中国东部陆架第四纪沉积环境演化研究进展与展望

中国东部陆架位于亚洲大陆与西太平洋的过渡区域,是连接全球最大的沉积源-汇系统的重要纽带,记录了东亚构造变形、亚洲季风系统形成与演化、海平面变化及东亚重大水系变迁等诸多重要信息。在总结前人研究的基础上,结合最近20年来中国海洋专项获得的数据资料和研究成果,综述了中国东部陆架区第四纪以海侵-海退变化为主要特征的沉积环境变化,探讨了陆架沉积环境变化与区域构造、海平面和东亚季风气候变化的联系;基于目前在长江、黄河流域及东部陆架区开展的沉积物源-汇研究,讨论了长江和黄河贯通入海的可能时代及控制因素;提出新生代以来陆架地质环境演变与东亚构造历史、季风系统演化、海平面变化、重大水系调整及陆架有机碳埋藏的耦合机制研究是未来在中国东部陆架实施科学钻探的重点科学目标。     

晚更新世末期低海面与中国东部“出露陆架大平原”的形成

众所周知，地质历史时期的海侵、海退是全球气候巨变的直接反应。研究第四纪尤其是晚第四纪以来的海面变动，对于了解地球历史上的气候演变，海底扩张速度，沉积环境的变化，地壳运动的性质，侵蚀与堆积过程等等都具有重要的意义。第四纪洋面曾发生过多次升降变动，自晚更新世以来，在玉木冰期最盛时（１８０００ａ左右）海面下降到最低位置。关于晚更新世末期的这次盛冰期中的海面最大的变化幅度随冰川学、第四纪地质学、海洋地貌学以及地球物理学各方面的进展而不断修正［１］。对于世界洋面的研究已经取得了巨大的成就［１２－１５］，环…     

中国东部第四纪海面变化信息系统研究

应用ＧＩＳ软件ＡＲＣ／ＩＮＦＯ进行中国东部第四纪海面变化信息系统的研究,对中国东部第四纪海面变化进行动态模拟、数值分析、趋势预测和应用研究,恢复中国东部陆架区末次冰消期以来古地形变化及岸线变迁过程,进行中国东部第四纪海面变化的各项研究。其结果可用计算机屏幕、图形终端、笔式绘图仪、静电绘图仪和打印机输出     

中国东部陆架表层沉积物粒度特征及其沉积环境浅析

对取自中国东部陆架海的209个表层沉积物样品进行了粒度分析及沉积物类型划分,探讨细颗粒沉积区分布格局与物源和环流体系的关系。结果表明,研究区底质类型主要有砂、粉砂质砂、泥质砂、砂质粉砂、砂质泥、粉砂和泥,个别站位含砾石。表层沉积物以粗颗粒砂质沉积为主,其主要分布在东海中北部、苏北浅滩、北黄海北部,其粒度特征主要为:平均粒径2～4Φ,分选差(分选系数>2),偏态极正偏(2～2.80),峰态很宽至宽(1.60～3.50);细颗粒泥质沉积主要分布在浙江沿岸至长江口外、苏北老黄河口外、南黄海中部、北黄海西南部及黄河口外的渤海海域,其粒度特征主要为:平均粒径6～7Φ,分选差至较差(分选系数1～2.5),偏态负偏(-1.50～-0.33)至近于对称(-0.33～+0.33),峰态很宽(>2.75)。从环流的流向与路径及邻近的河流物源角度,初步探讨了河流输入物质及环流体系对细颗粒沉积物沉积分布格局的影响,并初步推断了细颗粒沉积物的物源及基本输移路径。     

宁绍平原末次冰盛期以来的沉积环境演化

河姆渡钻孔(29°59.064'N、121°21.754'E)取自杭州湾南岸宁绍平原的河姆渡古文明遗址附近,获得45.3 m岩心柱,岩性以黏土、粉砂质为主。依据粒度、C/N、δ13CTOC的实验数据分析,对比孢粉指标结果,揭示了宁绍平原末次冰盛期以来的沉积环境演化及阶段性古气候变化;指示了本孔沉积物有机质来源主要为内源水生植物,且δ13CTOC的变化主要是受到大气CO2分压变化的控制。     

末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架的海冰变化

本文通过高分辨率粒度分析,研究了鄂霍次克海北部陆架LV87-54-1岩芯记录的海冰活动历史。利用AnalySize程序对粒度数据进行端元分析,提取了3个端元,并将EM3作为海冰指标。EM3含量结果表明,末次冰盛期以来鄂霍次克海北部陆架以活动性海冰覆盖为主。末次冰盛期和海因里希冰阶1期（HS 1）时EM3含量最高,指示海冰活动强烈。冰期时北半球中高纬度气候变冷与北极涛动负相位是导致海冰大规模扩张的主要控制机制,东亚夏季风减弱与黑龙江入海径流量的减少促使鄂霍次克海生成更多的海冰。自波令−阿勒罗德间冰阶开始以来,鄂霍次克海北部陆架海冰生成急剧减少,在新仙女木时期海冰曾出现微弱峰值,随后又快速下降。自全新世以来,受北半球中高纬度气候变暖、秋季太阳辐射量升高、北极涛动正相位和东亚夏季风的增强共同影响,EM3含量一直稳定在较低水平,鄂霍次克海海冰的生成受到明显抑制。     

中国东部陆架海对"新仙女木"事件的响应

新仙女木（Younger Dryas）事件是末次冰消期持续升温过程中的一次突然降温的典型非轨道事件,对于研究古气候、古环境的快速突变事件和短周期现象,合理评估现今气候一环境条件并做出气候变化的预测有着重要的意义。它是一个全球性的事件,中国东部陆架海也普遍发现了“新仙女木”事件的沉积记录。由于中国东部陆架位于欧亚大陆和太平洋之间,受季风的强烈影响,因此有着独特的响应。在“新仙女木”事件发生时,海平面在-50m水深位置稍微下降或振荡徘徊,在-50m线上则以湖泊沼泽、埋藏河床、风沙沉积记录为主,-50m以下则以海洋沉积记录为主,这条线的附近则存在沼泽泥炭和古潮流沙脊。     

末次冰消期以来东海内陆架沉积物磁化率的环境意义

对末次冰消期以来东海内陆架沉积物磁化率的影响因素及其蕴含的古环境信息进行了探讨.对位于浙闽沿岸泥质沉积中心附近的EC2005孔沉积物磁化率、岩性、粒度、常量元素、矿物以及AMS<'14>C测年数据进行了综合分析,得出以下主要结论:EC2005孔沉积物磁化率的变化受多种因素的制约,不同层位的主要控制因素不同,60.20～...     

末次冰消期以来渤、黄、东海陆架潮汐、潮流演变过程模拟研究

末次盛冰期结束、海侵开始后渤、黄、东海陆架潮汐、潮流的演变对该区泥沙的输运与沉积 ,以及海底地貌的形成、分布以及演变等具有深刻影响。文中数值模拟末次冰消期以来 4个特定时期 ,即比现在海面低 80 m、5 2 m、30 m海面以及全新世最大海侵时渤、黄、东海陆架的潮汐、潮流。根据不同时期的潮汐、潮流分布特征得出 ,末次冰消期以来渤、黄、东海陆架潮汐、潮流的演变过程大致以全新世最大海侵为界划分为两个阶段 :1全新世最大海侵前为渤、黄、东海陆架潮汐、潮流基本分布格局的形成阶段 ;2全新世最大海侵后 ,为基本分布格局的局部调整阶段。末次冰消期以来基本海岸轮廓的变迁是渤、黄、东海陆架区潮汐、潮流演变的主要控制因素     

冰岛北部陆架末次冰消期以来基于硅藻的古环境记录

冰岛北部陆架MD99-2271孔沉积硅藻组合呈现暖水硅藻数量增加、冷水硅藻数量减少和这两类硅藻数量周期性此消彼长的特点,反映了气候在趋暖的背景下,冷暖交替的过程。通过该区温度指数Rw/wc值(暖水硅藻种含量与海冰种及暖水种含量总和的比值)的变化,重建了冰岛北部陆架古海洋环境:Blling-Allerd暖期时,暖水硅藻T.nitzschioides含量较高,表明印明格暖流对研究区的影响较强;随着暖水硅藻含量减少,海冰硅藻F.cylindrus和T.bulbosa的显著增加,此时暖流强度减弱,东格陵兰寒流明显增强,冰岛北部海域进入末次冰消期以来最冷的时期——Younger Dryas冷期。11cal.kaBP左右暖水硅藻T.nitzschioides和T.oestrupii数量急剧升高,表明该海域海洋环境发生了明显变化,并逐步向全新世大暖期过渡,此时冰岛北部陆架海域现代海洋格局基本形成。全新世大暖期时,硅藻群落表现为暖水种的显著增多,海冰、极地及冷水硅藻较之前明显减少,说明冰岛北部海域主要受北大西洋暖流的分支——印明格暖流的影响,海洋环境较温暖;6cal.kaBP之后东格陵兰寒流逐渐增强,冰岛北部海洋环境转冷,全新世大暖期结束。     

东海陆架中南部末次盛冰期以来的沉积地层及环境演变

对东海中南部陆架R22、R23、R24和R25孔岩心样品进行生物地层学、沉积地层学和年代地层学分析,将钻孔末次盛冰期以来的沉积自上而下划分为浅海相、陆架沙脊相、河口三角洲相3个层位,揭示了钻孔附近区域海进序列的沉积历史,即17~16 ka BP之前的末次盛冰期,本区海水已疏干,沉积了R25孔Ⅳ陆相地层,当时海岸线已退至现今100 m等深线以外;末次盛冰期之后海平面上升,在13~10 ka BP的冰消期,海平面波动式稳定,沉积了本区4孔的Ⅱ层沙脊层;10 ka BP以来,海面上升,直至今日沉积了砂层上覆的Ⅰ粉砂黏土层。在水深较大的R25孔中,还揭示了末次盛冰期前的海退地层序列和沉积环境。     

东海陆架晚第四纪层序地层及其沉积环境

受全球性气候变化影响,晚第四纪以来东海陆架经历了多次海平面升降过程,在沉积地层中留下了明显的地质记录。根据穿越东海陆架的浅地震剖面解释研究,海底以下约120ms时间深度内可识别出6个主层序反射界面,即QT0、QT1、QT2、QT3、QT4和QT5界面,5套反射层序(反射波组),据反射层序的结构及地震相特征和与区内的钻孔地质资料对比分析,可见每套反射层序在沉积环境上均由一个海进海退沉积序列组成。以层序地层学为理论基础,在对中更新世以来的地层层序及其沉积环境条件分析研究基础上,建立了东海陆架晚第四纪地层层序及其发育模式,以期为东海陆架区晚第四纪地层发育层序提供初步认识。     

东海外陆架EA01孔末次冰期最盛期的三角洲沉积

对东海 EA 0 1孔 (30°2 2 .96 15′ N、 12 5°4 5 .6 0 5 5′ E)岩心的沉积层序、粒度成分、沉积物年代、底栖有孔虫组合及其沉积环境的研究 ,揭示了东海外陆架末次冰期最盛期的三角洲沉积。钻孔 0 .36～ 2 9.6 5 m为一不完整的进积三角洲沉积层序 ,自下而上依次为前三角洲、河口沙坝和分流间湾的交替沉积 ;末次冰期三角洲的发育 ,表明了冰期低海面时期外陆架上的继承性沉降盆地仍被海水覆盖 ;盆地的区域沉降与海平面的共同作用形成了容纳沉积物的有效空间 ,捕获了河流带来的沉积物而形成三角洲 ,这是河流对海平面变化和构造下沉的响应 ,同时也反映了冰期陆架环境的多样性     

东海海底沙脊的结构及沉积环境

东海中南部海底分布广泛的脊槽状也形引起了人们广泛关注，有关文献称之谓全新世海进期的潮流沙脊；但对于沙脊的内部结构及其沉积环境序列、沙脊的活动性等问题，尚无明确结论。根据地震剖面和钻孔柱状资料，对沙脊体的地层结构、沉积环境和沉积时代进行了研究，认为海底沙脊群属于退期三角洲沉积体系，目前已被冰后期海进形成的已改造的陆架席状砂所覆盖，且不存在消脊迁移的迹象。     

中更新世以来东海陆架的古环境

基于１９９６年中法合作在东海陆架进行的电火花单道地震调查资料,并与位于东海外陆架钻孔ＤＺＱ４对比,发现对应于氧同位素６期以来的六个地震地层与钻孔地层呈现很好的对应关系,其间共有四次海退－海进的沉积旋回。资料分析表明东海第四纪环境演变与全球气候冷暖变化所导致的海面升降直接相关。     

东海陆架及邻区新构造运动特征

东海位于大陆板块与大洋板块接合部位,受两大板块活动的影响,新构造期海域活动强烈。我们结合最新收集资料文献,从地形地貌、地热异常、断块体的水平位移和垂直差异升降、活动断裂、地震活动及岩浆岩活动等方面,着重论述了东海陆架及邻区的新构造运动特征。为东海海域新构造分区、地震预测、区域稳定性评价等提供若干资料及依据。     

东海北部陆架外缘的边缘沟、坎

东北北部陆架外缘向陆坡的转折处,经过历年调查证实,存有一些沟,坎式地形,它们断断续续地向ＮＮＥ方向延伸,几乎可以连成一条与陆架外缘坡折线平行的沟和钦。这些沟,坎式的地貌类型,主要是由于陆架外缘受近构造运动产生断裂,出现断层,使海底下落,另外陆架上混浊流也使陆架外缘的沉积滑塌落,加工黑潮流的作用而形成。     

末次冰期以来南海东北部陆源有机碳埋藏通量演变:海平面和季风驱动

大陆边缘盆地是大陆风化剥蚀产物的主要沉积汇,其中有机碳的埋藏通量及其控制机制的研究对于理解全球碳循环具有重要科学意义。本研究基于南海东北部台西南盆地TWS-1岩芯的AMS14C测年、总有机碳、总氮含量和稳定碳同位素组成的分析,探讨了末次盛冰期23ka BP以来南海东北部陆源有机碳的来源、历史和影响机制。与潜在物源端元对比表明,台湾是研究站位沉积物陆源有机碳的主要物源,相对海源其贡献比例约为58%,陆源物质可能主要通过海底峡谷水道和低海平面时期陆架河流输入。重建的陆源有机碳通量在末次冰消期早期(19—13kaBP)和中全新世(7—4ka BP)期间有两个峰值,分别约0.16g/(cm2·ka)和0.09g/(cm2·ka)。综合分析表明,二者分别受控于冰期低海平面时期增强的陆架风化剥蚀和全新世季风强盛期降水驱动的古台湾岛剥蚀。我们的工作表明冰期-间冰期循环中海平面和季风分别驱动的大陆边缘有机碳埋藏可能对全球碳循环和大气CO2浓度演变有重要影响。     

东海内陆架泥质区沉积速率

对东海内陆架泥质区7个重力柱状样进行了210Pb活度分析测试,计算所得沉积速率为0.79~3.66 cm/a,平均值为1.97 cm/a,最高值出现在研究区最北端的CJ12-11号孔,属于东海高沉积强度区,其他6个柱状样沉积速率较低,属于次高沉积强度区。表层210Pb活度值分布与沉积物类型密切相关,可能主要受控于黏土矿物含量的高低;而表层210Pb活度值与悬浮体浓度则呈现出明显的正相关关系。另外,沉积速率与粒度参数综合分析,揭示了近百年来东海内陆架泥质区沉积作用稳定、泥质区呈向北扩张的趋势。     

青藏高原隆起与东海陆架抬升的对比研究

青藏高原的强烈隆起始于第四纪初期，目前仍处于强烈隆起阶段。根据钻孔和浅地层剖面仪测量等大量资料的研究，更新世以来东海陆架的周边也处于快速隆起时期，冰期海退时期的地壳回弹作用有可能加大了东海陆架区的地壳上升量。