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科研亮点|时美楠:四国盆地中新世半远洋沉积物的物源研究及其对黑潮演化的响应

2022-10-14     发布:    点击:32

黑潮(图1)是赤道热能向西北太平洋边缘海输送的重要通道,其演化与北赤道流和热带太平洋的演化息息相关。黑潮沉积区的物质所蕴藏的古环境信息是深刻认识西太平洋及其边缘海乃至全球的一些关键气候和环境变化问题产生重要突破点。其研究结果对于理解低纬度地区对全球变化的响应和影响,探讨全球气候、环境变化的机制有重要科学意义。

不同的学者通过有孔虫及孢粉、地球化学、矿物学、沉积学等指标重建了日本岛区域的黑潮演化的历史,认为“现代”黑潮在3或5百万年到达日本岛南部(32-39°N)。然而现在的太平洋洋流体系,包括形成黑潮的赤道暖流,被认为是在13.9 百万年前所建立(Kuhnt et al.,2004)。虽然日本南部的黑潮记录可以追溯到约5个百万年前,但对西北太平洋更早期的黑潮演化的认识仍然有限。

针对以上科学问题,我院时美楠讲师与吴怀春教授对四国盆地IODP C0011站位的中新世半远洋沉积物的进行了岩石磁学、Sr-Nd-Pd同位素、粒度分析等综合研究(图2)。得到以下认识:

(1)四国盆地IODP C0011站位第三岩性段沉积物的岩石磁学研究显示相较于第三岩性段下部沉积物,其上部的沉积物中含有更多的多畴(钛)磁铁矿。

(2)综合的物源研究揭示了四国盆地的来自于中国东海、日本岛的物源材料差别。来自东海的沉积物更富集细颗粒物质与多畴磁铁矿,并且具有更高的87Sr/86Sr 数值(0.712–0.727)。而来自日本岛的沉积物更富集粗颗粒与细粒磁铁矿,并具有低的87Sr/86Sr 数值(0.709–0.712)。

(3)结合物源研究认为IODP C0011站位第三岩性单元上部沉积物中多畴磁铁矿的增多反映了来自中国东海的物质在10-11 Ma后供应增加。在综合分析、排除区域构造、沉积后成岩作用、趋磁细菌活动、海平面变化等因素后, 认为中国东海的物质由黑潮搬运到四国盆地,并通过区域环流和涡流在四国盆地内扩散。因此本文认为黑潮在10-11Ma发生了增强,并已到达日本岛南部。

图1 区域背景示意图,红色圆圈表示IODP C0011站位位置。



图2 IODP C0011站位第三岩性单元沉积物各参数变化。(a)沉积物深度域参数变化; (b, c) 沉积物粒度数据、(d) 沉积物磁学参数χ与SIRM交叉图;(e)沉积物磁学参数ARM/SIRM与平均粒径交叉图; (f) 沉积物磁学参数ARM/SIRM与Sr同位素交叉图。

上述成果发表在国际权威期刊《Marine Geology》上:Meinan Shi, Huaichun Wu, Xixi Zhao, Shihong Zhang, Shijun Jiang, Xin Su, Haiyan Li, Tianshui Yang, 2022. Provenance study of the Miocene hemipelagic sediments in the Shikoku Basin and implication for the earlier history of the Kuroshio Current. Marine Geology, 450, 106861. [IF2021 = 3.627]

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.margeo.2022.106861