我国东部典型河流及边缘海沉积物的“从源到汇”时间尺度探究

In the past decade, the sediment “source to sink” (S2S) study in East Asia continental margin has achieved a lot on deciphering the sediment archives and its environmental significance, while the mechanism of sediment S2S process is still unclear, in particularly for the quantitative constraint of the time scale of sediment S2S process. The time scales of two typical river S2S systems, the Changjiang River and the river in Taiwan Island, are compared in terms of comminution age funded by a former NSFC support. On this basis, this proposal aims to compare the time scales of sediment S2S processes between sediments from Changjiang, Huanghe and the East Asia continental margin, in terms of sedimentology, mineralogy and geochemistry. Furthermore, the evolutions of time scale of sediment S2S processes in East Asia continental margin in response to environmental change are well discussed during the glacial–interglacial since mid-late Pleistocene. In addition, the transport time of river sediment from East and South Asia is carefully compared in order to distinguish sediment transfer rates under different tectonic and climatic conditions. This proposal is supposed to promote the sediment S2S study and land-sea interaction study in East Asia continental margin.

过去十几年，东亚大陆边缘碎屑沉积物的“从源到汇”过程，尤其是边缘海的沉积记录与环境响应研究取得系列成果，但总体上对源汇过程及其控制机理研究还不够深入，尤其缺乏定量化研究“源—汇”过程时间尺度。申请人青年基金项目根据铀系同位素“粉碎年龄”理论，比较研究东亚大陆边缘最典型的两种河流源汇体系，即长江和台湾河流为代表的沉积物“源—汇”过程时间尺度。在此基础上，本课题结合沉积学、矿物学和同位素地球化学分析，比较研究现代长江和黄河沉积物、边缘海代表岩芯沉积物“源—汇”过程的时间尺度，揭示沉积物“搬运时间”的科学内涵；探讨中晚更新世以来冰期旋回过程中，东亚大陆边缘沉积物“源—汇”过程时间尺度的变化特征和环境响应。此外，本课题还探究东亚与南亚河流沉积物“搬运时间”的差异，揭示不同构造—气候背景下流域沉积物转换的速率。本课题预期将深化东亚大陆边缘沉积物“源—汇”系统过程研究和河海相互作用研究。

东亚大陆边缘碎屑沉积物的“从源到汇”过程研究在过去十几年里取得了系列成果，但总体上对源汇过程及其控制机理研究还不够深入，尤其缺乏定量化研究“源—汇”过程时间尺度。本课题结合沉积学、矿物学和同位素地球化学分析，比较研究黄河沉积物和南黄海岩芯沉积物“源—汇”过程的时间尺度，揭示沉积物“搬运时间”的科学内涵。本项目研究成果表明进入黄土高原之前，黄河沉积物的“粉碎时间”平均为284 kyr左右，和长江上游沉积物相当。进入黄土高原后，沉积物“粉碎时间”平均为396 kyr左右，这可能显示出黄土物质的贡献。前人研究显示黄土高原黄土“搬运时间”，为242 kyr左右，不同层位之间变化不大。由于黄土高原物质贡献了下游绝大部分沉积物，黄河下游样品的“粉碎时间”可能反映黄河剥蚀黄土的平均沉积年龄为160 kyr左右。南黄海CSDP-1钻孔整体上Sr-Nd同位素组成与现代黄河接近。下部3个沉积物组成非常均一，εNd 平均为-12.1，87Sr/86Sr 平均为0.72112。CSDP-7与 GSDP-6两个样品εNd 明显升高。CSDP-5之上，沉积物εNd逐渐降低。CSDP-6（27.95m，~275 kyr）具有最高的εNd值（-10.72）与最低的87Sr/86Sr值（0.716819）。该样品的εNd值更接近于黄土高原黄土物质，可能反映该时期黄土物质贡献增多。位于渤海的BH08孔~280 kyr处样品的（伊利石/蒙脱石）比例也显著低于相邻层位，该层位较高的蒙脱石含量也可解释为黄土物质输入的增加。铀系同位素测试结果显示沉积物234U/238U比值基本在0.925至0.976之间，粉碎年龄结果显示沉积物的从源到汇时间尺度在400-700 kyrs。该结果与Sr/Nd同位素所指示的物质来源吻合，进一步验证了沉积物物源推测的合理性。