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。     

南海冰期陆架风化与碳循环

第四纪冰期-间冰期旋回中大气CO₂浓度周期性演变的过程和机制是国际学术界长期争论的前沿科学问题。迄今研究大多强调大洋深部过程的调控,忽略了冰期-间冰期时间尺度上海平面巨大变化所引起的陆架风化的反馈作用。本研究基于末次冰盛期以来海南岛万泉河口、珠江口、台湾浊水溪口和南海北部台西南盆地4根岩芯沉积物粘土粒级组分的钕同位素和粘土矿物组成的分析,开展了南海及全球其他地区的风化和气候记录对比。南海西侧的东亚大陆化学风化强度在全新世明显高于末次冰盛期-冰消期,突显了末次冰期以来大陆风化演变的季风驱动;台湾则呈现较为稳定的化学风化模式,反映了高侵蚀速率条件下受限制的化学风化。台西南盆地的沉积物源持续来自台湾岛,显示出冰期的化学风化强度比全新世增强近1倍。类似记录在南海北部和南部陆坡-海盆,甚至西菲律宾海都有发现,推测为冰期低海平面时期陆架暴露风化增强所致。本研究表明,冰期热带陆架硅酸盐风化是影响冰期-间冰期碳循环的一个不可忽略的重要机制。