摘  要

大陆边缘盆地是大陆风化剥蚀产物的主要沉积汇，是揭示风化-碳埋藏过程和机制的天然实验室。本研究基于南海东北部台西南盆地TWS-1和珠江口ZK20岩心沉积物的AMS¹⁴C测年、陆源物质堆积速率、粘土矿物组成和结晶学特征、粒度参数、元素地球化学和有机碳-总氮含量和稳定碳同位素等的分析，揭示了末次冰期23 ka BP以来以来台西南盆地沉积物源、硅酸盐风化和陆源有机碳埋藏的演变历史及驱动机制。

通过对TWS-1站位沉积物Sr-Nd同位素组成和粘土矿物学特征进行分析，并结合浅地层剖面中观测到的埋藏古河道和海底峡谷，明确了台湾是研究站位末次冰期和全新世沉积物的主要物源。基于K/Al、高岭石/伊利石和Rb/Sr等风化指标，重建了23 ka BP以来TWS-1岩心记录的源区化学风化历史，揭示冰期时化学风化强度明显高于全新世，暗示冰期低海平面时期陆架沉积物发生了再次风化。末次冰期期间，海平面与现在相比下降最大约120 m，陆架广泛暴露。南海北部地处热带，其冰期适宜的温度和降水及充分的风化时间，使得暴露陆架上的松散沉积物发生再次风化。因此，证实冰期热带陆架风化是冰期-间冰期碳循环一个被忽略的重要机制。

研究站位的有机碳-总氮含量及有机碳同位素特征与潜在物源对比表明，台湾是研究区陆源有机碳的主要物源，相对海源其贡献比例约为58%，陆源物质可能主要通过海底峡谷水道和低海平面时期陆架河流输入。重建的陆源有机碳通量在末次冰消期早期（19-13 ka BP）和中全新世（7-4 ka BP）期间有两个峰值，分别约0.16 g/cm²/ky和0.09 g/cm²/ky。综合分析表明，二者分别受控于冰期低海平面时期增强的陆架风化剥蚀和全新世季风强盛期降水驱动的台湾大陆剥蚀。我们的工作暗示冰期-间冰期循环中海平面和季风分别驱动的大陆边缘有机碳埋藏可能对全球碳循环和大气CO₂浓度演变有重要影响。

目  录

第1章  绪论...................................................................... 1

1.1  选题意义.............................................................................. 1

1.2  国内外研究现状.................................................................. 2

第2章  区域地质概况...................................................... 6

2.1  研究区位置及地质背景...................................................... 6

2.2  研究区水动力特征.............................................................. 8

第3章  材料与方法........................................................ 10

3.1  研究材料............................................................................ 10

3.1.1  台西南盆地TWS-1岩心........................................ 10

3.1.2  珠江口ZK20岩心................................................... 11

3.1.3  台湾浊水溪口JRD-S岩心..................................... 12

3.2  实验方法............................................................................ 12

3.2.1  AMS¹⁴C测年........................................................... 12

3.2.2  粘土矿物分析.......................................................... 13

3.2.3  有机碳-总氮含量和有机碳同位素分析................. 16

3.2.4  陆源通量分析.......................................................... 18

3.2.5  粒度分析.................................................................. 18

3.2.6  常微量元素分析...................................................... 19

3.2.7  Sr-Nd-Pb同位素分析.............................................. 21

第4章  结果.................................................................... 22

4.1  AMS¹⁴C测年..................................................................... 22

4.2  粘土矿物............................................................................ 23

4.2.1  TWS-1孔粘土矿物组成......................................... 23

4.2.2  ZK20孔粘土矿物组成............................................ 25

4.2.3  JRD-S孔粘土矿物组成.......................................... 26

4.3  常微量元素组成................................................................ 27

4.3.1  常量元素组成.......................................................... 27

4.3.2  微量元素组成.......................................................... 29

4.4  Sr-Nd-Pb同位素................................................................ 30

4.5  粒度.................................................................................... 31

4.6  陆源物质堆积速率............................................................ 32

4.7  有机碳-总氮含量和碳同位素........................................... 34

第5章  讨论.................................................................... 35

5.1  末次冰期以来潜在源区物源和风化历史........................ 35

5.1.1  全新世珠江物源和风化历史.................................. 36

5.1.2  末次冰期以来台湾浊水溪风化历史...................... 37

5.2  台西南盆地TWS-1孔沉积物源...................................... 38

5.2.1  粘土矿物约束物源.................................................. 38

5.2.2  Sr-Nd同位素约束物源........................................... 39

5.2.3  台西南盆地沉积物输送方式.................................. 41

5.3  末次冰期以来南海东北部陆架风化记录...................... ..42

5.4  TWS-1孔陆源有机碳埋藏通量演变............................... 45

5.4.1  陆源有机碳来源...................................................... 45

5.4.2  陆源有机碳埋藏通量的演变及驱动机制.............. 51

第6章  结论.................................................................... 55

参考文献............................................................................ 57

致  谢................................................................................ 70

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 71