台湾海峡北部泥质沉积物中的沉积记录与识别

Continental shelf mud sediment is one of the key problems in the studies of land-ocean interaction. Sedimentary records are important for climate change, environmental evolution, sediment source and transport, and its response to human activities. In this study, the northern Taiwan Strait as the study area will be chose. Because the sediment types include mud, the sources of sediment are rich and complicated, the deposition rate is high, and upwelling occurs, the mud zone in the northern Taiwan Strait is a good area for researching the sediment source, environment records and identification of the mud sediments. Through the measurement of hydrodynamic process, grain size, pigment, sterols, alkenone, clay, multi indexes that can indicate the different source of sediment will be recognized and built. Integrated the multi indexes in seawater, sediment trap, surface sediment and core sediment, combined the sediment dynamic process, the forming and embedding process of sediment records in mud area will be analyzed. This study can provide the basic data for researching the change of sediment environment and ecological system, provide reference for studying marine sediment record and global change.

陆架泥质沉积物是陆海相互作用研究的重点对象之一，其中的沉积记录对揭示气候变化、环境演变、沉积物来源和输送及其对人类活动的响应具有重要的意义。本项研究拟以台湾海峡北部为研究区域，通过对典型位置的时间序列的水动力过程、沉积物和悬浮体粒度、色素、甾醇、烯酮、粘土矿物等参数的观测，尝试建立研究区表征不同来源的信息在沉积物中记录的多参数指标；并综合分析水体、沉积物捕获器、表层沉积物和柱状沉积物中的物源指标信息，结合沉积动力过程的研究，分析泥质区沉积记录的形成、埋藏过程；为沉积环境和生态系统变化研究提供有用的基础数据，为海洋沉积记录与全球变化研究提供科学参考。

在台湾海峡北部泥质区开展悬浮颗粒物特性及水体温盐空间分布的调查，分析悬浮颗粒物的时空变化及沉降通量，研究沉降颗粒物和沉积物中粒度、生物标记物、粘土矿物等表征不同来源信息的记录，并结合沉积动力过程的研究，分析泥质区沉积记录的形成、埋藏过程。结果显示，台湾海峡北部泥质沉积物中生物标记物的空间分布特征受粒径和总有机碳控制；生物标记物可以反映台湾海峡两侧陆源物质的输运及其影响、平潭岛东部上升流的强度。表层沉积物叶绿素主要由硅藻贡献，柱状样沉积物中硅藻比重随深度增加而降低，蓝藻比重随深度增加呈上升趋势。夏季台湾海峡西北部陆架海域沉降通量为0.86~10.68 g/m2•d，校正后的沉降通量较实测值低约14.5~30.6%；沉降颗粒物粉砂和粘土含量平均为81.28%和16.42%，POC含量为0.589~0.741%，δ13C‰值为-20.74~-22.61‰；δ13C‰及C/N指示了沉降颗粒物以海源为主，其贡献率为65~91%，平均为83%；沉降颗粒物主要来源于海底沉积物再悬浮、南部上升流区的平流输送及北部闽江入海物质的输入，其中再悬浮贡献率为64.99%~85.14%，平均为76.14%，底部温盐跃层的上移及跃层以下水体混合强度增大了底部沉降颗粒物中再悬浮的贡献率。M2分潮是控制台湾海峡北部泥质沉积区的主要潮汐分量，近底层（0.7 mab）流速呈现大-小潮周期变化，观测期间最大流速为0.453 m/s；此外，该海域近底层潮流为逆时针方向旋转流。由ADV信噪比（SNR）估算得到的近底层悬沙浓度估算为1.48~74.95 mg/L；悬沙浓度与底部切应力之间的关系表明，潮流是控制该海域观测时间内的主要动力。计算得到观测期间近底部悬沙输运通量为1387.59 kg/m2，主要表现为沿岸输运（是跨陆架输运的3.74倍），方向为NNE。中潮期间单个潮周期内的平均冲淤幅度可达到14.8 mm，最大值可达到17.9 mm，观测期间的海底净冲淤厚度为-0.4 mm，即台湾海峡北部泥质区在观测期间总体表现为净侵蚀。闽江口水下三角洲前缘泥质沉积物有机碳受陆源影响明显大于台湾海峡北部，垂向上的变化揭示了近1300年以来流域内的气候变化和近年来的人类活动；台湾海峡北部泥质沉积物有机碳的变化则除揭示近800年来陆源环境变化的影响外，还揭示了海洋环境的变化，尤其是小冰期对台湾海峡北部海洋环境的影响。