南海北部陆坡区沉积矿物学记录及其构造和古环境意义

论文摘要

本论文通过对南海北部陆坡ODP1148站和ODP1144站两个钻孔岩芯及KNG7站和KNG5站两个重力活塞短柱状沉积物的陆源矿物组成和堆积速率、粘土矿物组成、结晶学特征、微形貌和化学成分、陆源物质粒度、石英氧同位素和微形貌、AMS14C测年和稀土元素的综合研究,分析了ODP1148站34Ma以来的陆源物质来源的演变及南海的演化历史,利用ODP1144站的1.1Ma以来的沉积矿物学记录探讨了其古环境意义,以KNG5和KNG7孔岩芯记录为依据分析了南海北部陆坡18 ka BP以来的海平面升降、东亚夏季风演化、海流形成历史以及蕴含的古气候信息,重建了东亚夏季风自全新世以来的演化历史,并探讨了其可能的驱动机制。南海海盆的演化可以划分为5个大的阶段:即34～28.5,28.5～23,23～16.5,16.5～5和5Ma至今。高陆源组分含量及堆积速率和高石英氧同位素值显示在渐新世南海扩张初期,ODP1148站以近源沉积为主,沉积物主要来源于礼乐-东北巴拉望地块;30Ma以来随着南海扩张,礼乐-东北巴拉望地块不断向南运动,使得ODP1148站陆源组分含量及堆积速率呈现减小趋势,强烈的构造运动使得物理剥蚀作用增强,从而石英氧同位素值偏低;随着礼乐-东北巴拉望地块的向南运动,印澳板块与欧亚板块碰撞加剧导致青藏高原隆升加剧,中国西高东低的古地理格局逐步形成,石英氧同位素数据显示25.4-23.3Ma是ODP1148站物源转换阶段,华南地块开始成为ODP1148站主要的物源区;之后随着珠江溯源侵蚀的加剧,华南地块古老的沉积岩区逐渐成为ODP1148站的主要源区,石英氧同位素值偏高,南海北部转为以远源沉积为主。冰期时,南海北部大陆架大面积出露,珠江口向陆架区延伸,陆源物质搬运至ODP1144站的距离大为缩短,从而有利于大量陆源物质向研究站位的输运,石英含量、长石含量及平均粒径值均升高,各陆源组分堆积速率也均很高;间冰期时则反之。在0.9和0.47 Ma以后,整个钻孔剖面的石英和长石含量、平均粒径值及各陆源组分堆积速率在冰期呈现高值,间冰期为低值,冰期和间冰期差异明显增强,表明此时季风系统强化引起气候发生明显变化,这种变化可能与青藏高原的阶段性隆起有关。1.1 Ma以来石英含量变化存在明显的92 ka轨道周期以及20 ka的岁差周期。岁差周期的存在也反应了热带低纬过程对气候变化的影响。KNG5孔高岭石主要来自于珠江,蒙脱石主要由吕宋岛提供,伊利石和绿泥石分别由珠江和台湾提供。我们的分析表明KNG5孔17.5 kaBP～12.5 kaBP的沉积物主要来源于珠江,南海的现代环流系统自12.5 kaBP开始形成,西行的广东沿岸流导致向外扩散的珠江物质减少,由于北太平洋深层水（NPDW）的作用,自12.5 kaBP以来台湾成为研究站位沉积物的主要贡献者。KNG5孔末次冰期晚期的粘土矿物、粒度和稀土元素变化主要受控于海平面的变化。全新世早期（11.0 kaBP～8 kaBP）1～2.2μm粒级含量和稀土元素浓度达到极大值可能是强盛的夏季风作用的结果。全新世中晚期（8 kaBP～0 kaBP）1～2.2μm组分含量和稀土元素浓度的减少是8 kaBP以来东亚夏季风减弱的具体体现,其能和北半球其它季风指标能很好地对应起来,展现了全新世以来季风变化的全球性。晚全新世（4-2 kaBP）1～2.2μm组分含量及稀土元素含量的增加可能是对晚全新世ENSO活动增强的响应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 渐新世以来南海北部沉积环境和物源演化
• 1.1.1 南海北部渐新世末沉积物源的演化过程
• 1.1.2 南海地区新生代的构造演化史
• 1.2 中更新世气候转型和中布容事件
• 1.2.1 中更新世气候转型
• 1.2.2 中布容事件
• 1.3 末次冰消期以来南海北部陆坡古环境和物源演化
• 1.3.1 全新世适宜期的穿时性
• 1.3.2 南海北部的洋流系统及其搬运机制
• 1.3.3 末次盛冰期以来南海北部海平面演化
• 第二章 区域地质背景
• 2.1 南海海域地形地貌基本特征
• 2.1.1 南海北部地形地貌
• 2.1.2 南海西部地形地貌
• 2.1.3 南海南部地形地貌
• 2.1.4 南海东部地形地貌
• 2.1.5 深海盆地地形地貌
• 2.2 南海流场
• 2.3 南海的地质构造
• 2.4 南海沉积环境演化
• 第三章 研究材料和方法
• 3.1 研究材料
• 3.1.1 ODP1148 站
• 3.1.2 ODP1144 站
• 3.2 分析方法
• 3.2.1 石英单矿物化学分离
• 3.2.2 粘土矿物衍射分析
• 3.2.3 物质堆积速率分析
• 3.2.4 粒度分析
• 3.2.5 石英氧同位素分析
• 3.2.6 石英扫描电镜分析
• 3.2.7 粘土矿物透射电镜分析
• 3.2.8 稀土元素分析
• 3.2.9 年代测试
• 第四章 渐新世以来南海北部的沉积演化及其对构造的响应
• 4.1 年代框架
• 4.2 矿物和沉积学记录
• 4.2.1 陆源物质组成
• 4.2.2 陆源物质堆积速率
• 4.2.3 石英氧同位素
• 4.2.4 粒度
• 4.2.5 石英扫描电镜
• 4.2.6 粘土矿物
• 4.3 石英氧同位素及陆源矿物组分所指示的物源变化
• 4.4 南海演化历史的矿物学记录
• 4.5 小结
• 第五章 近1Ma 以来南海北部陆坡沉积矿物学记录及其古环境意义
• 5.1 年代框架
• 5.2 矿物和沉积学记录
• 5.2.1 陆源组分
• 5.2.2 粘土矿物
• 5.2.3 物质堆积速率
• 5.3 冰期间冰期差别
• 5.4 0.9 Ma BP 前后陆源组分含量及其沉积速率变化
• 5.5 0.47 Ma 前后（MIS13/12）陆源组分含量及其堆积速率变化
• 5.6 陆源组分含量变化的周期性
• 5.7 小结
• 第六章 18 ka BP 以来南海北部陆坡的陆源物质输入及其控制因素
• 6.1 KNG5 和KNG7 孔的年代框架
• 6.2 岩性和沉积通量
• 6.3 粘土矿物
• 6.4 粒度
• 6.5 稀土元素
• 6.5.1 稀土元素含量的垂向变化
• 6.5.2 REEs 典型参数的变化特征
• 6.5.3 REEs 配分形式
• 6.6 物源区分析
• 6.6.1 粘土矿物指示的物源变化
• 6.6.2 稀土元素指示的物源变化
• 6.7 KNG5 孔敏感粒度组分的古环境意义
• 6.8 沉积环境探讨
• 6.9 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 在攻读博士学位期间发表的论文（包括已被录用待发表的）
• 致谢