西南太平洋坎特伯雷盆地900kyr以來的古海洋變化
發(fā)布時間：2020-08-10 16:12
【摘要】：新西蘭坎特伯雷盆地西臨南阿爾卑斯山脈,山脈匯聚眾多冰川并因其高的冰雪堆積和融化速率而對氣候擾動極其敏感。與此同時,盆地內水體性質受到亞熱帶鋒(Subtropical Front,簡稱STF)的強烈影響,而STF的遷移直接受南半球西風帶控制,后者又與南大洋深層水通風密切相關,因而研究區(qū)的古海洋特征對全球氣候變化極為敏感。此外,研究區(qū)水體垂向分層明顯,其各深度水團性質的研究對了解深層水環(huán)流變化及其驅動機制具有重要意義。國際大洋綜合計劃IODP317航次在坎特伯雷盆地鉆取了多個站位的巖心樣品,本次研究通過對IODP U1351、U1352和U1354三個站位的浮游、底棲有孔蟲氧碳穩(wěn)定同位素、有孔蟲組合特征、有機碳含量、粒度等的分析,運用浮游有孔蟲現(xiàn)代類比技術(MAT)估算了夏季表層海水古溫度,對比前人的研究成果,對該海區(qū)900 kyr以來的古海洋變化進行了較為系統(tǒng)的研究。系統(tǒng)地建立了自大陸架至大陸坡IODP U1354、U1351和U1352三個站位900kyr以來較高分辨率的氧同位素地層。利用坎特伯雷盆地IODP U1352站位浮游有孔蟲記錄重建了過去450 kyr以來的表層海水溫度(sea surface temperature,簡稱SST),并通過IODP U1352站位浮游有孔蟲組合和SST記錄與ODP 1119,DSDP 594站位和MD06-2986巖心的對比,結合900 kyr以來的IODP U1352,DSDP 594和ODP 1119站位浮游有孔蟲δ13C的變化情況,追溯了南島鋒(Southland Front,簡稱SF)遷移歷史并以此探討了STF的空間變化及其與全球氣候變化的關系。研究發(fā)現(xiàn),中更新世氣候轉型期間(MIS 21?MIS 13期間),DSDP 594與IODP U1352站位Gg.bulloides殼體的δ13C值顯示,大多數(shù)時期這兩個站位所處水團一致且具有亞熱帶水-亞南極水(Subtropical Water-Subantarctic Water,簡稱STW-SAW)混合水體特征。中更新世氣候轉型以后(MIS 12以來)亞南極水(Subantarctic Water,簡稱SAW)北移。IODP U1352,ODP 1119和DSDP 594站位浮游有孔蟲組合,表層海水溫度及浮游有孔蟲殼體δ13C值顯示,IODP U1352,ODP 1119和DSDP 594站位在MIS 11c,MIS 7a c和MIS 5e期間受到SF陸向一側南島流(Southland Current,簡稱SC)近岸帶中混合的STW SAW影響。IODP U1352站位在MIS 7e出現(xiàn)類似MIS 11c,MIS 7a c和MIS 5e的情況。與前人研究相比,IODP U1352站位較高的分辨率使得該站位受到SC近岸帶中混合的STW SAW影響精確到MIS 11c,MIS 7e,MIS 7a c和MIS 5e幾個時期。MIS11a b和MIS 9a b期間IODP U1352和ODP 1119站位在SF海向一側SC遠岸以SAW為主的帶覆蓋之下,DSDP 594站位受到SC海向一側SAW影響。MIS 7d和冰期MIS 12,MIS 10,MIS 8和MIS 6期間SF位于IODP U1352站位與DSDP594站位之間,MIS 12期間DSDP 594站位在SF海向一側SC遠岸以SAW為主的帶覆蓋之下,MIS 7d,MIS 10和MIS 6期間DSDP 594站位在SC海向一側SAW覆蓋之下。與研究區(qū)前人研究不同,MIS 7d表現(xiàn)出冰期特征。IODP U1352站位Gg.bulloides殼體δ13C值與沉積物粒度特征對比發(fā)現(xiàn),δ13C值所顯示的水團變化大多伴隨著沉積物粒度的突變。通過坎特伯雷盆地IODP U1351、U1352站位的沉積速率及沉積物粒度各組分(2~63μm的粉砂組分,2μm的粘土組分,63μm的粗組分)含量,結合研究區(qū)表層水團的遷移情況,認識到研究區(qū)沉積過程主要受到南阿爾卑斯沉積物供應和海洋鋒遷移的共同影響。在冰期向間冰階/間冰期的過渡期間,南阿爾卑斯冰川融化以及南島鋒(SF)遷移的影響,促使63μm的粗組分含量急劇增加而粉砂以及粘土組分含量迅速降低。對900kyr以來西南太平洋各深度水團性質變化的研究發(fā)現(xiàn),與中更新世氣候轉型相關的極地冰蓋體積變化,以及南大洋深層水通風和北大西洋深層水向南大洋輸入的變化共同引起ODP 1123站位(繞極深層水)和DSDP 594站位(南極中層水)底棲有孔蟲δ13C變化。此外,它們的影響在表層水體上亦有體現(xiàn),表現(xiàn)在MIS 21?MIS 13期間IODP U1352站位底棲有孔蟲δ13C變化上。而MIS 12以來IODP U1352站位底棲有孔蟲δ13C值呈現(xiàn)出更高的多變性,應是對表層水團遷移的響應。
【學位授予單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P736
【圖文】：
圖 1-1 坎特伯雷盆地區(qū)域地質圖（Expedition 317 Scientists, 2011）Figure1-1 The geological map of the Canterbury Basin (Expedition 317 Scientists, 2011)南島地層中記錄了新西蘭高原的板塊構造史，構造控制的海侵-海退一級旋回（80 m.y.）構成了坎特伯雷盆地自白堊紀裂谷期后至近期的沉積歷史（Carterand Norris, 1976; Field and Browne, 1989）。晚白堊紀至晚始新世受到澳大利亞和太平洋板塊之間匯聚的影響，最終在距今~23Ma 形成阿爾卑斯斷裂帶，坎特伯雷盆地構成簡單的被動大陸邊緣的一部分（Wellman, 1971; King, 2000）。白堊紀-第三紀沉積主要分為三部分，Onekakara，Kekenodon 和 Otakou 組（Carter, 1988）（圖 1-2），Otakou 組期間出現(xiàn)截然不同的大規(guī)模沉積作用。裂谷期后海侵相（Onekakara 組）地震剖面呈斜坡狀并在陸塊淹沒最大的晚始新世終止（Fleming,1962）。裂谷期后的沉降和海侵期間源的輸入減少，導致直至早漸新世（~33 Ma）區(qū)域性硅質或鈣質遠洋生物的廣泛沉積（Amuri 灰?guī)r，Amuri Limestone）。
中晚漸新世基部此沉積序列被洋流引起的不整合（即馬歇爾似整合，MarshallParaconformity）中斷（Carter and Landis, 1972）。該不整合為海綠石砂巖層（Concord層）和鈣質灰?guī)r層（Weka Pass 層）構成的Kekenodon組（圖1-2（）Carter,1985; Carter, 1988）。圖 1-2 坎特伯雷盆地地層圖（Expedition 317 Scientists, 2011）Figure1-2 Schematic stratigraphy of the Canterbury Basin, drilled during Expedition 317, at threedifferent scales. (Expedition 317 Scientists, 2011)眾多探井及 181 航次鉆探（ODP1123 和 1124 站位；Carter et al., 2004c）表明近海也有馬歇爾似整合以及等價的 Amuri 灰?guī)r和 Weka Pass 層出現(xiàn)（Wildingand Sweetman, 1971; Milne et al., 1975; Hawkes and Mound, 1984; Wilson, 1985）。317 航次在塔斯馬尼亞東側通道區(qū)域也識別出了馬歇爾似整合，它代表了溫鹽環(huán)流（深層西部邊界流）的形成以及德雷克海峽（Drake Passage）打開之前南極和澳大利亞之間海道開放產生的淺層環(huán)流（~33.7 Ma）（Carter et al., 2004c）。新西
新西蘭西側 STF 從南到北的溫度范圍夏季為 12 16℃冬季為 8 12℃（Li et al.,2010）。新西蘭陸塊強烈影響著西南太平洋主要洋流和海洋鋒的分布，尤其是 STF（Heath, 1985; Nelson et al., 2000（）圖1-3）。新西蘭西側開闊大洋中STF位于45°S左右，到達南島（South Island）西陸架附近 STF 圍繞斯圖爾特島（Stewart Island）向南偏移（Weaver et al., 1998; Wilson et al., 2005），隨后 STF 沿南島大陸架東側轉向東北方向，抵達查塔姆海隆（Chatham Rise）后 STF 沿海隆轉向向東（Sutton,2003; Wilson et al., 2005），其東翼在西南太平洋已向北偏至約 43°S（圖 1-3）。亞熱帶鋒沿深度鎖定在南島東岸的部分被稱為南島鋒（Southland Front，簡稱 SF），與之相關的洋流稱為南島流（Southland Current，簡稱 SC）（Chiswell et al., 2015）（圖 1-3）。南島流由近 90%的 SAW 和 10%的 STW 構成
本文編號：2788323
【學位授予單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P736
【圖文】：
圖 1-1 坎特伯雷盆地區(qū)域地質圖（Expedition 317 Scientists, 2011）Figure1-1 The geological map of the Canterbury Basin (Expedition 317 Scientists, 2011)南島地層中記錄了新西蘭高原的板塊構造史，構造控制的海侵-海退一級旋回（80 m.y.）構成了坎特伯雷盆地自白堊紀裂谷期后至近期的沉積歷史（Carterand Norris, 1976; Field and Browne, 1989）。晚白堊紀至晚始新世受到澳大利亞和太平洋板塊之間匯聚的影響，最終在距今~23Ma 形成阿爾卑斯斷裂帶，坎特伯雷盆地構成簡單的被動大陸邊緣的一部分（Wellman, 1971; King, 2000）。白堊紀-第三紀沉積主要分為三部分，Onekakara，Kekenodon 和 Otakou 組（Carter, 1988）（圖 1-2），Otakou 組期間出現(xiàn)截然不同的大規(guī)模沉積作用。裂谷期后海侵相（Onekakara 組）地震剖面呈斜坡狀并在陸塊淹沒最大的晚始新世終止（Fleming,1962）。裂谷期后的沉降和海侵期間源的輸入減少，導致直至早漸新世（~33 Ma）區(qū)域性硅質或鈣質遠洋生物的廣泛沉積（Amuri 灰?guī)r，Amuri Limestone）。
中晚漸新世基部此沉積序列被洋流引起的不整合（即馬歇爾似整合，MarshallParaconformity）中斷（Carter and Landis, 1972）。該不整合為海綠石砂巖層（Concord層）和鈣質灰?guī)r層（Weka Pass 層）構成的Kekenodon組（圖1-2（）Carter,1985; Carter, 1988）。圖 1-2 坎特伯雷盆地地層圖（Expedition 317 Scientists, 2011）Figure1-2 Schematic stratigraphy of the Canterbury Basin, drilled during Expedition 317, at threedifferent scales. (Expedition 317 Scientists, 2011)眾多探井及 181 航次鉆探（ODP1123 和 1124 站位；Carter et al., 2004c）表明近海也有馬歇爾似整合以及等價的 Amuri 灰?guī)r和 Weka Pass 層出現(xiàn)（Wildingand Sweetman, 1971; Milne et al., 1975; Hawkes and Mound, 1984; Wilson, 1985）。317 航次在塔斯馬尼亞東側通道區(qū)域也識別出了馬歇爾似整合，它代表了溫鹽環(huán)流（深層西部邊界流）的形成以及德雷克海峽（Drake Passage）打開之前南極和澳大利亞之間海道開放產生的淺層環(huán)流（~33.7 Ma）（Carter et al., 2004c）。新西
新西蘭西側 STF 從南到北的溫度范圍夏季為 12 16℃冬季為 8 12℃（Li et al.,2010）。新西蘭陸塊強烈影響著西南太平洋主要洋流和海洋鋒的分布，尤其是 STF（Heath, 1985; Nelson et al., 2000（）圖1-3）。新西蘭西側開闊大洋中STF位于45°S左右，到達南島（South Island）西陸架附近 STF 圍繞斯圖爾特島（Stewart Island）向南偏移（Weaver et al., 1998; Wilson et al., 2005），隨后 STF 沿南島大陸架東側轉向東北方向，抵達查塔姆海隆（Chatham Rise）后 STF 沿海隆轉向向東（Sutton,2003; Wilson et al., 2005），其東翼在西南太平洋已向北偏至約 43°S（圖 1-3）。亞熱帶鋒沿深度鎖定在南島東岸的部分被稱為南島鋒（Southland Front，簡稱 SF），與之相關的洋流稱為南島流（Southland Current，簡稱 SC）（Chiswell et al., 2015）（圖 1-3）。南島流由近 90%的 SAW 和 10%的 STW 構成
【參考文獻】
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1 李文寶;王汝建;向霏;丁曉輝;趙美訓;;南塔斯曼海800ka以來的海水表層溫度與亞熱帶鋒遷移歷史[J];科學通報;2010年24期
2 金海燕;翦知nc;;南海北部ODP 1144站中更新世氣候轉型期有孔蟲穩(wěn)定同位素古氣候意義[J];地球科學進展;2007年09期
3 鄭范;李前裕;陳木宏;;南海北部1144站中更新世浮游有孔蟲的千年尺度古氣候記錄[J];地球科學;2006年06期
本文編號：2788323
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