晚新生代西太平洋古海洋环境演化过程与机制

晚新生代西太平洋通过水文循环和碳循环两类关键过程,对区域乃至全球气候变化产生深刻的影响。本文从上新世以来西太暖池及其主流系演化、晚第四纪北太平洋中层水演化和白令海峡开合、第四纪中国东部陆架环境演化以及新生代亚太沉积物源-汇过程与碳埋藏等方面,综述了西太平洋古海洋环境演化过程与机制。上新世以来西太暖池与印尼贯穿流的演化过程伴随构造运动而阶段性地发生,但其在轨道时间尺度上演化的细节过程并不清晰,尚未形成系统性认识。北太平洋中层水以及白令海峡开合等关键高纬过程在冰期旋回中发生了显著变化,并与低纬过程之间存在遥相关。第四纪中国东部陆架环境演化主要受控于海平面变化以及与低纬过程相关联的热量与物质传输,在此背景下,中国东部陆架形成了富有机碳的泥质沉积体系。构造隆升和亚洲季风驱动下的亚洲大陆与邻洋的沉积物源-汇过程具有显著的碳汇效应,可能在大气CO₂浓度（${p_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_2}}} $）冰期旋回和新生代气候变冷中发挥重要作用。就西太平洋古海洋环境演化过程与机制中若干关键科学问题开展深入和系统研究,不仅可为建立气候变化的低纬驱动理论提供支撑,也可为更好认识我国陆架环境变化规律以及碳汇潜力提供科学依据。     

辽东湾北部晚更新世中期以来的地层结构及环境演化

晚更新世中期以来，辽东湾是一个在海侵一海退旋回中连续接受沉积的沉降盆地。在对岩心和高分辨率地层剖面记录分析的基础上，得到了本地区的地层结构和地震反射资料。从海底往下120．4m的岩芯可划分为16个沉积层，沉积物以粗粒物质为主。根据地震反射资料，本区地层可分为6个地震单元，分别属于3个海相层和3个陆相层。与Bcl孔相同，研究区沉积地层与冰期旋回具有明显的对应关系，冰期时形成陆相地层，间冰期时形成海相地层。冰期时河流作用较为发育。并且绝大多数河流沉积被风力作用所改造。     

长江三角洲地区晚更新世晚期(硬粘土层)的孢粉组合特征及环境分析

利用长江三角洲地区晚第四纪沉积10多口钻井的孢粉、藻类资料,在以往较少见到化石的晚更新世晚期的硬粘土沉积中找到了能明确指示古环境的孢粉、藻类化石,发现了两种不同的孢粉组合,一种是以环纹藻Concentricystes占优势的孢粉组合,另一种是以陆生植物Pinus-Cupressaceae-Picea-Abies-Quercus(deciduous)-Gramineae占优势的孢粉组合,证实了该层硬粘土形成期间曾经历滞水和水退的环境交替过程。     

福建深沪湾晚更新世沉积、古环境和地壳形变

研究福建深沪湾多种相的晚更新世沉积,包括有冲洪积相的含砾砂黏土、湖相黏土、潮间带生物沉积相即大片的古牡蛎滩及滨海相河口潮滩砂黏土和风成老红砂等,研究了它们的沉积学特征和形成古环境及其可能反映的复杂的构造形变.沉积相特征表明,深沪湾地壳经历了距今约60 000 a以来早期的可能下沉(距今约28 000 a开始海浸)—距今约25 000~15 000 a的与水动型海平面上升速率大致相同的抬升(生成晚更新世古牡蛎滩)—距今约15 000~11 000 a的可能与古强地震相关的快速抬升(古牡蛎滩脱离海面形成古牡蛎滩台地,深沪湾地区生成多个陆地凹陷)—距今约11 000~7 000 a的相对稳定(凹陷内生长古森林)—距今约7 000 a的古强地震快速下沉(形成潟湖、古森林沉溺)—相对稳定—微弱抬升(又一次成陆)—距今约2 400 a的又一次古强地震快速下沉(形成海底古森林及潮间带古牡蛎滩遗迹)—相对稳定(海岸堤形成)的地壳形变及环境变迁过程.     

晚更新世以来南黄海中部进积体序列与古河流系统

通过高分辨率浅地层剖面声学地层与钻孔沉积地层的综合对比分析,系统研究了晚更新世以来南黄海中部海域的层序地层序列及其对海平面变化的响应。研究显示,基于高分辨率浅地层剖面自老至新划分的6个声学地层单元（U5、U4、U3、U2、U1-2、U1-1）与钻孔划分的沉积地层单元密切相关。MIS4期与末次冰盛期低海面时期发育的2个层序界面（R4、R2）,将研究区晚更新世以来的层序地层自下而上划分为3个层序（SQ3、SQ2、SQ1）,并识别出3期进积体序列与2期古河流系统。MIS5期与MIS3期高海面及海平面下降期间的2期东向进积体序列主要包括高位体系域与强制海退体系域,对应浅海—滨海沉积,厚度分别由西部的24 m与40 m向东明显变薄,而全新世高海面以来向海的进积体序列主要对应高位体系域,与长江源的浅海相泥质沉积相关,最大厚度超过16 m。研究区MIS4期和末次冰盛期发育的2期古河流系统与低位体系域相对应,最大沉积厚度分别超过36 m与24 m,均与长江及黄河密切相关,影响范围延伸至黄海槽及其以东海域,尤其末次冰盛期最远可达济州岛附近海域。     

南海西北部莺歌海盆地陆架晚更新世三角洲及其控制因素

莺歌海盆地陆架区作为南海北部的一个重要地质构造单元,记录了第四纪以来沉积和海平面变化的丰富信息。通过对研究区高分辨率单道地震剖面的解释,结合深水区钻孔资料,分析了该地区晚第四纪地层的沉积特征,研究区浅部地层划分出层A和层B 2套地层单元,并进一步对研究区三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲3种沉积亚相的地震特征进行了解释分析。钻孔AMS14C与光释光测年结果表明,三角洲形成于晚更新世65～56 ka,即MIS4晚期—MIS3早期。结合钻孔岩性和有孔虫分布特征以及区域地质、沉积背景等资料,开展了三角洲形成的控制因素分析,认为莺歌海盆地的构造和古地貌、海南岛隆升、物源供给、海平面变化、古季风对三角洲的形成发育具有重要的控制作用。     

日照近岸海域晚更新世以来地层结构及沉积环境演化

根据在日照近岸海域施工的地质钻孔和浅地层剖面测量资料,对比南黄海已有钻孔成果,系统地开展日照近岸海域晚更新世以来地层结构特征识别和沉积环境演化重建。结果表明:日照近岸海域沉积地层中见含有有孔虫化石的第二海相层,形成年代介于34.3~41.4 cal.ka B.P.,对应MIS3的暖湿阶段,该层位可能与古三角洲有关。沉积层从上往下分别为:滨海相细砂混杂泥质沉积层(命名为DU1沉积单元);河流-河口相粉砂质黏土夹粗砂、粉砂层(DU2沉积单元);浅海相粉砂质黏土夹粗砂层(DU3沉积单元);河流-湖泊相粗砂夹黏土层(DU4沉积单元)。晚更新世以来日照东部南黄海海域主要经历了2~3次显著的海侵和海退,各区域因条件不同表现有所差异:日照近岸浅水区主要表现为两次海侵和海退,东部深水区主要表现为三次海侵和海退,由于地势高低和侵蚀破坏等原因,总体表现为从离岸深水区域向近岸浅水区域海相地层厚度逐渐减少的趋势,部分地层出现尖灭消失。     

南黄海中西部晚更新世沉积地层结构及其意义

利用1992—1993航次和1999航次获得的2000多公里的浅地层剖面资料,结合QC2钻孔岩芯的测年数据,对南黄海中西部海域晚更新世沉积地层结构进行了分析,并对地层进行了地质年代标定。研究结果表明,南黄海中西部晚更新统可划分出8个地震地层单元(U1～U8),它们所反映的相对海平面变化与全球海平面变化基本上相一致。根据沉积厚度、QC2孔岩心和地震反射结构特征推测,晚更新世早期(氧同位素5e)QC2孔附近区域发育古长江水下三角洲;而晚更新世中期(氧同位素3期),研究区西部也发育古三角洲沉积,究竟是古长江还是古黄河形成的还有待于进一步研究。南黄海北部盆地边界断层的构造活动一直延续到全新世初期,在一定程度上影响了来自西部沉积物的空间分布特征,并对晚更新世海平面上升时岸线向陆的推主牛、大面积湖泊的形成起了重要作用。     

西太平洋富钴结壳中钙质超微化石和分子化石研究

本文对西太平洋麦哲伦海山CM3D06富钴结壳进行了钙质超微化石生物地层学研究,发现结壳中有代表白垩纪(晚期)、古新世(晚期)、始新世(早、中、晚期)、中新世(中期)、上新世(晚期)和更新世等各时代的标准钙质超微化石,表明结壳的形成始于白垩纪(晚期);在富钴结壳中检出正构烷烃、类异戊二烯烃、甾烷类等众多分子化石,分子化石组合特征指数、主峰碳、ΣC-23/C+24、CPI、Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18和nC31/nC17显示有机质生物母源主要为海洋浮游植物、浮游动物和底栖非光合作用的菌类,而甾烷类的C29、C28和C27含量分布的变化则说明生物种群具有快速演变的特征。此外,还探讨了CM3D06结壳中Pr/Ph和有机碳同位素组成变化与结壳生长过程中的海洋环境演化的关联程度。     

Accumulation of organic and inorganic carbon in Pliocene–Pleistocene sediments along the SW African margin

The Ocean Drilling Program Leg 175 recovered a unique series of stratigraphically continuous sedimentary sections along the SW African margin, an area which is presently affected by active coastal upwelling. The accumulation rates of organic and inorganic carbon are a major component of this record. Four Leg 175 sites (1082, 1084, 1085, 1087) are chosen as part of a latitudinal transect from the present northern to southern boundaries of the Benguela Current upwelling system, to decipher the Pliocene–Pleistocene history of biogenic production and its relationship with global and local changes in oceanic circulation and climate. The pattern of CaCO₃ and C_org mass accumulation rates (MARs) over 0.25-Myr intervals indicates that the evolution of carbon burial is highly variable between the northern and the southern Benguela regions, as well as between sites that have similar hydrological conditions. This, as well as the presence over most locations of high-amplitude, rapid changes of carbon burial, reflect the partitioning of biogenic production and patterns of sedimentation into local compartments over the Benguela margin. The combined mapping of CaCO₃ and C_org MARs at the study locations suggests four distinct evolutionary periods, which are essentially linked with major steps in global climate change: the early Pliocene, the mid-Pliocene warm event, a late Pliocene intensification of northern hemisphere glaciation and the Pleistocene. The early Pliocene spatially heterogeneous patterns of carbon burial are thought to reflect the occurrence of mass-gravitational movements over the Benguela slope which resulted in disruption of the recorded biogenic production. This was followed (3.5–3 Ma) by an episode of peak carbonate accumulation over the whole margin and, subsequently, by the onset of Benguela provincialism into a northern and a southern sedimentary regime near 2 Ma. This mid and late Pliocene evolution is interpreted as a direct response to changes in the ventilation of bottom and intermediate waters, as well as to dynamics of the subtropical gyral circulation and associated wind stress.