【摘要】:冲绳海槽DGKS9604钻孔沉积物的搬运时间估算见表7-1。对于取自冲绳海槽西侧的钻孔DGKS9604,记录了末次冰期晚期以来西太平洋边缘海的气候演化过程。图7-8DGKS钻孔中234 U/238 U、总S和有机碳含量分布其中,在末次冰期晚期,海平面较低,海岸线向大洋方向推进,冲绳海槽里古河口较近,推测钻孔DGKS9604处以古长江输入为主。
冲绳海槽DGKS9604钻孔沉积物的搬运时间估算见表7-1。从表中可以发现,部分样品搬运时间计算结果为负值,例如3~4 cm,38~37 cm等,这一结果显然不合常理。究其原因是测试结果中的234 U/238 U大于1而导致的。
一般认为,河流水体的234 U/238 U 大于1,因为234 U 更容易溶解到水体中(Andersson等,1995;Chabaux等,2001;Vigier等,2001;DePaolo等,2006)。而大多数情况下河流悬浮颗粒物的234 U/238 U 小于1(Dosseto等,2006a;Dosseto等,2006b;Dosseto等,2006c;Vigier等,2006)。但是,在地势较低的亚马逊河(Dosseto 等,2006a)、恒河和Brahmaputra河(Sarin和Krishnaswami,1990),流经德干高原的河流,冰岛地区河流,有机质含量较高的河流及东部英格兰河流悬浮颗粒物中,都发现了234 U/238 U 大于1的情况。(Dosseto等,2008)认为,风化造成的是河流颗粒物中234 U 亏损(depletion)较弱,通常234 U/238 U 只有0.9左右。而当颗粒物吸附水体中的U 时,很容易导致颗粒物234 U/238 U 检测结果大于1。
在本研究结果中,冲绳海槽钻孔沉积物234 U/238 U 大于1的情况主要发生在钻孔上端。怀疑与钻孔顶部有机质含量高有关,有机质数据显示钻孔顶部234 U/238 U 大于1的异常样品TOC 含量也确实比其他样品含量要高(图7-8)。另外,海洋沉积物中234 U/238 U 比值的异常,还有可能与沉积物中自生黄铁矿吸附海水中234 U 有关。沉积物样品中黄铁矿的含量一般可用S的含量来指代,但图7-8的结果显示234 U/238 U 比值异常的样品S的含量并不高。所以,样品中234 U/238 U 比值的异常推测主要是样品中有机质吸附海水中的234 U 造成的。
尽管DKGS9604个别样品中234 U/238 U 存在异常,导致搬运时间计算出现负值,但大多数样品的分析结果仍然具有指示意义。对于取自冲绳海槽西侧的钻孔DGKS9604,记录了末次冰期晚期以来西太平洋边缘海的气候演化过程。前人对该孔的研究发现(余华,2006;Dou 等,2010a,b;窦衍光,2010),28 kyr以来,该钻孔的沉积物来源发生了明显的变化。尽管各种参数(Sr/Nd、REE、黏土矿物等)指示的物源变化幅度和起止时间略有不同,但大体上可以分成三个时期:①Unit 3—末次冰期晚期(28.0~14 kyr);②Unit 2—末次冰期晚期至中全新世(14.0~8.4 kyr);③Unit 1—早-中全新世以来(8.4~0 kyr)(图7-9)。
图7-8 DGKS钻孔中234 U/238 U、总S和有机碳含量分布
其中,在末次冰期晚期(28.0~14 kyr),海平面较低,海岸线向大洋方向推进,冲绳海槽里古河口较近,推测钻孔DGKS9604处以古长江输入为主。末次冰期晚期—中全新世(14.0~8.4 kyr),气温开始逐渐升高,海平面逐渐上升,海岸线后退。钻孔DGKS9604离河口越来越远。另一方面,新的海陆环境下,黑潮逐渐偏移到钻孔上方,将部分台湾来源的物质带到钻孔处。所以,这一时期DGKS9604受台湾来源和中国东部大陆来源的双重影响。早-中全新世以来海陆基本形成今天的格局,冲绳海槽远离大陆,黑潮的影响越发明显,对海槽内沉积物输运与沉积起重要影响(Dou等,2010b;窦衍光,2010)。
图7-9 28 kyr以来冲绳海槽中部和南部沉积物源汇过程(窦衍光,2010)
本书根据U 系同位素计算的搬运时间,较好地支持了前人对DGKS9604孔物源演化的推断(图7-10)。在第三纪时期,DGKS9604钻孔沉积主要以中国东部大陆输入为主,所以搬运时间较长(200~400 kyr)。第二纪时期,海平面逐渐上升,这一时期钻孔处沉积物既有中国东部大陆来源,同时又有黑潮带来的台湾物质逐渐增多,沉积物搬说明:28 ka以来长江入海沉积物随海平面变化而发生变化:28~LGM 低海平面阶段,东海陆架以及陆架以外的冲绳海槽成为长江入海沉积物的“汇”,在陆架形成古河道;15~11.5 ka快速上升阶段,东海陆架仍为长江沉积物的“汇”,海平面上升增强海水对陆架沉积物的淘洗与筛选,将沉积物向海槽搬运;高海平面时期,东海内陆架成为长江入海沉积物的主要“汇”,南冲绳海槽成为台湾东北部沉积物的主要“汇”,在外陆架斜坡存在着陆架沉积物向海槽的近底侧向搬运(窦衍光,2010)运时间逐渐缩短(30~200 kyr)。Unit 1时期,也就是8 kyr以来,钻孔处以黑潮携带物质供应为主,搬运时间较短(小于100 kyr)。
图7-10 DGKS9604钻孔搬运时间计算
考虑到上一节中现代长江沉积物的搬运时间,冲绳海槽钻孔古长江来源(第三纪时期)沉积物的搬运时间(0~350 kyr)远大于现代长江沉积物搬运时间(小于50 kyr)。笔者推测这种差异与冰期和现代长江的气候环境变化导致的水动力条件改变有关。冰期气候寒冷,江源地区冰雪融水供应较少;同时,冰期陆地寒冷干燥,降雨较少。在以上两种因素共同影响下,长江径流量可能远低于现代长江,水动力环境较弱。从而导致河水对风化剖面的侵蚀能力降低,无法将风化颗粒带走,另一方面被带走的泥沙可能无法长距离搬运,而堆积在河道底部或古湖泊中。与此同时,冰期海平面较低,海岸线向海洋方向延伸(图7-10),变相地延长了河道的长度,增加了长江颗粒物的搬运距离和难度。而且,冰期时风尘颗粒增加,这部分风尘沉积物经历的沉积和搬运过程更加复杂,搬运时间可能更长。但目前以上分析还仅限于一种可能性的推测,缺乏证据支持,期待更加深入的工作对这一现象给予解释。
相关推荐