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西南太平洋坎特伯雷盆地900kyr以来的古海洋变化

吴莹莹  
【摘要】:新西兰坎特伯雷盆地西临南阿尔卑斯山脉,山脉汇聚众多冰川并因其高的冰雪堆积和融化速率而对气候扰动极其敏感。与此同时,盆地内水体性质受到亚热带锋(Subtropical Front,简称STF)的强烈影响,而STF的迁移直接受南半球西风带控制,后者又与南大洋深层水通风密切相关,因而研究区的古海洋特征对全球气候变化极为敏感。此外,研究区水体垂向分层明显,其各深度水团性质的研究对了解深层水环流变化及其驱动机制具有重要意义。国际大洋综合计划IODP317航次在坎特伯雷盆地钻取了多个站位的岩心样品,本次研究通过对IODP U1351、U1352和U1354三个站位的浮游、底栖有孔虫氧碳稳定同位素、有孔虫组合特征、有机碳含量、粒度等的分析,运用浮游有孔虫现代类比技术(MAT)估算了夏季表层海水古温度,对比前人的研究成果,对该海区900 kyr以来的古海洋变化进行了较为系统的研究。系统地建立了自大陆架至大陆坡IODP U1354、U1351和U1352三个站位900kyr以来较高分辨率的氧同位素地层。利用坎特伯雷盆地IODP U1352站位浮游有孔虫记录重建了过去450 kyr以来的表层海水温度(sea surface temperature,简称SST),并通过IODP U1352站位浮游有孔虫组合和SST记录与ODP 1119,DSDP 594站位和MD06-2986岩心的对比,结合900 kyr以来的IODP U1352,DSDP 594和ODP 1119站位浮游有孔虫δ13C的变化情况,追溯了南岛锋(Southland Front,简称SF)迁移历史并以此探讨了STF的空间变化及其与全球气候变化的关系。研究发现,中更新世气候转型期间(MIS 21?MIS 13期间),DSDP 594与IODP U1352站位Gg.bulloides壳体的δ13C值显示,大多数时期这两个站位所处水团一致且具有亚热带水-亚南极水(Subtropical Water-Subantarctic Water,简称STW-SAW)混合水体特征。中更新世气候转型以后(MIS 12以来)亚南极水(Subantarctic Water,简称SAW)北移。IODP U1352,ODP 1119和DSDP 594站位浮游有孔虫组合,表层海水温度及浮游有孔虫壳体δ13C值显示,IODP U1352,ODP 1119和DSDP 594站位在MIS 11c,MIS 7a–c和MIS 5e期间受到SF陆向一侧南岛流(Southland Current,简称SC)近岸带中混合的STW–SAW影响。IODP U1352站位在MIS 7e出现类似MIS 11c,MIS 7a–c和MIS 5e的情况。与前人研究相比,IODP U1352站位较高的分辨率使得该站位受到SC近岸带中混合的STW–SAW影响精确到MIS 11c,MIS 7e,MIS 7a–c和MIS 5e几个时期。MIS11a–b和MIS 9a–b期间IODP U1352和ODP 1119站位在SF海向一侧SC远岸以SAW为主的带覆盖之下,DSDP 594站位受到SC海向一侧SAW影响。MIS 7d和冰期MIS 12,MIS 10,MIS 8和MIS 6期间SF位于IODP U1352站位与DSDP594站位之间,MIS 12期间DSDP 594站位在SF海向一侧SC远岸以SAW为主的带覆盖之下,MIS 7d,MIS 10和MIS 6期间DSDP 594站位在SC海向一侧SAW覆盖之下。与研究区前人研究不同,MIS 7d表现出冰期特征。IODP U1352站位Gg.bulloides壳体δ13C值与沉积物粒度特征对比发现,δ13C值所显示的水团变化大多伴随着沉积物粒度的突变。通过坎特伯雷盆地IODP U1351、U1352站位的沉积速率及沉积物粒度各组分(2~63μm的粉砂组分,2μm的粘土组分,63μm的粗组分)含量,结合研究区表层水团的迁移情况,认识到研究区沉积过程主要受到南阿尔卑斯沉积物供应和海洋锋迁移的共同影响。在冰期向间冰阶/间冰期的过渡期间,南阿尔卑斯冰川融化以及南岛锋(SF)迁移的影响,促使63μm的粗组分含量急剧增加而粉砂以及粘土组分含量迅速降低。对900kyr以来西南太平洋各深度水团性质变化的研究发现,与中更新世气候转型相关的极地冰盖体积变化,以及南大洋深层水通风和北大西洋深层水向南大洋输入的变化共同引起ODP 1123站位(绕极深层水)和DSDP 594站位(南极中层水)底栖有孔虫δ13C变化。此外,它们的影响在表层水体上亦有体现,表现在MIS 21?MIS 13期间IODP U1352站位底栖有孔虫δ13C变化上。而MIS 12以来IODP U1352站位底栖有孔虫δ13C值呈现出更高的多变性,应是对表层水团迁移的响应。


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