末次盛冰期以来冲绳海槽中段岩心中黏土粒级沉积物地球化学特征及物质来源的阶段性

测定了冲绳海槽DGKS9603孔21个样品中黏土粒级沉积物的常、微量元素组分,利用因子分析的方法,识别出对冲绳海槽中段沉积物物源有重要影响的陆源成因因子、生物成因因子及火山作用和海底热液因子.陆源成因因子的元素组合为Fe₂O₃,Al₂O₃,V等惰性元素及K₂O,MgO等氧化物;生源因子的元素组合为CaO,Sr,Ba,Mn,P;火山和海底热液成因因子的元素组合为Na,Co,Ni.据样品的因子得分将柱样由上而下划分出物源的4个不同阶段:A段生物成因因子得分高,沉积物质主要是本地生物沉积,但也有富含生物成因物质的陆源物质的贡献;B段火山作用所产生的沉积物质特征显著,Na,Co,Ni呈现高含量;C段以陆源物质和生源物质沉积混杂为特征,元素垂向上变化不大;D段主要为陆源物质,其他来源物质相对较少,且可能主要来自在末次冰期最盛期所出露的陆架沉积.提出了冲绳海槽物源具有阶段性的论点.由于末次盛冰期以来全球气候呈现冷暖交替的阶段性变化,本区物源的阶段性变化是这一时期气候和古环境阶段性变化的良好反映.     

冲绳海槽近3.5万a来陆源物质沉积通量及其对气候变化的响应

以冲绳海槽DGKS9603孔沉积物为研究对象,利用元素地球化学成分数据因子分析方法把混合源沉积物分离成陆源、火山源和生物源.结合沉积物干样密度和沉积速率对冲绳海槽近3.5万a以来沉积物中陆源物质沉积通量进行了估计,进而揭示陆源物质供应对气候变化的响应规律.研究表明,冲绳海槽的陆源物质主要来源于长江输运的我国大陆物质.在冰期—间冰期时间尺度上,海平面涨落导致的长江与海槽之间距离的伸缩是制约陆源物质通量变化的主要因素;在盛冰期和气候变冷事件(Heinrich事件)期间,东亚冬季风的增强使更多的粉砂级物质进入冲绳海槽,导致陆源物质通量增加.冲绳海槽沉积物记录的Heinrich事件与增强的东亚冬季风密切相关.     

冲绳海槽中部17 000 a以来沉积物中微量元素的组成特征及其对古环境的指示

基于加速器质谱仪AMS14C高精度定年,以及应用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对S10孔岩芯沉积物进行微量元素测试,对冲绳海槽中部沉积物的微量元素组成及其记录的物源和古环境信息展开研究。研究结果显示,稀土元素、Th、Nb和Ta元素反映陆源碎屑混合矿物的化学组成特征,Zr和Hf元素指示锆石矿物的化学组成,锆石主要为火山来源,Sc元素可能与铁镁物质有关。稀土元素分析表明沉积物主要由陆源和火山源物质组成,陆源物质主要来自长江和黄河,不同时期,各源区物质贡献量不同:16 500~11 600 a,长江、黄河为沉积物的主要物质来源;11 600~7 750 a,长江物质贡献减少,黄河物质为主;7 750~6 450 a,K-Ah火山物质为主,长江、黄河物质供给骤减;6 450~3 900 a,长江、黄河陆源物质输入增加,4 000 a左右受火山作用影响;3 900~1 900 a,长江、黄河陆源物质输入持续增多;1 900 a以来长江、黄河物质仍有增加,且以黄河物质为主。此外,物源判别公式研究显示台湾物质输入量不能有效反映黑潮演变,而长江、黄河物质输入量对17 000 a以来东亚冬季风的强弱变化有很好的指示,可作为东亚冬季风演变的新证据。这些研究结果表明,冲绳海槽中部微量元素研究可得到海槽17 000 a以来物源及东亚冬季风的演化情况,有助于重建全新世以来沉积物物源及古环境的演变历史。     

最近6.5～2.2 Ma黄土高原粉尘通量变化及其指示的东亚冬季风演化和亚洲干旱化

黄土高原红粘土沉积与北太平洋885/886孔深海沉积记录的亚洲粉尘沉积通量对比显示,海陆风尘记录万年尺度的变化趋势一致,指示了6．5Ma以来亚洲内陆干旱化和冬季风环流变化的历史：6．5MaRP粉尘源区出现一定程度的干旱化,粉尘通量增加,为红粘土的形成提供了物质基础;5．2～3．6MaBP源区气候较为湿润,冬季风环流偏弱,导致粉尘通量大幅下降;3．6～2．6MaBP。由于青藏高原加速隆升,导致源区气候迅速干旱,冬季风环流发展,粉尘通量急剧增加。但海陆粉尘通量变化也存在差异,显示出区域及半球或全球尺度上粉尘输送方式的不同。     

晚第三纪以来黄土高原风积序列的压实校正及其古气候意义

晚第三纪以来黄土高原完整连续、高分辨率的风尘堆积序列为研究以冬、夏季风组合为特征的东亚季风环流长期演化提供了很好的气候信息载体。利用高压固结试验结果,基于高分辨申的磁化率和容重测量及相关性分析,初步探讨了黄土、古土壤及红粘土不同地层单元的压缩特性,校正了压实作用对容重的影响,获得了更真实的东亚季风气候演化信息。有助于深入探讨晚第三纪以未东亚李凤阶段性演化特征及其与太阳辐射、全球冰量变化、青藏高原阶段性隆升等气候控制因子之间的密切关系。     

17 000年以来冲绳海槽中部沉积物物源演化及其古环境记录

基于AMS 14C高精度测年,采用粒度与黏土矿物分析方法,对冲绳海槽中部岩心OKI04沉积物的物源以及古环境演化进行了研究。结果表明,自17 000 a以来,岩心陆源物质为多方物源混合的结果,而主要物源供应区为中国东部长江与黄河等主要河流入海物质以及台湾东西部主要河流入海物质。但是不同时期,各物源相对贡献量有所不同,17~13.4 ka期间,长江与黄河入海物质输送以及台湾河流物质均对研究区有一定的影响;13.4~11.3 ka时期,长江与黄河物质输入开始降低,台湾河流入海物质有所增加;11.3~7.5 ka以来,长江与黄河入海物质的影响有所加强;7.5~5.5 ka,台湾物质影响占据主导地位;5.5 ka至今,沉积物主要来自台湾东部地区以及长江入海沉积物。同时识别出高岭石主要来源于中国大陆东部河流入海物质。此外,通过提取沉积物中对沉积环境变化较为敏感的优势粒级组分,发现沉积物主要以悬浮方式发生运移。而中国东部河流入海物质向海槽的输运主要与冬季风引起的环流相关,因此,以具有相对单一物源的高岭石含量作为指示东亚冬季风演化的指标,并识别出自17 ka以来中国东部地区5个冬季风主要加强期。     

近千年来台湾以东黑潮主流区沉积物来源及其对气候波动的响应

基于AMS¹⁴C定年结果,对近千年来台湾以东黑潮主流区沉积物的粒度、黏土矿物组成及结晶学特征等进行研究,分析该区沉积特征、物质来源及近千年来环境演化的沉积记录。结果表明,台湾以东黑潮主流区沉积物主要为细粒的粉砂和黏土,沉积速率平均为34.44 cm/ka,低于东海陆架和冲绳海槽南部,高于开阔大洋,具有从陆架向大洋过渡的沉积特征。黏土矿物组成的分析结果表明,台湾以东黑潮主流区沉积物黏土矿物组成以伊利石(平均57%)和蒙脱石(平均25%)为主,含有少量绿泥石(平均16%),几乎不含高岭石(平均2%),其中蒙脱石主要来源于吕宋岛弧物质输送和附近海域原位的基性火山物质蚀变,伊利石和绿泥石主要来源于亚洲大陆风尘输送和台湾东部河流输入,高岭石主要来源于台湾东部河流和吕宋岛弧物质输入。黏土矿物的物源定量识别研究表明,研究站位的黏土矿物有26%～72%来源于亚洲大陆风尘输送,11%～55%来源于台湾东部河流输入,11%～26%来源于吕宋岛弧物质输送。近千年来沉积物物源的变化特征较好地反映了中世纪暖期、小冰期和现代暖期这3个百年尺度的全球性气候变化阶段。亚洲大陆风尘输送和台湾东部河流输入对研究区沉积物的相对贡献量变化反映了中世纪暖期较强的东亚冬季风特征和台湾地区较为干旱的气候环境,同时也反映了小冰期逐渐减弱的东亚冬季风强度和台湾地区较为湿润的气候环境。现代暖期和中世纪暖期在东亚热力差异和降水异常上的差别反映了人类活动对沉积物的扰动。而研究区小规模的沉积特征突变事件主要与暴雨、台风和地震活动相关。     

西太平洋风尘沉积记录研究进展

研究海底风尘组份、来源和通量的地质记录,对于理解风尘在行星辐射平衡、全球大洋的营养盐供应及碳循环中的作用,以及源区古气候和古大气环流重建有着非常重要的意义。作为全球第二大风尘源区的亚洲内陆,其风尘产物主要被东亚冬季风及西风带携带至西太平洋。现有西太平洋风尘沉积记录的工作主要集中在冰期-间冰期时间尺度,尤其近几年在西菲律宾海和赤道太平洋第四纪风尘物源及通量变化方面取得了重要的进展,在日本海中新世以来的长期风尘记录及其驱动机制方面也获得了重要认识。至少在晚第四纪以来的冰期-间冰期时间尺度上,从高纬度到赤道甚至南极的全球范围,风尘通量在冰期约高出间冰期2—3倍,表明冰期风尘源区更加干旱而风力更为强劲。在新生代以来,西太平洋的长期风尘输入主要反映了亚洲内陆干旱逐渐增强,是受到青藏高原隆起和全球变冷的共同影响。但是,总体上西太平洋风尘沉积的研究程度非常低,突出反映在以下几个方面:风尘从源到汇搬运和沉积过程的现代观测的缺乏、大洋风尘组分含量及通量定量化中的误区、西太平洋风尘沉积长期演变特征、机制及风尘长期输入对大洋生产力及全球碳循环的影响方面的研究亟待加强。     

基于地球化学参数的海底沉积物端元定量判识方法研究Ⅰ.分离沉积物端元的最优斜交成分因子算法

系统介绍“分离沉积物端元的最优斜交成分因子算法”,此算法包括主成分分析、因子得分成分化和最优斜交变换三部分．此算法可获得成分化的非负的斜交因子得分,弥补了Ｑ型因子分析仅能用于样品间的相互关系及样品的分类研究,而不能胜任海底沉积物端元物质分离工作之不足．方法适合于沉积物物源端元定量分离工作．将此方法应用于冲绳海槽海底表层样,成功地分离出长江陆源物质．此方法同样适合于诸如岩石、水体、土壤污染等混合过程的端元定量分离工作．     

基于地球化学参数的海底沉积物端元定量判识方法研究：I.分离沉积物？…

系统介绍“分离沉积物端元的最优斜交成分因子算法”,此算法包括主成分分析、因子得分成分化和最优斜交变换三部分。此算法可获得成分化的非负的斜交因子得分,弥补了Ｑ型因子分析仅能用于样品间的相互关系及样品的分类研究,而不能胜任海底沉积物端元物质分离工作之不足。方法适合于沉积物物源端元定量分离工作。将此方法应用于冲绳海槽海底表层样,成功地仞了出长江陆源物质。此方法同样适合于诸如岩石、水体、土壤污染等混合过程     

冲绳海槽南部沉积物碎屑锆石U-Pb年代学特征及物源示踪意义

冲绳海槽南部作为冲绳海槽全新世以来沉积速率最快的区域,其沉积物记录了物源区、黑潮及东亚季风演化等多方面的信息。通过碎屑锆石年代学,对冲绳海槽南部H4-S2孔沉积物开展了物源示踪研究。结合核密度估计图解（Kernel Density Estimation,KDE）、累积年龄分布（Cumulative Age Distribution,CAD）及其相关性分析,进行了研究层位和潜在物源区的可视化分析与相似性检验,揭示了研究样品中2个层位碎屑锆石的年代学特征及物质来源。物源分析结果显示,近200 a来冲绳海槽南部沉积物中的碎屑锆石记录了东海陆架、长江以及兰阳河来源的物质,指示了除兰阳河外,东海陆架及长江在晚全新世对冲绳海槽南部的沉积物质来源具有重要贡献。     

近4400a南海北部陆架沉积物的东亚季风记录

对位于海南岛南部陆架的S20孔沉积物进行了岩性、AMS14C年代、粒度和微量元素分析,提取了东亚季风演化的代用指标,初步探讨了该沉积区蕴含的亚洲季风演化信息。结果表明,近4 400 a以来,S20孔研究区受相对稳定的水动力条件控制。主要富集于相对粗粒和细粒物质的Zr/Rb陆源元素比值和19μm细粒敏感粒度组分平均粒径可以作为冬季沿岸流和东亚冬季风强度的代用指标。二者与东海内陆架PC-6孔以及南海17940孔海水表层温度变化表现出良好的相似性,说明中国东南部不同地区季风代用指标揭示出的东亚冬季风演化具有一致性。因此,相对于陆地和深海而言,南海陆架区沉积物中同样蕴含着丰富的季风演化信息,后续高分辨率研究工作亟待开展。     

8 ka来东海内陆架泥质区高分辨率沉积记录对东亚冬季风的响应

依据东海内陆架泥质区D03钻孔岩芯沉积物高分辨率粒度分析结果,筛选了对东亚冬季风有良好显示的敏感粒级,结合高精度年代框架,揭示了近8 ka以来东亚冬季风波动在泥质区的沉积记录,包括11个千年尺度的气候波动事件和5.4～4.9、1.8 kaBP以来的百年尺度的快速气候波动。与石笋、冰芯和泥炭的氧同位素曲线对比发现,东亚冬季风增强与世界范围的“8.2 ka”、“4.9 ka”、“3.8 ka”、“1.4 ka”和小冰期事件均有良好的对应关系,建立了全新世东亚冬季风增强与气候变冷事件的内在联系。8 ka以来东亚冬季风的演化大致可以分为3个阶段,即8.2～4.8 kaBP中高频波动期、4.8～1.8 kaBP波动较弱稳定期和1.8 kaBP以来的高频波动期。     

东海南部内陆架泥质区S05-2孔沉积物4870a BP以来的沉积学记录及其对物源与季风演化指示*

以东海内陆架S05-2孔沉积物为研究对象, 进行了加速质谱仪(AMS)¹⁴C年龄测定、粒度测试、粘土矿物及地球化学元素含量分析。研究表明: 东海内陆架泥质区南部水动力环境强, 沉积物主要以粉砂为主; 4870a BP以来研究区的物源以台湾岛河流物质为主, 长江和黄河物质在不同阶段存在间歇物质作用。通过元素比值、敏感粒级、粘土矿物含量比等季风气候指标, 指示了研究区的季风气候自4870a BP以来存在稳定、增强、减弱、再次增强的4个季风气候强度变化期。     

南海东北部下陆坡20 ka以来稀土元素沉积地球化学特征变化及其对物源的指示

本文通过对南海东北部STD235沉积柱状样品稀土元素（REE）分布模式及特征参数的分析,结合主量元素分析结果,探讨了STD235柱状样沉积物REE指示的物质来源及其纵向变化与环境之间的关系。研究结果表明:20 ka以来STD235站位的沉积物具有基本相同的物质来源,以陆源物质输入为主。通过与周边河流沉积物的对比分析发现,STD235柱状样沉积物REE上地壳标准化的配分模式及其特征参数分布与台湾东南部河流沉积物具有密切的亲缘关系,表明该站位陆源物质主要来源于台湾东南部河流输入,进一步的分析表明台西南河流沉积物对该站位也有所贡献,沉积物的搬运过程主要受到了北太平洋深海流及黑潮的影响。沉积物中REE和主量元素的纵向变化指示20 ka以来南海东北部下陆坡的沉积物源区在冰期时风化作用较弱,间冰期则相对增强。该变化与沉积物源区的气候环境变化有关,指示了20 ka以来台湾地区气候由相对冷干向暖湿转变,由此推测20 ka以来台湾岛和华南地区应该受相同环境因素的制约,东亚季风系统是控制该区域环境变化的主因。此外,在约16~13 ka BP的末次冰消期期间,STD235柱状样沉积物中的各项指标都发生了显著的变化,并都指示了风化作用的逐渐增强,代表了该阶段沉积物源区逐渐向暖湿的气候环境转变。     

东海陆架浙-闽沿岸泥质沉积研究进展

比较全面的回顾了关于东海浙-闽沿岸泥质体以及其形成前的沉积演化历史、泥质沉积的物质来源及其东亚季风/古气候记录等方面的研究进展。分析了目前关于浙-闽沿岸沉积研究中所存在的问题,即,泥质体的物质来源与形成,长江入海历史的陆架沉积物记录,8.2 ka冷事件,年代框架调整及区域对比,代用指标指示意义等多方面问题。提出在东海浙-闽沿岸泥质区,我们需要更多高分辨率的钻孔进行综合研究,其中应该特别加强对泥质沉积物的研究,以期对海陆交界敏感地带的"源到汇"以及全球变化研究取得突破性进展。     

对数比变换在因子分析法提取东亚冬季风敏感粒级中的应用——以南黄海中部泥质区H07孔为例

利用经典统计学分析等传统方法提取东亚季风敏感粒级时,往往因忽视了成分数据的闭合效应而造成对分析结果的误读,所确定的季风替代指标与已有指标的对应效果也不甚理想。以南黄海中部泥质区H07岩心为例,尝试对原始粒度数据做中心化对数比变换以消除闭合效应,再通过因子分析法从中提取出东亚冬季风敏感粒级,进而提出将F2因子得分值作为东亚冬季风强度的替代指标。结合AMS14C年代数据,重建了近6 200 aBP来的东亚冬季风演化历史,并将其划分为5个阶段：(1)6.2~4.99 kaBP,高水平强烈波动期;(2)4.99~3.66 kaBP,高水平小幅波动期;(3)3.66~0.87 kaBP,低水平亚稳定期;(4)0.87~0.14 kaBP,持续增强期;(5)0.14 kaBP至今,大幅减弱期。所提取的替代指标与其他气候指标有很好的对应,证明将中心化对数比变换引入到季风敏感粒级的提取过程中是可行的,能有效地揭示出更接近于真实的中国东部地区东亚冬季风演化历史。     

东海沉积物中微生物标志物GDGTs年代际变化及来源

甘油双烷基甘油四醚(Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,GDGTs)是近几年来新发现的一类生物标志化合物,基于GDGTs的各种指标以其在指示物质来源以及海洋和陆地古温度重建等方面显示出的巨大应用潜力,逐渐成为古海洋学、古湖沼学和古气候学研究的重要工具。对采自东海陆架区的DH5-1站位(29°28.118′N、123°06.639′E,水深63.5m)的柱状沉积物样品进行了总有机质和GDGTs分析,研究了GDGTs化合物在东海陆架区柱状沉积物样品中的含量和沉积通量变化,并利用δ13 C、C/N以及基于GDGTs化合物的BIT指标讨论了该海区近150年来沉积有机质的来源变化。结果显示,近百年来东亚冬季风的增强,加强了冬季闽浙沿岸流对长江口沉积物的搬运,使得该海区陆源输入量呈增加趋势,但20世纪80年代以来,人类活动的加剧导致营养盐输入的增加,使得海洋生产力提高,沉积有机质中陆源有机质比例下降。