海水自生成因铁锰结核和碳酸盐岩重建南海北部3Ma以来的海底洋流演变

North Pacific deep water,which enters the South China Sea through the Bashi Channal, results in the deposition of slope sediments, and affects the carbon cycle of deep water of the central South China Sea. However its revolution is still sparse.This proposal will (a) investigate the contents and composition of minerals, major and trace elements, and rare earth elements in the profile of authigenic Fe-Mn nodules and carbonate rocks along the cruising tracks, (b) reconstruct the geochronological framework and growth rate of Fe-Mn nodules and carbonate rocks based on the Nd, Sr, Hf and Pb isotopes, and the sequence of stratigraphic definition 10Be and age of AMS14C, (c) trace the diagenesis and sediment environments in time scales according to the results of geochemistry characteristics of mineral generated during the process of diagenesis, (d) assess the time series of the evolution of bottom current for past 3Ma in the northern South China Sea by using integration and contrast methods. The objectives of this project are to investigate the evolution characteristics, periodicity and process of bottom currents and their interactions to the neotectonic movement and pacific deepwater circulation variations, and their indication to the sediment drifts in the northern South China Sea. This research will provides the data set for studying the evaluation of Fe-Mn nodules, the formation of oil & gas/gas hydrate, and deep sea carbon cycle in northern South China Sea.

深海科学孕育着科学上的重大突破和发现。跨越巴士海峡贯入南海的太平洋深层水影响沉积物搬运及深海碳循环，但目前对其在南海的演变过程知之甚少。项目以自生成因铁锰结核和碳酸盐岩为材料，点线结合方式系统测定其生长剖面的矿物组成、常微量元素和稀土元素，并测定洋流演变示踪剂Nd、Sr、Hf、Pb同位素和厘定铁锰结核的10Be、碳酸盐岩的AMS14C年龄，构建铁锰结核、碳酸盐岩的年代学框架和生长速率，研究铁锰结核、碳酸盐岩成岩过程中的矿物、地球化学变化特征，建立不同时间尺度的成岩环境和沉积环境变化序列。同时，运用集成和综合对比方法，建立3Ma以来南海北部的海底洋流演变时间序列，查明海底洋流演变过程、演变阶段性及演变特征，揭示海底洋流演变与新构造运动、太平洋深水洋流变异的响应关系，及其对南海北部沉积物快速堆积体的控制作用，为南海北部铁锰结核资源潜力、油气/天然气水合物成藏、深海碳循环研究提供基础资料。

南海的深水底流影响沉积物搬运、海底成矿环境和资源效应，其受跨越巴士海峡贯入南海的太平洋深层水影响，但对南海底流研究演变及其对太平洋深层洋流响应机制知之甚少。项目以南海海水自生成因铁锰结核、深水珊瑚和碳酸盐岩为研究材料，精细地测定样品及生长剖面的矿物组成、常微量元素和稀土元素，测试Nd、Sr、Pb同位素和不同相态化学元素组成，厘定铁锰结核的10Be、碳酸盐岩的AMS14C年龄。.开展三方面研究（1）铁锰结核的矿物、地球化学特征、成因类型及其形成环境，（2）深水珊瑚与碳酸盐岩的矿物、地球化学特征及环境演变，（3）铁锰结核记录的海底洋流演变对太平洋深层水、区域性构造响应。项目（1）查明南海铁锰结核成因类型、分布区域，揭示不同区域铁锰结核化学元素富集机制，确定西沙台地－中部深海盆是稀土资源开采的优势远景区；（2）鉴定出冷水珊瑚两个种以及四个属，提出了深水珊瑚及礁岩的成因模式；（3）构建结核、碳酸盐岩的年代学框架和底流演变阶段性，揭示南海北部4.8Ma以来海底洋流演变与构造活动、太平洋深水洋流变化的响应关系。.项目发表论文11篇，其中SCI论文7篇；登记计算机软件著作权1项；申报发明专利1项，顺利完成研究并达到预期目标。项目成果丰富了多金属结核成因类型，升华了南海深水珊瑚研究深度和广度，为南海北部深水底流演变及其地貌塑造、资源效应研究提供重要基础资料和理论指导。