中国东部海区沉积物元素地球化学特征及沉积物、有机碳埋藏通量的初步研究

【摘要】：对中国东部海区现代沉积物、有机碳的沉积和埋藏通量进行了初步研究，并通过沉积学、元素地球化学分析探讨黄、东海现代河流沉积物输送。此外，以黄东海陆架沉积物剖面、长江三角洲古土壤为例，探讨陆架、滨海地区人类活动与气候变化等短尺度与中等尺度全球变化因素在沉积物中的记录。 通过对东海陆架区180多个沉积物剖面的沉积速率进行分析，结果表明，东海陆架区沉积物年沉积量占输入总量的96％，仅有少量(约4％)向冲绳海槽乃至开阔大洋输送。东海陆架较高的沉积物“捕获率”一方面是由于其具有宽阔的陆架(500-600公里)，另一方面在于其独特的沉积物输送模式——由东海沿岸流和台湾暖流驱动的沉积物沿岸搬运。将沉积速率数据与表层沉积物TOC含量相结合，初步估算出东海陆架的有机碳埋藏通量为7.4百万吨碳／年。运用有机碳、氮同位素进行物源分析，估算出进入沉积物的陆源及海源有机碳占各自总量的10％和5.5％，高于全球平均水平，较高的有机碳埋藏比例推断是缘于东海高沉积速率。东海陆架有机碳的埋藏速率分布很不均匀，河口地区以及陆架坡折带要远高于其它地区，表明河流物质输入以及黑潮涌升是控制有机碳埋藏的主要因素。根据质量平衡模型推算，东海陆架总碳量的15-20％进入沉积物中，有超80％的碳是以溶解态的形式(包括有机碳与无机碳)向陆架外输送。正是由于较高的碳埋藏及溶解碳向大洋输送维持了东海的“碳汇”效应。 通过对黄、东海近代沉积物剖面元素地球化学分析发现，受河流入海物质沿岸输送模式影响，东海区现代河流沉积物向陆架中部扩散非常有限，绝大多数沉积在沿岸和内陆架地区，台湾暖流外侧的剖面虽受现代河流沉积物输入的影响，但仍以残留沉积为主。即使是在夏季长江冲淡水输送的方向，如济州岛西南泥质沉积区及其与长江口连线的中部，沉积物元素组成仍与残留沉积相似。而黄海中部泥质沉积区元素组成基本与山东半岛南岸的黄河沉积物相近。上述东、黄海各站位元素分布特征表明，黄海与东海两大海区在现代河流沉积物输送及沉积方面有很大差异。黄海区现代河流沉积物的影响范围不仅限于近岸地区，在南黄海中部的泥质沉积区也占相当比例。而东海区域现代河流沉积物仅限于近岸地区，向陆架中部其影响迅速减少。这样的沉积物分布格局与两大海区的主要流场分布有密切关系，黄海沿岸流及其向黄海中部的分支将现代河流沉积物输送到近岸及陆