【摘要】：作為全球最寬廣和平坦的陸架之一,末次盛冰期以來東海陸架沉積了大量來自河流的物質(zhì),使其成為研究“源與匯”過程和海陸相互作用等關(guān)鍵地球表層動(dòng)力過程的天然實(shí)驗(yàn)室。本論文利用取自東海內(nèi)陸架泥質(zhì)沉積區(qū)的ECMZ和EC2005兩根鉆孔巖心沉積物和長江及浙江入海河流表層沉積物為研究材料,以年代學(xué)、礦物學(xué)和陸源碎屑的粒度等分析為基礎(chǔ),通過物源示蹤和沉積環(huán)境分析等,揭示末次盛冰期以來東海內(nèi)陸架沉積體成因模式及其對(duì)區(qū)域或全球環(huán)境演化的指示。作為一個(gè)受到河流影響的邊緣海,東海沉積過程和地形地貌等都受到長江的明顯影響。但是末次盛冰期以來,長江主導(dǎo)的東海沉積物質(zhì)分布模式研究程度仍然較低。本文從礦物學(xué)的角度,追蹤末次盛冰期以來東海內(nèi)陸架沉積物來源。盡管末次盛冰期以來,全球海平面變化很大,然而重礦物和粘土礦物數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明這一時(shí)期東海內(nèi)陸架沉積物主要來自長江,研究區(qū)附近的小型河流貢獻(xiàn)很小。對(duì)沉積環(huán)境和特征礦物(如聚片狀云母、磁鐵礦和白云石)的進(jìn)一步分析表明,在末次盛冰期,古長江物質(zhì)可通過其古分支河道(刻蝕谷)被向南搬運(yùn)大約400 km。之后,隨著末次冰消期海平面的快速上升,東海內(nèi)陸架演化為潮間帶環(huán)境。因此,在末次冰消期晚期(12.5-9.0 kyr BP),研究區(qū)沉積過程受到潮汐作用的強(qiáng)烈影響。自7.5 kyr BP至今,長江入海泥沙在沿岸流的作用下向南搬運(yùn),導(dǎo)致東海內(nèi)陸架泥質(zhì)沉積體的形成。我們的研究表明末次盛冰期以來,長江物質(zhì)一直是東海內(nèi)陸架的主要沉積物源,并且不同時(shí)期,研究區(qū)的沉積模式受到分支河道、潮汐和沿岸流的影響。末次冰消期的海平面變化以兩次快速海平面上升(Meltwater Pulses 1A和1B)和一次相對(duì)慢速的海平面上升為特征。然而,新仙女木時(shí)期(12.85-11.65 kyr BP)海平面變化趨勢如何以及快速融冰期1B(11.45-11.1 kyr BP)是否存在的問題一直懸而未決。根據(jù)構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定的東海陸架上6根鉆孔巖心碳同位素年代控制點(diǎn)和相關(guān)的潮間帶沉積記錄,重建了14.0-10.0 kyr BP時(shí)期的高分辨率海平面變化歷史。盡管線性回歸分析表明此時(shí)期海平面連續(xù)上升,其速率為10.6±0.6mm/yr(r=-0.87,p(a)0.01,n=95),但是,海平面變化模式在新仙女木事件發(fā)生的前、中和后期表現(xiàn)顯著不同。14.0-12.85 kyr BP時(shí)期發(fā)生快速海平面上升,其平均上升速率為30.5±4.9 mm/yr(r=-0.79,p(a)0.05,n=25)。然后,在新仙女木時(shí)期,海平面上升速率顯著降低,之后在11.65-10.0 kyr BP期間,海平面上升速率重新加速上升到12.0±1.4 mm/yr(r=-0.86,p(a)0.01,n=29),表明快速融冰期1B在東海大陸架上缺失。并且,根據(jù)與全球其他不同緯度的高分辨率海平面或海拔高度變化曲線的對(duì)比,我們發(fā)現(xiàn)在末次冰消期,由于冰蓋均衡效應(yīng),造成高低緯度的海平面不同,而海水通過從低緯度地區(qū)向高緯度地區(qū)的遷移使得全球海平面高度趨于一致,特別是在海平面上升速率緩慢的新仙女木時(shí)期。東海內(nèi)陸架泥質(zhì)沉積中心的形成機(jī)制尚不清楚。根據(jù)沉積中心周圍多根巖心的沉積記錄,并結(jié)合現(xiàn)今研究區(qū)域海流研究成果,我們提出一個(gè)新的泥質(zhì)沉積中心形成模式。東海內(nèi)陸架南部泥質(zhì)沉積中心主要是由浙閩沿岸流、臺(tái)灣暖流和黑潮入侵流之間相互作用產(chǎn)生的水動(dòng)力學(xué)屏障圈閉大量來自長江的懸浮體而形成。其次,泥質(zhì)沉積中心的形成還受到長江入海通量的影響。我們強(qiáng)調(diào)不同階段亞洲季風(fēng)氣候背景下海洋環(huán)流圈閉對(duì)泥質(zhì)沉積中心的約束作用。作為熱帶太平洋異常的海洋-大氣現(xiàn)象,現(xiàn)代厄爾尼諾-南方濤動(dòng)活動(dòng)可以影響東亞冬季風(fēng)的強(qiáng)度,同樣?xùn)|亞冬季風(fēng)也可以影響厄爾尼諾-南方濤動(dòng)活動(dòng)。然而全新世時(shí)期兩者之間的相互演化關(guān)系仍不明確。在本論文中,我們利用東海內(nèi)陸架泥質(zhì)體的高分辨率沉積記錄重建了7.0 kyr BP以來冬季風(fēng)的演化歷史。在明確物源和輸運(yùn)機(jī)制的基礎(chǔ)上,我們通過粒度分析揭示出7.0 kyr BP以來東亞冬季風(fēng)經(jīng)歷了數(shù)次百年尺度的震蕩,且5.8 kyr BP以來,其強(qiáng)度與厄爾尼諾-南方濤動(dòng)活動(dòng)呈現(xiàn)出高置信度的反相相關(guān)關(guān)系。此結(jié)果與現(xiàn)代觀測結(jié)果和現(xiàn)代氣候模擬結(jié)果相一致,表明在中晚全新世時(shí)期,增強(qiáng)的東亞冬季風(fēng)可以促使緊隨其后的高頻率厄爾尼諾-南方濤動(dòng)活動(dòng)的產(chǎn)生,而高頻率厄爾尼諾-南方濤動(dòng)活動(dòng)又可以反過來抑制東亞冬季風(fēng)的強(qiáng)度。并且,我們從粒度數(shù)據(jù)中分辨出的1500 yr周期與全新世厄爾尼諾-南方濤動(dòng)活動(dòng)周期很好的對(duì)應(yīng),說明全新世東亞冬季風(fēng)是聯(lián)通高低緯度氣候系統(tǒng)之間的關(guān)鍵通道。赤道與極地氣候系統(tǒng)之間的能量交換可導(dǎo)致1500 yr的全球氣候變化周期。因此,我們的研究揭示了中晚全新世時(shí)期地球氣候系統(tǒng)內(nèi)部的互反饋機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院海洋研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P736.21
【圖文】：

2014; Liu et al., 2007; 楊作升 等, 1992)。然而，許多關(guān)鍵問題仍然存在，并亟待解決。圖1.1 東海位置圖Fig. 1.1 Location of the East China Sea1.1 末次盛冰期長江古河道作為世界性大河，長江在物質(zhì)能量交換和人類歷史演化等方面扮演著重要角色 (Macklin and Lewin, 2015; Zheng et al., 2013; Zong et al., 2007)。末次盛冰期，隨著全球海平面的大幅度下降，全球陸架區(qū)廣泛暴露，河流作用可以直接影響陸架沉積作用 (Li et al., 2014; Maselli et al., 2014; Menot et al., 2006)。上世紀(jì)九十年代初，我國在嵊泗海域發(fā)現(xiàn)珍貴的淡水資源，解決了鄰近區(qū)域人類生產(chǎn)發(fā)展所需

如果長江古分支河道向南發(fā)育，則勢必影響東海內(nèi)陸架的沉積過程，并反映在位于東海內(nèi)陸架的沉積巖心記錄中。圖1.2 末次盛冰期長江古河道在東海陸架的空間展布，修改自 Yang et al. (2015)，末次盛冰期古海岸線數(shù)據(jù)來自 Li et al. (2014)Fig. 1.2 The spatial distribution of the Changjiang (Yangtze) River palaeo-channels on thecontinental shelf of the East China Sea during the Last Glacial Maximum, which are modifiedfrom Yang et al. (2015). The palaeo-coastal lines during the Last Glacial Maximum are from Li etal. (2014).

古海平面重建 (Tanabe et al., 2010)。因此，為解決上述問題，更多來自穩(wěn)定陸架的沉積記錄十分必要。在陸架硅酸鹽系統(tǒng)中，恢復(fù)古海平面，首先要確定與古海岸線相關(guān)的沉積環(huán)境，如潮坪沉積環(huán)境和鹽堿灘沉積環(huán)境等 (Barlow et al., 2017;Stattegger et al., 2013; Hanebuth et al., 2009)。潮間帶沉積環(huán)境位于最大高潮線和最大低潮線之間，且該沉積環(huán)境可以隨著海平面的上升發(fā)生側(cè)向遷移 (Fan, 2013;Hanebuth et al., 2009; Walsh and Nittroues, 2004)，因此，潮間帶沉積物深度及相關(guān)的準(zhǔn)確測年數(shù)據(jù)可用來恢復(fù)古海平面。位于溫帶的中國東部邊緣海陸架區(qū)域自晚第四紀(jì)以來構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定 (Zang et al., 2016)，并沉積大量河流所攜帶的泥沙(Liu et al., 2018a; Li et al., 2014)。更為重要的是地球物理資料和沉積記錄揭示出在新仙女木事件前后（14.0－10.0 kyr BP），大量的河流輸沙量和末次冰消期的海平面上升共同導(dǎo)致了潮間帶沉積環(huán)境在研究區(qū)廣泛發(fā)育 (Feng et al., 2016; Xu etal., 2016; Liu et al., 2010a)。因此，巨厚的東海陸架區(qū)沉積物成為恢復(fù)古海平面變化的理想載體。

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本文編號(hào)：2743168