【摘 要】
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本文通过对IODP346航次于冲绳海槽北部所钻取的U1428和U1429站两个长钻孔岩芯进行了沉积物粒度分析、沉积矿物(碎屑矿物、单矿物以及粘土矿物)分析及沉积物地球化学(同位素和常微量元素)分析,研究了中更新世以来冲绳海槽北部沉积物输入演化历史及其控制机制,重建了东亚东部边缘海尤其是浙闽隆起带的演化,建立了黑潮强度演化指标,并且探讨了黑潮在全球气候变化中所扮演的角色。研究结果表明,末次冰期以来冲
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【基金项目】
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国家自然科学;中国科学院创新;;
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本文通过对IODP346航次于冲绳海槽北部所钻取的U1428和U1429站两个长钻孔岩芯进行了沉积物粒度分析、沉积矿物(碎屑矿物、单矿物以及粘土矿物)分析及沉积物地球化学(同位素和常微量元素)分析,研究了中更新世以来冲绳海槽北部沉积物输入演化历史及其控制机制,重建了东亚东部边缘海尤其是浙闽隆起带的演化,建立了黑潮强度演化指标,并且探讨了黑潮在全球气候变化中所扮演的角色。研究结果表明,末次冰期以来冲绳海槽北部沉积物主要来自黄河与日本九州岛。其中黄河沉积物输入主要受到海平面变化的控制,低海平面时期由于陆架出露,黄河古河道在陆架上发育,使得大量的沉积物被搬运到海槽,高海面时期河口后退,加上黑潮的屏障作用,使得沉积物输入量大大减少。九州岛粗粒级沉积物输入主要受到季风降水的影响,全新世增强的夏季风降水使得九州岛粗粒级物质向海槽北部输入增多。九州岛粘土粒级沉积物输入则受到黑潮强度变化的控制,黑潮强度增强,对于九州岛粘土粒级沉积物的阻挡作用则增强,从而使其难以被搬运到海槽北部而输入量降低,反之则升高。根据九州岛粘土粒级沉积物输入建立了34 ka以来的黑潮强度演化指标,发现黑潮强度与末次冰期快速气候变化事件有很好的耦合关系。文章进而讨论了黑潮在全球气候变化中的作用:千年尺度上,当太平洋区域发生类厄尔尼诺过程时,黑潮强度减弱,导致低纬西太平洋区域的热量不能被有效地输送到北半球高纬度区域。此时,增强的哈德雷环流通过大气将热量向北运输,热量传输到西风带影响区域时,便被向东输送到北美区域,从而造成了冰盖的溶化,大量淡水注入北大西洋使得北大西洋经向翻转流减弱或被阻断,进而使全球气候发生变化。重建了末次冰期以来沉积物源区的化学风化历史。在冰期-间冰期尺度上,研究区来自黄河的沉积物在末次冰期的化学风化程度要高于现代黄河沉积物。其控制因素主要为沉积物物源的变化,全新世相对增多的低化学风化程度的黄河上游物质被输送到冲绳海槽北部,使得该阶段沉积物的化学风化程度降低。此外,冰期沉积物在陆架上的再次风化也可能对该现象起到一定的控制作用,冰期出露的陆架使得沉积物可以有更多的时间和空间接受风化,而陆架区可观的降水量为沉积物风化提供了另一个必要条件。此外,海平面快速上升时期的沉积物再悬浮及搬运沉积作用可以使先前被风化过的物质被输送到研究区,同样可以使冰期的物质化学风化程度增大。千年尺度上,低海面且海平面相对稳定时期,沉积物化学风化主要受到东亚夏季风降水的影响;海平面快速上升时期陆架区早期沉积的沉积物被再次悬浮搬运到海槽沉积下来,使得沉积物的化学风化程度增大。物源示踪结果显示,约40万年以来冲绳海槽北部沉积物主要来自黄河与九州岛沉积物的混合。其中九州岛粘土粒级沉积物输入则主要受到黑潮强度的控制,黑潮强度增强,九州岛粘土粒级物质输入量减少。反之则升高。据此建立了约40万年以来的黑潮强度演化指标。黑潮指标显示,在长时间尺度和轨道尺度上,黑潮具有与ENSO和东亚夏季风相同的周期,分别为62 ka和21 ka周期。黑潮强度在424?370 ka、260?160 ka及60?0 ka与东亚夏季风演化有很好的相关性,表现为夏季风增强,黑潮强度增强,反之则相反。在370?260 ka和160?60 ka,黑潮与ENSO过程有很好的对应关系,表现为当赤道太平洋区域更加趋于类厄尔尼诺过程的阶段,黑潮强度减弱,而在趋于类拉尼娜的阶段,黑潮强度则增强。长时间尺度上,黄河粘土粒级沉积物输入主要受冬季风演化的控制。424?100ka期间,冬季风逐渐增强,使得冬季风暴更容易突破黑潮水的屏障作用,将更多的黄河物质向海槽输运。100 ka以来,冬季风减弱导致黄河物质穿过黑潮屏障的能力减弱,使得更多的黄河沉积物被阻挡在陆架上,难以向海槽输运,从而导致输入量减少。冰期-间冰期尺度上,黄河沉积物输入主要受到海平面变化的控制,表现为低海面时期高的黄河物质输入量,高海平面时期则相反。U1428站位底部的巨厚砂层顶部年龄约为424 ka,物源示踪结果显示砂质沉积物及其中的夹层细粒级物质都主要来自于黄河,表明在424 ka之前黄河物质已经可以影响到冲绳海槽北部。424 ka处的粗-细粒级沉积物转变记录了浙闽隆起带大规模下沉。424 ka之前,由于浙闽隆起带的阻挡,黄东海陆架区发育大规模的河流相以及湖相地层,黄河口靠近冲绳海槽北部,导致陆架上的较粗的河流相和陆相沉积物被输送到海槽。424 ka以后,浙闽隆起带下沉,黄东海发生大规模海侵,黄河口后退,此后向海槽输入细粒级沉积物。
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