近50 kaBP以来西菲律宾海盆沉积物风尘组分对东亚季风演化的响应

西菲律宾海盆因其特殊的地理位置和环境条件成为研究东亚季风演化的理想区域,但目前对海盆中部沉积物沉积记录演化及其对古气候指示的研究较少。基于对海盆中部两根柱状沉积物(MC09、MC13)的AMS14C年代学、沉积物粒度和常量元素的分析,建立了高分辨率的沉积学和地球化学沉积记录,提取了反映亚洲风尘输入的替代性指标,进而揭示了近50 kaBP以来西菲律宾海盆沉积物风尘组分对东亚季风演化的响应。结果表明,利用沉积物粒度和元素地球化学综合指标能有效指示东亚季风及源区气候变化,MC09、MC13柱状样沉积物相关指标的变化表明:47~26 kaBP,全球气候处于弱暖期,东亚冬季风强度相对较弱;26~19 kaBP,东亚冬季风显著增强,陆源风尘输入增加;19~12 kaBP,气温逐渐升高,东亚冬季风强度减弱,沉积记录受到新仙女木事件等的影响出现波动;12 kaBP以来,全球气候相对稳定,东亚冬季风强度小幅减弱。本研究可为深入理解古环境和古气候变化对边缘海沉积作用的影响提供参考。

菲律宾海盆磁条带特征及61Ma以来的海底扩张过程重建

菲律宾海盆是西太平洋最大的边缘海盆地,作为地球上最壮观的"沟-弧-盆"体系的重要组成部分,其成因及构造演化可有效约束西太平洋洋陆过渡带的复杂动力学过程。海底磁异常条带是海底扩张的重要依据,其几何形态能够反映海底扩张的时间、方向及速率,为研究海盆的海底扩张过程提供重要信息。菲律宾海盆的次级海盆—西菲律宾海盆、四国海盆地磁异常表现为明显的条带状异常特征,帕里西维拉海盆内的磁条带特征虽不明显,但仍能看出南北向的分带现象。对海盆内的磁异常条带进行系统的分析、对比与解释,将菲律宾海盆划分为7个扩张阶段,构建了菲律宾海盆61 Ma以来的阶段性扩张模型。揭示了边缘海盆构造演化的一般规律及扩张过程为岛弧裂解、高速弧后扩张、慢速弧后扩张和扩张后作用4个阶段。

渤海湾盆地-东海陆架盆地-菲律宾海盆地古近纪沉降中心迁移及其动力学意义

分析了古近纪渤海湾盆地、东海陆架盆地和菲律宾海盆地的总体盆地结构和沉积特征,在此基础上对比分析了三大盆地古近纪沉降中心的迁移规律,提出了印度板块与欧亚板块碰撞的远程效应和太平洋板块后退式俯冲是导致三大盆地演化呈现规律性的原因,且前者是主导因素。印度板块与欧亚板块碰撞引起地幔流自西向东蠕动并上涌,使岩石圈拉伸、减薄、破裂,在中国东部盆地产生NE向断裂的右旋走滑,进一步影响并控制了渤海湾盆地和东海陆架盆地的构造演化。太平洋板块的后退式俯冲为亚洲东部的岩石圈向东伸展、蠕散提供了应变空间,太平洋板块晚始新世俯冲方向的改变对东海陆架盆地和菲律宾海盆地向东的构造跃迁及沉降中心迁移产生了重要影响。

西菲律宾海盆中央裂谷周缘地质灾害特征及诱发因素

基于2018年在西菲律宾海盆最新实测的高分辨率浅地层剖面和多波束测深数据,对西菲律宾海盆中部的中央裂谷及周缘区域的海洋地质灾害进行分析。在研究区总体识别出两大类灾害地质因素:(1)破坏性地质因素,主要包括滑坡、活动断层、冲刷沟谷和岩浆底辟;(2)限制性地质因素,以海山、陡坎、沟槽为主。利用浅地层剖面资料,精细刻画出灾害地质体的类型、形态、内部结构特征,并论述其分布区域、发育特点,探讨地质灾害产生的主要诱发因素及造成的不利影响。对研究区地质灾害的识别、分布范围的圈定和成因的分析,能够为海洋工程建设、装备预设和海上航行提供重要的地质依据,规避不利影响,提前做好风险预判。

西菲律宾海盆I8孔黏土矿物的物源分析

应用X-射线衍射(XRD)方法分析了菲律宾海盆西部I8柱状样35个沉积物样品中的黏土矿物组分,结果表明:I8孔中黏土矿物以伊利石(40%)为主,蒙皂石(28%)和绿泥石(20%)次之,高岭石(12%)相对较低,且伊利石结晶度较好。黏土矿物来源分析表明,伊利石主要来源于亚洲大陆的风尘输入;蒙皂石主要源于研究样品周围火山物质的蚀变;而绿泥石和高岭石可能主要源自吕宋岛风化产物。

菲律宾海盆深层温盐结构与环流变化特征研究

基于ECCO2(Estimating the Circulation and Climate of the Ocean)、GLORYS12V1(Global Ocean Reanalysis and Simulations)、ORA-S5(Ocean ReAnalysis)三种海洋再分析数据,对比研究了菲律宾海盆深层温盐及环流的季节和年际变化特征。结果表明:三种数据显示的海盆深层温盐季节变化特征基本一致,在3000~4000 m水深区域,海水呈春夏两季高温低盐而秋冬季低温高盐特性,4000 m以下海水温盐季节变化很小;沿西边界,温度与内部有明显差异且季节变化幅度相对较大。沿西边界的输运季节变化特征表现为10月至次年4月输运向南,5—9月输运向北,并且在8月份达最大值;表明存在沿西边界的流动,即菲律宾海盆与南端西卡罗林海盆(West Caroline Basin)之间存在季节性水体交换。海盆深层海水温盐年际变化也十分显著,但不同数据显示的变化特征存在较大差异。EOF和相关分析显示,三种再分析数据的深层位温与ENSO均存在一定相关性,ECCO2的深层位温变化与ENSO的相关性最强。由于长期观测数据较少,再分析数据的结果难以验证,因此目前对年际变化特征的研究仍具有很大的不确定性。

菲律宾海盆东北部晚始新世以来放射虫及其古海洋学意义

研究了菲律宾海盆东北部“大洋钻探工程”１２５航次７８２Ａ孔晚始新世以来的放射虫化石。根据Ｓａｎｆｉｌｉｐｐｏ等１９８５年的分带，将研究区自下而上划分为１０个带。讨论了始新世与渐新世、渐新世与中新世、中中新世与晚中新世、中新世与上新世以及上新世与第四纪的界线。研究区存在两个沉积间断，分别位于晚渐新世与早中新世晚期之间和中中新世与晚中新世之间。研究区第四纪放射虫化石仍以暖水分子为主，冷水分子分布较浅。依据放射虫化石分异度曲线得出，晚第三纪以来本区存在５个相对暖水期和５个相对较凉期，渐新世时处于冷水期，这与钙质超微化石复合分异度和碳酸钙含量曲线的变化是一致的。晚渐新世与早中新世晚期之间的沉积间断是由于中新世南极冰盖扩展造成大洋底层洋流活动加剧而形成的。

西菲律宾海乌尔达内塔洋底高原火山岩地球化学和地幔源区特征

自始新世以来,西菲律宾海板块经历了复杂的地质演化过程,在盆地形成过程中伴随有大量板内火山岩形成,板内火山岩主要表现为洋底高原,这些板内火山岩之间的联系一直是研究关注的重点。其中,本哈姆隆起和乌尔达内塔两个洋底高原因其构造位置特殊是研究西菲律宾海盆内板内火山岩相互关系的良好切入点。本次研究对在乌尔达内塔高原获得的10个火山岩样品进行了电子探针矿物分析,全岩主量元素、微量元素及同位素分析。分析结果表明我们获得的乌尔达内塔高原火山岩为碱性玄武岩,其地幔归一化微量元素模式具有典型洋岛玄武岩特征;具有较高的(Sm/Yb)_(N)值(1.89~3.92),指示源区可能存在石榴子石。结合前人研究获得的西菲律宾海盆板内火山岩数据,我们发现乌尔达内塔高原碱性玄武岩具有与本哈姆隆起拉斑玄武岩相似的Sr-Nd-Hf同位素组成,但具有明显低的^(206)Pb/^(204)Pb同位素组成;西菲律宾海盆内碱性洋岛玄武岩与拉斑洋岛玄武岩的Sr-Nd-Hf同位素组成范围几乎相同,但铅同位素组成存在明显差异,碱性洋岛玄武岩的铅同位素比值范围更大。西菲律宾盆地形成环境复杂,板内火山岩形成时可能受到盆地扩张作用和地幔柱的影响,我们利用同位素数据模拟了地幔柱与扩张中心相互作用对板内碱性玄武岩的影响,模拟结果表明碱性火山岩的低^(206)Pb/^(204)Pb值不能通过与地幔柱有关的富集组分和与海盆扩张作用有关的亏损组分混合实现,表明乌尔达内塔高原碱性火山岩具有一个相对独立的地幔源区,形成时已远离扩张中心,不受扩张作用影响。另一方面,乌尔达内塔高原碱性玄武岩形成时晚于拉斑玄武岩1~2Ma,并且部分熔融程度更低,乌尔达内塔高原拉斑玄武岩和碱性玄武岩可能分别对应岩浆活动的主要阶段和晚期阶段。因此,我们认为乌尔达内塔高原与本哈姆隆起岩浆活动的主要阶段可能具有相同的地幔源区,两高原受同一地幔柱影响;在乌尔达内塔高原岩浆活动的晚期阶段,乌尔达内塔高原则具有相对独立的源区。

西菲律宾海盆表层沉积硅藻分布特征

本文对西菲律宾海盆186个表层沉积硅藻样品进行分析,共鉴定出硅藻68个种和变种,隶属于26个属。西菲律宾海盆硅藻总平均丰度为1 111.5粒/g。硅藻属种主要以外洋暖水种和广温种为主,其中Azpeitia nodulifera的百分含量最高,其次是Hemidiscus cuneiformis,Coscinodiscus africanus,Thalasiosira excentrica和Nitzschia marina,以上5种硅藻占所有硅藻百分含量的88%以上。西菲律宾海盆大部分站位热带远洋种含量均高于20%,这与现今黑潮暖流流经该区相吻合。通过主成分分析,该海域表层沉积硅藻可分划为3个区域。此外,整个菲律宾海盆大部分海域都分布有Ethmodiscus rex,但西菲律宾海盆的分布范围更广。

3.7 Ma以来西菲律宾海XT-4孔沉积物元素特征及其古环境指示意义

对西菲律宾海盆南部XT-4孔柱状沉积物进行了元素地球化学分析,利用常量元素上地壳标准化图解和R型因子分析方法进行了物源探究,利用因子分析得出的陆源因子得分变化探讨了物源区的古环境演化。结果表明:XT-4常微量元素垂向上变化主要受控于亚洲内陆的风尘物质和周边火山物质的输入,海洋自生物质也有一定的贡献。以TiO2和K2O等元素为代表的陆源因子得分自3.7 Ma BP以来表现出阶段性上升的变化趋势,与中国黄土和北太平洋ODP 885/886站沉积物记录的东亚冬季风演化记录有着良好的对比性,同时与青藏高原主要的阶段性隆升时间相对应,响应了晚新生代以来青藏高原隆升对东亚冬季风加强的作用。本研究丰富了西菲律宾海盆的风尘沉积研究,为后续研究提供一定的认识基础。

基于地震折射剖面的菲律宾海板块15～20°N九州—帕劳海岭的地壳结构变化

得到了菲律宾海板块15～20°N之间4条垂直于九州—帕劳海岭(KPR)剖面的重合广角和多道地震反射数据。九州—帕劳海岭为晚始新世时期形成的残余岛弧,其下的地壳厚度沿走向由8km变至20km,并且总是大于西侧西菲律宾海盆和东侧帕里西维拉海盆的相邻洋壳厚度。4条剖面中地壳最厚的区域位于九州—帕劳海岭与冲之鸟礁接壤处,初步推断可能是下地壳增厚的缘故。没有明显的证据能证明,在伊豆—小笠原—马里亚纳岛弧共轭断裂对应部分之下有推测出的P波速度为6.0～6.5km/s的厚(>5km)中地壳层。我们的结果表明,15～20°N的九州—帕劳海岭之下的地壳,相对于报道有P波速度6.0km/s的中地壳层的更北部海岭地区而言,属于不太成熟的岛弧地壳。