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陳天然等-GRL: 珊瑚沙島沉積年代地層學研究取得新進展

【發布時間 Updated】:2019-09-05  |  【打印 Print】 【關閉 Close

       近日,中科院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室陳天然研究員與澳大利亞昆士蘭大學科學家合作,在珊瑚沙島(以下簡稱沙島)沉積年代地層學問題上取得重要進展,研究成果以 “Tropical sand cays as natural paleo-cyclone archives” 為題發表在《地球物理研究快報》上。    

  沙島發育于珊瑚礁坪,出露于海面之上,由鈣質生物骨骼堆積而成。現代沙島大多發育于中、晚全新世,其發育過程與風暴活動緊密相連,是潛在的古風暴記錄載體。由于沙島堆積過程異常復雜,其沉積年代地層學問題至今仍沒有很好地解決,所用定年材料多種多樣,顛倒的地層年代十分普遍。    

  南海北部西沙群島是全球受熱帶風暴影響最頻繁的地區之一。研究人員在西沙廣金島上一處2米深的坑內選取2個剖面,根據1厘米和2厘米的間隔原位采集沉積物樣品。詳細研究了剖面的生物組份、粒度變化等;通過鹿角珊瑚、3種底棲有孔蟲、腹足類殼體和軟珊瑚骨針的U-Th同位素和AMS14C測年,發現底棲有孔蟲和磨損的珊瑚枝年代顯著偏老,而完好的珊瑚枝U-Th年代是建立珊瑚沙島地層年代最好的代用指標。研究人員還根據準確的地層年代,重建了西沙群島近500年以來的古風暴序列,顯示小冰期(~1600-1900 CE)南海北部風暴頻率和強度有顯著增加的趨勢,這與古文獻記錄有極好的對應。   

  該研究主要貢獻:一是解決了復雜的水動力環境下堆積的沙島內部年代地層學的研究難題,這是進一步研究沙島堆積過程、動態變化、古環境記錄等的基礎。二是為系統展示風暴的建造與侵蝕雙重作用下沙島的堆積過程提供新認識:即頻繁的風暴并不能加速沙島的堆積,但能擴大堆積材料的來源,特別是年代久遠的古珊瑚樣品,導致沉積層內部的年齡混合更加強烈。三是提出沙島是古風暴記錄的新載體,記錄的古風暴信息將更加全面準確。   

  該研究解決了風暴影響下的沙島層序地層學難題,提出了風暴搬運堆積和侵蝕雙重作用下沙島的堆積過程,發現了西沙一座沙島500年快速堆積了近2米,本文同位素年代等所有研究數據已向全球公開。   

  該研究成果受到國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會等項目的資助。 

  相關論文信息:https://doi.org/10.1029/2019GL084274 

(a)樣品的U/Th和14C年代; (b)用珊瑚枝U/Th年齡建立的地層年代 

(a)粒徑>2mm沉積物重量占總重量的百分比序列;(b)小冰期以來南海北部古風暴的古文獻記錄 

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