南海北部陸架中全新世沉積記錄及古環(huán)境意義①

徐勇航 陳 堅(jiān) 王愛(ài)軍 李云海 汪衛(wèi)國(guó) 賴志坤 李東義

(海洋與海岸地質(zhì)環(huán)境開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室國(guó)家海洋局第三海洋研究所 福建廈門(mén) 361005)

南海北部陸架中全新世沉積記錄及古環(huán)境意義①

徐勇航 陳 堅(jiān) 王愛(ài)軍 李云海 汪衛(wèi)國(guó) 賴志坤 李東義

(海洋與海岸地質(zhì)環(huán)境開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室國(guó)家海洋局第三海洋研究所 福建廈門(mén) 361005)

通過(guò)分析珠江口外陸架C069孔沉積柱樣的粒度、黏土礦物、主量元素及底棲有孔蟲(chóng),來(lái)研究南海北部中全新世晚期古環(huán)境演化。4.2 ka前為全新世大暖期后期,氣候濕潤(rùn),珠江口外陸架受大量的珠江淡水影響,導(dǎo)致C069孔位置的水動(dòng)力條件較強(qiáng),形成下段粒度較粗的碎屑沉積物,高嶺石含量較高,低的MgO/Al2O3比值,以及受沖淡水影響形成的底棲有孔蟲(chóng)。由于受4.2 ka的極冷事件的影響,C069孔上段的沉積環(huán)境受珠江沖淡水影響減小,水動(dòng)力條件減弱,沉積物粒度變細(xì),高嶺石含量降低,MgO/Al2O3比值增大,形成正常淺水環(huán)境的底棲有孔蟲(chóng)。4.2 ka以后,臺(tái)灣來(lái)源物質(zhì)的貢獻(xiàn)增多,導(dǎo)致沉積物中伊利石和綠泥石的含量增多,伊利石結(jié)晶度和化學(xué)指數(shù)值都明顯變小。

南海北部 中全新世 沉積環(huán)境 古氣候

0 引言

全新世(11.5 ka至今)是最年輕的地質(zhì)時(shí)期,其氣候變化與人類(lèi)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。全新世存在8次較明顯的冷事件,這些冷事件當(dāng)中的全新世事件5(8.2 ka)和3(4.2 ka)兩次冷事件影響范圍廣、變化幅度較大而備受關(guān)注[1,2]。全新世事件3可能是新仙女木事件以來(lái)最為寒冷的一次降溫過(guò)程,是歷史記錄以來(lái)最具影響力的一次小冰期,標(biāo)志全新世氣候適宜期結(jié)束的[3],再加上當(dāng)時(shí)大范圍的古文化變遷,因此,全新世事件3引起了各國(guó)學(xué)者的興趣[4～7]。

4.2 ka左右存在大范圍的降溫事件,但在干濕分布上存在明顯的地域差異,尤其是北半球,中、低緯度地區(qū)主要表現(xiàn)為干旱的氣候條件。施雅風(fēng)發(fā)現(xiàn)中國(guó)全新世大暖期出現(xiàn)在8.5～3.0 ka,5.0～3.0 ka為大暖期后期,但在4.0 ka前后存在一個(gè)多災(zāi)時(shí)期,氣候一度惡化[8]。劉嘉麒等對(duì)全新世以來(lái)湖光巖瑪珥湖沉積物干密度高分辨率時(shí)間序列的能譜分析和濾波分析發(fā)現(xiàn),2 930 a周期所對(duì)應(yīng)的3次降溫期峰值分別發(fā)生在距今7 300 a,4 250 a和1 200 a,特別是發(fā)生在距今4 250 a左右的干旱、降溫事件[9],與我國(guó)邊緣海沉積環(huán)境記錄中的Pulleniatina降溫事件很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系[10]。對(duì)于南海北部陸架近4.2 ka以來(lái)沉積記錄的研究相對(duì)薄弱[11,12]。趙宏樵等通過(guò)研究南海北部陸坡191站位柱狀沉積物的主量元素,發(fā)現(xiàn)在32～23 cm處的陸源物質(zhì)增加,反映氣溫和海平面下降,認(rèn)為與全球發(fā)現(xiàn)的全新世晚期距今4～2 ka的變冷事件有關(guān)[11]。

陸源碎屑物質(zhì)組成是源巖從風(fēng)化剝蝕、搬運(yùn)到沉積整個(gè)過(guò)程的綜合反映,因此,邊緣海沉積物中的陸源組分不僅反映沉積物的物質(zhì)來(lái)源,而且可以用于地質(zhì)歷史時(shí)期古環(huán)境演化的重建[13,14]。南海北部利用沉積柱樣來(lái)研究全新世事件3的工作很少,制約了對(duì)這千年尺度降溫事件時(shí)空特征分析。因此,本文利用在珠江口外陸架采集到的沉積柱樣,通過(guò)分析沉積物的粒度、黏土礦物和主量元素及底棲有孔蟲(chóng)特征,來(lái)探討南海北部陸架4.2 ka前后古環(huán)境的演化。

1 樣品和分析方法

1.1 樣品

C069孔沉積柱樣是國(guó)家海洋局第三海洋研究所于2009年在珠江口外陸架進(jìn)行“我國(guó)近海海洋綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)專項(xiàng)”調(diào)查時(shí)用重力取樣器獲得,站位坐標(biāo)為(113°49'48.5″E,21°15'34.4″N)(圖1).069孔沉積柱樣長(zhǎng)為210 cm,以粉砂、砂質(zhì)粉砂為主,自下而上顏色由深灰色變?yōu)闇\灰色,弱粘性,質(zhì)軟,分選差。沉積柱按照10 cm的間隔2 cm的厚度取樣,共得22個(gè)分析樣品,進(jìn)行粒度、黏土礦物、主量元素、有孔蟲(chóng)分析和14C測(cè)年。

圖1 南海北部陸架C069孔位置圖191站位據(jù)文獻(xiàn)[11],S20站位據(jù)文獻(xiàn)[12]Fig.1 Location of Core C069 from shelf in the northern South China Sea

1.2 分析方法

粒度分析稱取烘干后的樣品0.15 g左右置于燒杯中,加入100 mL去離子水和15 mL 30%的H2O2室溫反應(yīng)24 h,去除有機(jī)質(zhì)。反應(yīng)完全后加入1 mL 2N的鹽酸,室溫放置24 h后移去燒杯頂部清夜,去除碳酸鹽。最后加入7 mL 0.5N的(NaPO3)6,靜置24 h,超聲振蕩分散后,利用MasterSizer 2000型激光粒度儀進(jìn)行粒度測(cè)試,儀器測(cè)試范圍為0.02～2 000μm,粒級(jí)分辨率為0.01φ,重復(fù)測(cè)量的相對(duì)誤差<3%。

黏土礦物樣品先后用10%H2O2和25%醋酸反應(yīng)去除有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽,按Stokes沉降原理所確定的沉降時(shí)間,將小于2μm的懸浮液吸出,離心,用涂片法制成定向薄片。采用荷蘭的PANalytical X'Pert PRO衍射儀,分別對(duì)自然條件、乙二醇蒸氣飽和、加熱條件(490℃,2 h)的樣品薄片進(jìn)行測(cè)試(圖2)。4種黏土礦物蒙脫石(含少量伊利石/蒙脫石混層礦物)、伊利石、高嶺石和綠泥石的相對(duì)含量按Biscaye[15]的方法計(jì)算,綠泥石和高嶺石的相對(duì)比例通過(guò)擬合3.54 nm/3.58 nm的衍射峰面積比確定。

沉積物常量元素用X射線熒光光譜法分析。先將沉積物樣品烘干后,用磨樣機(jī)磨細(xì)至200目以上。將磨細(xì)的樣品壓片制成粉末片,利用X射線熒光光譜儀(XRF)進(jìn)行常量元素的分析。方法的精度:主元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)不大于5%。

有孔蟲(chóng)分析樣品采用0.063 mm孔徑標(biāo)志銅篩進(jìn)行沖洗,篩上部分經(jīng)烘干稱重后鑒定。不僅定出有孔蟲(chóng)的種類(lèi),而且計(jì)算出各樣品的豐度值、簡(jiǎn)單分異度、復(fù)合分異度以及優(yōu)勢(shì)度。

圖2 C069孔樣品X射線衍射疊加圖譜Fig.2 Multiple X-ray diffractograms of typical samples from Core C069

14C是在北京大學(xué)核物理與核技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用加速器質(zhì)譜光譜儀(AMS)完成年代測(cè)試的,14C測(cè)年所用的儀器為美國(guó)NEC 1.5 SDH-1串列加速器質(zhì)譜儀,14C半衰期采用5568年。

利用Calib 6.01軟件中的Marine09數(shù)據(jù)庫(kù)[16]將14C年齡校正為日歷年齡(表1)。

表1 南海北部陸坡C069孔沉積物AMS14 C測(cè)年年代及其對(duì)應(yīng)的日歷年齡Table1 AMS14 C dating of Core C069 from shelf in the northern South China Sea

2 結(jié)果

2.1 粒度特征

沉積物類(lèi)型自下往上,砂的含量明顯減少(60%→6%),粉砂含量則明顯增加(27%→84%),黏土含量略有波動(dòng)的減少。沉積物平均粒徑(φ值)分布范圍為3.45～6.24φ,自下往上平均粒徑(φ值)有變大趨勢(shì)(圖3);下部分的分選系數(shù)介于2.30～2.54(平均2.44),屬于分選很差;而上部分的分選系數(shù)介于1.51～1.92(平均1.71),屬于分選差,分選系數(shù)自下而上明顯變小。根據(jù)沉積物類(lèi)型和分選系數(shù),以110 cm為分界線把沉積柱樣分為上段(0～110 cm)和下段(110～210 cm)兩段。從粒度頻率分布曲線上可以看出C069孔上、下特征完全不同(圖3),下段沉積物粒度為典型的雙峰分布特征,高峰值粒度組分分布范圍分別在200～300μm(砂),低峰值的為8～16 μm(粉砂);而上段沉積物粒度分布為單峰特征,主要為粉砂級(jí),粒度相對(duì)較細(xì),粒度值在16～63μm占總量的5%以上(圖3)。

2.2 黏土礦物組成

C069孔的黏土礦物組成特征為,伊利石含量最高為45～54%,其次是高嶺石為15～29%和綠泥石為17～25%,蒙脫石含量最少為6～15%,垂向分布特征如圖4所示。黏土礦物組成在110 cm上、下兩部分也有明顯的不同:(1)下段4種黏土礦物組分相對(duì)含量都較穩(wěn)定,平均百分含量分別為伊利石47%、高嶺石27%、綠泥石19%和蒙脫石7%;(2)上段伊利石和綠泥石含量略有波動(dòng)增加趨勢(shì),但上段高嶺石的含量(平均為18%)明顯比下段(平均為27%)低,蒙脫石在60～110 cm出現(xiàn)最大值15%。

利用乙二醇曲線計(jì)算伊利石的化學(xué)指數(shù),即5 ?/10?峰面積比,用伊利石10?的半高寬FWHM表示伊利石的結(jié)晶度.069孔的伊利石結(jié)晶度和化學(xué)指數(shù)在110 cm上、下兩段也有明顯的差別(圖4),下段伊利石結(jié)晶度為0.27°～0.29°Δ2θ(平均為0.28°Δ2θ),明顯高于上段伊利石的結(jié)晶度為0.21° ～0.26°Δ2θ(平均為0.23°Δ2θ);伊利石化學(xué)指數(shù)下段(0.55～0.70)也明顯高于上段(0.41～0.51)。

圖3 C069孔粒度參數(shù)垂向分布圖Fig.3 Variation of grain size at Core C069

表2 C069孔沉積物黏土礦物分析數(shù)據(jù)Table2 Clay m ineral assemblage data of Core C069

圖4 C069孔黏土礦物組成及地球化學(xué)特征垂向分布圖Fig.4 Variation of clayminerals assemblage and geochemistry at Core C069 in the northern South China Sea

2.3 地球化學(xué)特征

C069孔沉積物地球化學(xué)特征在上、下兩部分具有明顯的差異(表3)。(1)上段:SiO2含量為57.34%～65.36%;CaO含量為4.69%～6.96%,平均值為5.77%;MgO/Al2O3比值為0.16;Al2O3/(CaO +Na2O)比值為1.52。(2)下段:SiO2含量較高為68.92%～75.53%;CaO含量明顯低于上段,為0.92%～2.94%,平均值為1.63%,其燒失量也相應(yīng)的較小;MgO/Al2O3比值為0.12;Al2O3/(CaO+Na2O)比值高于上段為3.71。

表3 C069孔沉積物全巖主量(%)元素分析數(shù)據(jù)Table3 W hole rock analyses ofmajor(w t%)of Core C069

圖5 C069孔底棲有孔蟲(chóng)垂直變化特征Fig.5 The vertical variation of benthic foraminifera at Core C069 in the northern South China Sea

2.4 底棲有孔蟲(chóng)

C069孔沉積物下段的底棲有孔蟲(chóng)豐度很低,平均僅有20枚/g干樣,與之對(duì)應(yīng)的底棲有孔蟲(chóng)簡(jiǎn)單分異度和復(fù)合分異度也都處于相對(duì)低值階段,均值只有11種和1.82(圖5)。下段底棲有孔蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)種是Ammonia becarii和Ammonia dominicana,平均含量分別占到了全群的37.8%和21.0%。上段的底棲有孔蟲(chóng)豐度顯著高于下段,均值增至458枚/g干樣,而簡(jiǎn)單分異度和復(fù)合分異度的均值也相應(yīng)增加到了23種和2.75。從底棲有孔蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)種組合上來(lái)看,與下部層位的種群組合截然不同,下半段中的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種Ammonia becarii和Ammonia dominicana含量驟降,前者平均含量由37.8%降至0.3%,而后者則完全消失,取而代之的是Cibicidoides subhaidingarii(18.2%)、Ammonia compressituta(12.47%)、Reophax curtus Cushman(7.31%)、Textularia pseudocarinata Cushman(5.99%)等成為優(yōu)勢(shì)種(圖5),但是優(yōu)勢(shì)地位不及下段的兩個(gè)種那么突出,這些屬種都是我國(guó)近海中、內(nèi)陸架常見(jiàn)屬種。

3 討論

3.1 物質(zhì)來(lái)源

C069孔位于南海北部的珠江口水下古三角洲區(qū)域,沉積物主要以粗顆粒的砂質(zhì)粉砂和粉砂質(zhì)砂為主。該孔粗顆粒沉積物來(lái)源相對(duì)單一,主要來(lái)自近源的珠江。然而,南海北部細(xì)粒級(jí)(<2μm)的黏土礦物具有多物源的特征,其中珠江、臺(tái)灣和呂宋島是主要的三個(gè)物源區(qū),這些黏土礦物是分別受不同洋流搬運(yùn)而來(lái)的[17,18]。

珠江河流中的黏土礦物含大量高嶺石(46%),蒙脫石含量一般小于5%,說(shuō)明珠江流域向南海北部主要貢獻(xiàn)高嶺石,基本上不提供蒙脫石[19]。臺(tái)灣河流的黏土礦物組成以伊利石(56%)和綠泥石(41%)為主,含有極少量的高嶺石和蒙脫石[20]。而呂宋島河流的黏土礦物特征則以蒙脫石為主(86%),含有少量的高嶺石和綠泥石,幾乎不含伊利石[21]。

C069孔的黏土礦物組合以伊利石含量最高(45%～54%),其次是高嶺石(15%～29%)和綠泥石(17%～25%),蒙脫石含量最少(6%～15%)。因此,C069孔的黏土礦物也主要是珠江、臺(tái)灣和呂宋島的三個(gè)物源區(qū)提供的.069孔下段高嶺石(27%)明顯高于上段高嶺石的含量(18%),反映下段沉積物受珠江提供的陸源物質(zhì)更多.069上段的伊利石和綠泥石含量明顯增加,反映了有更多臺(tái)灣來(lái)源的黏土物質(zhì)加入。伊利石化學(xué)指數(shù)和結(jié)晶度也能反映物源區(qū)的變化[22]。珠江伊利石的化學(xué)指數(shù)和結(jié)晶度都明顯高于臺(tái)灣的[18].069孔上段伊利石化學(xué)指數(shù)和結(jié)晶度明顯低于下段的,是由于上段有更多臺(tái)灣的伊利石輸入,導(dǎo)致C069孔上段低的伊利石化學(xué)指數(shù)和結(jié)晶度。

3.2 沉積環(huán)境

C069孔下段沉積物粒度頻率分布曲線為雙峰分布特征,以砂為主,分選很差;自下而上,砂的含量減少,粉砂含量增加,分選也相對(duì)變好(圖3),反映上段沉積環(huán)境的水動(dòng)力條件相對(duì)于下段有減弱的趨勢(shì)。

海洋沉積物中MgO/Al2O3比值大小主要反映陸源物質(zhì)的輸入量大小,比值越小,陸源物質(zhì)輸入越多,反之則越少[23].069孔下段MgO/Al2O3比值明顯低于上段的,說(shuō)明C069孔下段有更多的珠江陸源物質(zhì)輸入.069孔下段CaO含量明顯低于上段CaO含量(圖4),并具有高的Al2O3/(CaO+Na2O)值,說(shuō)明下段的碳酸鹽含量較少,受到珠江陸源碎屑的稀釋作用導(dǎo)致低的CaO含量。此外,C069孔下段至上段高嶺石含量明顯減少(27%→18%),南海北部的高嶺石主要來(lái)自珠江[19],因此再次反映了C069孔下段的沉積物受珠江陸源物質(zhì)的影響較大。

此外,下段底棲有孔蟲(chóng)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種是Ammonia becarii和Ammonia dominicana,反映C069孔下段所在區(qū)域應(yīng)當(dāng)是受到淡水強(qiáng)烈影響的環(huán)境[24];而上段絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種變?yōu)楦m合生活在鹽度正常淺海相環(huán)境的 Cibicidoides subhaidingarii、Ammonia compressituta (圖5),可見(jiàn)上段內(nèi)的海洋環(huán)境應(yīng)當(dāng)是一種受到珠江陸源沖淡水影響較小的正常海相淺水環(huán)境。

綜上所述,C069孔下段沉積物是在受珠江淡水強(qiáng)烈作用下,攜帶大量珠江陸源物質(zhì)形成的,導(dǎo)致細(xì)顆粒沉積物較少,高嶺石含量較高,伊利石和綠泥石含量較低,及低的MgO/Al2O3比值和相應(yīng)的底棲有孔蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)種。隨著珠江淡水影響的減少,陸源物質(zhì)減少,大量較細(xì)的粉砂沉積物沉積,MgO/Al2O3比值迅速增大,高嶺石含量減少;更多臺(tái)灣來(lái)源的黏土礦物沉積,伊利石和綠泥石含量增加。

3.3 古環(huán)境意義

輸入海洋中的陸源碎屑物質(zhì)主要是陸殼巖石的風(fēng)化產(chǎn)物,而源區(qū)風(fēng)化程度受到氣候和構(gòu)造活動(dòng)的影響,氣候越干燥,風(fēng)化程度就越高。伊利石化學(xué)指數(shù)大小可以指示其風(fēng)化程度,例如伊利石化學(xué)指數(shù)小于0.5代表富Fe-Mg伊利石,為物理風(fēng)化;大于0.5為富Al伊利石,代表強(qiáng)烈的水解作用[25],從而可以用來(lái)指示氣候變化[22,26]。此外,伊利石結(jié)晶度為低值代表結(jié)晶度高,指示陸地物源區(qū)水解作用弱,為干冷的氣候條件[26].069孔上段伊利石的結(jié)晶度平均值為0.23°Δ2θ,明顯低于下段伊利石結(jié)晶度0.28° Δ2θ(圖4)。伊利石化學(xué)指數(shù)上段平均值為0.47,小于0.5代表富Fe-Mg伊利石,為物理風(fēng)化結(jié)果;而下段伊利石化學(xué)指數(shù)平均值為0.64,大于0.5為富Al伊利石,代表強(qiáng)烈的水解作用。

C069孔伊利石的化學(xué)指數(shù)和結(jié)晶度的變化反映了古氣候有變冷的趨勢(shì),但由于C069孔的伊利石具有多源的特征,隨著上段來(lái)自臺(tái)灣的物質(zhì)增多,可以導(dǎo)致伊利石的化學(xué)指數(shù)和結(jié)晶度值也相應(yīng)的減少。因此,C069孔伊利石的化學(xué)指數(shù)和結(jié)晶度值不能很好地反映珠江流域黏土礦物風(fēng)化時(shí)的古氣候特征。因此,在利用伊利石化學(xué)指數(shù)和結(jié)晶度反映古氣候變化時(shí),應(yīng)該考慮不同源區(qū)伊利石的影響。

C069孔108～114 cm層位日歷年齡為距今4 433 a,正處于全新世事件3(4.2 ka)大范圍的降溫事件。該極冷事件在北半球中、低緯度地區(qū)主要表現(xiàn)為干旱的氣候條件,但是這次降溫事件并沒(méi)有立即恢復(fù)暖濕,在中國(guó)一直持續(xù)了2 000多年的干旱期,從而導(dǎo)致中國(guó)新石器文化的衰落[27]。在中國(guó)華南和南海對(duì)該事件也有體現(xiàn),湖光巖瑪珥湖沉積物也發(fā)現(xiàn)距今4 250 a左右的干旱、降溫事件[9],以及我國(guó)邊緣海沉積環(huán)境記錄中的Pulleniatina降溫事件[10]。

4.2 ka事件正是C069孔上、下段的分界線,因此正是4.2 ka的氣候突變導(dǎo)致珠江口外的沉積環(huán)境發(fā)生了變化。4.2 ka前為全新世大暖期后期[8],氣候濕潤(rùn),受大量的珠江淡水影響,導(dǎo)致C069孔下段的水動(dòng)力較強(qiáng),形成粒度較粗的碎屑沉積物;受大量珠江陸源物質(zhì)影響,高嶺石含量較高,低的MgO/ Al2O3比值,以及在沖淡水環(huán)境下形成Ammonia becarii和Ammonia dominicana絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種的底棲有孔蟲(chóng)。由于4.2 ka的極冷事件,導(dǎo)致氣候干燥,中國(guó)南北方降水普遍減少[28],使得C069孔上段的沉積環(huán)境受珠江淡水影響減小,沉積物粒度變細(xì),高嶺石含量降低, MgO/Al2O3比值增大,形成正常淺水環(huán)境的底棲有孔蟲(chóng)。此時(shí)臺(tái)灣來(lái)源物質(zhì)的貢獻(xiàn)增多,導(dǎo)致伊利石化學(xué)指數(shù)和結(jié)晶度值變小。

4 結(jié)論

(1)C069孔沉積物自下往上平均粒徑變大,沉積物顆粒變細(xì),分選程度相對(duì)變好;下段粒度分布為雙峰分布特征,分選很差,反映水動(dòng)力條件較強(qiáng)。粗顆粒沉積物主要源自珠江。而黏土礦物具有多源性,其中的高嶺石主要是珠江提供,而伊利石和綠泥石主要來(lái)自臺(tái)灣河流的提供,而蒙脫石則來(lái)自呂宋島。

(2)4.2 ka前為全新世大暖期后期,氣候濕潤(rùn),珠江口外陸架受大量的珠江淡水影響,導(dǎo)致C069孔下段的水動(dòng)力較強(qiáng),形成粒度較粗的碎屑沉積物;受珠江陸源物質(zhì)影響,高嶺石含量較高,低的MgO/ Al2O3比值,以及在沖淡水環(huán)境下形成的底棲有孔蟲(chóng)。

(3)由于受4.2 ka的極冷事件的影響,導(dǎo)致氣候干燥,C069孔上段的沉積環(huán)境受珠江淡水影響較小,沉積物粒度變細(xì),高嶺石含量降低,MgO/Al2O3比值增大,形成正常淺水環(huán)境的底棲有孔蟲(chóng)。臺(tái)灣來(lái)源物質(zhì)的貢獻(xiàn)增多,沉積物中伊利石和綠泥石的含量增多,伊利石結(jié)晶度和化學(xué)指數(shù)值都明顯變小。

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Records and Plaeoenvironmental Imp lications from the Shelf of the Northern South China Sea since the M id-Holocene

XU Yong-hang CHEN Jian WANG Ai-jun LIYun-hai WANGWei-guo LAIZhi-kun LIDong-yi
(Open Laboratory of Ocean&Coast Environmental Geology,Third Institute of Oceanography State Oceanic Adm inistration,Xiamen Fujian 361005)

High resolution records as lakes,peats,speleothems are reported to study the hydrological exhibition of 4.2 ka BP event in China in recent years.The terrigenous clasticmatter in continental shelf could reveal sedimentary environment evolvement and paleoclimate.Sediment grain size,claymineral,major elements,and benthic foraminifera of the Core C069(113 49'E,21 15'N,length:2.1 m),which is from inner shelf of the northern South China Sea,have been investigated to reveal sedimentary environment evolvement and paleoclimate.The results indicate that sediments became finer and well from bottom to top.The frequency distribution curves of grain size in the lower segment(1.1～2.1 m)are poorly sorted with bimodal distribution,which display the strong hydrodynamic condition.However,in the upper segment(0～1.1 m)after 4.4 ka,the sediments have single peak frequency distribution curves.The coarse sediments derived from the Pearl River.The claymineral assemblage consists dominantly of illite, lesser abundance of kaolinite and chlorite,with scare smectite.Kaolinite of the northern South China Sea is dominartly originated major origin from the Pearl River,predominant illite and chlorite from Taiwan,and principal smectite from the Luzon islands.The contentof kaolinite decreases from 27%(1.1～2.1 m)to 18%(0～1.1 m),and illite crystallinity and illite chemistry index decrease similarily.The upper segmentwith more illite displays thatmore contribution of illite from Taiwan carried by surface currents,result in lower illite crystallinity and chemistry index.The results suggest that claymineral assemblages in the inner shelf of the northern South China Sea aremainly controlled by provenance supply and downcore records do notbear contemporaneous paleoclimatic features.The benthic foraminifera dominant species in the lower segment are Ammonia becarii and Ammonia dominicana,which lived in brackish environment where thewaterwas influenced by Pearl River diluted water.However,the benthic foraminifera dominant species changed with Cibicidoides subhaidingarii,Ammonia compressituta in the upper segment,which lived in normal shallow water environment.MgO/Al2O3ratio increased from bottom to top due to the less terrigenous clasticmatter transported to inner shelf of the northern South China Sea in extreme dry-cold after4.2 ka.The lower segment sediments contain higher kaolinite content;lower MgO/Al2O3ratio,with benthic foraminifera dominant species lived in brackish environment where the water was influenced by Pearl River diluted water in the Holocene Megathermal.However,the upper segment sediments contain lower kaolinite content,higher MgO/Al2O3ratio in the upper segment,displaying that less Pearl River's contribution in extreme dry-cold time since 4.2 ka.

South China Sea;Mid-Holocene;sedimentary environment;paleoclimate

徐勇航 男 1980年出生 博士 助理研究員 海洋地質(zhì) E-mail:yonghang_xu@163.om

P512.2

A

1000-0550(2012)03-0556-09

①國(guó)家青年基金項(xiàng)目(編號(hào):40906047)國(guó)家908專項(xiàng)CJ18區(qū)塊海底底質(zhì)調(diào)查與研究(編號(hào):908-01-CJ18),國(guó)家海洋局青年海洋科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào):2010326)聯(lián)合資助。

2011-01-20;收修改稿日期:2011-04-21