全新世以來(lái)泰國(guó)灣古氣候演化歷史
——來(lái)自地球化學(xué)和礦物學(xué)證據(jù)

袁 帥張 輝曹 鵬李小艷石學(xué)法范德江Somkiat KhokiattiwongNarumol Kornkanitnan劉升發(fā)*

(1.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院,山東 青島 266100;2.自然資源部 第一海洋研究所,山東 青島 266061;3.自然資源部 海洋地質(zhì)與成礦作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266061;4.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266061;5.泰國(guó)海洋與海岸帶資源研發(fā)中心 海洋與海岸帶資源室,泰國(guó) 曼谷10210)

全新世氣候演化及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制是近年來(lái)古氣候變化研究的熱點(diǎn)內(nèi)容之一,越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[1-2]。已有研究表明全新世的氣候并不穩(wěn)定[3-4],全球范圍內(nèi)發(fā)生了數(shù)次降溫事件[5-7]。Bond等在北大西洋兩個(gè)全新世沉積序列中發(fā)現(xiàn)了一系列冰筏碎屑(IRD)冷事件[5],后來(lái)的研究也表明這種千年尺度的氣候突變具有全球性特征;Wang等在貴州董哥洞石筍δ18O 記錄的降水過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了8次干旱事件,對(duì)應(yīng)于較弱的夏季風(fēng)時(shí)期,其中有6次與北大西洋冷事件一致[8];近期印度洋-太平洋交匯區(qū)古氣候重建結(jié)果則表明大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流是聯(lián)系北大西洋和熱帶印度洋氣候事件的橋梁,并揭示了全新世不同緯度帶氣候變化的遙相關(guān)特征[9]。在全球變化的大背景下,未來(lái)氣候變化是地球科學(xué)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題,而對(duì)未來(lái)氣候變化的預(yù)測(cè)離不開對(duì)古環(huán)境和古氣候演化規(guī)律和控制機(jī)制的了解,因此為了提高我們對(duì)全新世氣候演化規(guī)律及其區(qū)域性和全球性響應(yīng)機(jī)制的認(rèn)識(shí),尚需更多的區(qū)域證據(jù)來(lái)豐富理論研究體系[10]。

泰國(guó)灣位于南海西南部,是中南半島和馬來(lái)半島之間的一個(gè)半封閉性海灣。海灣從越南金甌角至馬來(lái)西亞哥巴魯,與南海水域相連,面積約25萬(wàn)km2,平均水深約45 m。20世紀(jì)以來(lái),陸續(xù)有學(xué)者對(duì)該區(qū)域開展了海洋地質(zhì)研究,并取得了一定的成果[11-17]。泰國(guó)灣沉積物以陸源碎屑沉積為主[11],主要來(lái)自入海河流攜帶物質(zhì)[18]。泰國(guó)灣周邊有多條較大的入海河流(表1),泰國(guó)灣北部以及西北部的陸源物質(zhì)主要來(lái)源于湄南河[12],而南部陸源物質(zhì)則主要來(lái)源于馬來(lái)半島的吉蘭丹河和彭亨河[13-14],不同來(lái)源物質(zhì)在季節(jié)性流系格局控制下形成了多元化的沉積物模式[15]。由于泰國(guó)灣潛在物源區(qū)氣候變化主要受控于海平面變化和亞洲季風(fēng)系統(tǒng),因此灣內(nèi)柱狀沉積物是過(guò)去歷史時(shí)期氣候和環(huán)境變化的良好載體[16-17]。盡管近年來(lái)已有學(xué)者對(duì)泰國(guó)灣進(jìn)行了沉積學(xué)方面的研究,但大多工作集中于河口區(qū)沉積物物源[19]、污染物分析[20-21]和海岸帶侵蝕[22]研究,研究成果主要聚焦于人類活動(dòng)的控制作用,缺乏對(duì)泰國(guó)灣古氣候演化及其對(duì)全球變化的響應(yīng)機(jī)制方面的研究,而以沉積學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)指標(biāo)來(lái)重建全新世以來(lái)古氣候演化歷史更是十分少見。

表1 泰國(guó)灣周邊入海河流基本信息[23]Table 1 Basic information of rivers inflow into the Gulf of Thailand[23]

因此,本文以泰國(guó)灣西南部T155柱狀沉積物為研究對(duì)象,開展系統(tǒng)的地球化學(xué)和礦物學(xué)研究,定性判別全新世以來(lái)沉積物來(lái)源,在此基礎(chǔ)上,重建泰國(guó)灣全新世以來(lái)的古氣候演化過(guò)程,為進(jìn)一步理解全新世以來(lái)全球氣候不穩(wěn)定性變化的區(qū)域性響應(yīng)特征提供理論支撐。

1 材料與方法

T155號(hào)柱狀沉積物樣品由泰國(guó)Seafdec號(hào)調(diào)查船于2012年執(zhí)行中泰海洋地質(zhì)聯(lián)合調(diào)查航次獲取,采自泰國(guó)灣西南部區(qū)域(101°12′00″E,7°45′36″N)(圖1),樣品長(zhǎng)301 cm,水深44 m。樣品剖開后,進(jìn)行了詳細(xì)的巖性描述,并按照2 cm 間隔切割,選取其中的30個(gè)樣品進(jìn)行地球化學(xué)和礦物學(xué)分析。

圖1 T155號(hào)柱狀沉積物位置[17]Fig.1 Location of core T155 in the Gulf of Thailand[17]

1)粒度測(cè)試:首先稱取適量的沉積物樣品,加入約15 m L的30% H2O2靜置24 h以上除去有機(jī)質(zhì),之后加入3 mol/L的稀HCl約5 m L靜置24 h以上除去碳酸鹽巖,待反應(yīng)完全后,洗鹽直至中性。處理好的樣品利用Mastersizer 2000激光粒度儀進(jìn)行粒度測(cè)定。粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一使用尤登-溫德華氏等比制值Ф 粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn),粒度參數(shù)采用矩法公式進(jìn)行計(jì)算,粒度測(cè)試在自然資源部第一海洋研究所完成。

2)元素地球化學(xué)測(cè)試:將樣品烘干、研磨,制成200目的粉末后,稱取(0.050 0±0.000 5)g樣品于坩堝中。加入3 m L 1∶1的高純HNO3和HF,密閉放置于190 ℃烘箱中保持48 h,待樣品冷卻后再用電熱板150 ℃蒸干趕盡HF后加入3 m L 50%的HNO3,密閉置于溫度150 ℃的烘箱中提取8 h以上,冷卻后再用聚乙烯比色管定容,使用電感耦合等離子質(zhì)譜(ICP-MS)測(cè)定稀土元素含量,用等離子體發(fā)射光譜法(ICPOES)測(cè)定常量元素含量。測(cè)試過(guò)程中,隨機(jī)選取10%平行樣進(jìn)行測(cè)試,并采用GSD-9標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行監(jiān)控,相對(duì)誤差小于0.5%,元素地球化學(xué)測(cè)試在自然資源部第一海洋研究所完成。

3)黏土礦物測(cè)試:樣品用30%的H2O2除去有機(jī)質(zhì),用0.5%稀鹽酸除去碳酸鹽后,用去離子水反復(fù)清洗,直到具有抗絮凝作用發(fā)生。根據(jù)Stokes沉降原理所確定的沉淀時(shí)間,將小于2μm 的顆粒吸出,離心。采用刮片方法制成樣品定向薄片,使用X 射線衍射方法測(cè)試黏土礦物含量,黏土礦物測(cè)試在自然資源部第一海洋研究所完成。

4)年代測(cè)試:根據(jù)T155號(hào)柱狀沉積物巖性特征,共選擇6個(gè)層位樣品進(jìn)行年代測(cè)試,其中上部4個(gè)層位測(cè)年材料為底棲有孔蟲,下部2個(gè)層位測(cè)年材料為泥炭。測(cè)年結(jié)果利用Calib 8.2程序進(jìn)行了日歷年齡校正[24],區(qū)域碳庫(kù)校正值為(-19±70)a,年代測(cè)試在美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所完成。

2 結(jié)果

2.1 年代框架與沉積速率

T155號(hào)柱狀沉積物的6 個(gè)樣品AMS14C測(cè)年結(jié)果見表2,通過(guò)線性內(nèi)插和外推法,可獲取每個(gè)樣品的年代數(shù)據(jù),最底部年齡為11 508 a BP。依據(jù)日歷年齡計(jì)算可得:沉積速率介于11.40～94.30 cm/ka,平均值為23.40 cm/ka,表現(xiàn)出明顯的階段性變化特征(圖2)。

表2 泰國(guó)灣T155號(hào)柱狀沉積物AMS 14 C年代結(jié)果Table 2 AMS 14 C age dating results of core T155 in the Gulf of Thailand

圖2 T155號(hào)柱狀沉積物年代框架及沉積速率Fig.2 Age model of core T155 and sedimentation rates

2.2 粒度特征

T155柱狀沉積物的粒度組成垂向上變化明顯,可以分為3段(圖3)。①80～0 cm,沉積物逐漸變粗,砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1%、粉砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至81%、黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少至小于20%,平均粒徑約6.6Φ。②260～80 cm,沉積物主要為粉砂和黏土,粒度組成和參數(shù)比較穩(wěn)定,砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1.5%、粉砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為68%,平均粒徑7.2Φ,分選差。③從底部到260 cm,沉積物類型變化較大,平均粒徑為5.2Φ～8.3Φ,分選差,主要成分為粉砂和黏土,粉砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46.2%～75.6%,黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.9%～58.3%,砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1%。其中在271～283 cm,砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)突然急劇增加至15%,粉砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加至70%,黏土質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至8%。

圖3 T155柱狀沉積物粒度參數(shù)垂向變化Fig.3 Vertical variations of grain size parameters in the sediment of core T155

2.3 常量元素特征

T155號(hào)柱狀沉積物常量元素含量變化特征如圖4所示,其垂向上大致可劃分3層:80～0 cm,所測(cè)常量元素垂向分布變化明顯,SiO2和P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈小幅升高,Al2O3、TFe2O3(全鐵)、K2O、Mg O 和MnO 等質(zhì)量分?jǐn)?shù)則呈小幅降低;260～80 cm,SiO2、TFe2O3和Na2O 等質(zhì)量分?jǐn)?shù)垂向變化較小,K2O、Mg O 和P2O5等質(zhì)量分?jǐn)?shù)自下向上逐漸增大,CaO 和Mn O 等質(zhì)量分?jǐn)?shù)則表現(xiàn)為先穩(wěn)定后逐漸增大的趨勢(shì);301～260 cm,SiO2、Al2O3、TFe2O3、K2O、Mg O、Mn O、Na2O 和TiO2等質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化明顯,達(dá)到各自的最大值或最小值。

圖4 T155柱狀沉積物常量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)垂向變化Fig.4 Vertical variations of major elements in the sediment of core T155

2.4 稀土元素特征及配分模式

T155號(hào)柱狀沉積物的稀土元素含量及主要稀土指標(biāo)如圖5所示,稀土元素垂向分布大致可以分為3層:80 cm 以上層位,稀土總量、輕稀土、重稀土含量自下向上逐漸降低,至上部50 cm 稀土總量約為180 μg/g,(La/Sm)UCC(La質(zhì)量分?jǐn)?shù)與Sm 質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值)和(Gd/Yb)UCC(Gd質(zhì)量分?jǐn)?shù)與Rb質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值)也呈明顯的下降趨勢(shì);260～80 cm 層位,稀土總量、輕稀土、重稀土含量及輕重稀土比值、δCe(鈰異常)、δEu(銪異常)等參數(shù)均變化較小,而(La/Sm)UCC由下至上波動(dòng)較為明顯,但整體呈波動(dòng)升高的趨勢(shì),相對(duì)于(La/Sm)UCC來(lái)說(shuō),(Gd/Yb)UCC波動(dòng)較小,但整體上來(lái)說(shuō)也呈現(xiàn)升高的趨勢(shì),指示了早全新世較為穩(wěn)定的物質(zhì)來(lái)源或沉積環(huán)境;260 cm 以下層位,各個(gè)參數(shù)垂向分布規(guī)律性不顯著。

圖5 T155柱狀沉積物稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)垂向變化Fig.5 Vertical distribution of rare earth elements in the sediment of core T155

用上陸殼(the Upper Continental Crast,UCC)作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)T155柱狀沉積物稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化,從配分模式圖(圖6)可以看出:相比上陸殼數(shù)據(jù),T155柱狀沉積物重稀土相對(duì)富集,輕稀土相對(duì)虧損,不存在明顯的Ce異常,存在Eu的負(fù)異常,與湄南河和彭亨河以及湄干河的配分模式較為相似,均呈明顯左傾,不同之處是彭亨河左傾程度更加明顯,其余三者則較為平緩。

圖6 T155柱狀沉積物及周邊區(qū)域沉積物稀土元素配分模式Fig.6 UCC-normalized pattern of the rare earth element composition of the core T155 and adjacent area

2.5 黏土礦物分布特征

T155號(hào)柱狀沉積物的黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)見圖7,黏土粒級(jí)組分含量在80 cm 以上層位呈逐漸降低的趨勢(shì),而在80 cm 以下波動(dòng)較小,約為35%。4類黏土礦物垂向分層明顯:190 cm 以上部分,蒙皂石波動(dòng)明顯,可分為3次高低旋回,伊利石含量則基本呈連續(xù)增加的趨勢(shì),高嶺石大致表現(xiàn)出與伊利石相反的趨勢(shì),含量自下向上持續(xù)降低,綠泥石在這一層位變化不大,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%～14%;190 cm 以下部分,蒙皂石和綠泥石垂向分布規(guī)律性不明顯,高嶺石自下向上呈逐漸增加的趨勢(shì),伊利石質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大,介于30%～40%。

圖7 T155柱狀沉積物黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)垂向變化Fig.7 Vertical variations of clay minerals in the sediment of core T155

3 討論

3.1 沉積物來(lái)源判別

隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的發(fā)展,沉積物物源分析方法日趨增多,并不斷地相互補(bǔ)充和完善。由于元素在理化性質(zhì)上的差異,不同來(lái)源的沉積物在搬運(yùn)和沉積過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同的地球化學(xué)響應(yīng)特征,這就為利用地球化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)物源的精準(zhǔn)分析奠定了理論基礎(chǔ)[28]。作為高場(chǎng)強(qiáng)元素,稀土元素在巖石的風(fēng)化過(guò)程中很保守,容易被碎屑顆粒吸附或結(jié)合,能隨碎屑顆粒進(jìn)行長(zhǎng)距離搬運(yùn)和沉積,被視為判斷源巖類型及物源區(qū)構(gòu)造背景的有效工具[29]。Liu等認(rèn)為δEu、(La/Sm)UCC、(Gd/Yb)UCC等稀土元素比值往往與源巖巖性有關(guān),有著良好的物源指示意義,已廣泛用于亞洲大陸邊緣物質(zhì)的“源-匯”研究中[30]。本文采用(La/Sm)UCC和(Gd/Yb)UCC作為物源判別參數(shù),但在使用這些參數(shù)之前,需要排除主要的干擾因素。首先,由前文分析可知,T155柱狀粒級(jí)組分以粉砂為主(粉砂組分平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%),砂組分含量很少(平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為1%),且黏土粒級(jí)組分含量變化不大,所以可排除礦物組成對(duì)所用稀土元素指標(biāo)的影響。另外,為了排除粒度和化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度的影響,我們將所用指標(biāo)與化學(xué)蝕變指數(shù)(Chemical Index of Alteration,CIA)[31]和平均粒徑(Mz)進(jìn)行了相關(guān)性分析(圖8),從分析結(jié)果可知這幾者之間并不具備明顯的相關(guān)性(R2＜0.12),所以可確定在泰國(guó)灣使用(La/Sm)UCC-(Gd/Yb)UCC圖判別物源是可行的。

圖8 稀土元素指標(biāo)與M z和CIA 的相關(guān)性判別Fig.8 Correlation between rare earth element proxies and M z,CIA

泰國(guó)灣主要以陸源碎屑沉積為主,海洋自生等其他沉積作用基本可以忽略不計(jì)[16,33]。陸源碎屑物質(zhì)主要來(lái)自入海河流攜帶物質(zhì)[34],所以我們選取泰國(guó)灣周邊幾條主要河流作為物源端元,分別是馬來(lái)半島的吉蘭丹河[23]、彭亨河[23],北部曼谷灣主要入海河流湄南河①石學(xué)法,劉升發(fā),王昆山,等.南海SCS-CJ03區(qū)塊底質(zhì)調(diào)查與研究技術(shù)總結(jié)報(bào)告,2013:164-175.和湄干河以及南海西部主要入海河流湄公河[25],將物源端元數(shù)據(jù)和T155柱狀沉積物數(shù)據(jù)投點(diǎn)到(La/Sm)UCC-(Gd/Yb)UCC圖(圖9),結(jié)果顯示T155柱狀沉積物大部分點(diǎn)較為集中,基本落在彭亨河與吉蘭丹河所在端元內(nèi),而與泰國(guó)灣北部入海河流端元區(qū)分明顯。考慮到湄公河遠(yuǎn)離研究區(qū),陸源物質(zhì)難以運(yùn)移至泰國(guó)灣西南近岸,這就表明全新世以來(lái)泰國(guó)灣西南部沉積物主要來(lái)自馬來(lái)半島,主要驅(qū)動(dòng)力為東亞夏季風(fēng)控制下的沿岸流?，F(xiàn)代泰國(guó)灣物質(zhì)來(lái)源揭示了周邊不同入海河流的控制范圍[33],T155柱狀沉積物同樣位于馬來(lái)半島物質(zhì)控制區(qū),陸源入海物質(zhì)主要受到沿岸流的影響,沉積物運(yùn)移方向?yàn)镾E—NW。另外,巽他陸架沉積物輸運(yùn)模式研究結(jié)果表明,吉蘭丹河入海物質(zhì)主要沿岸向北輸運(yùn),可到達(dá)泰國(guó)灣中部近岸區(qū)域,為泰國(guó)灣西南部主要的沉積物源區(qū)[15],而碎屑礦物組成同樣指示了泰國(guó)灣西部與馬來(lái)半島一致的原巖背景[13]。

圖9 (La/Sm)UCC-(Gd/Yb)UCC物源判別圖Fig.9 (La/Sm)UCC-(Gd/Yb)UCC diagram for discriminating sediment provenances

3.2 古氣候演化歷史重建

過(guò)去氣候和環(huán)境演化歷史可在連續(xù)性海洋沉積物中得到很好的記錄,選取可靠的替代性指標(biāo)可反演特定時(shí)期海洋環(huán)境特征[35-36]。海洋沉積物中黏土礦物含量主要受到源區(qū)氣候的影響[37],對(duì)相應(yīng)源區(qū)的古氣候有著很好的指示作用[38],其結(jié)果與有孔蟲、孢粉等微體古生物組合反映的氣候特征曲線極為相似[39-40]。不同類型黏土礦物對(duì)氣候和環(huán)境的響應(yīng)關(guān)系差別很大,高嶺石多發(fā)育于熱帶土壤中,指示暖濕氣候條件下強(qiáng)烈的水解作用,高嶺石含量越高,表明當(dāng)時(shí)的氣候越溫暖濕潤(rùn);而伊利石和綠泥石則相反,它們形成于干冷的氣候環(huán)境中,伊利石和綠泥石含量越高,說(shuō)明當(dāng)時(shí)的氣候比較寒冷干燥[12,41-42]。前文分析表明T155號(hào)柱狀沉積物中黏土礦物含量垂向分布具有明顯的階段劃分,且物源較為單一,表明黏土礦物指標(biāo)對(duì)泰國(guó)灣全新世以來(lái)的氣候波動(dòng)具有較好的指示意義?？紤]到黏土礦物之間的稀釋效應(yīng),一般不采用單個(gè)黏土礦物含量指示古氣候變化,而使用幾種礦物含量的比值[42]。因此,本文采用高嶺石與伊利石和綠泥石質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值(ωk/(ωt+ωc))作為源區(qū)古氣候的礦物學(xué)標(biāo)志,此值的高低反映了夏季風(fēng)的強(qiáng)弱。

沉積物中元素地球化學(xué)組成對(duì)氣候和環(huán)境的變遷反應(yīng)敏感,是氣候地質(zhì)事件內(nèi)在成因和環(huán)境信息外在因素的綜合體現(xiàn)和良好標(biāo)志[43-45]。由于T155號(hào)柱狀沉積物的物源區(qū)屬于東亞季風(fēng)控制區(qū),氣候的冷暖波動(dòng)必然會(huì)對(duì)沉積物中元素的含量及其組合特征產(chǎn)生同步影響,而沉積物的化學(xué)風(fēng)化程度可以比較直觀地反映出元素含量對(duì)氣候變化的響應(yīng)。K 隨化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度的增強(qiáng)易于從沉積物中淋濾出來(lái),而Al則在化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中相對(duì)保守,易于在風(fēng)化產(chǎn)物中富集[32],因此ωK/ωAl可用于指示源區(qū)的風(fēng)化強(qiáng)度。Nesbitt等提出以CIA 判別源區(qū)化學(xué)風(fēng)化的強(qiáng)度,CIA 值與風(fēng)化強(qiáng)度成正比,CIA 值越大,風(fēng)化強(qiáng)度越大[31],因此CIA 也可用于指示源區(qū)風(fēng)化強(qiáng)度的變化,并廣泛應(yīng)用于邊緣海沉積過(guò)程研究[30]。

本文利用ωk/(ωc+ωl)、CIA 和ωK/ωAl與格陵蘭冰芯[46]、董哥洞氧同位素記錄[47]和巽他陸架MD01-2390孔MD01-2390孔有孔蟲殼體氧同位素記錄氧同位素記錄[48]進(jìn)行對(duì)比,從而探討全新世以來(lái)泰國(guó)灣古氣候演化過(guò)程(圖10)。全新世以來(lái)泰國(guó)灣古氣候演化歷史可分為2個(gè)階段:

圖10 全新世以來(lái)泰國(guó)灣古氣候演化歷史Fig.10 Paleoclimate evolution in the Gulf of Thailand since the Holocene

1)階段I,早中全新世(12 000～6 500 cal a BP)

該段時(shí)期ωk/(ωc+ωl)和CIA 均呈一個(gè)明顯高值,ωK/ωAl值則處于明顯波動(dòng)期,較高的ωk/(ωc+ωl)反映了較為強(qiáng)盛的季風(fēng)降雨,而較高的CIA 與對(duì)應(yīng)較低的ωK/ωAl則反映出源區(qū)風(fēng)化強(qiáng)度較強(qiáng),這都表明這段時(shí)期的東亞夏季風(fēng)比較強(qiáng)盛,氣候較為溫暖濕潤(rùn)。然而,這段時(shí)期內(nèi)氣候狀態(tài)并不穩(wěn)定,礦物學(xué)和地球化學(xué)指標(biāo)均波動(dòng)較為明顯,在10 500～11 200 cal a BP期間ωk/(ωc+ωl)和CIA 出現(xiàn)了一個(gè)明顯低值區(qū),而ωK/ωAl值則呈現(xiàn)一個(gè)明顯的高值區(qū),這種氣候突變事件與巽他陸架MD01-2390孔的氧同位素記錄較一致,指示了一次明顯的冷事件,這次冷事件是全新世最強(qiáng)烈的一次變冷事件,氣溫的最大降幅可達(dá)8～10 ℃[49],極端的氣候條件在泰國(guó)灣得到了很好的記錄。在7 500～8 500 cal a BP期間ωk/(ωc+ωl)和CIA 又出現(xiàn)一個(gè)低值期,ωK/ωAl值則對(duì)應(yīng)呈現(xiàn)一個(gè)明顯的高值,這個(gè)異常值的出現(xiàn)也指示了全新世早期南海南部的氣候突變,此次變冷事件與北半球普遍發(fā)生的8 200 cal a BP(8.2 ka冷事件)降溫事件時(shí)間較為接近,8.2 ka冷事件早在1983年由Beget提出[50],隨后在北半球各地相繼發(fā)現(xiàn)了這次氣候突變事件,如在格陵蘭冰芯[46]、貴州董哥洞石筍[8]、北大西洋浮冰碎屑[5]、北歐孢粉[51]、青藏高原紅原泥碳纖維[52]等中均能找到相應(yīng)記錄,反映了全球氣候變化的區(qū)域性響應(yīng)特征。這兩次千年尺度氣候事件時(shí)期,地球化學(xué)和黏土礦物指標(biāo)的變化規(guī)律也很好地說(shuō)明了在全球氣候寒冷期,東亞夏季風(fēng)會(huì)出現(xiàn)較為明顯的減弱,從而影響源區(qū)物質(zhì)的風(fēng)化、侵蝕和搬運(yùn)強(qiáng)度,這進(jìn)一步揭示了氣候條件對(duì)熱帶區(qū)域陸海相互作用過(guò)程的控制。

2)階段Ⅱ,中全新世(6 500 cal a BP)以來(lái)

該段時(shí)期ωk/(ωc+ωl)值和CIA指示的源區(qū)風(fēng)化強(qiáng)度均呈明顯降低的趨勢(shì),這與周邊地區(qū)石筍和海洋沉積物氧同位素記錄變化趨勢(shì)一致[47-48],反映了逐漸減弱的東亞夏季風(fēng)趨勢(shì),但3個(gè)指標(biāo)的波動(dòng)并不明顯,可能受控于這一階段的T155孔沉積速率降低,導(dǎo)致這3個(gè)指標(biāo)的時(shí)間分辨率降低。整體上來(lái)說(shuō),這一階段的季風(fēng)強(qiáng)度呈降低趨勢(shì),這與前人關(guān)于全新世以來(lái)東亞季風(fēng)的研究結(jié)果吻合,即早全新世時(shí)季風(fēng)較為強(qiáng)盛,中全新世后季風(fēng)逐漸減弱[6,8,53-54]。這一時(shí)期內(nèi),ωk/(ωc+ωl)和CIA 在3 200～1 800 cal a BP時(shí)期呈現(xiàn)明顯低值,對(duì)應(yīng)于ωK/ωAl的高值期,這可能也同樣指示了一次冷事件的發(fā)生。此次冷事件與在全球發(fā)現(xiàn)的全新世晚期距今4～2 cal ka BP的變冷事件(斜氏普林蟲低值事件)一致[55],該變冷事件與中國(guó)大陸湖泊、石筍、海洋沉積物記錄的這一時(shí)期東亞夏季風(fēng)減弱相對(duì)應(yīng)[44,56-57]。印度洋-太平洋交匯區(qū)的微體古生物同樣記錄了發(fā)生在4.5～3.0 cal ka BP時(shí)期的“斜氏普林蟲低值事件”[58]。由此可見,全新世高海平面以來(lái)東北印度洋和南海南部氣候變化具有很好的一致性,反映了熱帶海域氣候態(tài)對(duì)全球變化的響應(yīng)關(guān)系。

4 結(jié)論

本文以泰國(guó)灣西南部T155號(hào)柱狀沉積物為研究對(duì)象,綜合分析了礦物學(xué)和地球化學(xué)規(guī)律,定性判別了沉積物來(lái)源,并恢復(fù)了全新世以來(lái)泰國(guó)灣古氣候演化過(guò)程,其主要結(jié)論如下:

1)全新世以來(lái)泰國(guó)灣西南部沉積物來(lái)源較為單一,主要來(lái)自于馬來(lái)半島輸入的陸源物質(zhì),主要驅(qū)動(dòng)力為東亞夏季風(fēng)控制下的沿岸流。

2)早中全新世東亞夏季風(fēng)較為強(qiáng)盛,波動(dòng)較為劇烈,ωk/(ωc+ωl)和CIA 出現(xiàn)兩個(gè)低值區(qū)(10 500～11 200 cal a BP和7 500～8 500 cal a BP),對(duì)應(yīng)于ωK/ωAl出現(xiàn)的兩個(gè)高值區(qū),指示了兩次千年尺度的冷事件的發(fā)生,推斷是新仙女木事件和8.2 ka冷事件在泰國(guó)灣的響應(yīng)。

3)中全新世以來(lái)東亞季風(fēng)強(qiáng)度逐漸減弱,ωk/(ωc+ωl)和CIA 呈明顯下降趨勢(shì),而ωK/ωAl則呈現(xiàn)上升趨勢(shì),在3 200～1 800 cal a BP時(shí)呈現(xiàn)一個(gè)明顯的冷事件,指示了熱帶海域“斜氏普林蟲低值事件”的發(fā)生。