Characteristics of Clay Minerals in the Northern South China Sea and Its Implications for Evolution of East Asian Monsoon since Miocene

Clay mineral assemblages, crystallinity, chemistry, and micromorphology of clay particles in sediments from ODP Site 1146 in the northern South China Sea (SCS) were analyzed, and used to trace sediment sources and obtain proxy records of the past changes in the East Asian monsoon climate since the Miocene, based on a multi-approach, including X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDS). Clay minerals consist mainly of illite and smectite, with associated chlorite and kaolinite. The illite at ODP Site 1146 has very well-to-well crystallinity, and smectite has moderate-to-poor crystallinity. In SEM the smectite particles at ODP Site 1146 often appear cauliflower-like, a typical micromorphology of volcanic smecites. The smectite at ODP Site 1146 is relatively rich in Si element, but poor in Fe, very similar to the smectite from the West Philippine Sea. In contrast, the chemical composition of illite at ODP Site 1146 has no obvious differences from those of the Loess plateau, Yellow River, Yangtze River, and Pearl River. A further study on sediment source indicates that smectite originates mainly from Luzon, kaolinite from the Pearl River, and illite and chlorite from the Pearl River, Taiwan and/or the Yangtze River. The clay mineral assemblages at ODP Site 1146 were not only controlled by continental eathering regimes surrounding the SCS, but also by the changing strength of the transport processes. The ratios of (illite+chlorite)/smectite at ODP Site 1146 were adopted as proxies for the East Asian monsoon evolution. Relatively higher ratios reflect strongly intensified winter monsoon relative to summer monsoon, in contrast, lower ratios indicate a strengthened summer monsoon relative to winter monsoon. The consistent variation of this clay proxy from those of Loess plateau, eolian deposition in the North Pacific, planktonic, benthic foraminifera, and black carbon in the SCS since 20 Ma shows that three profound shifts of the East Asian winter monsoon intensity, and aridity in the Asian inland and the intensity of winter monsoon relative to summer monsoon, occurred at about 15 Ma, 8 Ma, and the younger at about 3 Ma. The phased uplift of the Himalaya-Tibetan plateau may have played a significant role in strengthening the Asian monsoon at 15 Ma, 8 Ma, and 3 Ma.     

青藏高原西北缘祁漫塔格山中新世快速抬升 的磷灰石裂变径迹证据

对祁漫塔格山体不同海拔高度所取的9个磷灰石样品的裂变径迹分析结果表明,东昆仑西段中新世早中期为主要的隆升期且隆升速率较高,早期隆升速率为111m／Ma,晚期隆升速率为98m／Ma,总体隆升速率为100m／Ma。样品显示出磷灰石裂变径迹长度大致分2类,一类磷灰石裂变径迹长度为（12．21±10．20）-（13．75±0．30）μm,径迹长度分布图基本上为窄而对称的正态分布,反映具有快的剥露冷却速率,未受到后期热事件的干扰。另一类磷灰石裂变径迹长度为（11．88±0．33）～（13．32±0．27）μm,较前一类具有稍慢的剥露冷却速率,并且受到了后期热事件的干扰。     

南海西南部曾母盆地早中新世以来沉降史分析

采用回剥法和局部均衡模式研究曾母盆地早中新世以来的沉降史，并探讨了该盆地构造演化特征。曾母盆地自早中新世以来经历了17．5-11．6Ma、11．6-5．5Ma、5．5-3．0Ma和3．0-0Ma的4次快速沉降作用，其构造演化受控于曾母地块与南沙地块及婆罗洲地块的碰撞和盆地两侧的万安-卢帕尔断裂与廷贾走滑断裂的综合作用，可划分为南北双向挤压（晚始新世-早中新世）、走滑改造（中中新世-晚中新世）和区域沉降（上新世-第四纪）3个演化阶段。     

甘肃西峰6.2～2.4MaB.P.红粘土中孢粉记录及古植被演化

通过对甘肃西峰赵家川6.2～2.4MaB.P.红粘土地层的孢粉学研究,建立了3个孢粉组合带。孢粉组合特征显示该区在此阶段总体为干旱的草原环境,6.2～5.8MaB.P.为灌丛草原;5.8～4.2MaB.P.是稀疏森林草原,植被由大量中生性草本植物和少量喜湿性的乔木植物组成,反映当时气候相对湿润;4.2～2.4MaB.P.植被中旱生植物藜科和麻黄明显增多,反映典型草原-荒漠草原。分析认为研究区自6.2MaB.P.干旱草原环境的格局就已经形成。红粘土中孢粉记录的植被演化信息与青藏高原隆升有时代上的耦合性,也与北极冰盖的起源和演化历史有着密切的联系。     

典型小陆块海相成钾机理——以西西里微陆块钾盐矿床为例

中国大陆是由多个小陆块经多期次离散碰撞拼合而成,而"小陆块是否能成大钾"一直是国内钾盐研究领域关注的科学问题。文章剖析了意大利西西里微陆块的典型海相钾盐矿床形成条件与机理,为中国小陆块成钾研究提供借鉴。在晚中新世墨西拿盐度危机(Messinian Salinity Crisis)最盛期(5.60~5.55 Ma),西西里岛的卡尔塔尼塞塔盆地聚集了高达2亿t的钾盐镁矾矿。通过对卡尔塔尼塞塔盆地钾盐矿的赋存地层格架、矿体特征、成矿模式和机理进行梳理和总结,指出该矿床呈层状赋存于地中海"再沉积下石膏组"的原生石盐岩中,形成于深水、分层的常年性盐湖环境;晚中新世中地中海碰撞挤压的构造活动导致卡尔塔尼塞塔盆地强烈挠曲下凹,形成多个次级成矿凹陷;次级凹陷接受海水的周期性补给;在墨西拿盐度危机最盛期,由于气候变冷变干、直布罗陀海峡关闭、海平面急剧下降,远离补给源的次级凹陷变得更加封闭,从而在5万年的极短时间内经强烈蒸发,聚集为大规模钾盐矿。西西里微陆块尽管陆块小、盆地小,但在满足封闭构造_干旱气候_充足物源三要素耦合的特定时期内,同样形成了大型钾盐矿床。因此,西西里微陆块的钾盐成矿实例证明海相小陆块同样具有形成大型钾矿床的潜力,这对中国海相小陆块汇聚区的找钾工作具有重要的借鉴意义。     

河北围场早中新世藓类化石的植物地理学意义

对河北省围场地区广发永剖面藓类植物薄网藓Leptodictyum riparium、似叶镰刀藓Drepanocladus trichophyllus和多姿柳叶藓Amblystegium varium的古地理及其对应的现代植物地理分布研究显示,这些植物最早出现于早中新世的围场地区,可能起源于该时期的古北大陆,东亚为起源中心。之后向东通过白令陆桥扩散到北美,向西沿欧亚大陆扩散至欧洲西部,至全新世时主要分布在北半球。全新世后,薄网藓与多姿柳叶藓进一步向南扩散,分别由北美及亚洲东部扩散到南美洲及澳大利亚地区,逐步形成现在的分布格局;毛叶镰刀藓则在更新世就已形成与现代相近的分布格局。该研究确立了3种藓类植物的地理起源、地史分布及迁移路线。     

陇中盆地及周边地区主夷平面演化与高原隆升

陇中盆地及周边地区是青藏高原向北东方向扩展的最前缘部位,其地貌演化过程的研究对于深入理解高原的隆升与扩展过程具有重要意义。鉴于夷平面在探讨高原隆升年代、幅度和过程方面的可靠性,首先总结陇中盆地及周边地区夷平面相关研究的前期成果,并结合最新年代数据,确定了不同区域主夷平面的发育和解体年代;再利用古河道拟合等方法定量评估了相关夷平面的隆升量;最后探讨了主夷平面的性质及其隆升过程。研究发现,陇中盆地及周边的地区的高海拔低起伏地貌面是被抬高的先存夷平面;不同区域主夷平面的发育与解体时间整体同步,它们自晚渐新世开始发育,并于晚中新世8~6 Ma左右解体;模拟结果表明,美武高原主夷平面自晚中新世以来相对陇中盆地隆升了约1 400~1 600 m,并且早更新世以来的隆升速率明显大于晚中新世-早更新世时期。     

珠江口盆地中中新世SQ14.8层序-沉积演化及其地质意义

中中新世,位于南海北部陆缘的珠江口盆地发生了构造、沉积和古气候格局的骤然变迁,而对古珠江沉积体系层序、沉积的研究为重塑该变革提供了良好契机.本文利用珠江口盆地三维地震和钻井资料,选取中中新世SQ14.8三级层序开展了系统的层序地层和沉积解剖,通过厘定关键层序、体系域界面,建立了高精度区域四分体系域格架,并在此基础上重建陆架-陆坡区主要沉积体系的宏观展布特征和演化过程.研究发现,SQ14.8三级层序记录了珠江口盆地新近纪以来最大规模的一次相对海平面下降,引发沉积滨线跨越陆架长距离迁移到陆架坡折,发育了从低位到强制海退完整的体系域单元.古珠江三角洲作为陆架区主要的沉积体系,在相对海平面升降旋回的驱动下,其发育位置从内陆架到陆架边缘的迁移过程中,发育主控因素也由河流作用为主逐渐变为河流和海洋水动力共同控制.强制海退体系域的识别及沉积展布研究为预测深水储层提供了依据,该时期发育的陆架边缘三角洲下方陆坡区是寻找富砂重力流储集体的有利地区,而陆架边缘三角洲侧翼砂质沉积较少,下方的扇体以泥质扇为主.综合分析认为中中新世变冷事件是造成13.8 Ma相对海平面强烈下降的主要原因,在珠江口盆地促成SQ14.8层序典型强制海退体系域及陆架边缘三角洲的发育,进一步证明该事件是一次全球性的气候事件,其响应不仅可以在大洋钻孔获取的O同位素中找到证据,在边缘海盆的沉积记录中也有明显反映.     

青藏高原多期次隆升的环境效应

青藏高原隆升对中国西部环境变迁起着决定性影响。通过对柴达木、吐鲁番—哈密、塔里木盆地的演化及其与青藏高原隆升的耦合研究,以柴达木盆地为时空坐标,认为高原隆升可分为三大阶段:(1)古近纪期间青藏高原隆升仅限于冈底斯山一带。当时,受行星纬向气候带控制,中国西北地区为干旱亚热带草原和热带雨林环境,大面积准平原化、泛盆地化,在构造上处于伸展-夷平的拉张环境,与现今亚洲大陆东部相似;(2)青藏高原整体的初次隆升发生在中新世早—中期(23~11·7Ma)。因青藏高原和大兴安岭的阻隔,古近纪的纬向气候带逐渐转变为中亚季候风,古黄土(22Ma)、三趾马动物群的发育,说明高原北缘当时为干旱的荒漠草原环境。同时,这次隆升引起中—晚中新世中国西部广袤地域古地形-构造面貌的变化;(3)形成现今高原面貌的末次快速隆升发生在0·9~0·8Ma。早更新世晚期,印度洋快速扩张,印度板块向中亚大陆脉冲式(A型)陆内俯冲,使得高原快速挤压隆升。这次隆升不仅使高原本身的环境骤变,出现第四纪以来最大的冰川,形成世界上最大的高寒草原,而且引起了全球气候的变化,促使北极圈冰盖的形成。同时,高原隆升使高原内部和周边出现强烈的挤压构造变形,如柴达木、河西走廊、塔里木、吐鲁番—哈密、准噶尔等诸盆地内几万米厚度中—新生界的构造变形与昆仑山、祁连山、天山、阿尔泰山的挤出式双向推覆隆升,形成了中国西北的盆-山地貌。现今,随着青藏高原的持续隆升,高寒草原开始退化,造成中国西北地区大面积的荒漠化,成为制约我国西部生态环境的重要因素。     

柴达木盆地碱山深钻的硼同位素地球化学特征

沉积物硼(B)同位素组成可以反映其地质成因及经历的地质过程,因此在许多领域的研究中都有较为广泛的应用。通过对位于柴达木盆地碱山背斜顶部的SG-1b钻孔沉积物(7.3～1.6 Ma)水溶组分的B同位素研究,发现钻孔沉积物B含量在38.55～172.3μg/g之间,平均含量为87.6μg/g;δ~(11)B值的变化范围在3.61‰～16.26‰之间,平均值为10.65‰,B含量与δ~(11)B值具有一定的正相关关系。进一步分析表明,受到碱山背斜构造隆升以及晚新生代以来气候干旱化的影响,柴西古湖逐渐咸化萎缩,沉积环境以及碳酸盐含量、粘土矿物含量及其矿物组合等也在发生变化,B含量和δ~(11)B值自钻孔底部向上的逐步增加以及后期的急剧增加,与水溶离子含量以及矿物和粒度等的变化一致,这说明柴达木盆地晚中新世以来湖泊沉积物的B含量和δ~(11)B值可以很好地反映研究区气候和湖水的演化过程,共同指示了研究区自7.3 Ma以来气候的持续干旱化和湖水盐度的逐步增加,以及3.3Ma以来干旱化和湖水浓缩过程的加剧。