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海洋所等在黄河和黄海形成演化研究方面取得进展

文章来源:海洋研究所   发布时间:2019-06-20  【字号:     】  

  国际地学刊物《第四纪科学评论》(Quaternary Science Reviews)6月13日在线刊发了中国科学院海洋研究所研究员万世明(通讯作者)和博士研究生张晋(第一作者)与美国路易斯安那州立大学、南京大学、同济大学、自然资源部第一海洋所、青岛海洋地质所等单位合作的最新研究成果“History of Yellow River and Yangtze River delivering sediment to the Yellow Sea since 3.5Ma: Tectonic or climate forcing?”。科研人员通过南黄海盆地三百米钻探岩芯的沉积记录研究发现,黄海在过去350万年前-80万年前之间长达270万年的时间里主要是陆相盆地,从80万年前以来才发生了大规模海侵而成为黄海,同时黄河开始贯通注入南黄海,这主要归因于青藏高原东北部在晚上新世-更新世的隆起和中国东部沿海及闽浙隆起带的构造沉陷。

  喜马拉雅-青藏高原在约5000万年前印度-欧亚大陆碰撞之后的阶段性隆升被认为强烈地改变了亚洲地形、河流、季风乃至全球气候。东亚边缘海如黄海在新生代以来接受了黄河、长江等大河输入的上千米巨厚沉积物,因而是研究陆-海相互作用、构造-气候交互影响的关键区域。但是,由于缺少良好年代控制的长岩芯记录,研究人员对黄海的海侵历史、黄河和长江的注入黄海历史等重要科学问题并不清楚。研究人员以中国大陆架钻探计划(CSDP)在南黄海钻取的CSDP-1站位长达300米、底部年代达350万年前的连续岩芯为研究材料,通过沉积相、粘土矿物和Sr-Nd同位素组成等研究了沉积物来源和黄海古环境演化历史,首次重建了晚上新世以来连续、高分辨率的长江、黄河输入南黄海的历史及黄海大规模海侵的长期记录。

  沉积物粒度、结构和组成等显示,岩芯上部82米(约80万年前以来)主要为夹杂少许薄砂层的灰色富含海相有孔虫和介形虫的粉砂或粘土质粉砂,指示浅海相沉积环境;而底部82-300米(约80万年前-350万年前)为间夹少量粉砂或砾石层的灰黄色-深褐灰色的砂或砂质粉砂,且常见交错层理、植物碎片、钙质结核等,而海相化石极少,指示了河湖相沉积环境。通过与其他长岩芯的良好对比,提出黄渤海第四纪的大规模海侵大致同步,发生于约80万年前。黄海过去350-80万年间缺少全球大洋共有的10万年或4万年周期性大幅度海平面升降(约120),突出反映了区域构造作用的重要影响,推测中更新世之前未下沉的闽浙隆起带阻隔了太平洋海水向黄渤海的入侵。此外,岩芯粘土矿物和同位素组成及其潜在源区对比显示,约80万年前研究区沉积物源发生了明显的变化,350万年前-80万年前物源主要来自于老长江物质,80万年前以来却主要来自于黄河,暗示黄河至少从中更新世就开始影响南黄海。前人研究认为长江在2300万年前贯通形成并流入苏北-南黄海盆地,其沉积中心在中更新世左右从苏北-南黄海盆地转移到现今的长江口,暗示了当时长江下游河道和河口三角洲的向南迁移。黄河的形成演化历史也备受争议,时间从始新世到晚更新世不等,但最近从黄河入海的最后构造咽喉——三门峡地层的研究表明黄河的最终贯通入海时间更可能在中更新世左右,这一年龄和南黄海沉积物源转型时间非常吻合。

  80万年前黄渤海大规模海侵的开始和物源的转换、黄河的贯通和长江口的向南迁移,这一系列重要事件在时间上的惊人一致性,暗示着共同的控制机制。结合青藏高原隆升历史,研究人员提出构造作用是控制黄河、长江及其黄渤海沉积环境演化的一级因素,晚上新世以来青藏高原东北部的隆升以及气候变化,共同驱动了东亚大河水系演化及中国东部边缘海的构造沉降。该研究提升了人们对晚新生代以来构造和气候控制河流和边缘海演化的理解与认识。

  该项研究得到国家自然科学优秀青年基金(万世明)、青岛海洋科学与技术国家实验室鳌山人才计划项目、全球变化与海气相互作用专项等的支持。

  论文链接

 

东亚地形和研究站位图 

 

南黄海CSDP-1孔岩性和沉积相变化

 

晚上新世以来黄渤海海侵、黄海物源转变及其构造-气候联系

 

中更新(A)(B)的黄渤海沉积环境和黄河、长江演化的示意图 




(责任编辑:叶瑞优)

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