【摘要】：深入研究過去近千年來氣候變化特征對準(zhǔn)確預(yù)測未來的氣候變化意義重大,西太平洋邊緣海尤其是黑潮源區(qū)的環(huán)境演變對東亞氣候有重要影響,因此該區(qū)域也是全球氣候變化和全球碳循環(huán)研究的重點(diǎn)區(qū)域。本文以臺(tái)灣東黑潮主流徑上的柱狀沉積物為研究對象,基于AMS~(14)C定年結(jié)果,通過解析沉積物粒度、粘土礦物組合及其晶體學(xué)特征,揭示了臺(tái)灣以東黑潮主流區(qū)的沉積特征、控制因素和物質(zhì)來源問題;通過對沉積物中稀土元素組成特征和形態(tài)的系統(tǒng)分析,明確了臺(tái)灣以東黑潮主流區(qū)沉積物中稀土元素的地球化學(xué)特征及其受控因素;通過解析沉積物中生源要素及同位素獲取了海源碳變化特征,首次報(bào)道了該海區(qū)近千年來海洋初級生產(chǎn)力的變化。同時(shí),基于各項(xiàng)指標(biāo)所揭示的環(huán)境信息與其他代用資料進(jìn)行對比,探討了近千年來臺(tái)灣以東黑潮主流區(qū)沉積特征對氣候變化的響應(yīng)。獲得的主要認(rèn)識(shí)和結(jié)果如下:1、臺(tái)灣以東黑潮主流區(qū)近千年來的平均沉積速率為34.44 cm/ka,低于沖繩海槽南部(約60 cm/ka)而高于開闊大洋(0.6~0.9 cm/ka),具有從陸架向深海過渡的特征。沉積物組成中以粉砂為主(83.53%~88.12%),其次為粘土質(zhì)成分(11.79%~16.47%),幾乎不含砂質(zhì)成分。對粘土礦物的定量物源分析結(jié)果表明,臺(tái)灣以東黑潮主流區(qū)沉積物為多物源混合的結(jié)果,亞洲大陸風(fēng)塵輸送是研究區(qū)粘土礦物的最重要物源,提供了研究區(qū)26%~72%的粘土礦物,臺(tái)灣東部河流的輸入占據(jù)次要地位,向研究區(qū)提供了11%~55%的粘土礦物,而呂宋島弧物質(zhì)的貢獻(xiàn)最少,僅11%~26%。2、臺(tái)灣以東黑潮主流區(qū)沉積物的稀土元素基本受陸源物質(zhì)控制,在沉積物遷移、搬運(yùn)過程中受化學(xué)和生物作用影響較小,繼承了源區(qū)的陸源屬性。近千年來本研究區(qū)沉積物稀土元素特征受粒度效應(yīng)影響較小,而與沉積物物質(zhì)來源和沉積作用密切相關(guān)。同時(shí),稀土元素的輕重稀土分布特征為本研究區(qū)沉積物三端元混合的理論提供了地球化學(xué)依據(jù)。對臺(tái)灣東黑潮主流區(qū)沉積物中稀土元素賦存狀態(tài)的研究揭示了稀土元素在地球化學(xué)循環(huán)中的反應(yīng)過程,也有效揭示了影響稀土元素分布特征的重要因素。研究區(qū)沉積物中的稀土元素主要以殘?jiān)鼞B(tài)形式(84.38%)存在,其次為可還原態(tài)(10.80%),在可氧化態(tài)(2.51%)和酸提取態(tài)(2.31%)中含量很少。另外,La、Ce、Pr、Nd四種輕稀土元素具有明顯的陸源屬性,而其它稀土元素更易受到氧化還原環(huán)境的影響。在研究區(qū)沉積物稀土元素的四種賦存狀態(tài)中,酸提取態(tài)、可還原態(tài)和可氧化態(tài)對重稀土元素相對富集,且表現(xiàn)出一定的鈰負(fù)異常,而殘?jiān)鼞B(tài)則對輕稀土元素相對富集,具有明顯的鈰正異常。這可能是因?yàn)樗崽崛B(tài)、可還原態(tài)和可氧化態(tài)受深海碳酸鹽飽和深度、氧化還原環(huán)境和生物生產(chǎn)力的影響對重稀土具有優(yōu)先吸附和絡(luò)合作用。另外,殘?jiān)鼞B(tài)優(yōu)先吸附輕稀土元素而表現(xiàn)出鈰正異常的特征,決定了研究區(qū)沉積物中稀土元素總量呈現(xiàn)鈰正異常的特點(diǎn)。3、臺(tái)灣以東黑潮主流區(qū)沉積物中的有機(jī)質(zhì)主要為海源輸入,陸源輸入占據(jù)次要地位。通過解析生源要素及其同位素所獲得的海源碳含量可以用于指示近千年來臺(tái)灣東黑潮主流區(qū)的初級生產(chǎn)力變化。在1152 AD~1400 AD左右研究區(qū)的海洋初級生產(chǎn)力有穩(wěn)定增加的變化趨勢,在1600 AD~1750 AD期間有所降低,進(jìn)入19世紀(jì)以后海洋初級生產(chǎn)力先減小后增大。海洋初級生產(chǎn)力的變化與表層海水溫度、亞洲大陸風(fēng)塵輸送的營養(yǎng)物質(zhì)多少有關(guān)。另外,成巖作用和臺(tái)灣東海底沉積物的再懸浮對研究區(qū)沉積物中有機(jī)質(zhì)含量有較大影響。4、對臺(tái)灣以東黑潮主流區(qū)沉積特征和古生產(chǎn)力的研究結(jié)果與臺(tái)灣及周邊地區(qū)已有的研究成果有較好的對應(yīng)關(guān)系,基于這一點(diǎn)我們識(shí)別出了近千年來研究區(qū)較為明顯的三個(gè)氣候變化階段,即中世紀(jì)暖期、小冰期和現(xiàn)代暖期。1152 AD~1400 AD左右可能對應(yīng)中世紀(jì)暖期,較高的海洋初級生產(chǎn)力與暖水種/冷水種有孔蟲比值對應(yīng)了該時(shí)期較高的表層海水溫度,較高的(伊利石+綠泥石)/蒙脫石比值也指示了該時(shí)期較強(qiáng)的東亞冬季風(fēng)。1400 AD~1800 AD左右可能對應(yīng)我國小冰期,逐漸降低的暖水種/冷水種有孔蟲比值、1600 AD~1750 AD期間降低的海洋初級生產(chǎn)力水平以及減弱的東亞季風(fēng)強(qiáng)度都反映了該時(shí)期寒冷濕潤的氣候特征。進(jìn)入19世紀(jì)以來研究區(qū)沉積物總體表現(xiàn)出波動(dòng)較大的氣候變化特征,盡管現(xiàn)代暖期和中世紀(jì)暖期都有氣溫增暖現(xiàn)象,但在東亞季風(fēng)強(qiáng)度和降水量上卻存在差異,這可能與氣候變化的強(qiáng)迫因子不同有關(guān)。同時(shí),近千年來研究區(qū)的沉積特征除受到長時(shí)間尺度的氣候變化影響外,還會(huì)受海底地震、臺(tái)風(fēng)和暴雨等突發(fā)事件的影響。
【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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P736.21;P467
【圖文】：

臺(tái)灣以東海域的海底地形總體呈現(xiàn)“北陡南緩、西淺東深”的特征（如圖1.5），從北部沖繩海槽往南，依次為琉球島弧、南澳盆地、花東海盆，最后過渡到西菲律賓海盆，水深依次加深，至南澳盆地東南角處水深超過 5000m；另外，從臺(tái)灣東部高聳入云的海岸山脈到水深可達(dá) 5500 m 的西菲律賓海盆僅跨越了兩個(gè)經(jīng)度，臺(tái)灣東部島坡中段在距離海岸 38 km 的范圍內(nèi)水深將至 4000 m 以下，平均坡度為 5°~7°，坡度很大(Liu et al., 2005)。因此臺(tái)灣以東海域具有發(fā)達(dá)的溝谷體系，主要發(fā)育的海底峽谷有臺(tái)東峽谷、秀姑巒峽谷和花蓮峽谷等(Liuet al., 2005 ;耿威 等, 2013 ;徐尚 等, 2014)，海底峽谷的存在為陸源物質(zhì)向深海輸送提供了重要通道。

圖 1.6 臺(tái)灣地區(qū)構(gòu)造單元圖（引自文獻(xiàn)(許淑梅 等, 2017)）vision of tectonic units of the Taiwan and adjacent area（from theShumei et al., 2017)）文環(huán)流特征經(jīng)本研究區(qū)的最重要的海流，前文中已對黑潮的流動(dòng)路，并討論了黑潮的三條主要入侵途徑對東海陸架沉積物外，黑潮水體最重要的特征即為，其大致可分為表層水深層水。各個(gè)層次的水體季節(jié)變化差異很大，同時(shí)，各流經(jīng)途徑和流量特征等都有差異。于赤道熱帶太平洋海表，具有較高的溫度。黑潮表層水的一部分具有較高的溫度（23~29℃）和 pH，鹽度約 約 0.22~0.43 Sv（Sv=10×6 m3/s）；黑潮次表層水主要深

霧狀層在海洋水平方向上的輸送通量要高于垂直方向上的沉降通量，同也是陸源顆粒物在陸架邊緣與深海大洋環(huán)境之間遷移的主要載體(張曉飛,2012)。1.4.1.5 氣候特征臺(tái)灣以東黑潮主流區(qū)位于西北太平洋副熱帶地區(qū)，其氣候系統(tǒng)主要受東季風(fēng)、副熱帶高壓和熱帶幅合帶（ITCZ）控制。東亞季風(fēng)是全球著名的季風(fēng)區(qū)，主要受亞洲大陸上空季節(jié)性變化的高壓槽影響，夏季亞洲大陸上空的大壓力減弱時(shí)形成印度低壓，就會(huì)受到東南方向來自菲律賓和中國南海的濕潤風(fēng)（如圖 1.7 (A)）；而冬季亞洲大陸上空的高壓形成蒙古、西伯利亞高壓，則會(huì)形成來自西北方向亞洲內(nèi)陸的干冷季風(fēng)（如圖 1.7 (B)）。東亞季風(fēng)的季節(jié)性化控制了東亞地區(qū)的風(fēng)力和降水 ，也影響了陸地的植被覆蓋特征，同時(shí)，季的變化會(huì)影響洋流的強(qiáng)度、方向、海表溫度等。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 舒雨婷;鄭玉龍;許冬;初鳳友;;西菲律賓海盆I8孔黏土礦物的物源分析[J];海洋學(xué)研究;2015年04期

2 傅飄兒;莊暢;劉堅(jiān);陳道華;張欣;陳思海;;南海西沙海槽XH-CL16柱狀沉積物稀土元素特征及其物源[J];海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì);2015年04期

3 劉偉;宋金明;袁華茂;李學(xué)剛;李寧;段麗琴;左九龍;;黑潮化學(xué)物質(zhì)輸入東海的途徑與通量[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2015年08期

4 趙瑞祥;劉志亮;;臺(tái)灣東北部黑潮表層水入侵東海陸架的季節(jié)變化規(guī)律[J];海洋科學(xué);2015年07期

5 趙德博;萬世明;;沖繩海槽沉積物物源示蹤研究進(jìn)展[J];海洋地質(zhì)前沿;2015年02期

6 陳敏;蘭彬斌;沈林南;藍(lán)東兆;方琦;戚洪帥;;西菲律賓海盆表層沉積硅藻分布特征[J];微體古生物學(xué)報(bào);2014年04期

7 趙德博;萬世明;;南海沉積物中黏土礦物及其在古氣候中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì);2014年04期

8 藍(lán)先洪;張志s

本文編號(hào)：2788816