西南太平洋坎特伯雷盆地900kyr以来的古海洋变化
发布时间：2020-08-10 16:12
【摘要】：新西兰坎特伯雷盆地西临南阿尔卑斯山脉,山脉汇聚众多冰川并因其高的冰雪堆积和融化速率而对气候扰动极其敏感。与此同时,盆地内水体性质受到亚热带锋(Subtropical Front,简称STF)的强烈影响,而STF的迁移直接受南半球西风带控制,后者又与南大洋深层水通风密切相关,因而研究区的古海洋特征对全球气候变化极为敏感。此外,研究区水体垂向分层明显,其各深度水团性质的研究对了解深层水环流变化及其驱动机制具有重要意义。国际大洋综合计划IODP317航次在坎特伯雷盆地钻取了多个站位的岩心样品,本次研究通过对IODP U1351、U1352和U1354三个站位的浮游、底栖有孔虫氧碳稳定同位素、有孔虫组合特征、有机碳含量、粒度等的分析,运用浮游有孔虫现代类比技术(MAT)估算了夏季表层海水古温度,对比前人的研究成果,对该海区900 kyr以来的古海洋变化进行了较为系统的研究。系统地建立了自大陆架至大陆坡IODP U1354、U1351和U1352三个站位900kyr以来较高分辨率的氧同位素地层。利用坎特伯雷盆地IODP U1352站位浮游有孔虫记录重建了过去450 kyr以来的表层海水温度(sea surface temperature,简称SST),并通过IODP U1352站位浮游有孔虫组合和SST记录与ODP 1119,DSDP 594站位和MD06-2986岩心的对比,结合900 kyr以来的IODP U1352,DSDP 594和ODP 1119站位浮游有孔虫δ13C的变化情况,追溯了南岛锋(Southland Front,简称SF)迁移历史并以此探讨了STF的空间变化及其与全球气候变化的关系。研究发现,中更新世气候转型期间(MIS 21?MIS 13期间),DSDP 594与IODP U1352站位Gg.bulloides壳体的δ13C值显示,大多数时期这两个站位所处水团一致且具有亚热带水-亚南极水(Subtropical Water-Subantarctic Water,简称STW-SAW)混合水体特征。中更新世气候转型以后(MIS 12以来)亚南极水(Subantarctic Water,简称SAW)北移。IODP U1352,ODP 1119和DSDP 594站位浮游有孔虫组合,表层海水温度及浮游有孔虫壳体δ13C值显示,IODP U1352,ODP 1119和DSDP 594站位在MIS 11c,MIS 7a c和MIS 5e期间受到SF陆向一侧南岛流(Southland Current,简称SC)近岸带中混合的STW SAW影响。IODP U1352站位在MIS 7e出现类似MIS 11c,MIS 7a c和MIS 5e的情况。与前人研究相比,IODP U1352站位较高的分辨率使得该站位受到SC近岸带中混合的STW SAW影响精确到MIS 11c,MIS 7e,MIS 7a c和MIS 5e几个时期。MIS11a b和MIS 9a b期间IODP U1352和ODP 1119站位在SF海向一侧SC远岸以SAW为主的带覆盖之下,DSDP 594站位受到SC海向一侧SAW影响。MIS 7d和冰期MIS 12,MIS 10,MIS 8和MIS 6期间SF位于IODP U1352站位与DSDP594站位之间,MIS 12期间DSDP 594站位在SF海向一侧SC远岸以SAW为主的带覆盖之下,MIS 7d,MIS 10和MIS 6期间DSDP 594站位在SC海向一侧SAW覆盖之下。与研究区前人研究不同,MIS 7d表现出冰期特征。IODP U1352站位Gg.bulloides壳体δ13C值与沉积物粒度特征对比发现,δ13C值所显示的水团变化大多伴随着沉积物粒度的突变。通过坎特伯雷盆地IODP U1351、U1352站位的沉积速率及沉积物粒度各组分(2~63μm的粉砂组分,2μm的粘土组分,63μm的粗组分)含量,结合研究区表层水团的迁移情况,认识到研究区沉积过程主要受到南阿尔卑斯沉积物供应和海洋锋迁移的共同影响。在冰期向间冰阶/间冰期的过渡期间,南阿尔卑斯冰川融化以及南岛锋(SF)迁移的影响,促使63μm的粗组分含量急剧增加而粉砂以及粘土组分含量迅速降低。对900kyr以来西南太平洋各深度水团性质变化的研究发现,与中更新世气候转型相关的极地冰盖体积变化,以及南大洋深层水通风和北大西洋深层水向南大洋输入的变化共同引起ODP 1123站位(绕极深层水)和DSDP 594站位(南极中层水)底栖有孔虫δ13C变化。此外,它们的影响在表层水体上亦有体现,表现在MIS 21?MIS 13期间IODP U1352站位底栖有孔虫δ13C变化上。而MIS 12以来IODP U1352站位底栖有孔虫δ13C值呈现出更高的多变性,应是对表层水团迁移的响应。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P736
【图文】：
图 1-1 坎特伯雷盆地区域地质图（Expedition 317 Scientists, 2011）Figure1-1 The geological map of the Canterbury Basin (Expedition 317 Scientists, 2011)南岛地层中记录了新西兰高原的板块构造史，构造控制的海侵-海退一级旋回（80 m.y.）构成了坎特伯雷盆地自白垩纪裂谷期后至近期的沉积历史（Carterand Norris, 1976; Field and Browne, 1989）。晚白垩纪至晚始新世受到澳大利亚和太平洋板块之间汇聚的影响，最终在距今~23Ma 形成阿尔卑斯断裂带，坎特伯雷盆地构成简单的被动大陆边缘的一部分（Wellman, 1971; King, 2000）。白垩纪-第三纪沉积主要分为三部分，Onekakara，Kekenodon 和 Otakou 组（Carter, 1988）（图 1-2），Otakou 组期间出现截然不同的大规模沉积作用。裂谷期后海侵相（Onekakara 组）地震剖面呈斜坡状并在陆块淹没最大的晚始新世终止（Fleming,1962）。裂谷期后的沉降和海侵期间源的输入减少，导致直至早渐新世（~33 Ma）区域性硅质或钙质远洋生物的广泛沉积（Amuri 灰岩，Amuri Limestone）。
中晚渐新世基部此沉积序列被洋流引起的不整合（即马歇尔似整合，MarshallParaconformity）中断（Carter and Landis, 1972）。该不整合为海绿石砂岩层（Concord层）和钙质灰岩层（Weka Pass 层）构成的Kekenodon组（图1-2（）Carter,1985; Carter, 1988）。图 1-2 坎特伯雷盆地地层图（Expedition 317 Scientists, 2011）Figure1-2 Schematic stratigraphy of the Canterbury Basin, drilled during Expedition 317, at threedifferent scales. (Expedition 317 Scientists, 2011)众多探井及 181 航次钻探（ODP1123 和 1124 站位；Carter et al., 2004c）表明近海也有马歇尔似整合以及等价的 Amuri 灰岩和 Weka Pass 层出现（Wildingand Sweetman, 1971; Milne et al., 1975; Hawkes and Mound, 1984; Wilson, 1985）。317 航次在塔斯马尼亚东侧通道区域也识别出了马歇尔似整合，它代表了温盐环流（深层西部边界流）的形成以及德雷克海峡（Drake Passage）打开之前南极和澳大利亚之间海道开放产生的浅层环流（~33.7 Ma）（Carter et al., 2004c）。新西
新西兰西侧 STF 从南到北的温度范围夏季为 12 16℃冬季为 8 12℃（Li et al.,2010）。新西兰陆块强烈影响着西南太平洋主要洋流和海洋锋的分布，尤其是 STF（Heath, 1985; Nelson et al., 2000（）图1-3）。新西兰西侧开阔大洋中STF位于45°S左右，到达南岛（South Island）西陆架附近 STF 围绕斯图尔特岛（Stewart Island）向南偏移（Weaver et al., 1998; Wilson et al., 2005），随后 STF 沿南岛大陆架东侧转向东北方向，抵达查塔姆海隆（Chatham Rise）后 STF 沿海隆转向向东（Sutton,2003; Wilson et al., 2005），其东翼在西南太平洋已向北偏至约 43°S（图 1-3）。亚热带锋沿深度锁定在南岛东岸的部分被称为南岛锋（Southland Front，简称 SF），与之相关的洋流称为南岛流（Southland Current，简称 SC）（Chiswell et al., 2015）（图 1-3）。南岛流由近 90%的 SAW 和 10%的 STW 构成
本文编号：2788323
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P736
【图文】：
图 1-1 坎特伯雷盆地区域地质图（Expedition 317 Scientists, 2011）Figure1-1 The geological map of the Canterbury Basin (Expedition 317 Scientists, 2011)南岛地层中记录了新西兰高原的板块构造史，构造控制的海侵-海退一级旋回（80 m.y.）构成了坎特伯雷盆地自白垩纪裂谷期后至近期的沉积历史（Carterand Norris, 1976; Field and Browne, 1989）。晚白垩纪至晚始新世受到澳大利亚和太平洋板块之间汇聚的影响，最终在距今~23Ma 形成阿尔卑斯断裂带，坎特伯雷盆地构成简单的被动大陆边缘的一部分（Wellman, 1971; King, 2000）。白垩纪-第三纪沉积主要分为三部分，Onekakara，Kekenodon 和 Otakou 组（Carter, 1988）（图 1-2），Otakou 组期间出现截然不同的大规模沉积作用。裂谷期后海侵相（Onekakara 组）地震剖面呈斜坡状并在陆块淹没最大的晚始新世终止（Fleming,1962）。裂谷期后的沉降和海侵期间源的输入减少，导致直至早渐新世（~33 Ma）区域性硅质或钙质远洋生物的广泛沉积（Amuri 灰岩，Amuri Limestone）。
中晚渐新世基部此沉积序列被洋流引起的不整合（即马歇尔似整合，MarshallParaconformity）中断（Carter and Landis, 1972）。该不整合为海绿石砂岩层（Concord层）和钙质灰岩层（Weka Pass 层）构成的Kekenodon组（图1-2（）Carter,1985; Carter, 1988）。图 1-2 坎特伯雷盆地地层图（Expedition 317 Scientists, 2011）Figure1-2 Schematic stratigraphy of the Canterbury Basin, drilled during Expedition 317, at threedifferent scales. (Expedition 317 Scientists, 2011)众多探井及 181 航次钻探（ODP1123 和 1124 站位；Carter et al., 2004c）表明近海也有马歇尔似整合以及等价的 Amuri 灰岩和 Weka Pass 层出现（Wildingand Sweetman, 1971; Milne et al., 1975; Hawkes and Mound, 1984; Wilson, 1985）。317 航次在塔斯马尼亚东侧通道区域也识别出了马歇尔似整合，它代表了温盐环流（深层西部边界流）的形成以及德雷克海峡（Drake Passage）打开之前南极和澳大利亚之间海道开放产生的浅层环流（~33.7 Ma）（Carter et al., 2004c）。新西
新西兰西侧 STF 从南到北的温度范围夏季为 12 16℃冬季为 8 12℃（Li et al.,2010）。新西兰陆块强烈影响着西南太平洋主要洋流和海洋锋的分布，尤其是 STF（Heath, 1985; Nelson et al., 2000（）图1-3）。新西兰西侧开阔大洋中STF位于45°S左右，到达南岛（South Island）西陆架附近 STF 围绕斯图尔特岛（Stewart Island）向南偏移（Weaver et al., 1998; Wilson et al., 2005），随后 STF 沿南岛大陆架东侧转向东北方向，抵达查塔姆海隆（Chatham Rise）后 STF 沿海隆转向向东（Sutton,2003; Wilson et al., 2005），其东翼在西南太平洋已向北偏至约 43°S（图 1-3）。亚热带锋沿深度锁定在南岛东岸的部分被称为南岛锋（Southland Front，简称 SF），与之相关的洋流称为南岛流（Southland Current，简称 SC）（Chiswell et al., 2015）（图 1-3）。南岛流由近 90%的 SAW 和 10%的 STW 构成
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 李文宝;王汝建;向霏;丁晓辉;赵美训;;南塔斯曼海800ka以来的海水表层温度与亚热带锋迁移历史[J];科学通报;2010年24期
2 金海燕;翦知nc;;南海北部ODP 1144站中更新世气候转型期有孔虫稳定同位素古气候意义[J];地球科学进展;2007年09期
3 郑范;李前裕;陈木宏;;南海北部1144站中更新世浮游有孔虫的千年尺度古气候记录[J];地球科学;2006年06期
本文编号：2788323
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