Millennial climate changes since MIS 3 revealed by element records in deep-sea sediments from northern South China Sea

High resolution elemental records in core MD05-2903 from the northern South China Sea were obtained from XRF scanning and grain size and mineral component analyses.The K/Ti curve reveals climate changes since MIS 3 on a millennial scale,representing one of the best such records so far from deep-sea sediments of the South China Sea.When compared our K/Ti record with other climate records from high latitude ice cores and from East Asia stalagmites,variations in the K/Ti record show some typical saw-shaped features of rapid climate changes in the Northern Hemisphere.Grain size analysis reveals a close relationship between variations in K/Ti and in the fine end-member grain size.XRD analysis confirms that high K/Ti layers were dominated by K-rich weathering minerals,especially illite,while low K/Ti layers contain low illite but high abundance of Ti-rich heavy minerals.Therefore,the K/Ti record reflects changes in the input and deposition of fine weathering minerals and heavy minerals in the northern South China Sea region during stadials and interstadials.These elemental changes were largely controlled by variations in rainfall,erosion,and fluvial transportation induced by East Asia Monsoon.

深海沉积物分类与命名

详细分析了国内外深海沉积物分类与命名现状,迄今为止深海沉积物分类与命名问题没有很好解决。在调查研究南海、太平洋深海沉积物分类与命名基础上,提出了分类简便、科学合理、量化的深海沉积物分类与命名新方法,应用该方法得出南海东部海域深海沉积物有深海粘土、硅质粘土、钙质粘土、硅钙质粘土、钙质软泥、粘土质钙质软泥、粘土质-硅质钙质软泥、粘土-硅质-钙质混合软泥、粘土质硅质-钙质混合软泥、钙质硅质-粘土混合软泥。这10种沉积物基本上客观地反映了南海东部海域深海沉积物分布的实际情况,分类效果良好。

深海沉积物分类与命名的参数指标和主成分分析

对于南海中部（118个表层沉积物样,水深82~4 420 m）、东部（106个表层沉积物样,水深700~4 508 m）海域的表层沉积物的粒度资料按小于200 m,200~2 000 m,大于2 000 m水深段对水深、平均粒径、黏土含量进行统计分析,结果表明从陆架到陆坡再到深海,平均粒径和黏土含量随水深增加呈非常有规律的变化;把大于2 000 m水深区域再细分为大于2 500 m,大于3 000 m,大于3 500 m,结果表明平均粒径和黏土含量随水深增加几乎无变化,在南海中部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.39~3.54μm,黏土平均含量为54.91%~55.47%;在南海东部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.25~3.37μm,黏土平均含量为53.91%~54.56%。研究表明2 000 m水深具有划分深海沉积物的指示意义。南海中部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为55.19%,平均粒径为3.39μm;在南海东部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为53.91%,平均粒径为3.37μm;在南海中部、东部水深大于2 000 m海域平均粒径均小于4μm,黏土平均含量均大于50%,表明深海沉积物粒度特征是平均粒径小于4μm和黏土平均含量大于50%。黏土含量是非生物组分的代表和划分深海沉积物类型的一个独立参数,钙质生物和硅质生物组分是另外两个独立参数。南海东部海域表层沉积物中55种元素总含量为47.50%,硅、铝、钛、钠、钾、磷、钙、镁、铁、锰十种主元素含量为47.03%,其他45种元素含量为0.47%,虽然沉积物来源复杂、成因不同,但沉积物化学主成分并不复杂,主要由前10种主元素和氧元素组成。沉积物主元素铝、钙、硅分别富集于黏土、钙质沉积、硅质沉积中。通过建立沉积物生源组分与碳酸钙、三氧化二铝、二氧化硅的量化关系,可把碳酸钙、生物二氧化硅作为钙质生物和硅质生物的两个替代参数。

浅海沉积物分类方法研讨

浅海沉积物分类方法已比较成熟,国内外目前普遍采用的是谢帕德分类和福克分类两种方案。然而,通过对大量调查数据分析发现,国内浅海沉积物分类定名方法和方式并不完全一致。结合前人的研究,文章对两种分类方案进行了评述,深入探讨了目前沉积物定名不统一的原因主要是由于分类方案引用不完整,缺少对含砾沉积物的分类以及分类手段多样,缺乏规范的沉积物分类软件。在深入研究的基础上,提出建议的浅海沉积物分类修订方案将含砾沉积物纳入分类体系,以福克(1970)和Schlee(1973)修订后的谢帕德分类为主,并对砂和粉砂进行了细分。考虑到福克分类的优越性,建议将福克分类作为沉积物分类的主要分类方案。为实现沉积物定名的规范化,建议在修订后的分类基础上,设计、开发标准的沉积物分类软件。通过对浅海沉积物分类体系深入研究,建立更加符合浅海沉积物分布规律的分类体系。

北大西洋IODP U1313站位早更新世深海沉积物陆源组分粒度特征及其环境意义

北大西洋地区是全球环境变化研究的热点区域。对IODP(国际综合大洋钻探计划)北大西洋306航次U1313站位深海沉积物陆源组分的粒度分析发现,陆源组分主要由黏土(粒径小于4μm)和极细粉沙(4～8μm)两个粒级构成,以黏土为主,分选性较差。通过与钙质超微化石、有孔虫等生物化石资料和同位素测年等技术相结合,重建了古气候的变化情况:(1)2.415～1.897 Ma BP,气候呈周期性波动;(2)1.897～1.640 Ma BP,气候变化相对平缓;(3)1.640～1.471 Ma BP,气候波动剧烈且频繁。粒度指标所反映的几次粗颗粒增多事件与早更新世期间数次气候变冷事件的发生时间一致。1.6 Ma BP前后粒度参数的突然变化,可能与地球轨道参数的改变有关,进一步证实地球轨道参数作为气候系统外部驱动力的重要性。

深海沉积物分类与命名的关键技术和方案

对地质研究的对象进行科学合理的分类,是地学研究的重要内容之一.为建立科学合理、量化统一、操作简便的深海沉积物分类与命名方案,详细分析国内外深海沉积物分类与命名现状,深刻了解海洋沉积物组成与分布,深入研究深海沉积物的水深、平均粒径和粘土含量3项参数指标,通过分析涂片鉴定粘土、钙质生物、硅质生物这三者的含量、粒度和化学分析之间的差异,建立钙质生物、硅质生物与CaCO3、生物SiO2的量化关系,完成沉降法和激光法粒度分析资料的对比和校正,分析深海沉积物分类与命名的兼容性和可比性.在上述研究成果基础上,自主创新提出深海沉积物分类与命名方案及其关键技术.深海沉积物类型简分法把深海沉积物分为深海粘土、钙质软泥、硅质软泥、粘土-硅质-钙质软泥4类,它能满足一般性海洋地质调查要求,达到基本了解深海沉积物类型的目的,在兼容世界深海沉积物类型现状的同时,充分考虑到混合沉积物的存在.深海沉积物类型细分法在简分法基础上细分了16种沉积物,使分类与命名更加详细和全面,满足海洋地质详细调查研究的要求.深海沉积物分类与命名方案与浅海沉积物分类与命名比较,在图形、类型指标、种类数量、冠字冠名法、混合沉积物表示法、可操作性等方面具有可比性,使浅海到深海的沉积物分类与命名呈渐变和有机联系.