海洋地质与环境重点实验室知识库

本文通过对国际大洋发现计划(IODP) 367/368航次在南海北部钻取的U1501站位岩芯沉积物进行了陆源物质堆积速率、粒度、粘土矿物、粘土粒级常微量元素及Sr-Nd同位素分析，约束了晚始新世以来研究区沉积物物源的演化历史，进而揭示了珠江流域的演化历史及其控制因素，并在此基础上探讨了早渐新世以来东亚季风和华南地区硅酸盐风化的演变历史及其各自与构造和/或气候的关系。
粘土矿物和Sr-Nd同位素结果表明，研究区沉积物物源在32‒30 Ma之间发生了明显变化。具体来说，32 Ma之前的沉积物主要是来自于华夏板块东南沿岸以富蒙脱石和εNd值相对偏正为特征的风化产物，而30 Ma之后的沉积物则主要是来自于扬子板块内陆以富伊利石+绿泥石和εNd值相对偏负为特征的风化产物。据此，应用蒙脱石/（伊利石+绿泥石）和εNd值示踪了华南河流流域的演化历史，提出现代规模的珠江至少在30 Ma前已经发育完成并开始向南海北部搬运沉积物。通过综合对比东亚区域主要气候和构造事件的历史，认为青藏高原东南部的构造隆升驱动了珠江流域从华夏板块沿岸向扬子板块内陆的扩展。随着珠江的发育，南海北部沉积物的地球化学和粘土矿物学特征也发生了相应的变化。
基于由东亚地区高岭石/伊利石比值和降水量所建立的转换函数，重建了30 Ma以来东亚夏季风的长期演变历史。结果表明，东亚季风降水在30‒14 Ma 暖期时较强，在14‒8 Ma期间略有减弱，自8 Ma以来迅速减弱，很好地耦合于全球深海氧同位素(δ18O)记录的变化。由此，本研究强调了自早渐新世以来东亚低纬度地区水、热循环的耦合演变。由于东亚的主要地理格局在中中新世时已经基本建立，并且模拟支持东亚夏季风的强度应随着青藏高原的隆升而增强，因此得出结论，至少从早渐新世开始，全球冰量和温度的变化而非构造活动控制了东亚夏季风的长期演变。本研究指出，全球气候变化对区域季风气候在构造时间尺度上的影响被低估了。
本研究还重建了30 Ma以来沉积物源区硅酸盐风化的演变历史。硅酸盐风化指标（CIA和K/Al）表明，华南地区的硅酸盐风化强度整体呈降低趋势，这与古气候指标（全球深海δ18O和华南黑碳δ13C）的变化相耦合，指示了全球变冷和区域变干是风化强度降低的主控因素。此外，硅酸盐风化通量的重建结果揭示，在地质时间尺度上，硅酸盐风化引起的CO2消耗通量主要受物理剥蚀通量而非化学风化强度的控制。因此，本研究强调，随着物理剥蚀通量的增加和由此引起的硅酸盐风化通量的增加，碳输出调控了全球碳循环，通过增加CO2的消耗促进了新生代全球变冷和冰盖发育。

第1章 绪论 1

1.1 选题背景及意义 1

1.2 研究现状及问题 2

1.2.1 青藏高原隆升历史 2

1.2.2 大陆硅酸盐风化历史 6

1.2.3 亚洲季风演化历史 12

1.2.4 东亚河流演化历史 15

1.3 研究内容及创新点 17

1.3.1 论文工作内容 17

1.3.2 拟解决的关键问题和技术路线 18

1.3.3 论文创新点 18

第2章 区域概况 21

2.1 地质背景 21

2.2 气候背景 23

第3章 研究材料与方法 25

3.1 研究材料 25

3.1.1 U1501站位 26

3.1.2 ZK20孔 27

3.2 研究方法 27

3.2.1 陆源物质堆积速率分析 27

3.2.2 粘土矿物分析 27

3.2.3 粒度分析 29

3.2.4 常微量元素分析 29

3.2.5 Sr-Nd同位素分析 30

第4章 晚始新世以来南海北部物源演化及其古环境意义 33

4.1 粘土矿物学及地球化学记录 33

4.1.1 粘土矿物 33

4.1.2 Sr-Nd同位素 33

4.2 物源分析 36

4.2.1 潜在源区 36

4.2.2 Sr-Nd同位素约束物源 37

4.2.3 粘土矿物约束物源 40

4.3 珠江的演化历史及驱动机制 45

4.4 小结 47

第5章 早渐新世以来东亚夏季风演化及其控制因素 49

5.1 粘土矿物学、沉积学及地球化学记录 50

5.1.1 粘土矿物 50

5.1.2 陆源物质平均粒径 52

5.1.3 陆源物质堆积速率 52

5.1.4 常量元素 52

5.1.5 稀土元素 54

5.2 代用指标含义及遴选 56

5.2.1 化学风化指标 56

5.2.2 季风降水指标 59

5.3 早渐新世以来东亚夏季风演化历史及控制机制 61

5.3.1 华南化学风化及物理剥蚀 61

5.3.2 东亚夏季风的演化历史 64

5.3.3 东亚夏季风演化的控制机制 65

5.4 小结 66

第6章 早渐新世以来华南硅酸盐风化及其碳循环演化历史 69

6.1 沉积学及地球化学记录 70

6.1.1 陆源物质堆积速率 70

6.1.2 常量元素 70

6.1.3 微量元素 70

6.2 早渐新世以来华南硅酸盐风化及古环境响应 72

6.2.1 化学风化指标 72

6.2.2 华南化学风化强度的演化历史 75

6.3 新生代大陆硅酸盐风化通量演变历史 77

6.3.1 华南硅酸盐风化对CO2的消耗 77

6.3.2 大陆硅酸盐风化与全球变冷和碳循环的关系 82

6.4 小结 85

第7章 结论 87

参考文献 89

致谢 111

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果 113