2022年5月，国际知名地学期刊《Quaternary Science Reviews》以“Sea level change and Kuroshio intrusion dominated Taiwan sediment source-to-sink processes in the northeastern South China Sea over the past 244 kyrs”为题发表了我院博士生张驰与合作者的研究成果。
大陆边缘高分辨率沉积序列已被广泛应用于研究不同时空尺度上的构造演化、季风气候演变、海平面变化和海洋环流格局等，而重建边缘海陆源沉积的源—汇过程，是提取海洋沉积记录中的气候与环境变化信息的关键所在。前人研究显示，南海北部陆源碎屑的源—汇过程受区域环流格局的显著影响，其中季风驱动的表层环流和深部洋流是沉积物源—汇过程的主要控制机制。然而，在冰期旋回中，入海河流沉积物如何响应海平面波动以及黑潮入侵目前仍存有争议。该研究选择位于南海北部上陆坡的MD12-3429站位（水深903m），通过244 kyr以来陆源碎屑的元素组成、粒度端元分析模拟、陆源堆积速率（MAR），重建冰期旋回中南海入海河流沉积物的源—汇过程，探讨其对南海黑潮入侵的响应机制。
图1 研究站位（红色星号）及南海北部主要环流格局
物源分析表明，站位陆源碎屑主要来自于台湾西南河流（图2）。利用非参数端元分析模型（EMM）对沉积物粒度数据进行端元分解，提取出3个动力—环境敏感粒度端元。其中，以6.6μm为特征的细粒端元和以49μm为特征的粗粒端元呈现出典型的冰期—间冰期旋回特征，与区域海平面波动共变，说明在冰期旋回中，海平面变化对南海北部入海河流泥沙的搬运—沉积起到了一级控制作用。对水动力变化更敏感的粉砂端元（以26.3μm为特征）与东亚季风和南海黑潮的替代指标呈现较好的对应关系，说明黑潮入侵增强和伴随的中尺度涡可能促进了台湾河流入海沉积物的搬运；同时该研究观察到，粉砂端元的MAR与热带太平洋ΔSST之间呈现出明显的反相关（图3），推测相对高水位期，黑潮在El Nino期间的入侵增大导致了台湾陆源碎屑向南海西部搬运的增强，这一结果也与现代观测一致。
图2 MD12-3429站位陆源碎屑潜在物源端元判别图 (a) Al2O3/TiO2 vs. K2O/TiO2; (b) LREE/HREE vs. δCe
图3 (a) 热带太平洋ΔSST (de Garidel-Thoron et al., 2005)；(b) MD12-3429站位陆源碎屑MAR；(c) MD12-3429站位粉砂端元EM2陆源碎屑MAR；(d) MD12-3429站位粉砂端元EM2丰度；(e) MD12-3429站位底栖有孔虫C. wuellerstorfi相对含量 (Li et al., 2017)
该研究辨析了海平面和黑潮入侵对南海北部台湾源沉积物源—汇过程的影响，以及利用地球化学和沉积学指标来提取第四纪海陆环境演变信息的可行性。论文第一作者为我院博士生张驰，通讯作者为杨守业教授和黄湘通副教授，合作者包括青岛海洋地质研究所窦衍光研究员，我院李芳亮博士、博士生许心宁和郝强，南京大学高建华教授。本研究得到国家自然科学基金委（41730531，41991324，42176054，41776077）等项目资助。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2022.107558
撰稿：张 驰
编辑：高小丰