒙脱石含量一般小于5%, 区域分布上不具明显的差异性. 但是, 从珠江流域盆地到南海北部, 高岭石含量持续降低, 蒙脱石含量持续上升, 伊利石含量也不断上升, 伊利石化学指数递减, 伊利石结晶度增强, 这些特征都表明珠江流域盆地对南海北部黏土矿物的贡献主要是高岭石, 其次是伊利石和绿泥石, 基本不提供蒙脱石. 研究认为, 珠江对南海北部陆缘的黏土矿物贡献率最多为72%, 而对北部陆坡的贡献率最多仅为15%. 无论是冰期还是间冰期时期, 高岭石都指示了珠江流域的机械侵蚀能力.     

北京十三陵长城系常州沟组碎屑锆石SHRIMP年龄: 华北克拉通盖层物源区及最大沉积年龄的限定

华北克拉通中元古代长城系盖层广泛分布, 其沉积时代和物质来源对于华北克拉通前寒武纪地壳演化研究具有重要意义. 本文报道了北京十三陵地区华北克拉通长城系盖层碎屑沉积岩碎屑锆石年龄分布模式. 样品为长城系下部常州沟组含长石石英砂岩(CHc-2)和石英砂岩(CHc-9). 碎屑锆石年龄主要分布在2.35~2.60 Ga之间, 靠上部层位(CHc-9)还有一定数量1.9~1.8 Ga和2.1~2.3 Ga碎屑锆石存在. 研究表明, 碎屑沉积物来自以约2.5 Ga陆壳物质为主的华北克拉通物源区, 1.9~1.8 Ga为华北克拉通古元古代哥伦比亚超大陆陆-陆碰撞构造热事件响应的年龄, 长城系盖层最大沉积年龄小于1.8 Ga.     

蓝田玉山第四纪中后期黄土-古土壤序列环境磁学研究

用岩石磁学的各种方法反演沉积物中磁性矿物性质的变化是重建古气候历史的一个重要途径. 对位于黄土高原东南缘的陕西蓝田县玉山剖面厚约40 m的黄土-古土壤地层(L15~S5, L和S分别指示黄土层和古土壤层, 下同)进行了详细的磁学测量. 研究表明, 磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿、针铁矿是本剖面沉积物的主要载磁矿物. 典型层位样品的热磁分析显示成壤强度越高的沉积物加热前后磁化强度变化越小, 这可能与黄土沉积受次生改造的程度有关. 多个磁学参数记录表明, 玉山剖面L15~S5时期黄土沉积和古土壤次生发育所反映的古气候变化特征与黄土高原其他相关记录以及深海沉积记录都有显著区别, 这反映出区域地质背景的巨大影响. 从S9-1向L9的快速剧烈转变, 以及在转变前后两个阶段(L15~S9-1, L9~S6的底部)的古气候演化趋势的明显不同, 同时也反映了这一时期东亚夏季风和冬季风的消长对本区古气候磁性载体的强烈改造.     

一沙一世界——藏于海底的地球环境变迁史

世界一些大陆边缘沉积记录连续性好,堪称记录地球环境变迁和陆海相互作用历史的档案馆。河流系统作为联系陆与海的枢纽,是大陆边缘从源到汇系统中传递地球环境演变信息的关键。由于河流从源到汇系统中存在复杂的"缓冲区"和"中间过程",最终入海河流沉积物的真实通量、组成与原始的源区特征存在显著差异,不同的河流系统具有截然不同的环境信息传递模式,需要慎重解读。东亚大陆边缘作为典型的"河控型"宽陆架边缘海,接收世界大河长江/黄河和台湾山溪性小河的巨量入海物质,是全球开展河流源汇过程和多时空尺度陆海相互作用研究的理想地区。要深入理解边缘海典型沉积体系的物源、成因和蕴含的古环境信息,需要以"从源到汇"和地球系统科学的思路,深化对"源"区组成时空变化的研究,更要加强研究源区信号从陆向海的传递并最终在边缘海保存的过程。