冲绳海槽末次冰期以来千年尺度古海洋演化的沉积记录

格陵兰冰芯的δ18O记录表明,末次冰期的气候发生了一系列快速的冷暖交替过程,即所谓的Dansgaard-Oeschger旋回(Dansgaardet al.,1995;Stuiveret al.,1995;Grooteset al.,1997)。在北大西洋区域,海洋的沉积记录也清楚地再现了在总的冰期背景下代表强烈冰川漂移事件的6次变冷事件,即所谓的Heinrich事件(Bondet al.,1992,1993;Rasmussenet al.,1997;Andrews,1998)。通过对比发现Dansgaard-Oeschger旋回和Heinrich事件并非两个孤立的气候演变过程,Heinrich事件(H)发生在Dansgaard-Oeschger旋回的最冷期,几次大的Heinrich事件使格陵兰的…     

末次冰期以来冲绳海槽北部古气候变化的孢粉记录

通过分析冲绳海槽北部CSH1柱状样的孢粉组合,重建了海槽区邻近岛屿末次冰期以来的植被和气候变化史.将所测岩心的孢粉记录从下到上分为三期:Ⅰ期为热带山地针叶林的繁盛期,松属及亚热带高山的常绿针叶林含量较高,气候干燥温暖;Ⅱ期为旱生草本植物繁盛期,蒿属大量出现,气候干冷;Ⅲ期为常绿阔叶、落叶阔叶林及蕨类植物繁盛期,常绿阔叶及落叶阔叶林成分增加,蕨类孢子达到极高值,草本植物含量剧减,气候温暖潮湿.将一些主要科属花粉的百分含量曲线与格陵兰冰心GISP2δ18O曲线进行了对比分析,发现各花粉百分含量曲线分别在距今4.1~4.6,11.7~13.0,15.4,23.2,29.4,47.4ka显示出了一系列明显的次级波动,这些次级波动与格陵兰冰心δ18O曲线所记录的4ka左右的降温事件、新仙女木(Younger Dryas)事件和Heinrich事件H1,H2,H3和H5在时代上相吻合.尽管格陵兰及北大西洋地区的气候变化影响冲绳海槽地区的途径和载体尚不清楚,但北半球高纬度的气候变化所引发的东亚季风强度在数百年或千年尺度的波动可能是其主要的机制.     

末次盛冰期以来冲绳海槽中部沉积物有机碳和磷的地球化学研究

利用元素及同位素地球化学方法研究了冲绳海槽中部沉积物岩芯中有机碳及磷的地球化学特征及影响因素。结果表明,冲绳海槽沉积速率(16.5～32.5 cm/ka)变化小,不是沉积物中有机碳埋藏的重要影响因素。相对于全新世氧化性底水环境,末次盛冰期/冰消期冲绳海槽缺氧底水环境提高了沉积物对有机碳的埋藏效率。冲绳海槽沉积物中各形态磷的相对含量与其他边缘海沉积物中的相似。交换态磷(Ex-P)含量低、变化小。末次盛冰期/冰消期缺氧底水环境下铁氧化物的还原溶解导致铁结合磷(Fe-P)释放以及自生磷矿物(Au-P)的形成。全新世氧化性底水条件有利于铁氧化物的有效再生及对磷的再吸附,但不利于Au-P的保存。总有机碳(TOC)和有机磷(Org-P)之间良好的相关性表明TOC埋藏对Org-P含量的重要控制作用。冲绳海槽沉积物中碎屑磷(De-P)含量低于长江口及东海陆架沉积物中的含量,这与陆源碎屑向外海传输减弱有关。在约9.3kaBP(岩芯200cm深度),TOC、Fe-P、Org-P、De-P以及FeHR均出现的极小值可能由物质坡移造成。     

渤海沉积记录的末次冰期千年尺度古环境与古气候变化

末次冰期千年尺度古气候变化事件在全球大部分载体中均有不同程度的记录,但在海岸带-陆架区的沉积记录中该事件还未见有报道。对取自渤海的BH08孔上部26m的岩芯进行了高分辨率粒度测试与分析,结合AMS 14C测年结果和微体古生物特征,探讨了研究区末次冰期以来古环境和古气候变化。运用粒级-标准偏差法对粒度数据进行研究,发现BH08孔敏感组分(88.4~148.7μm)的变化记录了末次冰期D-O(Dansgarrd-Oeschger)旋回冷暖事件:在暖期时敏感粒级粗组分(88.4~148.7μm)的含量低,而在冷期时含量高,且可以与反映东亚夏季风的指标对应。在暖期时,强盛的夏季风带来丰富的降水,增加的径流可以将粗粒沉积物搬运至更远的下游区,且暖湿气候有利于植被的发育,使得流域内粗粒沉积物减少;而在冷期呈现相反的变化趋势。我们推测,在末次冰期低海面的背景下,格陵兰和北大西洋等高纬地区气候变化导致大气环流和/或洋流系统发生改变,从而对东亚夏季风降水的调控造成河流输入物质的变化可能是造成BH08岩芯敏感组分变化的主要原因。     

冲绳海槽南部末次间冰期以来古海洋学变迁：ODPI202站的记录

对冲绳海槽南部ODP1202站165个沉积物样品进行了CaCO3含量测定和47个样品以浮游有孔虫为主的微体化石定量分析。应用CaCO3含量变化与δ^18曲线的对应关系，初步将1202站岩心划分为MIS 1—5期的沉积。根据浮游有孔虫中暖水、凉水、浅水和深水等生态组合丰度变化，推测冲绳海槽南部晚更新世末次间冰期以来，温跃层呈逐步加深和表层海水温度逐渐升高的趋势。MIS5期以较浅温跃层和较低表层海水温度为特征，推测与研究区末次问冰期存在上升流有关。末次冰期(MIS4～2期)时，Pulleniatina obliquiloculata在整个冲绳海槽中普遍以低丰度值出现，标志黑潮主流轴可能迁移出冲绳海槽。     

冲绳海槽北部陆坡4.4万年以来古海洋环境演化的地质记录

利用AMS^14 C年代测试、氧同位素分析和浮游有孔虫分析重建了冲绳海槽北部陆坡DOC-42孔约44cal．kaBP以来的古海洋环境演化记录。DOC-42孔沉积速率整体较低，呈明显的阶段性变化：在氧同位素3期和LGM期间沉积速率相对较大，分别为7．3和14cm／ka；末次冰消期以来的沉积速率则显著降低，与冲绳海槽冰后期沉积速率高于末次冰期明显不同；自约6．4cal．kaBP以来，沉积物堆积作用基本可以忽略，表明了受黑潮入侵引起的中国东部陆架环流体系的改变，岩心所在区域的沉积格局发生了重大变化。浮游有孔虫氧碳同位素、转换函数古温度和低温、低盐特征种Globigerina quinqueloba等一致反映了冲绳海槽北部在氧同位素3期早期约37．5～44cal．kaBP期间存在明显的低温、低盐阶段，表明该期间冲绳海槽北部的沿岸冲淡水影响明显加强，而在氧同位素3期晚期该区可能受到了黑潮暖流的影响。此外，浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata与氧同位素记录有很好的对应关系，表明它是冲绳海槽末次冰期以来的一个可靠的海洋环境指标。     

冲绳海槽末次冰期、全新世沉积物化学元素分布特征

根据测定冲绳海槽０８０、０８２两岩芯中放射性同位素和化学元素的垂种布，基于＾２３０Ｔｈ／＾２３２Ｔｈ放射性活度比值，确定了末次冰期和全新世之间确切地层年代。测得资料表明，在全新世和晚更新世期间沉积物中元素丰度有很大的变化，反映了冲绳海槽在不同历史时期沉积环境的变迁和物质来源的差异。     

末次冰期低纬度西太平洋硅藻席沉积中的硅藻记录

硅藻席沉积是由"树荫种"硅藻大量勃发并快速堆积而成。与成席硅藻同时大量生长的还有其他体型较小的硅藻。通过对WPD03和WPD12孔末次冰期低纬度西太平洋硅藻席沉积样品进行硅藻分析,共鉴定硅藻40属101种(含变种)。硅藻组成中既有淡水种和沿岸种以及外洋冷水种,也有外洋暖水种,但主要以大洋暖水种和广布种为主。在主要的硅藻属种中,Thalassionema frauenfeldii的平均百分含量最高,Thalassionema nitzschioides、Azpeitia nodulifera、Nitzschia marina、Hemidiscus cuneiformis等次之,这5种硅藻占了整个非成席硅藻物种相对百分含量的85%左右,说明在该海域表层水体硅藻席沉积过程中,这5种硅藻最容易与成席硅藻在同时期的环境中生存,形成勃发。初步断定硅藻席形成时期环境为热带水体的大洋性环境。     

冲绳海槽中段末次冰消期以来的元素地层

在对冲绳海槽中段180号岩心进行高分辨率取样的基础上,测定了沉积物中的23个地球化学指标,通过对各元素与Al₂O₃含量的比值在岩心中的垂向变化规律的分析,结合氧同位素、黏土矿物、粒度、AMS14C测年和R型因子分析方法,可将岩心从上至下划分为5层:第1,3,5层具有相似的元素组合特征,第2,4层为明显的异常变化层位,将元素的地球化学行为、元素组合与物质来源联系起来,并与碎屑矿物、古生物资料对比,探讨岩心中元素组合垂向变化的制约因素,据此讨论了冲绳海槽中段末次冰消期以来陆源、火山源及生物源物质的分布规律。结果表明,冲绳海槽中段末次冰消期以来的沉积物来源以陆源物质为主,但在局部层位可因生源组分和火山源组分的强烈影响而发生实质性的变化。     

冲绳海槽的形成与演化探讨

冲绳海槽属西太平洋沟弧盆系,其成因各说不一.根据海槽地壳厚度13—20km,为减薄的大陆壳,具有正的空间异常值,中新世至第四纪沉积由两侧向轴部增厚,海底拖网取样见大量中酸性火山岩,活断层和轴部地堑发育,中浅源地震活跃,有理由相信海槽是在陆壳上发生发展而成,是张应力控制下的断陷带,属裂谷型边缘海盆地,现在仍然处于大陆裂谷的裂陷阶段,构造作用与岩浆活动十分强烈.没有明显的、大规模的扩张,新生洋壳尚未形成.     

冲绳海槽及邻区火山作用与形成演化

冲绳海槽是新月形的弧后扩张盆地，强烈的构造活动和广泛的火山作用是海槽重要的特征。本文作者主要借助对海槽火山岩的常量元素、微量元素、Sr-Nd 同位素和年龄数据分析，结合火山的时空分布及相关构造地质条件，揭示了海槽火山作用的演化过程及其与本地区构造活动的关系，以便更好地了解海槽和沟-弧-盆体系的形成演化历史。作者通过研究得出:①海槽的火山岩石地球化学特征表明岩石属钙碱性系列，主要包括玄武岩、玄武质安山岩和流纹岩，岩石组成具双峰结构。②在海槽的不同区段内，火山作用具有一定的差异。海槽不同区段内火山带岩浆源区深度的差异，是造成海槽不同区段火山活动性质变化的原因，而岩浆源深度受俯冲带形态和地壳厚度控制。海槽北、中段火山岩以流纹岩和安山岩为主，流纹岩分布在海槽盆地内，形成时代较新( <1Ma)，安山岩大部分分布在岛弧火山带中，形成时代是中、晚中新世。海槽南段火山岩由玄武岩和玄武质安山岩组成，从老到新分布在琉球火山弧(大约13Ma)、台北火山带(3Ma～现代)和南段中央凹陷(晚第四纪)中。③琉球火山弧形成于中、晚中新世(17～6Ma)。但大约12Ma发生的吕宋弧与欧亚板块的碰撞作用改变了本地区的动力条件，而宫古断裂对此次改变起了阻断作用，使海槽南段的张裂要晚于北、中段。另外，中新世琉球岛弧南段的形成确定了海槽南段的弧后盆地性质。 冲绳海槽是年轻的弧后盆地，其岩浆、构造活动发育。对海槽岩浆作用的研究可上溯至20世纪50年代，但由于海水及恶劣气候等条件的制约，几十年来对海槽研究程度仍很有限，且在不同区段有很大差异。特别是对区内岩浆作用的研究，极大地受到样品采集偶然性的限制。作者收集前人资料综合对比海槽不同区段内火山活动的异同，了解海槽火山活动研究中的成就与问题， 为进一步开展此项研究打下基础。     

冲绳海槽中段近4万年来沉积物属性和来源

对冲绳海槽中段DGKS9603孔134个样品(孔深0~481cm),测试了18种常、微量元素,对该柱样的29个样品(孔深0~488cm)进行了REE测试。对采自长江三角洲的CYm柱样和黄河三角洲的S3柱样中的晚更新统的5个样品进行了常、微量元素和REE测试。分析表明,冲绳海槽中段在全新世、末次盛冰期和末次间冰期的沉积物均以陆源物质为主,生物沉积为次。末次盛冰期以陆源硅质碎屑沉积的大量增加为特征;全新世生物沉积量有较大的增加;末次间冰期介于上述两者之间,但较全新世更富陆源物质。冲绳海槽的物源演化受末次冰期的影响,具有阶段性。对比冲绳海槽与长江和黄河物源的地球化学参数,包括REE、稀有元素、惰性常、微量元素,判识出末次盛冰期冲绳海槽的陆源物质,具有长江源的物质属性,沉积物可能主要来自古长江。     

Back-arc rifting in the Okinawa Trough

Geological and geophysical data reveal that the Okinawa Trough shows incipient continental rifting, and crustal separation started from about 2 Ma. The early extensional movements in the trough are probably of Miocene age. In addition to the Miocene phase, two main periods of extension are recognized: a Pleistocene phase between 1.9 and 0.5 Ma and the present day phase. During the stage short central rifts (Central Grabens) were formed. The opening however, may have occurred only in the southern part of the trough basin having an average half spreading rate of 2 cm yr^?1 since Early Pleistocene time, producing its present width of several tens of kilometres. These activities were well represented by igneous intrusions, sedimentary facies and sedimentary structures in and around the Okinawa Trough. The width of the zone affected by back-arc extension (defined as Greater Okinawa Trough) is larger than the present Okinawa Trough, whose width is 200–250 km. The present form of the Greater Okinawa Trough started to form at the same time as that of the Okinawa Trough.     

Surficial Sedimentary Diatoms in Okinawa Trough and Its Response to Kuroshio Current

This paper describes the relative contents of dominant diatom species and the distributive characteristics of tropical pelagic species and diatom assemblages, and also discusses the relations between the relative content of tropical pelagic species and Kuroshio Current and between the distribution of diatom assemblages and material sources. The results show that the limit of＞20% relative content of tropical pelagic species is basically consistent with the demarcation of Kuroshio Current, and that the distributions of dominant diatom species and diatom assemblages reserve the records of their closer relations to material sources.     

中全新世以来冲绳海槽氧化还原环境重建及其气候效应

通过对位于冲绳海槽黑潮主轴流经区的GHN056-09柱状沉积物进行粒度、常微量元素、AMS 14C分析,获得了中全新世以来粒度和常微量元素随时间变化的高分辨率曲线。结果表明,6235aBP以来研究区沉积环境稳定,沉积物中MnO/Al2O3、U/Th和V/Cr等3个地球化学指标在近6235aBP以来均发生了数次不同程度的波动,大致可以划分为3个阶段：阶段1(1830aBP至今)的生产力和氧化还原程度强烈波动期、阶段2(4000~1830aBP)的低生产力和弱还原期、阶段3(6235~4000aBP)的高生产力和相对较强还原期。中全新世以来地球化学指标可共同识别出的6次极值揭示了同期的相对高生产力和较强还原状态,分别发生在R1(260aBP)、R2(1200aBP)、R3(2125aBP)、R4(2700aBP)、R5(4250aBP)和R6(5700aBP),且与海水温度和黑潮强度关系密切,揭示了中全新世以来冲绳海槽区海气相互作用的区域性响应特征。     

冲绳海槽沉积演化的时空特征

冲绳海槽是晚中新世(9～6Ma)以来形成的与板块俯冲作用密切相关的弧后盆地。将冲绳海槽的沉积演化分成3个阶段：中新世晚期(9～6Ma)-上新世末期(2Ma)、上新世末期-晚更新世(130ka)、晚更新世-现在。研究分析表明,冲绳海槽北段发育最早(中新世晚期),但盆地演化程度最低;中段发育次之而演化程度高;南段发育晚(上新世末期)而演化程度高。现阶段的冲绳海槽,其北段处于衰退期,而中段和南段处于扩阔期。构造活动在盆地的演化中占主导作用,它首先为海槽相当长的地质时期内提供宏观的初始沉积格局,其次为盆地沉积提供部分沉积物质(火山物质和热液)。在构造活动强烈的时期,地壳拉伸对沉积层序的影响大于沉积作用,当构造活动趋于缓和时,相对海平面变化控制了盆地内部沉积结构的变化。     

Holocene tephra deposits in the northern Okinawa Trough

1 Introduction Volcanic activities have played an important role in the process of global climatic changes. Being good stratigraphic markers, widespread tephra layers in ma- rine sediments can provide reliable evidences for the regional paleoceanographic …     

冲绳海槽北部的全新世火山碎屑沉积

分析了冲绳海槽北部的CSH1岩芯沉积物中矿物组成、化学元素质量分数和粒度的变化规律,研究结果表明,在全新世期间,日本九州岛发生了2次大规模火山喷发活动,造成大量的火山物质沉积在冲绳海槽北部。从岩芯最上部的沉积物中可识别出2层火山碎屑沉积,它们都具有沉积物粒径突然变粗、SiO2和Na2O等化合物的质量分数突然增加以及粘土矿物、挥发份、Fe2O3、MgO、CaO和Sr的质量分数迅速下降等特征。沉积物粒度数据的端员分析结果表明,冲绳海槽北部全新世沉积物中的硅酸盐碎屑是由陆源碎屑物质和火山灰按不同的比例混合而成的。有火山物质混入的沉积物的粒度分布多呈现双峰模式,粒度众数值分别为74.3和7.81μm。浮游有孔虫壳体的AMS14C测年结果表明,2层火山碎屑所对应的火山喷发年代分别为7 210和10 870 cal.aBP。其中前者与K-Ah火山的喷发时间一致,后者可能与Kuju火山在12~10 cal.kaBP期间的喷发有关。