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科研动态

我所在陆架沉积自生铁硫化物环境磁学研究中取得新进展

时间:2021.08.17 来源:地质室 字号

近日,我所石学法研究团队联合南方科技大学和中国科学院地质与地球物理研究所科学家在陆架沉积自生铁硫化物环境磁学研究中取得新进展。

海平面变化是控制第四纪陆架环境演化的主要因素,然而目前除了冰期-间冰期尺度上的海侵-海退层序外,很难根据其他线索推断海平面变化。尤其是在更短时间尺度、沉积物粒度较细且岩性变化不太明显的情况下,这种困难显得更加突出。因此,在细粒陆架沉积序列中寻找一种可在短时间尺度上有效指示海平面变化的指标显得尤为重要。陆源沉积物中的磁性矿物在沉积后会根据其沉积环境氧化还原条件的变化而相应发生不同程度的改变,并伴随着一系列自生磁性矿物的形成。考虑到陆架沉积环境条件强烈受控于海平面变化的控制,那么有可能根据陆架沉积物中磁性矿物的变化序列来推测相应的海面变化。

为了验证上述科学假设,我所石学法研究团队联合南方科技大学和中国科学院地质与地球物理研究所科学家对东海外陆架DH03孔(孔深100 m,水深96 m; 图1)岩心沉积物开展了系统的岩石磁学以及针对性的矿物学和地球化学等研究。结果显示,DH03孔MIS 3中-晚期至MIS 2沉积物中的主要磁性组分呈现出黄铁矿(FeS2)→胶黄铁矿(Fe3S4磁铁矿(Fe3O4)的规律性变化,与海平面的变化趋势高度吻合(图2)。特别是MIS 3期沉积物为相对均一的细粒沉积物,从粒度和颜色等特征上很难识别出岩性的变化,而黄铁矿胶黄铁矿的铁硫化物变化序列则很好地指示了对应海面的变化。此外,该项研究还发现中国东部陆架沉积物中的胶黄铁矿更容易在30-60 m的水深环境中富集,而其终极还原产物黄铁矿则更易于在60 m以深的环境中形成和保存。该研究为探索陆架海平面在轨道-亚轨道时间尺度上的变化提供了行之有效的参数,同时也暗示自生铁硫化物可以作为陆架古气候和古海洋学研究的潜在指标。上述研究成果发表在Nature-Index期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》上,刘建兴博士为第一编辑,石学法研究员为通讯编辑。相关论文及链接如下:


Liu, J.X., Shi, X.F.*, Liu, Q.S., Liu, S.F., Liu, Y., Zhang, Q., Yu, X.X., Fang, X.S., Wu, Y.H., Xu, T.Y., & Li, J.H., (2021)。 Authigenic iron sulfides indicate sea-level change on the continental shelf: An illustration from the East China Sea. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126, e2020JB021222. https://doi.org/10.1029/2020JB021222


图1 研究区概述和相关钻孔分布

图2 DH03孔MIS 3中晚期-MIS 2期沉积物中磁性矿物和其他参数随深度的变化

(图2a中各字母含义分别为:M (magnetite, 磁铁矿), H (hematite, 赤铁矿), G (greigite, 胶黄铁矿), P (pyrite, 黄铁矿))


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