近200年來東海內(nèi)陸架沉積層序高頻波動(dòng)模式及其對(duì)多尺度氣候振蕩的響應(yīng).pdf

1、IODP計(jì)劃(2013~2023)中的第一個(gè)科學(xué)主題中明確指出:海底的沉積物巖芯提供了過去氣候變化的記錄,能夠在空間和時(shí)間尺度上更好理解地球系統(tǒng)演變過程,地質(zhì)記錄能夠幫助我們檢驗(yàn)預(yù)測(cè)未來氣候模型的準(zhǔn)確性。東海是東亞季風(fēng)、西太平洋邊界流共同影響下的海域,接受來自長(zhǎng)江、黃河以及眾多中小型河流的大量陸源物質(zhì)輸入,具有很高的沉積速率,使得該處成為開展高分辨沉積記錄及其對(duì)多尺度氣候變化響應(yīng)研究的重要選區(qū)。本研究以東海內(nèi)陸架閩浙沿岸泥質(zhì)沉積區(qū)為研究

2、對(duì)象,開展了沉積學(xué)和地球化學(xué)的超高分辨沉積記錄的綜合研究,揭示了泥質(zhì)沉積記錄中存在的高頻振蕩現(xiàn)象和隱形沉積“年紋”,利用沉積紋層進(jìn)行精細(xì)的年代標(biāo)定,建立了該區(qū)域近200年來的超高分辨沉積記錄模式,并與東亞季風(fēng)、ENSO與PDO指數(shù)進(jìn)行耦合研究,探討沉積層序中的高頻波動(dòng)對(duì)年際、年代際氣候振蕩的響應(yīng)機(jī)制。該研究結(jié)果將為東亞季風(fēng)影響下的陸架區(qū)超高分辨沉積記錄研究提供新的途徑,并為客觀評(píng)價(jià)東海內(nèi)陸架海洋環(huán)境演變中的自然因素、人類活動(dòng)的貢獻(xiàn)和演變

3、趨勢(shì)提供科學(xué)依據(jù)。
　　論文首先探索了超高分辨沉積記錄的沉積學(xué)指標(biāo),即巖芯的X-ray影像灰度指標(biāo)和Corescanner巖芯元素掃描指標(biāo)。通過對(duì)東海內(nèi)陸架表層沉積物和四根沉積物巖芯X-ray影像灰度的研究表明:1)沉積物的灰度值是沉積物密度、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等屬性的綜合體現(xiàn),但是受沉積物中的含水量的影響明顯,兩者呈現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系,并據(jù)此提出了灰度的含水量校正公式。經(jīng)過校正后的沉積物灰度值與沉積物的粒度、砂+粉砂的百分含量有著良好

4、的一致性,可以近似看作巖芯的粒度替代性指標(biāo);依據(jù)灰度對(duì)東海陸架沉積物進(jìn)行了分區(qū),能很好地反映了該區(qū)的沉積環(huán)境。2)對(duì)沉積物巖芯進(jìn)行 X-ray Corescanner連續(xù)巖芯掃描研究表明:巖芯中沉積物的含水量和干密度均對(duì) X-ray巖芯掃描元素分析結(jié)果產(chǎn)生影響,即為壓實(shí)效應(yīng),并得到了該區(qū)壓實(shí)效應(yīng)的校正公式,據(jù)此可以對(duì) Corescanner結(jié)果進(jìn)行壓實(shí)效應(yīng)的校正。評(píng)價(jià)了針對(duì)東海內(nèi)陸架泥質(zhì)沉積區(qū)X-ray core scanner元素測(cè)試

5、能力,將其分成四類,其中I類元素分析結(jié)果可信度高、可以直接作為含量對(duì)待,II類具有重要的參考價(jià)值,III類具有一定參考價(jià)值,而IV類無參考價(jià)值。
　　對(duì)取自東海內(nèi)陸架的4根巖芯18、C0702、DH6-1、DH7-2,系統(tǒng)地開展了沉積物巖芯的X-ray影像灰度、巖芯Corescanner元素掃描、粒度分析以及放射性同位素測(cè)定,建立了東海內(nèi)陸架近200年來高分辨沉積記錄。通過經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解-最大熵譜分析法(EMD-MESA)及功率譜分

6、析等方法對(duì)高分辨沉積記錄進(jìn)行了周期性分析,識(shí)別了該區(qū)域存在的隱形年紋或年代紋;利用沉積紋層定年并經(jīng)210Pb、137Cs測(cè)年驗(yàn)證,建立起了該區(qū)域內(nèi)近200年來高精度的年代標(biāo)尺,揭示了該研究區(qū)內(nèi)沉積層序三種高頻波動(dòng)模式:(i)年內(nèi)及年尺度準(zhǔn)周期變化;(ii)年際尺度的準(zhǔn)周期變化(~2-8年);(iii)年代際尺度準(zhǔn)周期變化。不同位置的沉積巖芯的高頻波動(dòng)模式略有差別。
　　將東海內(nèi)陸架沉積層序的高頻波動(dòng)模式與東亞季風(fēng)、ENSO及PDO

7、指數(shù)進(jìn)行耦合研究,結(jié)果表明巖芯18存在的年內(nèi)及年尺度準(zhǔn)周期變化是長(zhǎng)江輸沙量的周期性變化的結(jié)果,其余三根巖芯C0702、DH6-1及DH7-2中沉積記錄中高頻波動(dòng)的準(zhǔn)兩年周期與東亞季風(fēng)的準(zhǔn)2年周期變化有著顯著的關(guān)系;四根巖芯中沉積記錄的年際高頻波動(dòng)與ENSO的(2~8年)周期有著良好的響應(yīng)關(guān)系,該周期性波動(dòng)是由ENSO振蕩影響了東亞冬季風(fēng)的強(qiáng)度、進(jìn)而改變了該區(qū)的海洋沉積動(dòng)力環(huán)境和沉積物搬運(yùn)沉積過程所產(chǎn)生;該區(qū)沉積記錄中的年代際的波動(dòng)與 P