东海典型泥质区高分辨沉积记录及其对气候环境变化的响应

【摘要】陆架泥质沉积体形成于冰后期高水位时期，接受来自大江、大河以及人类活动进入海洋的陆源物质、污染物质，具有高的沉积速率，是开展全球变化区域性响应以及边缘海陆海相互作用研究的良好选区。东海陆架受到其西侧的陆源输入和来自其东侧的西太平洋强劲的边界流共同制约，陆架上发育的泥质沉积区无疑是记录来自东、西两侧影响的理想位置，而不同位置的泥质沉积体因离长江口远近、海洋动力因素、水深等的差异，导致它们在记录气候环境变化上异同。因此，本研究把内陆架泥质区、远端泥质区看作一个整体，开展多参数的年际－年代际高分辨沉积记录研究，揭示该区沉积作用对全球变化的区域响应特征，为全球变化的区域响应提供科学支持。本文通过对采自东海内陆架泥质区的C0702、C0803站和济州岛西南的远端泥质区CFJ103站等3个沉积物岩芯，以及100多个表层沉积物样品，开展了沉积物粒度、黏土矿物、常微量元素以及生物硅分析测试，结合放射性核素测年建立了内陆架及远端泥质区数百年来的高分辨沉积记录，通过与影响该区的全球气候环境因素的比较研究，配合功率谱（REDFIT）及经典模态分解（EMD）等周期分析数学方法的应用，阐明高分辨沉积记录对全球变化和人类活动的响应特征和影响机制。研究取得如下主要成果：（1）内陆架泥质区、远端泥质区在沉积速率和沉积物组成上具有明显的差异。内陆架泥质区沉积速率高、沉积速率不稳定，其沉积物主要来自长江；远端的济州岛泥质区沉积速率低、稳定，其沉积物来源受到废黄河侵蚀物质的明显影响。（2）建立了内陆架泥质区、远端泥质区高分辨的粒度、黏土矿物、元素、生物硅及生源钡的沉积记录，揭示了该区沉积记录阶段性、趋势性和周期性等变化特点。风暴潮、洪水等事件过程引起沉积物粒度和元素含量、黏土矿物含量的突变，而近50年来人类活动主要体现在沉积记录中Pb、Zn等重金属含量明显富集。（3）内陆架泥质区黏土矿物组成在1950年前后的存在明显变化，表现为伊利石含量的降低、高岭石和绿泥石含量的升高，主要源于东亚冬季风控制下的沿岸流及上升流的强度的年际差异以及陆源物质入海通量的改变。（4）内陆架泥质区、远端泥质区的粒度组成和东亚冬季风有着良好的响应关系，当冬季风增强时沉积物的粗粒组分含量增大，代表冬季风的敏感粒级组分的含量和平均粒径均有随之升高。内陆架主要受东亚季风控制下东海沿岸流强度变化的影响，而济州岛西南则主要受到东海冷涡及上升流的影响。（5）东海陆架沉积物中生物硅含量受粒度的显著影响，它在<16μm沉积物组分中含量最高，这与该海域硅藻群落构成及水动力环境有关。（6）估算了东部陆架细粒沉积物的生物硅沉积通量，高值区位于长江口和内陆架泥质区，其次是黄海南部泥质区。生物硅沉积通量的空间分布形式与浮游植物生产力水平对应良好，并与沉积速率密切相关。（7）东海内陆架泥质区生物硅的记录了该区近数百年来的硅藻生产力波动，发现了该波动和季风强弱、太阳黑子活动、ENSO及PDO等存在良好响应，同时揭示了近30年来生物硅含量减小趋势与人类活动影响下营养物质输入的差异引起的生态系统硅藻比例下降有关。
【作者】王亮；
【导师】李巍然；范德江；
【作者基本信息】中国海洋大学，海洋地质，2014，博士
【关键词】内陆架泥质区；远端泥质区；沉积记录；生物硅；东亚季风；全球变化；

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