近200年來東海內陸架沉積層序高頻波動模式及其對多尺度氣候振蕩的響應.pdf

1、IODP計劃(2013~2023)中的第一個科學主題中明確指出:海底的沉積物巖芯提供了過去氣候變化的記錄,能夠在空間和時間尺度上更好理解地球系統(tǒng)演變過程,地質記錄能夠幫助我們檢驗預測未來氣候模型的準確性。東海是東亞季風、西太平洋邊界流共同影響下的海域,接受來自長江、黃河以及眾多中小型河流的大量陸源物質輸入,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多尺度氣候變化響應研究的重要選區(qū)。本研究以東海內陸架閩浙沿岸泥質沉積區(qū)為研究

2、對象,開展了沉積學和地球化學的超高分辨沉積記錄的綜合研究,揭示了泥質沉積記錄中存在的高頻振蕩現(xiàn)象和隱形沉積“年紋”,利用沉積紋層進行精細的年代標定,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、ENSO與PDO指數(shù)進行耦合研究,探討沉積層序中的高頻波動對年際、年代際氣候振蕩的響應機制。該研究結果將為東亞季風影響下的陸架區(qū)超高分辨沉積記錄研究提供新的途徑,并為客觀評價東海內陸架海洋環(huán)境演變中的自然因素、人類活動的貢獻和演變

3、趨勢提供科學依據(jù)。
　　論文首先探索了超高分辨沉積記錄的沉積學指標,即巖芯的X-ray影像灰度指標和Corescanner巖芯元素掃描指標。通過對東海內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、結構和構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)出明顯的負相關關系,并據(jù)此提出了灰度的含水量校正公式。經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;依據(jù)灰度對東海陸架沉積物進行了分區(qū),能很好地反映了該區(qū)的沉積環(huán)境。2)對沉積物巖芯進行 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 X-ray巖芯掃描元素分析結果產生影響,即為壓實效應,并得到了該區(qū)壓實效應的校正公式,據(jù)此可以對 Corescanner結果進行壓實效應的校正。評價了針對東海內陸架泥質沉積區(qū)X-ray core scanner元素測試

5、能力,將其分成四類,其中I類元素分析結果可信度高、可以直接作為含量對待,II類具有重要的參考價值,III類具有一定參考價值,而IV類無參考價值。
　　對取自東海內陸架的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定,建立了東海內陸架近200年來高分辨沉積記錄。通過經驗模態(tài)分解-最大熵譜分析法(EMD-MESA)及功率譜分

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

7、指數(shù)進行耦合研究,結果表明巖芯18存在的年內及年尺度準周期變化是長江輸沙量的周期性變化的結果,其余三根巖芯C0702、DH6-1及DH7-2中沉積記錄中高頻波動的準兩年周期與東亞季風的準2年周期變化有著顯著的關系;四根巖芯中沉積記錄的年際高頻波動與ENSO的(2~8年)周期有著良好的響應關系,該周期性波動是由ENSO振蕩影響了東亞冬季風的強度、進而改變了該區(qū)的海洋沉積動力環(huán)境和沉積物搬運沉積過程所產生;該區(qū)沉積記錄中的年代際的波動與 P