晚中新世-早更新世南海底层水演变的Nd同位素记录

Nd isotopes preserved in ferromanganese oxide in marine sediments have become an important tool for tracing the evolution of ocean water mass circulation through time. Nd isotopes extracted from bulk sediments by using hydroxylamine hydrochloride (HH) solution can provide high resolution sedimentary records of sea water information.ODP1148 lies to the northern South China Sea and beyond three kilometer water depth, preserving sequential sediment record since Oligocene. It is one of the best optimum material for studying the formation, evolution and paleoenvironment of South China Sea. In this study we select 1Ma-8Ma ODP site 1148 sediment samples, according to the 0.1Ma resolution, extracting the Sr-Nd-Pb isotopes and rare earth elements composition from ferromanganese oxide in these sediments. The purpose is to relize the evolution of the bottom water during the Late Miocene to early Pleistocene in the South China Sea and discuss the variation of bottom water mass in South China Sea after the Bashi Strait uplift. Through this study, it is helpful to improve the knowledge of the tectonic evolution age model of South China Sea, and also can reconstract the West Pacific deep water paleocirculation.

南海深海沉积物记录了海盆构造演化、太平洋水团性质变化的重要信息。ODP1148钻孔位于南海北部，巴士海峡西侧，水深超过三千米，保存了渐新世以来的连续沉积记录，为南海的形成、演化及其环境变化提供了最佳的研究材料。本研究主要利用ODP1148岩芯从1Ma-8Ma所对应的沉积物样品，按10万年左右的分辨率提取其记录南海底层水性质的Fe-Mn氧化物中Sr-Nd-Pb同位素及REEs等微量元素组成，了解晚中新世到早更新世时期南海底层海水的演变历史，探讨巴士海峡上升过程南海底层水与太平洋深层水在地球化学性质上的差异变化，以及巴拿马海峡关闭后南极底部水团（AABW）向北渗透对南海底层水的影响。本项目对于完善南海海盆演化年龄模式，了解南海扩张结束后南海底层水性质的变化，以及西太平洋深层水团演化都具有重要的科学价值。

南海长时间尺度的沉积记录，为南海的形成、演化及其环境变化提供了最佳的研究材料。本研究主要利用南海ODP1148的岩芯，从1 Ma-8 Ma所对应的沉积物样品，按10万年左右的分辨率提取其记录南海底层水性质的元素、同位素化学组成，了解晚中新世到早更新世南海底层水的演变历史，探讨巴士海峡上升前后南海底层水在地球化学性质上的差异及其对南海构造变化的响应。实验的稀土元素结果与前人类似，其页岩标准化的配分模式显示为明显的Ce异常和中稀土富集。Sr同位素的结果大部分都在0.7091-0.7095之间，其中3 Ma-1.5 Ma之间Sr同位素偏高（大于0.7095），与大洋历史时期Sr同位素相比，我们的结果整体上偏高，实验对Sr同位素组成有一定影响。Nd同位素结果显示，在8 Ma-6.6 Ma期间，同位素的值都小于-9，而在6.6 Ma-1 Ma期间，其同位素的值几乎都大于-9。据研究，南海与太平洋唯一的连通通道巴士海峡抬升时期大约在6.5 Ma，这与Nd同位素结果的转变时期非常吻合。太平洋深部水分层明显，随水深的增加Nd同位素是逐渐降低的，在8 Ma-6.6 Ma之间，巴士海峡还未构造抬升，南海底层水与太平洋深部水可以自由交换，南海底层水Nd同位素较低。之后随着太平洋板块向欧亚板块俯冲，吕宋岛弧和欧亚板块发生碰撞使得巴士海峡构造上升，南海底层水逐渐失去了与太平洋深部水的直接交换，海水Nd同位素值开始升高。本项目还原了南海底层水在晚中新世-早更新世南海底层水的变化过程，揭示了巴士海峡受构造抬升在南海沉积物中的证据及其响应，完善了南海海盆构造演化年龄模式。