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Increasing terrigenous sediment supply from Taiwan to the southern Okinawa Trough over the last 3000 years evidenced by Sr-Nd isotopes and geochemistry

以冲绳海槽南部沉积物岩心S3为研究对象,测定了沉积物的常量元素、微量元素和Sr-Nd同位素组成,硅质碎屑沉积组分的质量堆积速率,浮游有孔虫放射性碳年龄等。旨在判别沉积物的来源,重建物源区晚全新世以来的河流沉积物排放和硅酸盐风化历史,探讨这些过程与气候、突发性自然过程和人类活动之间的相互作用关系。Sr-Nd同位素组成物源分析结果表明,研究区的细粒沉积物主要来源于台湾东北部(兰阳溪)和台湾西部河流。中国大陆的大型河流和台湾东部河流沉积物、火山物质和风尘物质对冲绳海槽南部3000 cal yr BP以来的沉积作用没有显著贡献。化学蚀变指数(CIA)、αAlKK/AlTi/NaK/Na都是非常敏感的化学风化替代指标,可以很好地反映源区化学风化强度的变化。MARsiliciclasticMARTi可以作为河流沉积物排放替代指标,有效评估陆源物质输入强度的变化。结果表明,约3000 cal yr BP 以来台湾地区山溪性小河流流域的基岩经历了相对稳定且中等强度的化学蚀变;约3000 cal yr BP 以来由台湾地区向海槽南部搬运的陆源物质通量具有逐步递增的特征。将该研究的替代指标与前人报导的环境变迁记录进行综合比较,发现海槽南部海域陆源物质输入量的增加与过去3000年来台湾地区增强的降雨模式密切相关。在3000-2100 cal yr BP期间,降水量相对较小,与较弱的河流沉积物排放强度相对应;2100 cal yr BP开始降水量增大且维持在相对恒定的水平,相应地河流沉积物排放强度开始显著增强;从1500 cal yr BP至今,陆源物质供给表现出稳步递增的特征,这是恒定且较高水平的降水量和逐渐加剧的人类活动共同作用的结果。由于晚全新世以来台湾地区的物理剥蚀强度维持在一个较高的水平且后期稳步增强,强烈的物理侵蚀作用、陡峭的山势和湍急的水流很大程度上限制了台湾山区流域的硅酸盐风化,使得台湾近海沉积物一致表现出相对恒定且中等强度的化学蚀变。而该研究中的硅酸盐风化记录与台湾地区的气候变化没有表现出明显的耦合关系,说明未来将构造背景活跃地区山溪性小河流近岸的沉积物化学记录用于解释/反映古气候变化时可能需要更加谨慎。