胡邦琦，易亮，趙京濤，郭建衛(wèi)，丁雪，王飛飛，諶微微

1. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所，青島 266071

2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，青島 266071

3. 同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院，海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092

西菲律賓海盆位于菲律賓海板塊西部（圖1），形成于古新世的海底擴(kuò)張活動(dòng)。海盆的東邊是九州-帕勞海脊，北邊是沖大東海脊，并北西向俯沖至琉球-臺(tái)灣-菲律賓島弧之下[1]。西菲律賓海盆的水深約為5 500～6 000 m，大部分均位于碳酸鹽補(bǔ)償深度（CCD）之下。海盆內(nèi)的深海水體主要與南極下層繞極流（LCDW）有關(guān)[2]，這些水團(tuán)大部分從九州-帕勞海脊的缺口處進(jìn)入菲律賓海后分為南北兩支，北支以反氣旋環(huán)流為主，圍繞菲律賓海盆北部和四國(guó)海盆運(yùn)動(dòng)，南支則表現(xiàn)為大尺度的氣旋式環(huán)流[3]。海盆內(nèi)沉積物多以棕黃色、紅棕色、棕色的碳酸鹽含量極低的深海軟泥為主，并含有火山或巖漿巖碎屑物質(zhì)[4]。海盆沉積物的黏土礦物主要為火山成因的蒙脫石和來自亞洲大陸風(fēng)塵的伊利石、高嶺石和綠泥石[5-6]。進(jìn)一步的研究[7-9]指示這些火山碎屑主要來自近源的多條海脊（圖1），而其他陸源組分在大氣環(huán)流的作用下[10-11]由亞洲內(nèi)陸干旱區(qū)輸運(yùn)而來[10,12]。據(jù)測(cè)算，風(fēng)塵物質(zhì)最高可占沉積物內(nèi)碎屑組分的75%[13]，亞洲冬季風(fēng)在這些風(fēng)塵物質(zhì)向西北太平洋輸運(yùn)過程中扮演了重要角色[14-15]。

近年來，前人對(duì)菲律賓海沉積物的風(fēng)塵組成特征、源區(qū)判別以及搬運(yùn)動(dòng)力等科學(xué)問題進(jìn)行了大量研究。例如，有研究認(rèn)為黏土礦物的空間組合受海底地形和風(fēng)塵沉積的雙重控制[16]，可用于重建熱帶太平洋ENSO長(zhǎng)期演化及其與季風(fēng)的耦合關(guān)系[17]，也借此推斷菲律賓海沉積物的不同物源貢獻(xiàn)[18]。此外，Wan等通過沉積物黏土礦物分析，提出高緯冰蓋擴(kuò)張、亞洲冬季風(fēng)增強(qiáng)和粉塵通量增加是控制菲律賓海沉積過程的主要因素[19]；但Seo等基于鍶釹同位素和黏土礦物組合特征則認(rèn)為西風(fēng)和信風(fēng)才是粉塵輸運(yùn)的主要?jiǎng)恿碓碵20]。這些研究加深了對(duì)菲律賓海這一關(guān)鍵區(qū)域沉積過程的認(rèn)識(shí)，但對(duì)菲律賓海深海沉積動(dòng)力過程尚未有較多涉及。本文利用菲律賓海中部XT06孔柱狀沉積物（圖1），通過磁性地層學(xué)和沉積物粒度分析，解析了約2.2 Ma以來研究區(qū)的沉積過程與動(dòng)力特征，探討了這些沉積動(dòng)力特征與全球變化之間的可能聯(lián)系。

1 材料與方法

1.1 樣品

XT06 孔柱狀沉積物（16.07° N、134.01° E，5 473 m），總長(zhǎng)390 cm，由青島海洋地質(zhì)研究所通過重力取樣器獲取。XT06孔沉積物巖性較為均一，顏色呈棕灰色、棕黃色，可見少量黑色微結(jié)核分布于巖心中，未見明顯沉積分層或間斷現(xiàn)象。XT06孔沉積物在室溫下保存，運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行剖分，用于古地磁和沉積物粒度分析與研究。

1.2 沉積物剩磁測(cè)試

利用2 cm×2 cm×150 cm的無磁塑料U型槽進(jìn)行取樣。剩磁測(cè)量在同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的低溫超導(dǎo)磁力儀（2G 755-4K model, 2G Enterprises, USA）上完成。為去除粘滯剩磁影響，并獲得特征剩磁方向，采用交變退磁方法，最高外加場(chǎng)強(qiáng)為90 mT，間距為5～10 mT，共13步。采用Randolph J. Enkin開發(fā)的PGMSC（V4.2）數(shù)據(jù)處理軟件，利用主成分分析法進(jìn)行特征剩磁方向的計(jì)算[21]，每次擬合利用不少于8個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行，且最大角偏差小于10°。

1.3 沉積物粒度測(cè)試

按2 cm間距進(jìn)行沉積物粒度分析取樣，共獲得195份樣品。粒度分析前處理方法為：取適量樣品置于燒杯，加10～15 mL濃度為30%的H2O2，使其充分反應(yīng)24 h；隨后加入5～10 mL濃度為10%的HCl，使其充分反應(yīng)；樣品經(jīng)預(yù)處理后，注滿蒸餾水，靜置24 h后抽去蒸餾水，用超聲波清洗機(jī)振蕩后測(cè)量，每份樣品連續(xù)測(cè)量?jī)纱?，若兩次所得粒度頻率分布曲線不重合，則需將該份樣品重新測(cè)試。粒度測(cè)試工作在青島海洋地質(zhì)研究所實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成，所用儀器為英國(guó)Malvern Mastersizer 2000型激光粒度儀，測(cè)量范圍為0.02～2 000 μm，重復(fù)測(cè)量的相對(duì)誤差小于3%。

圖1 研究區(qū)概況與站位示意圖綠色線為深層（水深大于4 000 m）環(huán)流示意圖，據(jù)文獻(xiàn)[3]繪制。LCDW，南極下層繞極流；AABW，南極底層水。Fig.1 Location map of the study area and core XT06Green dash lines in the upper panel represent deep-sea circulation（below 4 000 m）; LCDW, lower circumpolar deep water; AABW, Antarctic bottom water.

參照前人研究成果，多峰粒度分布可能包含多個(gè)不同沉積動(dòng)力過程[22]，而這一多峰分布特征可以用諸如正態(tài)函數(shù)、Weibull函數(shù)、t函數(shù)等數(shù)學(xué)形式予以表達(dá)[23-27]。作為數(shù)學(xué)分解的前提，合適的模型選擇與參數(shù)設(shè)定是完成這一分析的重要步驟，Weibull函數(shù)分布在沉積物粒度研究中已有很好應(yīng)用[28-31]。根據(jù)XT06孔沉積物粒度測(cè)試結(jié)果，目標(biāo)函數(shù)設(shè)定如下：

其中，x為沉積物粒徑值（μm），α代表曲線形態(tài)，β表示組分中值粒徑，m為分解后各組分的相對(duì)含量。

另一方面，基于沉積物各粒級(jí)組分?jǐn)?shù)據(jù)的主成分分析和敏感粒級(jí)組分也是區(qū)分不同動(dòng)力組分或來源的有效手段，在各類沉積物粒度分析中也有較好的應(yīng)用[32-36]。為了更為全面地揭示XT06站記錄的沉積動(dòng)力過程，并對(duì)函數(shù)分解結(jié)果進(jìn)行交叉驗(yàn)證，我們對(duì)同一批粒度數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和敏感粒級(jí)組分分析，并對(duì)不同方法獲得的粒度分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比與檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 剩磁特征與磁極性柱

XT06孔大部分樣品表現(xiàn)為兩種磁組分，通過10 mT交變磁步驟，可以基本消除次生磁成分的影響。因此，選用20～60 mT的區(qū)間剩磁分量，利用“最小二乘法擬合”方法[21]進(jìn)行直線段擬合；最終，除了個(gè)別樣品外，大多數(shù)樣品均獲得了穩(wěn)定的特征剩磁（約占總樣品數(shù)的96%）。代表性樣品的退磁矢量投影圖（亦稱Z-氏圖）[37]見圖2。以連續(xù)4個(gè)特征剩磁點(diǎn)為磁極性區(qū)間的判別標(biāo)準(zhǔn)，XT06孔共獲得187個(gè)具有穩(wěn)定特征剩磁的樣品，其磁極性序列表現(xiàn)為6個(gè)磁極性區(qū)間，分別為：負(fù)極性R1（120～150 cm）、R2（162～286 cm）和 R3（324 cm以深），正極性 N1（0～120 cm）、N2（150～162 cm）和 N3（286～324 cm）；此外，還可辨識(shí)出兩個(gè)正極性漂移區(qū)間：e1（234～238 cm）和 e2（364～368 cm）。

2.2 磁極性區(qū)間的對(duì)比方案與年代框架

由于本區(qū)域其他沉積柱狀樣已有的年代學(xué)結(jié)果指示區(qū)域的沉積速率（SAR）大致為 40～250 cm/Myr[6,15,38-40]，在假定XT06孔未有明顯沉積間斷的基礎(chǔ)上，可將上述辨識(shí)出的磁極性區(qū)間對(duì)比至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)磁極性序列[41]。具體對(duì)比方案如下（圖3）：（1）正極性區(qū)間N1、N2和N3分別對(duì)應(yīng)于布容正極性時(shí)（C1n/Brunhes chron）、加拉米洛亞極性時(shí)（C1r.1n/Jaramillo subchron）和奧杜維爾正極性時(shí)（C2n/ Olduvai chron）；（2）負(fù)極性區(qū)間 R1、R2和 R3對(duì)應(yīng)于松山負(fù)極性時(shí)（Matuyama chron）的不同時(shí)段；（3）在假定沉積速率較為穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，將XT06孔的極性漂移事件e1和e2分別對(duì)比至吉爾薩（Gilsa）和留尼旺（Reunion）。綜上所述，本文建立了XT06孔的古地磁年代框架（表1），時(shí)間跨度為約2.2 Myr，平均沉積速率為177 cm/Myr，并用于后續(xù)的深海沉積動(dòng)力分析。

2.3 沉積物粒度特征

XT06孔沉積物中黏土粒級(jí)（＜4 μm）含量變化于 30%～50%，粉砂粒級(jí)（4～63 μm）含量范圍為50%～80%，砂粒級(jí)（＞63 μm）含量非常低，僅在該孔下部的十余個(gè)樣品中出現(xiàn)（圖4）。

粒度頻率曲線可以直觀地反映沉積物不同組分的含量變化，其形態(tài)的差異指示了不同因素控制的動(dòng)力過程。XT06孔沉積物粒度頻率曲線以雙峰為主，普遍含有細(xì)尾。所有頻率曲線的細(xì)峰峰值為4～6 μm，粗峰峰值分布于 20～30 μm（圖 4）。此外，十余個(gè)已檢測(cè)出砂粒組分的樣品，雙峰形態(tài)與其他樣品基本一致，但粗峰峰值（約50 μm）較其他樣品稍大（圖 4C）。

C值是累積含量1%的沉積物粒度，可以反映沉積時(shí)的最大水動(dòng)能；M值是累積含量50%的沉積物粒度，可以反映沉積環(huán)境的平均水動(dòng)能，粒度象（C-M）圖可用于指示沉積搬運(yùn)模式[44]。XT06孔沉積物C-M圖投點(diǎn)集中于4 μm＜M＜7 μm和30 μm＜C＜50 μm（圖4B），屬于遠(yuǎn)洋懸浮質(zhì)（pelagic suspension）的區(qū)間[44]，指示了極低的深海沉積動(dòng)力條件。此外，十余個(gè)已檢測(cè)出砂粒組分的樣品，投點(diǎn)集中于8 μm＜M＜20 μm 和 60 μm＜C＜100 μm（圖 4），可能代表了低沉積速率下的微結(jié)核的影響[40]，也可能指示了水動(dòng)力條件的較大差異。

2.4 沉積物粒度組分與動(dòng)力過程

基于Weibull分布的函數(shù)分解（EM1和EM2）和敏感粒級(jí)組分分析（Cc1和Cc2）的結(jié)果均表明XT06站沉積物具有兩個(gè)明顯的沉積動(dòng)力組分（圖4E），且不同方法之間所獲得動(dòng)力組分的中值粒徑變化有很好的一致性。對(duì)于主成分分析結(jié)果（表2），第一（Fc1）和第三（Fc3）具有和其他兩種方法類似的動(dòng)力學(xué)意義（圖4F），而第二組分（Fc2）包含了所有粒徑的信息，可能代表了粗粒和細(xì)粒組分之間的消長(zhǎng)關(guān)系。從各粒度參數(shù)隨深度的變化來看，砂粒級(jí)組分僅在XT06站柱狀沉積物的底部出現(xiàn)（圖5A），由于目前尚缺乏其他證據(jù)用于揭示底部砂粒級(jí)組分的詳細(xì)成因，后續(xù)分析將僅針對(duì)XT06孔上部366 cm展開。對(duì)于這些參數(shù)的具體變化，不同方法獲得的兩個(gè)動(dòng)力組分不但具有非常類似的波動(dòng)，在相對(duì)含量上也存在一致的消長(zhǎng)關(guān)系，指示了早更新世以來控制研究區(qū)深海底層沉積過程的主要?jiǎng)恿σ蛩剌^為穩(wěn)定。

圖2 XT06站沉積物代表性樣品的系統(tǒng)退磁結(jié)果正交投影圖空心圓上的數(shù)字代表 1：5 mT；2：10 mT；3：15 mT；4：20 mT；5：25 mT；6：30 mT；7：40 mT；8：50 mT；9：60 mT；10：70 mT；11：80 mT；12：90 mT。實(shí)心方塊代表水平投影，空心圓代表垂直投影；NRM為天然剩磁。Fig.2 Orthogonal diagrams of stepwise alternating-field demagnetization of representative samplesThe numbers on open circles are: 1, 5 mT; 2, 10 mT; 3, 15 mT; 4, 20 mT; 5, 25 mT; 6, 30 mT; 7, 40 mT; 8, 50 mT; 9, 60 mT; 10, 70 mT; 11, 80 mT; 12, 90 mT.NRM, natural remanent magnetization; Solid（open）circles（squares）represent the horizontal（vertical）planes.

3 討論

3.1 沉積速率變化與區(qū)域過程

基于XT06孔沉積物的古地磁地層結(jié)果及其年代學(xué)控制點(diǎn)（表1），發(fā)現(xiàn)早更新世以來XT06孔的沉積速率變化可以明確劃分為兩個(gè)時(shí)段（圖6）：約1.5 Ma之前，沉積速率較快，約為250 cm/Myr；1.5 Ma以來，沉積速率變慢，為142 cm/Myr。通過對(duì)比分析前人在XT06孔鄰近海域柱狀沉積物的磁性地層學(xué)結(jié)果（圖6），發(fā)現(xiàn)研究區(qū)沉積物的沉積速率在1.0～1.5 Ma期間發(fā)生過一次轉(zhuǎn)折，但存在空間差異性。最近研究指出馬里亞納海溝南坡的沉積速率在約1.3 Ma由慢轉(zhuǎn)快[40]，這一現(xiàn)象在菲律賓海深海柱樣沉積物的古地磁學(xué)研究中也有報(bào)道[43,45]；而在此次研究中，XT06孔沉積速率則由快轉(zhuǎn)慢，反映了菲律賓海深海的區(qū)域差異。

圖3 菲律賓海中部XT06站沉積的磁性地層結(jié)果A. 巖心照片，B—C. 特征剩磁，D. XT06 站磁極性柱，E. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)磁極性柱[41]。B，布容 Brunhes；M，松山 Matuyama；J，加拉米洛 Jaramillo；O，奧杜維爾 Olduvai；R，留尼旺 Reunion；M/B，松山-布容界限；Ga/M，高斯-松山界限。Fig.3 Magnetostratigraphy of core XT06（A）photo of the core;（B-C）ChRM declination and inclination, respectively;（D）the polarity of core XT06 with six identified magnetozones;（E）The geological polarity timescale（GPTS）. B, Brunhes chron; M, Matuyama chron; J, Jaramillo subchron; O, Olduvai; R, Reunion; M/B,the Matuyama/Brunhes boundary; Ga/M, the Gauss-Matuyama boundary.

首先，菲律賓海盆內(nèi)的碎屑物質(zhì)主要來自近源的海底洋脊玄武巖的風(fēng)化、搬運(yùn)和遠(yuǎn)源的亞洲內(nèi)陸干旱區(qū)風(fēng)塵輸入[7-9,15]。XT06孔的沉積速率轉(zhuǎn)折事件，在時(shí)間上與中更新世氣候轉(zhuǎn)型期（MPT）的早期啟動(dòng)是一致的。中更新世氣候轉(zhuǎn)型期是現(xiàn)代地球氣候系統(tǒng)的主要塑造事件之一，表現(xiàn)為全球氣候變化的周期由此前的4萬年為主導(dǎo)，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)?0萬年周期為主導(dǎo)，代表了冰期氣候的振幅加劇與影響增大[46-48]；近來也有研究發(fā)現(xiàn)這一氣候轉(zhuǎn)型在東亞地區(qū)代表了季風(fēng)氣候由原先的2萬年和4萬年共同主導(dǎo)，轉(zhuǎn)向10萬年的氣候主周期[49]。作為菲律賓海碎屑物質(zhì)的兩大來源之一，亞洲內(nèi)陸從中更新世氣候轉(zhuǎn)型期開始，表現(xiàn)為更加顯著的干旱化過程，也指示了更加快速與強(qiáng)烈的粉塵活動(dòng)[50-51]。本次研究的XT06站沉積物粒度特征顯示（圖5,7），細(xì)顆粒的貢獻(xiàn)持續(xù)增加，可能與亞洲內(nèi)陸干旱化引發(fā)的粉塵輸入增強(qiáng)[43]密切相關(guān)，但該站沉積速率相對(duì)MPT之前反而明顯減低，推測(cè)可能存在其他影響因素導(dǎo)致XT06孔深海沉積過程的轉(zhuǎn)折。

對(duì)于中更新世氣候轉(zhuǎn)型，除了地球氣候主導(dǎo)周期的轉(zhuǎn)變，還伴隨了全球大洋環(huán)流的重組[52-53]，可能影響菲律賓海底層沉積的輸運(yùn)路徑或強(qiáng)度。在XT06孔的東側(cè)，馬里亞納海溝南坡發(fā)現(xiàn)沉積Mn元素含量在1.3 Ma發(fā)生了明顯轉(zhuǎn)折，指示了底層海洋的氧化-還原狀態(tài)顯著增強(qiáng)，可能代表了南極深/底層水（AABW/LCDW）自中更新世氣候轉(zhuǎn)型期以來的影響增加[40]。然而，底層水影響的增強(qiáng)將使得沉積物粒徑變粗，與本次研究的XT06站沉積物粒度的變化特征相反（圖5,7）。

此外，1.0 Ma前后是東亞-西太平洋構(gòu)造活動(dòng)較為活躍的時(shí)期。例如，約1.0 Ma，橫亙?cè)谥袊?guó)大陸與日本列島之間的浙閩古隆起可能曾經(jīng)有部分抬升[54]，日本本州中部的山體可能在1.0 Ma左右達(dá)到目前高度[55]，日本南海海溝的濁流沉積在此間也發(fā)現(xiàn)顯著的弱化[56]，馬里亞納海溝南坡也可能發(fā)生了構(gòu)造變形[40]。這些東亞-西太平洋的區(qū)域構(gòu)造變形事件可能與亞洲和美洲板塊的碰撞[55]及太平洋板塊的俯沖作用[57]密切相關(guān)。

綜合上述分析，我們推測(cè)：XT06站在MPT前后的沉積轉(zhuǎn)折與區(qū)域內(nèi)其他研究站位的情況相反，說明在構(gòu)造時(shí)間尺度上，東亞-西太平洋地區(qū)的構(gòu)造活動(dòng)可能改變了研究區(qū)沉積空間的整體格局，引發(fā)了沉積中心的遷移；在這一過程中，亞洲內(nèi)陸粉塵輸入的增加使得XT06孔沉積物粒徑總體變細(xì)，而底層水增強(qiáng)在構(gòu)造時(shí)間尺度上不是影響研究區(qū)沉積過程的主要因素。

表1 XT06站磁極性柱年齡對(duì)比Table 1 Correlation of magnetozones of core XT06 to the geomagnetic polarity time scale

3.2 深海沉積動(dòng)力過程與全球?qū)Ρ?/h3>

由于沉積物粒度各組分含量是不同沉積動(dòng)力或來源的直接表現(xiàn)，因此，利用鉆孔內(nèi)沉積物樣品的粒度特征，通過沉積動(dòng)力分析，可以在更精細(xì)的時(shí)間尺度上反演沉積物所記錄的環(huán)境演化特征，進(jìn)而推斷研究區(qū)沉積動(dòng)力環(huán)境的控制因素及其與全球變化之間的聯(lián)系。

XT06孔沉積物的粒度變化明顯，且以細(xì)粒沉積為主，反映了相對(duì)低能的深海底層動(dòng)力環(huán)境特征（圖7）。雖然沉積柱樣底部發(fā)現(xiàn)少量砂粒級(jí)的貢獻(xiàn)（圖5），但可能并非代表較高動(dòng)力組分的特征，而是源于其他環(huán)境因素（如微結(jié)核等）的影響。為了更為精確地獲得不同分析結(jié)果的一致性變化，我們對(duì)粗粒和細(xì)粒兩個(gè)組分的時(shí)間序列進(jìn)一步開展了主成分分析（表2）。結(jié)果表明兩個(gè)組分表現(xiàn)為完全一致且互為消長(zhǎng)的變化特征（圖7），指示了控制粗粒和細(xì)粒兩個(gè)組分的是同一環(huán)境要素。因此，我們后續(xù)的分析將以主成分分析獲得第一主成分Fc1為對(duì)象，通過與已有的環(huán)境代用指標(biāo)對(duì)比，分析菲律賓海中部深海沉積動(dòng)力過程的可能影響因素。

在古地磁年代框架的基礎(chǔ)上（表1），通過區(qū)域?qū)Ρ?，我們發(fā)現(xiàn)XT06孔的Fc1序列具有較好的冰期-間冰期旋回（圖8A），與全球冰量變化的代用指標(biāo)深海氧同位素LR04曲線[58]有著很好的一致性（圖8B），特別是在古地磁年齡控制點(diǎn)附近，可以觀察到兩條序列之間的穩(wěn)定關(guān)系。由于Fc1代表了細(xì)顆粒的貢獻(xiàn)，兩者之間的一致性說明了在冰期-間冰期尺度上，菲律賓海中部在溫暖氣候背景下具有較強(qiáng)的沉積動(dòng)力條件，而在寒冷期則表現(xiàn)為較弱的深海動(dòng)力過程。通過與全球大洋δ13C梯度值[59]的對(duì)比發(fā)現(xiàn)（圖8D），XT06孔記錄的沉積動(dòng)力在冰期-間冰期旋回上的差異可能直接受控于南極深/底層水團(tuán)演化過程（圖1），具體表現(xiàn)為Fc1序列值越大，沉積動(dòng)力越弱，影響研究區(qū)的南極深/底層水團(tuán)也相應(yīng)減弱，反之則增強(qiáng)。這種冰期-間冰期旋回上的深海環(huán)流變化特征與前人研究結(jié)果較為一致。例如，基于深海δ13C等代用指標(biāo)的研究表明，由于冰期深層水團(tuán)的生成率明顯較間冰期時(shí)更低，大洋深海環(huán)流在冰期時(shí)較弱而間冰期時(shí)較強(qiáng)[60-64]，最近在馬里亞納海溝南坡的研究結(jié)果也表現(xiàn)了類似的變化特征[40]。

圖4 XT06站沉積物粒度特征A. 粒度組分三角圖，B. C-M圖，C. 粒度頻率曲線，D. 累積頻率曲線，E. 粒度兩組分分解結(jié)果，F(xiàn). 粒度主成分分析結(jié)果。其中Mean代表所有樣品平均的粒徑分布，S.D.為敏感粒級(jí)曲線（左側(cè)縱坐標(biāo)）；Cc1和Cc2為敏感粒級(jí)組分；EM1和EM2為Weibull函數(shù)分解組分（右側(cè)縱坐標(biāo)）。Fig.4 Characteristics of sediment grain size of core XT06（A）ternary diagrams;（B）C-M diagrams;（C）grain-size distributions, PDF: probability density function;（D）grain-size distributions, CDF: cumulative distribution function.（E）Mathematical unmixing, EM1 and EM2 are the two characterized grain-size components; Cc1 and Cc2 are the two components by grain-size sensitive fraction; Mean, the averaged grain-size curve of all samples; S.D., the standard deviation of all samples.（F）Principal component analysis.Fc1, Fc2, and Fc3 are the three components.

另一方面，菲律賓海盆也是亞洲內(nèi)陸粉塵向西北太平洋輸運(yùn)過程中的主要沉積海盆。根據(jù)沉積物礦物學(xué)和地球化學(xué)結(jié)果估算，在菲律賓海東部的深海沉積物中包含顯著的風(fēng)塵貢獻(xiàn)，其他部分主要來自西馬里亞納海脊、九州-帕勞海脊、馬里亞納海槽等近源輸入[7-9]?？紤]到風(fēng)塵向西北太平洋輸入過程中，越靠近太平洋西側(cè)，風(fēng)塵貢獻(xiàn)越大，本文研究的XT06孔更靠近亞洲大陸一側(cè)，沉積物中應(yīng)包含更顯著的風(fēng)塵貢獻(xiàn)。通過對(duì)比（圖8C）發(fā)現(xiàn)XT06孔的Fc-1序列與中國(guó)黃土粒度綜合曲線[65]之間也存在一定的相似性。由于風(fēng)塵貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)為細(xì)顆粒的增加[66-68]，上述對(duì)比展現(xiàn)了間冰期細(xì)顆粒減少、粉塵貢獻(xiàn)減弱，與前人認(rèn)識(shí)一致。

表2 XT06站沉積物粒度主成分分析結(jié)果Table 2 Results of principal component analysis for XT06 sediments

圖5 XT06站沉積物粒度參數(shù)隨鉆孔深度的變化Fig.5 Changes in sediment grain-size parameters of core XT06

此外，菲律賓海XT06站的Fc1序列表現(xiàn)為總體上升的趨勢(shì)，與亞洲內(nèi)陸干旱化大體一致（圖8C）。不過，在約2 Ma前后，兩者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系；同時(shí)，在冰期-間冰期尺度上，兩者的一致性也低于深海氧同位素綜合曲線（LR04）和全球大洋δ13C梯度值序列。因此，我們推測(cè)菲律賓海的深海沉積動(dòng)力過程在冰期-間冰期尺度上主要受全球冰量變化和大洋底層環(huán)流強(qiáng)度控制，而亞洲內(nèi)陸的風(fēng)塵輸入影響更多體現(xiàn)在構(gòu)造時(shí)間尺度上。

圖6 研究區(qū)沉積速率對(duì)比菲律賓海F090102站數(shù)據(jù)源自文獻(xiàn)[43]，馬里亞納海溝南坡A25和J01A站數(shù)據(jù)源自文獻(xiàn)[40]。Fig.6 Comparisons of age-depth model and sedimentation rate between various cores in the Philippian Sea and the West Pacific

圖7 多種分析方法獲得的粒度特征組分對(duì)比Fig.7 Comparisons between changes in various grain-size parameters

圖8 XT06站柱狀沉積的粒度特征與全球其他環(huán)境指標(biāo)的對(duì)比A. XT06站沉積物粒度Fc1指標(biāo)，B. 全球海洋有孔蟲氧同位素綜合曲線[58]，C. 中國(guó)黃土粒度綜合曲線[65]，D. 大洋有孔蟲碳同位素梯度值（北大西洋ODP607站與赤道太平洋ODP849站δ13C差值），可以代表南極上層繞極流的強(qiáng)度變化[59]。Fig.8 Comparisons between XT06 grain-size records and global climate changes（A）Fc1 record of core XT06;（B）LR04 marine foraminiferal oxygen isotope stack [58];（C）stack record of chinese loess plateau, representing Asian monsoon changes [65];（D）benthic δ13C difference between North Atlantic ODP Site 607 and Eqatorial Pacific ODP Site 849 [59], reflecting LCDW intensity.

4 結(jié)論

通過對(duì)菲律賓海中部XT06孔柱狀沉積物進(jìn)行磁性地層與沉積物粒度分析，探討了過去約2.2 Ma以來研究區(qū)的沉積特征與動(dòng)力變化，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）通過系統(tǒng)的交變退磁，可以基本消除次生磁成分的影響；由此辨識(shí)出6個(gè)磁極性區(qū)間，分別記錄了布容正極性時(shí)、加拉米洛亞極性時(shí)、奧杜維爾正極性時(shí)和松山負(fù)極性時(shí)。

（2）獲得XT06站沉積的古地磁年代框架，發(fā)現(xiàn)XT06站沉積速率由快轉(zhuǎn)慢，推測(cè)研究區(qū)1.0～1.5 Ma期間沉積過程的明顯變化代表了深海環(huán)境的重要轉(zhuǎn)折，可能與東亞-西太平洋構(gòu)造活動(dòng)引發(fā)的區(qū)域沉積中心遷移有關(guān)。

（3）XT06站沉積物屬于典型的遠(yuǎn)洋懸浮體，反映了較低的沉積動(dòng)力環(huán)境。通過多種粒度分析的交叉對(duì)比和驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)XT06站沉積物中包含具有消長(zhǎng)關(guān)系的粗、細(xì)兩個(gè)動(dòng)力學(xué)組分，指示了較為穩(wěn)定的深海沉積動(dòng)力環(huán)境過程。

（4）在構(gòu)造時(shí)間尺度上，亞洲內(nèi)陸干旱化導(dǎo)致的粉塵輸入增加可能是控制研究區(qū)沉積物粒度特征的主要因素；而在冰期-間冰期時(shí)間尺度上，深海沉積動(dòng)力可能主要受深海環(huán)流強(qiáng)度的控制，表現(xiàn)為冰期南極深/底層水團(tuán)影響減弱、而間冰期增強(qiáng)的區(qū)域特征。