南海晚第四纪沉积物磁性变化机制研究

The South China Sea is a key region for studying paleoceanography, typically for investigating the history of the east Asian monsoon. Recently, the fast development of theory of rock magnetism and laboratory technology make it possible to resolve the complex issues of environmental magnetism. This project aims to study the mechanism of magnetic property variations of late Quaternary sediment in the South China Sea through systemic study on the magnetic properties of the core(s) located in the abyssal plain of the South China Sea. Firstly, we construct the chronological framework by comprehensively integrating the stratigraphical results of long-chain alketone unsaturation index (Uk37), relative geomagnetic paleointensity, magnetic susceptibility, and 14C radioactive isotope. Then, we will use advanced rock magnetism methods and multiple technologies of magnetic discrimination to study the magnetic properties of different particle size fractions, and to reconstruct the relationship between the ferromagnetic and antiferromagnetic minerals and between the magnetic and nonmagnetic minerals, and then investigate the variation mechanism of magnetic information and the key controlling climatic factor of magnetic changes, and further explore the evolution mode of late Quaternary climate in the study area and its relationship with global climatic change.

南海是古海洋与东亚古季风研究的关键区域。近些年来，岩石磁学基本理论和实验技术的发展使得解决环境磁学复杂性问题成为可能。本项目拟系统地研究南海深海平原柱状样的磁学性质，确定南海晚第四纪沉积物的磁性变化机制。首先，拟综合利用长链烯酮不饱和度（Uk37）地层学、地磁场相对古强度地层学、磁化率地层学以及放射性14C同位素年代学来确定柱状样的年代框架。在上述年代框架的基础上，应用先进的岩石磁学方法和采用多种磁信息分离技术，确定沉积物不同粒径组分的磁学特征，建立强磁性矿物与反铁磁性矿物、磁学参数与非磁学参数之间的联系，进而确定磁学信息的变化机制以及主控气候因素，并进一步探讨该区晚第四纪以来的气候演化模式及其与全球气候变化之间的联系。

本项目在南海深海平原开展年代学和沉积学研究，试图提升该区域的研究水平。经多种年代学方法尝试，发现用Uk37序列可建立该区地层学。根据Uk37序列的比对，获得了自末次盛冰期（LGM）以来较精细的年龄序列，识别出Bolling-Allerod暖事件和新仙女木冷事件事件，认识到研究区MIS1期沉积速率较高，MIS2期沉积速率较低，南海深海平原是一个沉积速率较高的海域，即南海深海平原北部沉积速率小于南海北部陆坡高速堆积体的沉积沉积速率，但与南海北部许多陆坡沉积速率基本相当，比南海西北部西沙海槽两侧陆坡沉积速率高很多。.载磁颗粒的磁学信号很大程度上反映气候环境、火山活动以及深海沉积作用的变化，地磁场古强度变化信号提取较困难。经综合研究，研究对象柱状样QD189沉积物中识别出6次火山活动，生物扰动作用普遍发生，2-5ϕ粒级是QD189重要的较粗粒级组分，2-5ϕ粒级软磁性多畴颗粒含量变化可能是磁化率、SIRM变化的主要原因。.本项目揭示出了粘性颗粒与非粘性颗粒沉积行为差异及其南海古海洋学研究的意义。正常沉积下，砂粒级的非粘性颗粒（如浮游有孔虫）多以竖直方向沉积到海底，并且一旦沉积在海底就很少再沉积搬运，而粘土、粉砂级的非粘性颗粒以所属的生物粪球组分或絮凝体整体快速沉降至海底的，并且倾向于在海底边界层发生循环往复的反絮凝作用-絮凝作用，这样粘性颗粒在海水-沉积物界面之上的底边界层内滞留时间会较长Uk37序列必然受海洋絮凝体沉积行为的影响，保守估计，从柱状样中建立的沉积年龄-Uk37序列比长链烯酮形成年龄-Uk37序列年轻1500年。在冰期间冰期时间尺度上（甚至千年尺度上）的古海洋学研究，1500年的偏差属于完全可接受范围。由于复杂的沉积动力学过程，浮游有孔虫壳体和有机碳14C定年方法在南海深海平原的应用相当有限。