楚科奇海盆M04柱晚更新世以来沉积古环境记录

对"中国第五次北极科考"采自楚科奇海盆的M04柱进行粒度、冰筏碎屑、黏土矿物、岩心XRF扫描、沉积物颜色分析,初步建立了楚科奇海盆晚更新世MIS4期以来的沉积地层框架。MIS4期以来,楚科奇海盆M04柱沉积物粒度和黏土矿物组成具有明显的冰期/间冰期变化特征,冰期沉积物粒度分布以双峰态为主,由洋流搬运和海冰搬运沉积组分组成,伊利石含量高、高岭石含量低;间冰期沉积物具有三峰态粒度分布特征,由海冰搬运、洋流搬运和冰山搬运沉积组分组成,伊利石含量低、高岭石含量高。通过M04柱黏土矿物组合类型与北冰洋边缘海盆的表层沉积物黏土矿物组合类型对比表明,晚更新世以来楚科奇海盆沉积环境发生显著变化:温暖的间冰期受波弗特涡流驱动,波弗特海为研究区的物源输入提供了主要贡献;寒冷的冰期表层环流呈反向输运,细颗粒物源碎屑以东西伯利亚海的输入为主。     

晚更新世以来南极罗斯海陆坡沉积物岩芯常量元素地球化学特征及其古环境意义

基于中国第32次南极科学考察在罗斯海外陆坡扇区获取的ANT32-RA05C岩芯,开展常量元素地球化学研究,探讨地球化学特征及其古环境意义。结果表明,ANT32-RA05C岩芯以分选差的混合冰海沉积物为主,含有大量的冰筏碎屑（平均29.76%）,并含有一定量生物硅（平均4.81%）。化学元素定量测试表明,沉积物常量元素配分模式为SiO2＞Al2O3＞Fe2O3＞Na2O＞K2O＞MgO＞CaO＞TiO2＞P2O5＞MnO,其中含量最高的常量元素为Si,主要来源于陆源碎屑（石英）和硅质生物沉积（生物硅）。对比XRF元素连续扫描与定量测试结果发现,Si、Ca等相关性较高,可用作高分辨率环境研究。结合环境指标研究发现,晚更新世MIS 7末期以来,常量元素含量变化与南极气候具有良好的对应关系,主要反映了气候对物源和环境的控制,气候转暖通常对应于冰山和初级生产力输入增强,气候转冷对应于冰山和初级生产力输入受限。该岩芯对重建罗斯海古气候演变,深化对罗斯海古环境认识有重要意义。     

黏土矿物在古环境重建中的应用

黏土矿物组成、含量以及结晶参数的变化与古环境(气候与沉积环境)变化密切相关,可以反映气候冷、暖周期性变化和沉积环境特征。近些年来,黏土矿物分析成为重建古环境的有效手段之一。在阐述黏土矿物的研究方法和古环境意义的基础上,对近20年来黏土矿物在海洋、黄土、湖泊古环境恢复当中的应用进行了回顾和评述。指出随着新的研究方法的不断引入与创新,黏土矿物分析已从定性研究转向半定量、定量研究;黏土矿物记录与孢粉、硅藻、粒度和氧同位素反映的古气候基本吻合,说明黏土矿物是古气候研究的有效方法。但气候以外的其他因素也能引起黏土矿物含量和组合的变化,因此,在进行古气候重建时必须考虑物质来源、水动力条件、地质地貌特征和地球化学环境以及构造运动等因素的可能影响。结合其他多种古环境代用指标的联合运用,黏土矿物研究将在古环境重建中发挥越来越重要的作用,具有广阔的应用前景。     

南海南部沉积物中黏土矿物组成变化及其古沉积信息记录初探

通过对南海南部2个代表13万a以来柱状沉积样品高分辨率的黏土矿物组成分析,认为所研究的黏土矿物主要为陆源碎屑成因,埋藏过程中的成岩变化或黏土矿物自生特征不明显,而以采样点南面加里曼丹岛、菲律宾东、西两侧的火山群岛和湄公河流域为主要陆源的地质条件、风化环境及物质迁移途径的差异控制了南海南部沉积物中黏土矿物组成的空间和时间变化.研究发现,沉积物样品中较高的蒙皂石含量对应于地质历史上的暖期,而较低的蒙皂石含量对应于冷期.伊利石的行为及其古海洋指示意义则与蒙皂石相反.将柱状沉积物样品上高分辨率的黏土矿物组成分析作为一种研究方法,有助于研究晚第四纪以来南海陆源碎屑物的源区特征、迁移途径及海区古环境演变.     

南海东北部184柱状样沉积中生源和矿物碎屑组分分析及其古环境意义

通过对南海东北部184柱状样的29个沉积样品的定量研究,揭示了生源和矿物碎屑各组分在柱状样中的垂向分布,显示了在海洋古环境研究中组分分析作为一种简单、快速的研究方法的潜力。研究区生源碎屑的分布明显受与水深相关的深海溶解作用所控制,水深3500～4000m的现代南海CCD以下,钙质生物的含量急剧减少,而硅质生物的含量急剧增加。火山玻璃在柱状样的分布位置与氧同位素分期的对比,显示出其可以成为地层对比和确定年龄的良好标志。     

西北冰洋中更新世以来黏土矿物变化特征及其反映的洋流和冰盖演化

本文通过对中国第七次北极考察在西北冰洋阿尔法脊南部钻取的ARC7-LIC岩芯沉积物的XRF Ca/Al比值、冰筏碎屑和黏土矿物等研究,重建了中更新世以来研究区沉积物源和周边冰盖的演化历史。ARC7-LIC岩芯黏土矿物组合类型变化显示：深海氧同位素(MIS)29～13期黏土矿物组合主要以西伯利亚物源区为主,而MIS 12期以来以北美物源为主。黏土矿物组合的变化,反映中布容期前后洋流模式的改变。同时,MIS 12期高含量的蒙脱石可能来自北美物源。物源指标对比显示,劳伦冰盖在MIS 16期首次向西北冰洋大规模排泄冰山,并且从MIS 12期开始,西北冰洋周围冰盖的进退幅度增大。在MIS 6期、4期和3期,Ca/Al和高岭石含量的不协同变化指示北美冰盖的发育具有区域差异性,位于阿拉斯加北部和麦肯齐河流域的冰盖较班克斯岛−维多利亚岛一侧更发育,崩解的冰山能将高岭石带到研究区沉积下来。     

南黄海晚更新世以来孢粉记录的古环境变化

依据南黄海DLC70-3孔71.2m长沉积序列的孢粉记录,结合测年数据,有孔虫和粒度等环境指标,恢复了研究区晚更新世以来的古环境变化。钻孔孢粉组合可以反演南黄海陆缘区植被面貌,其中草本花粉在整个剖面占绝对优势,具有超代表性,而木本花粉代表性低。除冰盛期沉积缺失之外,孢粉等指标在MIS5阶段以来变化显著:MIS5和MIS3的亚间冰阶及MIS2/1(冰消期)阶段,阔叶树种和蒿属比例较高,沟鞭藻、有孔虫含量也较高,气候偏暖,属沉积动力相对稳定的浅海或滨海环境;而MIS5及MIS3阶段的亚冰阶和MIS4阶段,针叶组分或冷杉含量增加,中生-水生草本含量相对较高,而有孔虫含量极低或消失,气候偏冷,属沉积动力相对复杂的滨岸湖泊或沼泽等陆相环境。同时,对比周边地区其他孢粉记录,结果表明,在冰期-间冰期旋回过程中孢粉组合中针叶-阔叶组分含量此消彼长,草本含量的相对变化可指示滨岸局域植被的演替,且一定程度上可以反映海平面的升降。     

晚上新世以来菲律宾海盆XT4孔黏土矿物特征及其古环境意义

菲律宾海是典型风尘汇聚区,菲律宾海远离吕宋岛的深海沉积物是重建构造尺度亚洲风尘演化历史的良好载体。选取菲律宾海盆XT4孔沉积物开展了黏土矿物研究,并结合前人研究成果,在明确该孔黏土矿物来源的基础上,探讨了晚上新世以来亚洲风尘的演化历史及其可能的影响机制。菲律宾海盆XT4孔黏土矿物以伊利石为主,平均含量为39%,蒙脱石含量次之,平均为28%,绿泥石平均含量为18%,高岭石平均含量为15%。XT4孔黏土矿物组成符合亚洲大陆风尘与周边火山岛弧的二端元混合模型特征,其中蒙脱石主要为周边火山岛弧物质贡献,而伊利石、绿泥石和高岭石主要是亚洲风尘贡献。晚上新世以来XT4孔的伊利石/蒙脱石比值表现为阶段性变化,主要反映了北半球高纬冰川的扩张导致亚洲中纬度地区干旱化加剧。此外,东亚夏季风降雨强弱和空间分布的变化也是源区风尘释放的重要环境因子之一。本文结果初步揭示了晚上新世以来中国干旱-半干旱地区的环境演化历程,有助于深入理解多圈层相互作用下的风尘循环及其生物地球化学效应。     

北极圈海域表层沉积物的黏土矿物特征及其环境意义

应用X射线衍射(XRD)分析技术对北极圈海域15个表层沉积物的黏土矿物进行了研究。结合伊利石的结晶度指数综合分析了研究区黏土矿物的组成和分布特征及其物质来源、沉积环境和水动力条件。结果表明,北极圈海域研究区的黏土矿物以伊利石为主(33%),其次为伊/蒙间层矿物(25%)、绿泥石(23%)、高岭石(15%)以及蒙皂石(4%)。伊利石的开形指数(Ns)都比较小,大多在1~2之间,Ns的分布对物源有一定的指示意义。楚科奇海区具较弱的水动力条件,沉积环境较稳定;白令海具强烈的水动力条件,属于冲刷环境。认为北极圈海域研究区的黏土沉积物均有三方面来源,即河流输入、海洋自生和冰筏搬运物。     

东海内陆架泥质区百年来黏土矿物组成变化及其环境意义

东海内陆架泥质区是东海现代沉积的"汇",其中黏土组分是泥质区沉积物的重要组成部分。沉积物中黏土矿物组合是反映沉积区物质来源和搬运动力状况的良好指标。本文利用XRD方法分析了东海内陆架泥质区两根沉积物岩心中黏土矿物组成和含量变化,结合放射性年代标定,揭示了近百年来黏土矿物组成的演变特征,探讨了黏土矿物的来源及其含量变化的制约因素。结果表明:东海内陆架泥质区沉积物以长江来源物质为主,受黄河及瓯江等河流物质的影响;近百年来内陆架泥质区黏土矿物组合发生显著阶段性变化,它们是东亚季风强弱波动和长江入海悬沙减少的共同作用的结果。     

近2.1 Ma以来帕里西维拉海盆黏土矿物输入变化及其对中更新世气候转型的响应

对帕里西维拉海盆PV090102孔2.1 Ma以来沉积物中黏土矿物的含量、特征参数和形貌特征进行了分析,结果表明,黏土矿物以伊利石(48%)和蒙皂石(34%)为主,绿泥石(13%)和高岭石(6%)含量较低。伊利石结晶度平均为0.29°△2θ,表明其形成于气候寒冷且水解作用弱的陆地源区;伊利石化学指数平均为0.32,表明该孔伊利石为富Fe-Mg伊利石,且经历了较强的物理风化。黏土矿物的组合特征和形貌特征表明,蒙皂石主要来源于周围火山岛弧,伊利石、绿泥石和高岭石主要来源于亚洲大陆风尘。在中更新世气候转型期,伊利石通量、绿泥石通量和高岭石通量均呈增加趋势,这与该孔总的风尘通量和风尘石英通量的变化趋势一致,且与亚洲大陆干旱化一致,表明其响应了中更新世气候转型期亚洲内陆的干旱变化,因而可以作为亚洲内陆干湿变化的示踪指标。此外,第四纪以来PV090102孔蒙皂石通量的变化与该孔火山物质通量的变化趋势具有很好的一致性,因而可以作为火山物质输入西菲律宾海的替代指标。     

渤海莱州湾地区晚更新世以来有孔虫特征反映的古环境变化

Controlled by climate changes, there were three large-scale transgressions and regressions around the Bohai Sea during the late Quaternary, which were accepted by most geologists. However, a big controversy still exists about the time when the transgressions occurred separately. In order to find out the process of the paleoenvironmental changes around the Bohai Sea in the late Quaternary, the foraminifera assemblages from a new borehole Lz908 in the southern coast of the Laizhou Bay were studied, and then the transgressive strata were indentified. Combined with accelerator mass spectrometry radiocarbon 14C（AMS14C） and optically stimulated luminescence（OSL） ages, the occurrence time of these transgressions were re-determined. The result showed that three major large-scale transgressions occurred separately at the beginning of marine isotopic stage 7（MIS7）, the last interglacial period（MIS5） and the Holocene. In addition, a small-scale transgression occurred in the mid-MIS6, and the corresponding transgressive stratum was deposited. The transgressive deposition of MIS3 was also discovered in this study. However, the characteristics of the foraminifera indicated the environment during this period was colder than that in the MIS5. By comparison with the global sea-level changes, the paleoenvironmental changes around the Bohai Sea in the late Quaternary can be consistent with the global climate changes.     

南海南部末次冰期以来的古环境变化:YSJD-86GC柱样的证据

采自南海南部的YSJD-86GC柱样(113°02.5860′E,10°18.1740′N,水深2 651m,柱长1.68m)提供了该区近27ka以来的古海洋学记录。沉积物岩性特征、浮游有孔虫分布特征、全岩样品AMS14C测年、氧稳定同位素等分析结果表明,南海南部末次冰期以来一直处于稳定的陆坡—半深海沉积环境;氧同位素Ⅱ期以来表层海水古温度逐渐增高;温跃层在氧同位素Ⅱ期相对较浅,之后逐渐变深,全新世中期以来又再次变浅。11—9.5ka BP期间有一次古气候回返事件,与"新仙女木"事件相对应;6—5ka BP期间古气候波动较大,是全新世中期气候波动剧烈阶段的记录。     

南海南部NS93-5柱样揭示的晚第四纪以来的古海洋学特征

由南海南部海区NS93 - 5柱样的浮游有孔虫氧同位素地层学和浮游有孔虫分析结果获得的古环境参数 ,揭示了距今 1 90ka以来南部海区受西太平洋热带水的影响 ,以及南沙海区表层水和苏禄海变性水的变化历史 ;在末次盛冰期碳酸盐含量较低 ,但是碳酸盐含量的最低值出现在氧同位素 4期 ;表层水体的含氧量呈现为间冰期大于冰期 ,而古生产力的变化则为冰期大于间冰期 ;依据氧同位素和浮游有孔虫特征分析结果 ,建立了南部海区距今 1 90ka以来的古气候演变序列。