趙仁杰，陳志華*，劉合林，唐正，黃元輝，李云海，葛淑蘭

(1.國(guó)家海洋局第一海洋研究所 海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266061；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266061；3.國(guó)家海洋局第三海洋研究所，福建 廈門(mén) 361005)

15 ka以來(lái)羅斯海陸架巖心沉積學(xué)記錄及古海洋學(xué)意義

趙仁杰1,2，陳志華1,2*，劉合林1,2，唐正1,2，黃元輝1，2，李云海3，葛淑蘭1,2

(1.國(guó)家海洋局第一海洋研究所 海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266061；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 海洋地質(zhì)過(guò)程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266061；3.國(guó)家海洋局第三海洋研究所，福建 廈門(mén) 361005)

本文對(duì)取自羅斯海陸架的JB04巖心沉積物進(jìn)行AMS14C測(cè)年、粒度、有機(jī)碳等測(cè)試，結(jié)合沉積物粒度組分因子分析，研究該巖心的沉積學(xué)記錄，探討其古海洋學(xué)意義。結(jié)果顯示：JB04巖心沉積物的底部年齡為15 ka；沉積物粒度組分因子分析提取出3個(gè)環(huán)境敏感粒級(jí)，分別代表正常冰海沉積、低能海洋沉積和高能海洋沉積；綜合沉積物巖相及沉積物組成特征，可以將巖心分為4段，從底部到頂部依次為主要受冰蓋刮蝕影響的冰蓋下沉積、屬低能海洋環(huán)境的冰架下沉積、屬高能海洋環(huán)境的冰架前緣沉積和主要受冰山影響的季節(jié)性海冰區(qū)沉積。該巖心的沉積地質(zhì)記錄及其古海洋學(xué)研究對(duì)全面認(rèn)識(shí)羅斯海的海洋環(huán)境演變具有重要的意義。

羅斯海；粒度；因子分析；沉積環(huán)境

1 引言

由于特殊的地理位置、環(huán)境和氣候特征，南極(包括南極大陸和南大洋)對(duì)全球氣候變化的驅(qū)動(dòng)和響應(yīng)是地球系統(tǒng)科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，在全球氣候變化研究中具有特殊的意義。羅斯海位于世界上最大冰架羅斯冰架的北部，其大陸架面積占整個(gè)南極大陸架的18%[1]，溝通連接南太平洋和南極大陸，周邊海域的海冰季節(jié)變化十分顯著，其海洋環(huán)境變化對(duì)南極以及全球氣候均有顯著影響[2]，羅斯海成為全球氣候變化及海洋環(huán)境演化研究的熱點(diǎn)。20世紀(jì)60年代以來(lái)，在羅斯海及周邊海域開(kāi)展了包括海洋沉積、構(gòu)造及海洋環(huán)境等方面的大量工作，在冰磧物、冰川沉積物以及冰期歷史重建等方面取得了一系列創(chuàng)新性成果，完善了對(duì)羅斯海海洋沉積過(guò)程等的認(rèn)識(shí)[3—5]。如Alley等[6]研究表明在羅斯海大陸架上廣泛分布冰磧物和近端冰海沉積物，揭示了羅斯海冰蓋擴(kuò)張到大陸架的演化歷史。Shipp和Anderson[7], 及Domack等[8]對(duì)大量羅斯海地球物理資料和地質(zhì)資料研究表明，冰蓋接地線在末次冰盛期可擴(kuò)張到陸架邊緣附近。Mosola和Anderson[9]研究表明，冰架在13.8 ka BP之前已經(jīng)到達(dá)大陸架邊緣，很可能是在21 ka BP以后以一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的速率后退，最終在6.6 ka退至羅斯島附近。Mckay等[10]和Anderson等[11]對(duì)取自西羅斯海的活塞巖心樣品研究表明，典型向上的連續(xù)地層為冰磧物-冰蓋接地線前端-冰蓋接地線末端，其顯著的特點(diǎn)是硅藻豐度的增加。這些研究從不同的角度揭示了全新世以來(lái)羅斯海周邊海洋環(huán)境的演化過(guò)程。然而，根據(jù)沉積物巖心地層的連續(xù)變化來(lái)揭示羅斯海全新世以來(lái)的古環(huán)境和古氣候演化研究仍相對(duì)缺乏，在羅斯海運(yùn)用沉積物柱狀樣開(kāi)展沉積學(xué)研究，將為羅斯海的古海洋環(huán)境演化研究提供新證據(jù)和有益參考。

沉積物粒度分析是追溯沉積物來(lái)源、反映沉積物輸運(yùn)與沉積過(guò)程和重建沉積環(huán)境與歷史的重要手段，已廣泛應(yīng)用于海洋古環(huán)境和古氣候研究[12—14]。由于沉積物粒度參數(shù)只能近似反映沉積環(huán)境的變化，且一般具有多解性，難以準(zhǔn)確判定復(fù)雜的物源和搬運(yùn)、沉積過(guò)程等古海洋環(huán)境變化[15]?；诮y(tǒng)計(jì)學(xué)原理的沉積物粒度因子分析可以彌補(bǔ)粒度參數(shù)在古海洋環(huán)境演化上應(yīng)用的不足，被成功應(yīng)用于探討海底沉積物物源和輸運(yùn)等海洋沉積(動(dòng)力)問(wèn)題[16—17]，獲得了良好的效果[18—19]，因此，結(jié)合沉積物粒度分析與因子分析能更好的反演海洋沉積環(huán)境和沉積過(guò)程的演化。

本文擬利用羅斯海西部古冰蝕海槽Joides海盆區(qū)(Joides Basin)獲得的JB04巖心沉積物，利用沉積物有機(jī)碳、粒度和AMS14C測(cè)年等的綜合分析，揭示羅斯海西部15 ka以來(lái)的古海洋環(huán)境演化。

2 研究區(qū)概況

羅斯海位于72°S～85°S，160°E～160°W之間，西靠維多利亞地，東臨愛(ài)德華七世地，南界為羅斯冰架，北界至大陸架外緣，面積約96×104km2[1, 9]。羅斯冰架主要由東南極冰蓋(East Antarctic Ice Sheet, EAIS)和西南極冰蓋(West Antarctic Ice Sheet，WAIS)供給，東南極冰架的面積約1.65×106km2，西南極冰架的面積約0.75×106km2[20]。羅斯海大陸架面積約45 000 km2，平均水深530 m，陸架坡折處位于水深700 m左右。陸架上存在過(guò)去冰期冰流產(chǎn)生的一系列北-南向的海槽[9](圖1)。

圖1 羅斯海JB04巖心取樣位置及環(huán)流圖Fig.1 Location of core JB04 and circulation patterns of Ross Sea

羅斯海陸架上存在3個(gè)主要的水團(tuán)，分別為陸架水(Shelf Water，SW)、繞極深層水(Circumpolar Deep Water，CDW)和南極表層水(Antarctic Surface Water，AASW)[1,21—22]。陸架水是冬季表層水結(jié)冰析出的鹽水，南極表層水是由于海冰融化產(chǎn)生的低鹽水團(tuán)，而繞極深層水又轉(zhuǎn)變成向南的變性繞極深層水(Modifified Circumpolar Deep Water，WCDW)[22]。羅斯海陸架區(qū)最重要的物理海洋過(guò)程是繞極深層水在陸架上分散成變性繞極深層水，來(lái)自變性繞極深層是的兩條“水舌”注入陸架區(qū)(圖1)。東部水舌在高鹽陸架水團(tuán)表面(約250 m深處)、低鹽陸架水團(tuán)以下流入陸架；西部水舌則遭遇更高密度的高鹽陸架水團(tuán)，通常以表層流方式進(jìn)入陸架；受氣旋式環(huán)流影響，水舌向南偏移。西部暖心水舌主體位于彭內(nèi)爾淺灘(Pennell Bank)以東，厚達(dá)300 m，向南可擴(kuò)展到麥克默多灣[21]。陸架水鹽度控制著暖心水舌的垂向分布范圍及表層水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給[23]。

3 樣品和方法

本研究所用樣品為2014—2015年中國(guó)第31次南極科學(xué)考察獲取的1根沉積物柱狀樣(JB04)，其采樣點(diǎn)位于羅斯海西部Joides海盆區(qū)(圖1)，水深510 m，巖心長(zhǎng)度314 cm。巖心按照2 cm間隔取樣，分別進(jìn)行粒度分析和有機(jī)碳測(cè)試，同時(shí)挑取巖心中適合的測(cè)年樣品進(jìn)行AMS14C測(cè)年。各測(cè)試分析方法如下：

使用Malvern 2000型激光粒度分析儀進(jìn)行粒度測(cè)試，取樣間距為2 cm。樣品的前處理包括去除有機(jī)質(zhì)、鈣質(zhì)生物和生物硅。儀器檢測(cè)范圍為0.02～2 000.00 μm，測(cè)量準(zhǔn)確性達(dá)99%(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)粒子檢驗(yàn))，重復(fù)性誤差小于1%。其中大于2 mm顆粒數(shù)是將冷凍干燥后的樣品過(guò)孔徑為2 mm的標(biāo)準(zhǔn)分樣篩，篩選出大于2 mm樣品并統(tǒng)計(jì)其數(shù)量。沉積物含水率測(cè)量是先對(duì)各層位濕樣進(jìn)行稱(chēng)重，將稱(chēng)重后樣品進(jìn)行冷凍干燥并對(duì)干燥后樣品及樣品袋稱(chēng)重，計(jì)算出沉積物中水的質(zhì)量，用水的質(zhì)量除以?xún)魸裰貋?lái)計(jì)算質(zhì)量含水率。上述分析測(cè)試在國(guó)家海洋局第一海洋研究所海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

使用DELTA V Advantage質(zhì)譜儀對(duì)沉積物進(jìn)行全樣有機(jī)碳測(cè)試，取樣間距為4 cm。樣品先通過(guò)加酸加熱去除無(wú)機(jī)碳，然后將處理后的樣品過(guò)濾加蒸餾水洗滌至中性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試誤差為0.2‰，儀器誤差為0.06‰。有機(jī)碳測(cè)試在國(guó)家海洋局第二海洋研究所完成。

AMS14C測(cè)年以有機(jī)碳中酸不溶組分(Acid Insoluble Organic fraction，AIO)和貝殼為材料，測(cè)試分析在美國(guó)Beta實(shí)驗(yàn)室完成。

4 結(jié)果

4.1 年代框架

羅斯海沉積物中鈣質(zhì)含量很少，在JB04巖心中沒(méi)有找到有孔蟲(chóng)殼體，貝殼也只是在特定層位出現(xiàn)，所以JB04巖心年代框架是在有機(jī)碳中酸不溶組分和貝殼的AMS14C測(cè)年結(jié)果上建立的。巖心有機(jī)碳和貝殼的碳儲(chǔ)庫(kù)校正是在Beta實(shí)驗(yàn)室完成，其中有機(jī)碳中的14C受到碳儲(chǔ)庫(kù)年齡和老碳年齡的共同影響，貝殼中的14C只受碳儲(chǔ)庫(kù)年齡的影響，而沉積物老碳年齡是通過(guò)比對(duì)同一層位(197 cm)兩種材料測(cè)年結(jié)果的基礎(chǔ)上獲得的。兩種材料的年齡差作為巖心的老碳年齡，老碳年齡為3 630 a。測(cè)年結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 JB04巖心AMS14C測(cè)年結(jié)果及校正后的日歷年齡

從時(shí)間序列來(lái)看，33 cm和127 cm處有機(jī)碳測(cè)年得到的日歷年齡是(5 315±30) cal a BP和(8 915±113) cal a BP，發(fā)生年齡的倒轉(zhuǎn)，可能是受老碳污染等的影響，所以不作為地層年代控制點(diǎn)。因此，JB04巖心年齡控制點(diǎn)共有8個(gè)，通過(guò)線性?xún)?nèi)插及外推，得到巖心底部年齡為15 000 cal a BP(圖2)。線性沉積速率結(jié)果顯示，各階段的沉積速率不一，其中沉積速率最高的時(shí)期出現(xiàn)于9 138 cal a BP～8 700 cal a BP，可達(dá)80 cm/ka。

圖2 JB04巖心深度—年齡模式及沉積速率Fig.2 The depth-age model and sedimentation rate of core JB04

4.2 沉積地層特征

由沉積物粒度特征，確定JB04巖心巖性主要為砂質(zhì)粉砂，如圖3所示，根據(jù)JB04沉積物巖心顏色、粒級(jí)組成(黏土、粉砂、砂)、粒度參數(shù)(平均粒徑MZ、分選系數(shù)δ)、含水率及TOC等變化特點(diǎn)，可將該巖心沉積物分為4層，具體分層描述見(jiàn)表2。

表2 JB04巖心層位描述表

圖3 JB04巖心巖性地層和主要沉積學(xué)指標(biāo)的變化Fig.3 Lithostratigraphy and temporal variations in major sedimentary indexes of core JB04

4.3 環(huán)境敏感因子的提取

粒度數(shù)據(jù)是利用激光粒度儀獲得的粒徑為0.02～2 000.00 μm的沉積物百分含量，采用因子分析法提取敏感粒級(jí)組分，以不同粒級(jí)組分的百分含量為變量，利用SPSS19軟件對(duì)JB04巖心進(jìn)行因子分析，結(jié)果表明3個(gè)主因子的累積方差達(dá)到93.02%，因子提取結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 JB04巖心因子提取結(jié)果

由JB04巖心沉積物粒度主成分因子荷載分析可以得出，因子一在初始因子中所占的方差貢獻(xiàn)為46.858%，經(jīng)過(guò)最大方差法旋轉(zhuǎn)后所占的方差貢獻(xiàn)為46.784%。因子二在初始因子中所占的方差貢獻(xiàn)為36.926%，經(jīng)過(guò)最大方差法旋轉(zhuǎn)后所占的方差貢獻(xiàn)29.178%。因子三在初始因子中所占的方差貢獻(xiàn)為9.238%，經(jīng)過(guò)最大方差法旋轉(zhuǎn)后所占的方差貢獻(xiàn)17.060%。篩選出3個(gè)主因子得分大于0.876的值(表4)，并提取3個(gè)因子相對(duì)應(yīng)的敏感粒級(jí)組分。其中，因子一對(duì)應(yīng)敏感粒級(jí)為小于3.9 μm的黏土組分，因子二對(duì)應(yīng)敏感粒級(jí)為63～125 μm的組分，因子三對(duì)應(yīng)敏感粒級(jí)為250～500 μm的組分。3組分沉積物所代表的沉積(動(dòng)力)環(huán)境在討論部分進(jìn)行詳細(xì)描述。

表4 JB04巖心沉積物粒度主成分因子荷載分析

5 討論

5.1 沉積物敏感粒級(jí)組分的環(huán)境制約

根據(jù)沉積物粒度參數(shù)因子分析獲得的3個(gè)環(huán)境敏感粒級(jí)分別是小于3.9 μm的黏土組分，介于63～125 μm的組分和250～500 μm的組分。在極地海洋沉積物中，粗顆粒的冰筏碎屑較為常見(jiàn)，主要來(lái)源于大量從陸地冰川分離出來(lái)的冰山和大冰塊攜帶、搬運(yùn)并卸載入海沉積的陸源碎屑。已有研究表明大于63 μm的砂粒級(jí)組分是冰筏碎屑的指示粒級(jí)[24—26]，雖然63～125 μm和250～500 μm都是冰筏碎屑的組分，但是它們指示的環(huán)境因素是不同的。已有研究表明，海冰主要攜帶的是小于250 μm以下的細(xì)砂級(jí)，而大于250 μm主要是有大冰塊及冰山搬運(yùn)進(jìn)入海洋[27—28]。同時(shí)，Anderson等在對(duì)南極陸架沉積物分類(lèi)時(shí)指出，冰架下沉積指示了低能的海洋環(huán)境，而冰架前緣沉積指示了高能的海洋環(huán)境[29]，海洋環(huán)境不同攜帶砂粒級(jí)的能力也有所不同。沉積物中小于3.9 μm的組分為黏土組分，其變化通常與河流、風(fēng)塵物質(zhì)輸入及冰海沉積作用過(guò)程有關(guān)[28—31]，而在南極地區(qū)，河流和風(fēng)塵物質(zhì)的影響很小，所以黏土組分代表正常的冰海沉積。

5.2 15 ka以來(lái)沉積相變化

根據(jù)柱狀沉積物特征，將其劃分為4層(圖3)，利用各層沉積物粒度參數(shù)及其組合來(lái)探討不同層位的沉積相，由于巖心礫石百分含量不足以參加分類(lèi)，故選用無(wú)礫?？朔╗32]，并作出各層粒度頻率曲線，結(jié)果如圖4。根據(jù)福克三角分類(lèi)圖可以看出，巖心巖性為黏土質(zhì)粉砂，但是其各層位集中趨勢(shì)有明顯的差別。本研究結(jié)合敏感粒級(jí)曲線分布對(duì)各層位進(jìn)一步分析研究，著重討論不同層的古海洋學(xué)意義。

5.2.1 15.0 ka BP～11.7 ka BP

從沉積物剖面的變化(圖3)可知，層1為橄欖灰色混雜沉積，無(wú)分層無(wú)結(jié)構(gòu)，分選較差；如圖4所示，黏土沉積較其他層位較高，且其頻率分布曲線為明顯的單峰，指示影響沉積過(guò)程的因素較為單一。Domack等[8]，Anderson和Balshaw[29]研究表明，混雜沉積巖可能來(lái)源于冰蓋下沉積、冰海沉積和開(kāi)放性海域沉積。而層1含水率和TOC含量在整段巖心中處于最低值，并且變化趨勢(shì)不明顯，根據(jù)Licht和Dunbar研究冰蓋下沉積和冰海沉積的區(qū)別時(shí)指出，冰蓋下沉積相對(duì)冰海沉積由于冰蓋隔絕有機(jī)質(zhì)的輸入，TOC含量較低[33]；Domack等對(duì)幾個(gè)取自羅斯海的巖心進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在冰蓋下沉積物含水率在25%～35%之間波動(dòng)[8]，推測(cè)是由于上覆冰蓋的壓實(shí)作用，沉積物密實(shí)。因此，層1應(yīng)是冰蓋下沉積，代表著單一來(lái)源的冰蓋下環(huán)境[34]。

由巖心敏感粒級(jí)年代學(xué)變化(圖5)得出，63～125 μm和250～500 μm組分變化趨勢(shì)基本相同，黏土組分變化較為明顯。黏土組分在13.0 ka BP～11.7 ka BP期間逐漸增大，表明在13.0 ka BP時(shí)沉積環(huán)境發(fā)生變化。Halld等對(duì)默克麥多灣沿岸的環(huán)境和注出冰川冰厚度研究表明：18.0 ka BP～13.0 ka BP，冰厚度處于較厚的時(shí)期，在13.0 ka BP之后冰蓋開(kāi)始發(fā)生消融，冰厚度開(kāi)始變薄[35—36]。而根據(jù)Dome C冰心氘同位素溫差研究表明，在15.0 ka BP～12.5 ka BP期間，溫度低，在12.5 ka BP之后溫度上升[37]。推測(cè)巖心粒級(jí)組分在13.0 ka BP的變化是由于冰蓋消融，冰厚度減小，減小了底部的刮蝕而造成[19, 34]。

圖4 JB04巖心福克三角分類(lèi)圖和粒度頻率曲線Fig.4 Textual classification of sediments by Folk and grain size frequency curves of core JB04

圖5 JB04巖心敏感粒級(jí)年代學(xué)變化Fig.5 The chronolgy change of sensitive grain size of core JB04

因此，結(jié)合沉積物特征分析和相同地質(zhì)年齡的前人成果，認(rèn)為該時(shí)期氣候寒冷，巖心為冰蓋覆蓋，層1是冰川下沉積，冰蓋搬運(yùn)沉積為單一的沉積物來(lái)源。

5.2.2 11.7 ka BP～9.5 ka BP

由沉積物剖面變化(圖3)可知，層2為深灰綠色混雜沉積巖，具有分層結(jié)構(gòu)，礫石含量較少，含水率較層1明顯增大，推測(cè)該階段由冰蓋下沉積轉(zhuǎn)變成冰架下沉積。TOC含量較層1開(kāi)始出現(xiàn)輕微波動(dòng)，且沉積物粒度有變粗趨勢(shì)，表明此時(shí)沉積物來(lái)源發(fā)生變化；從?？巳菆D和頻率曲線可以看出，層2頻率曲線變化大，指示了影響沉積過(guò)程的因素較為復(fù)雜。

Domack等通過(guò)研究冰蓋-冰架-開(kāi)放性海域沉積過(guò)程得出，冰架下沉積物分選好于冰架前緣沉積物，且沉積物具有分層[8]。如圖3層2中含水率的增大，此時(shí)巖心受到的壓實(shí)作用較小，由于上覆的冰架較厚阻隔陽(yáng)光，限制了生物生長(zhǎng)所需主要物質(zhì)來(lái)源，生產(chǎn)力低。因此，認(rèn)為層2為冰架下沉積。

Anderson和Balshaw[29]，及Mckay等[34]研究表明，冰蓋接地線前端沉積物主要沉積由低能水環(huán)境從底部碎屑層帶來(lái)的沉積物，在層2中，63～125 μm組分的百分含量增大趨勢(shì)明顯，而250～500 μm組分的百分含量基本不變(圖5)，也說(shuō)明了層2為冰架下沉積環(huán)境。

5.2.3 9.5 ka BP～7.0 ka BP

由沉積物剖面變化(圖3)可知，層3為深灰綠色無(wú)分層的混雜沉積巖，礫石含量較多，分選明顯變差，含水率比層2略有下降，推測(cè)是分選性較差沉積物孔隙度減小造成的，但整段趨勢(shì)與TOC相同，呈增大趨勢(shì)。從?？巳菆D和頻率曲線可以看出，層3的砂含量較其他層位較高，該階段沉積物中250～500 μm組分百分含量增大趨勢(shì)明顯。該層以上特征都說(shuō)明了該階段水動(dòng)力和生產(chǎn)力都呈增大趨勢(shì)發(fā)展。

綜上，該時(shí)期水動(dòng)力環(huán)境呈增強(qiáng)趨勢(shì)發(fā)展，推測(cè)是該時(shí)期氣候漸暖，冰架退縮，冰架解體形成冰山，冰山融化造成大量冰筏碎屑沉積，沉積速率明顯增大；同時(shí)，生產(chǎn)力略呈上升趨勢(shì)發(fā)展。

5.2.4 7.0 ka BP～2.6 ka BP

根據(jù)柱狀樣剖面層位變化(圖3)可知，層4主要為黃綠色的硅質(zhì)泥或軟泥，無(wú)分層結(jié)構(gòu)，巖性無(wú)明顯變化，大于2 mm顆粒數(shù)和直徑為1 cm的礫石在整段不規(guī)律出現(xiàn)，推測(cè)是冰山攜帶成因、較大水動(dòng)力的冰川融水搬運(yùn)帶來(lái)或較大的海水動(dòng)力作用形成；從?？巳菆D中可以看出，粉砂含量較高，而其頻率曲線顯示雙峰曲線，指示影響沉積物過(guò)程為混合沉積，推測(cè)有多種沉積物搬運(yùn)作用造成的。

前人研究結(jié)果表明，羅斯海季節(jié)性海冰區(qū)典型沉積相為泥或者砂質(zhì)泥，呈橄欖灰色，巖性均一[33,38]。從圖5可以看出，冰筏碎屑含量呈減小的趨勢(shì)，表明羅斯冰架南撤，冰架進(jìn)一步解體，且到達(dá)巖心位置的冰山也將越來(lái)越少[9,39—40]。而250～500 μm組分百分含量變化劇烈，由上文可知，250～500 μm的粗砂部分指示了高能的海洋環(huán)境，指示了此時(shí)巖心處沉積受季節(jié)性和冰山作用影響。

綜上分析，在7.0 ka BP～2.6 ka BP期間，巖心受季節(jié)性海冰作用。季節(jié)性的冰川融水造成了水動(dòng)力變化解釋了雙峰的粒度頻率曲線；大顆粒的礫石則是冰山或強(qiáng)的季節(jié)性冰川融水帶來(lái)的。

6 結(jié)論

(1)利用沉積物粒度因子分析法提取了沉積物中3個(gè)環(huán)境敏感粒級(jí)組分，分別為小于3.9 μm、63～125 μm和250～500 μm分別指示了正常的冰海沉積、低能的海洋環(huán)境和高能的海洋環(huán)境。

(2)根據(jù)巖心沉積物巖相特征，可將巖心劃分為4層。15.0 ka BP～11.7 ka BP層，為冰蓋下沉積，沉積主要受冰蓋刮蝕影響；11.7 ka BP～9.5 ka BP層，為冰架下沉積，屬于低能的海洋環(huán)境；9.5 ka BP～7.0 ka BP層，為冰架前緣沉積，屬于高能的海洋環(huán)境；7.0 ka BP～2.6 ka BP層，為季節(jié)性海冰區(qū)沉積，沉積主要受冰山影響。

致謝：感謝中國(guó)極地研究中心極地沉積物樣品庫(kù)提供樣品，同時(shí)感謝中國(guó)第31次南極科學(xué)考察隊(duì)，特別是后甲板工作組人員在艱難的條件下付出辛苦的勞動(dòng)，以及同濟(jì)大學(xué)王汝建教授對(duì)文章提出的寶貴意見(jiàn)。

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Sedimentary record and paleoceanographic implications of the core on the continental shelf off the Ross Sea since 15 ka

Zhao Renjie1,2, Chen Zhihua1,2, Liu Helin1,2, Tang Zheng1,2,Huang Yuanhui1,2, Li Yunhai3，Ge Shulan1,2

(1.KeyLaboratoryofMarineSedimentologyandEnvironmentalGeology,FirstInstituteofOceanography,StateOceanicAdministration,Qingdao266061,China; 2.LaboratoryforMarineGeology,QingdaoNationalLaboratoryforMarineScienceandTechology,Qingdao266061,China;3.ThirdInstituteofOceanography,StateOceanicAdministration,Xiamen361005,China)

In this study, based on the multi-parameters measurements, including AMS14C dating, organic carbon, grain size and factor analysis of grain size data, of gravity core JB04, collected in the continental shelf of the Ross Sea during the 31stChina Antarctic scientific expedition, the sedimentary strata and processes were studied and the paleocenography significance was discussed. The results shown that the age of the core sediment is 15 ka, and the core sediment can be divided into 3 types, namely as the normal ice-sea deposition, low marine hydrodynamic deposition and high marine hydrodynamic deposition, respectively. According to the distributions of sediment deposition strata, the core can be divided into 4 layers. From the bottom to the top, the first deposited layer was formed in the marine environment while the ocean was covered by ice sheet, and so the sedimentation process was mainly dominated by glacial scraping corrosion. The second deposition layer was formed under the ice shelf in low marine hydrodynamic environment and the third deposition layer was formed in front of the ice shelf in high marine hydrodynamic environment. The top deposition layer was formed in seasonal sea ice environment and was affected by iceberg. The study of marine sedimentary processes of the Ross Sea is very siginificant to complately understanding the evolution of marine environment in the Antarctica.

Rose Sea; grain size; factor analysis; sedimentary environment

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.05.008

2016-10-11；

2016-11-14。

南北極環(huán)境綜合考察與評(píng)估專(zhuān)項(xiàng)(CHINARE20150102，CHINARE20150401，CHINARE20160102，CHINARE20160401)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(4167191，40176136，41106166，41406220)。

趙仁杰(1990—)，男，新疆沙灣縣人，主要從事南極海洋沉積學(xué)研究。E-mail:zhaorenjiemail@163.com

*通信作者：陳志華(1970—)，男，湖南省寧鄉(xiāng)縣人，研究員，主要從事極地海洋地質(zhì)學(xué)與沉積物地球化學(xué)研究。E-mail:chenzia@fio.org.cn

P736.21

A

0253-4193(2017)05-0078-11

趙仁杰，陳志華，劉合林, 等. 15 ka以來(lái)羅斯海陸架巖心沉積學(xué)記錄及古海洋學(xué)意義[J]. 海洋學(xué)報(bào), 2017, 39(5): 78-88,

Zhao Renjie, Chen Zhihua, Liu Helin, et al. Sedimentary record and paleoceanographic implications of the core on the continental shelf off the Ross Sea since 15 ka[J]. Haiyang Xuebao, 2017, 39(5): 78-88, doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2017.05.008