南海北部大洋红层的黏土矿物组合及其对中中新世气候转型事件的响应

中中新世气候转型(MMCT;约14Ma)是新生代“冷室期”最大的降温事件,对全球化学风化格局产生重要影响.文章通过分析南海北部“国际大洋发现计划(IODP)”368航次U1502站位大洋红层的黏土矿物组合,研究MMCT全球降温事件在南海深海的响应.结果显示,U1502站位大洋红层的黏土矿物组合主要由蒙脱石(56~88%)、伊利石(7~29%)和高岭石(6~20%)组成,不含绿泥石.这些黏土矿物的含量和伊利石的结晶度在早中中新世22.8~10.8Ma期间呈现四个阶段的分布特征.蒙脱石从22.8~16.2和16.2~14.4Ma期间的平均81%降低到13.8~10.8Ma的平均67%,即在14.4~13.8Ma期间快速降低约14%;相反地,伊利石和高岭石经过14.4~13.8Ma时分别快速升高约8%和6%.伊利石结晶度从22.8~16.2Ma期间的平均0.18°Δ2θ增加到16.2~14.4Ma期间的平均0.19°Δ2θ后,经过14.4~13.8Ma期间时迅速减少约0.02°Δ2θ.黏土矿物的物源区分析显示,伊利石和高岭石主要来源于华南,是物理侵蚀的结果;而蒙脱石主要来源于吕宋岛弧,是化学风化的产物.因此,我们运用蒙脱石/伊利石比值和伊利石结晶度作为早中中新世风化作用的替代指标,比值的高值和结晶度的高值代表相对加强的化学风化作用,反之指示减弱的化学风化作用或加强的物理侵蚀过程.蒙脱石/伊利石比值和伊利石结晶度在14.4~13.8Ma期间都分别快速降低,显示南海周边地区化学风化作用快速减弱,我们认为这是响应MMCT全球降温事件的结果.此外,这些数值在16.2~14.4Ma期间略微升高,则是响应中中新世气候适宜期(Middle Miocene Climate Optimum,MMCO)较强化学风化作用的结果.南海深海早中中新世大洋红层的黏土矿物分布特征及其在MMCT时期的快速转变,揭示新生代变冷对于地球表层化学风化的特定控制作用.