南海IODP 1433A钻孔沉积物剩磁记录机制及磁性矿物对古气候变化的响应研究

The South China Sea (SCS) is situated at the junction of the Eurasian, Pacific, and Indo-Australian plates. Meanwhile, the SCS hosted most of erosion products from the East Asian. Thus, the SCS has been at the center stage of many first-order tectonic (i.g. continental margin break-up and basin formation) and paleoclimatic events. As the most commonly used methods for the research of ODP and IODP sediments, paleomagnetism and environmental magnetism have been applied to the SCS. However, the mechanisms of natural remanence magnetization record and environmental magnetism have remained poorly constrained on the SCS. In this project, detailed rock magnetic and paleomagnetic analysis will be carried on the discrete samples at IODP Site 1433A (Leg 349 sponsored majorly by the Ministry of Science and Technology of the People’s Republic of China) in the SCS to study the mechanism of variations in magnetic and the fidelity of the remanence record. Combined with the relative paleointensity and the results of shipboard data, we aim to construct a reliable magnetostratigraphy and discuss how magnetic properties of the sediments respond to climatic changes of this region. This study will provide foundation for the interpretation of magnetic properties of the SCS sediments and new insights into constructing a reliable magnetostratigraphy in the SCS. In summary, our study will further facilitate application of paleomagnetism and environmental magnetism of the SCS.

南海位于欧亚板块、西太平洋板块和印度—澳大利亚板块的交汇处，同时作为东亚大陆物质剥蚀的主要沉积汇，使其成为研究大陆裂解与盆地形成等地球动力学问题，以及东亚季风及古气候演化等重要科学问题的理想区域。古地磁学和环境磁学作为大洋钻探计划 (ODP或IODP)常用的研究手段，已在南海沉积物中开展过工作，但目前该区沉积物中磁性矿物对气候变化的响应以及沉积物天然剩磁记录的机制尚不明确。依托我国资助的南海IODP 349航次，本项目拟选择该航次U1433A孔为研究对象，开展系统的岩石磁学和古地磁学分析，探讨该区沉积物中磁性矿物的变化规律和剩磁记录的可靠性，结合地磁场相对强度曲线及船上获得的连续数据，建立可靠的磁性地层，并探讨磁性矿物的变化对气候演化的响应机制。研究结果将为在该区建立磁性地层年龄框架提供“模式”参考，并为应用环境磁学方法研究南海沉积物记录的气候变化提供有力的理论支撑。

南海沉积环境复杂，沉积物中磁性矿物具有多样性。这种复杂过程影响了地磁场记录的可靠性，但也为重建古气候演化提供了可能。.对南海IODP U1433A钻孔沉积物进行详细的岩石磁学和古地磁分析，发现载磁矿物分别以胶黄铁矿和磁铁矿为主。结合船测结果，松山—布容期的边界(0.773 Ma)调整到~185 mbsf，磁化率等参数变化曲线可以很好地匹配ODP 1146孔和ODP 677孔深海氧同位素曲线。磁性矿物的变化与南海冰期/间冰期气候变化及海平面升降有关：冰期时，海平面下降，巽他陆架出露导致南海和印度洋的海水交换通道关闭，仅与太平洋进行微弱的海水交换，南海整体相对封闭，沉积环境处于还原状态，此外，陆架上发育古河流缩短了陆源碎屑进入南海的距离，为产生大量的胶黄铁矿提供了物源，因此，磁铁矿发生溶解，生成大量的胶黄铁矿。而间冰期时，海平面高度与现今相似，在季风的作用下形成穿越海盆的双向环流，并与印度洋、太平洋均保持着较强的海水交换。沉积环境偏氧化，大部分的磁铁矿得以保存。本钻孔中磁性矿物的演化模式同南海北部陆架海区的ODP 1146孔不同，后者主要反映受冰期/间冰期气候变化影响的磁性矿物输入量多寡的变化。.胶黄铁矿在交变退磁过程中受旋转剩磁(GRM)的影响，难以进行完全退磁。但其形成机制尚未完全获知。我们对IODP U1433A孔中含有胶黄铁矿的样品的GRM进行了系统的岩石磁学分析，发现：胶黄铁矿和其共存的磁铁矿都可以获得GRM。但磁铁矿不能独立获得GRM。因此，热退磁或先进行至400 °C的热退磁而后采用系统的交变退磁可能是有效提取特征剩磁的办法。此外，胶黄铁矿的GRM的效应足以影响到ARM的获得过程及其交变退磁过程，但不足以对SIRM的交变退磁过程产生影响。样品所获得GRM值与饱和等温剩磁呈线性关系，而与矫顽力无明显关系，证明GRM可以用来对胶黄铁矿的含量进行评估。.本研究的结果表明，在南海开展古地磁研究和环境磁学分析时，必须以详细的岩石磁学为手段厘清载磁矿物的种类，才可以避免使用不可靠沉积记录进行磁性地层定年及错误解读古气候信息。