海洋沉積物從陸到海的輸運過程研究取得新進展

　　 近日，國際地學期刊Quaternary science reviews以研究論文形式，在線刊發了中科院海洋所海洋地質與環境重點實驗室副研究員于兆杰的海洋沉積物由陸到海輸運機制的最新研究成果。

　　該研究瞄準西太平洋-東印度洋-青藏高原大三角區內以“陸源風化-環流演變-氣候變化”為中心的多時間尺度海洋科技前沿，基于國際大洋發現計劃（IODP）資助的美國“JOIDES Resolution”號考察船2015年在阿拉伯海執行355航次時采集的U1457鉆孔樣品，利用礦物學和地球化學方法，首次在國際上系統性揭示了地球軌道時間尺度上海平面變化和季風降水演化對沉積物由陸到海輸運過程的不同控制作用，對理解海洋沉積動力學過程具有重要意義。

　　大陸風化過程不僅控制了入海的沉積物和溶解態元素通量，而且通過影響大氣中溫室氣體的濃度而調控地球氣候的變化。受到亞洲季風降水影響強烈的西太平洋-東印度洋-青藏高原大三角地區的陸源沉積物輸入量占全球90%以上，是研究沉積物源匯過程及其動力學機制的關鍵海區。

　　此前研究表明，地球軌道時間尺度上海平面變化和東亞夏季風演化都對東亞地區沉積物由陸到海輸運過程具有重要的控制作用。然而，在東亞季風區，由于海平面變化和海洋夏季風代用指標都表現出強烈的偏心率周期，因此，東亞夏季風和海平面變化對沉積物輸運過程的不同影響也一直未能有效區分。與之相對地，南亞地區海洋夏季風代用指標表現出強烈的歲差周期波動，而受到南北極冰量控制的海平面變化具有全球一致性，表現出偏心率周期主導的特征。如果能巧妙利用軌道時間尺度上南亞地區夏季風演化與海平面變化主控周期的差異性，將使得我們有機會將這兩種不同過程對大陸風化沉積物輸運入海的影響區分開來。

　　按照以上科學思想，于兆杰利用IODP 355航次在印度海底沉積扇采集的U1457鉆孔樣品的陸源沉積物的黏土礦物、粒度和Sr-Nd同位素分析結果，并結合美國、德國同行共享的主微量元素和磁化率數據，識別出了該地區冰期-間冰期旋回中不同沉積物的來源以及濁流發生的頻率和厚度。不同于科學家此前提出的季風降水主控沉積物輸運和沉積的觀點，U1457鉆孔的研究結果表明，海平面變化對于沉積物從陸到海輸運過程的控制作用更強，具體表現在：低海平面的冰期，印度海底沉積扇發育大量濁流沉積，而高海平面的間冰期，其則以懸浮沉積為主。

　　U1457孔黏土礦物組成的小波分析結果表明，印度海底扇的沉積過程是海平面變化導致的偏心率周期主導，而非夏季風變化導致的歲差主導。該結論對于理解海洋沉積動力學過程及與氣候、風化之間的聯系具有重要意義。

　　本項研究得到了中科院海洋所“優秀青年”啟動基金，國家自然科學青年科學基金和法國IODP委員會特別資助項目的支持。

　　國際大洋發現計劃（IODP，2013-2023）及其前身綜合大洋鉆探計劃（IODP，2003-2013）、大洋鉆探計劃（ODP，1985-2003）和深海鉆探計劃（DSDP，1968-1983），是地球科學歷史上規模最大、影響最深的國際合作研究計劃。目前，共有包括美國、日本、歐洲18國、中國、巴西、印度、韓國、澳大利亞和新西蘭等26個國家參與。