末次冰期以来南海北部沉积物中长链正构烷烃及其单体碳同位素记录：指示陆源有机质输入与源区植被变迁

The terrestrial organic matter (OM) in marine sediments of marginal-sea contains important information about vegetation evolutions in epicontinental areas during geological history. To obtain this kind information will have remarkable significance to the studies concerning the marine/terrestrial climate and environmental changes. In this work, sedimentary OM from the cores of the northern South China Sea (SCS) will be systematically investigated by the long-chain n-alkanes and their compound-specific δ13C analyses using GC, GC-MS and GC-IRMS techniques. Using single compound quantitative analysis, the accumulation rate of individual n-alkanes, combined with the simulation of OM sources, will be utilized to evaluate the terrestrial OM input in the marine sediments of the northern SCS during the glacial/interglacial cycle. The evolution of past C3/C4 plant abundances will be quantified by the compound-specific n-alkane δ13C approach. Based on the results above, the response relationship between C3/C4 vegetation changes and the palaeoenvironmental factors (such as temperature, precipitation etc.) will be probed. This study is hopefully to provide more evidences and new hints for the future palaeoenvironmental and paleoclimatological work in this area.

海洋沉积物中的陆源有机质蕴藏了地质历史时期陆缘植被系统变迁的重要信息，对该类信息进行有效提取和精确解译，对研究边缘海海陆气候、环境演变具有十分重要的意义。针对南海北部该类工作开展较少的实际情况，本工作选取南海北部典型沉积柱状样作为研究对象，在确切的年代框架下，利用气相色谱、色谱-质谱联用、色谱-同位素比值质谱等分析手段，提取沉积有机质的分子有机地球化学信息，着重讨论长链正构烷烃分子组成及其单体碳同位素特征。研究目标主要包括两个方面，首先通过研究单体化合物的堆积速率、结合生源模拟计算结果，定量评价冰期/间冰期旋回中南海北部陆源有机质输入强度的变化；同时利用长链烷烃单体碳同位素组成特征定量评估南海北部陆架及陆缘区末次冰期以来C3/C4植物类型转换特征，探讨南海北部植被变迁与气温、降水等古环境因子之间的响应关系。希望通过该工作的开展能为南海北部陆架及陆缘古环境/气候演变研究提供新的证据。

本项目选取南海北部陆坡—深海盆典型沉积柱状样品，通过对其沉积有机质的整体有机地球化学特征进行表征，探讨了研究区沉积有机质在冰期/间冰期旋回中的赋存状态、来源及其反映的古环境变化；并利用长链正构烷烃的分布及其单体碳同位素组成特征来着重讨论末次冰期以来沉积有机质的生源特征，定量评价了陆源有机质的输入强度，对源区C3/C4植被相对丰度变化进行了定量评估，探讨了古植被演化与气候环境的响应。取得了以下主要认识：1）对沉积柱状样进行了整体有机地球化学表征，并结合粘土矿物组成，对比探讨了末次冰期以来的沉积速率、有机质来源以及古气候环境差异。结果表明：其沉积速率冰期高于间冰期，并认为沉积过程受控于海平面变化以及深海底流搬运再沉积作用；物源分析表明，沉积有机质来源为海/陆混源，且以海洋自生有机质为主；STD235站位陆源有机质主要来源于华南大陆，ZSQD289站位则主要来源于台西南地区；沉积柱有机地化特征不同程度上反映了古环境演化，末次盛冰期以前南海北部经历了以冬季风占主导且低海平面的沉积环境，之后过渡到海平面逐步上升的末次冰消期，陆源物质输入和海洋初级生产力均有所减弱，全新世陆源物质输入进一步减弱，海平面升高，夏季风逐渐增强。2）对沉积柱状样品进行了正构烷烃组成及其单体稳定碳同位素检测，结合孢粉鉴定结果，探讨了南海东北部深海海盆末次冰期以来陆源输入变化、源区的古植被演化及其气候响应。结果表明：30ka以来，研究区沉积有机质以洋/陆混源为特征，且以海洋自生生产力贡献为主，其冰期时陆源有机质输入明显高于全新世；其陆源有机质主要由台湾西南部河流输入，在低海平面时通过海底峡谷搬运至此，其过程中可能受到西太平洋底流和黑潮的影响；源区植被经历了C3/C4植物互为消长的演化过程，但30 ka以来主要还是以C3植物占优势，由此推测末次冰期以来台湾岛南部不存在明显的干旱化，冰期虽然温度较低但气候比较湿润。