IODP U1433A钻孔（南海）过去800 kyr记录的事件沉积：修订方法对年代学和古气候重建的意义

《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》：Event Deposits Recorded Over the Past 800 kyr in IODP Hole U1433A (South China Sea): Implications of a Revised Methodology for Chronology and Paleoclimate Reconstruction

　　

瞬时事件沉积，如浊积岩、碎屑流和滑塌，在边缘海中常见且频繁发生。这些瞬时沉积的持续时间仅为数秒至数天，因此可能显著影响基于深钻岩心中厚沉积序列建立的年龄-深度模型以及对古气候历史的解释。然而，在针对国际大洋发现计划（IODP）/大洋钻探计划（ODP）边缘海深钻岩心的研究中，这些事件沉积很少被考虑。为解决这一问题，研究以全球最大的活动边缘海之一——南海为典型研究实例。研究人员在南海深水西南部U1433A钻孔（189–0 m，800–0 kyr）中识别出129个厘米至米级的事件层。这些瞬时事件沉积约占U1433A钻孔总沉积厚度的16%，显著影响了年龄-深度模型和古气候历史的重建。研究人员通过移除瞬时事件沉积，对基于该钻孔古地磁和微体化石年龄建立的初步年龄-深度模型进行了修正。进一步，研究人员通过比较包含和排除这些事件层的古气候剖面，检验了所应用沉积学方法的有效性。该检验表明，基于IODP深钻岩心，无事件方法对于更好地重建年龄-深度模型和古气候历史是有效且必要的。这种修订后的沉积学方法也可能适用于全球其他频繁发生瞬时事件沉积的边缘海。

**论文解读文章**

**研究背景与现存问题**
事件沉积（如浊积岩、碎屑流和滑塌）是沉积盆地中快速堆积的瞬时单元，其形成时间仅持续数秒至数天，但可占深钻岩心总沉积厚度的10%–30%。在深海盆地中，背景沉积（远洋沉积）的堆积速率极为缓慢（每千年仅数厘米），而事件沉积的堆积速率则高出数个数量级。因此，若在建立年龄-深度模型时忽略这些事件层，将导致背景沉积速率被显著高估，进而干扰古气候历史的解释。然而，目前针对国际大洋发现计划（IODP）深钻岩心的研究很少将事件沉积纳入年龄-深度模型的构建中。南海作为全球最大的活动边缘海之一，其西南深海盆地频繁受到大陆坡失稳、火山活动等触发机制的影响，形成丰富的浊积岩和火山灰层。因此，该区域为评估事件沉积对年代学和古气候重建的影响提供了理想的研究场所。

**研究目的与意义**
本研究旨在通过高分辨率事件沉积学分析，系统识别并量化IODP U1433A钻孔中的事件层，并建立无事件年龄-深度模型，以修正由事件沉积引起的年代学偏差。通过对比包含和排除事件层的古气候代理指标（自然伽马辐射NGR和伽马射线衰减GRA），验证事件移除方法对古气候历史重建的有效性。该研究发表于《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》，为边缘海深钻岩心的年代学和古气候研究提供了修订后的沉积学方法，具有广泛适用性。

**关键技术与方法**
研究人员主要采用以下关键技术：（1）**深度尺度校正**：针对岩心膨胀导致的相邻岩心段重叠问题，将原始深度（CSF-A）调整为校正深度，并处理未取芯间隙。（2）**物理性质测量**：利用高分辨率自然伽马辐射（NGR，10 cm间隔）、伽马射线衰减（GRA）体密度（2.5 cm间隔）和磁化率（1 cm间隔）数据，识别事件沉积的物理标志。（3）**沉积相与事件层识别**：基于岩心图像和物理性质参数，结合视觉测井，区分远洋泥、浊积岩（硅质碎屑浊积岩和钙质浊积岩）、火山灰层及钻探扰动。（4）**年龄-深度模型构建**：利用7个古地磁年龄和6个微体化石年龄建立初步年龄模型，再通过移除事件层厚度获得无事件年龄模型。（5）**统计与对比分析**：采用线性回归和方差分析评估事件移除对数据一致性的影响，并与全球和区域底栖有孔虫δ¹⁸O记录（LR04和ODP Site 1146）进行对比。

**研究结果**
**4.1 事件沉积的基本类型**
研究人员在U1433A钻孔中识别出远洋泥、浊积岩、火山灰层和钻探扰动四类沉积单元。浊积岩依据粒度和物质组成分为硅质碎屑浊积岩（泥质、粉砂质和砂质）和钙质浊积岩。硅质碎屑浊积岩占122层，以粉砂质（72层）和砂质（43层）为主，厚度7–66 cm，具向上变细粒序，磁化率和GRA体密度显示先增后减趋势。钙质浊积岩仅4层，但厚度较大（1–2 m），颜色较浅，底部富含有孔虫砂，GRA体密度在底部显著升高后向上稳定，磁化率保持低值。火山灰层共3层，厚度<10 cm，呈深褐色或浅灰色，磁化率极高（>100×10^-5 SI）。钻探扰动普遍存在，表现为对称或不对称拱形层理。

**4.2 事件层在U1433A钻孔中的分布**
共识别出129个事件层，累计厚度27.2 m，占恢复沉积厚度的约16%。其中硅质碎屑浊积岩占主导（122层），平均厚度18 cm；钙质浊积岩4层，平均厚度1.33 m；火山灰3层，平均厚度5 cm。考虑未取芯间隙后，事件层总厚度修正为30.5 m，仍占约16%。

**4.3 NGR、GRA与底栖δ¹⁸O记录的对比**
原始NGR和GRA剖面在轨道尺度上整体呈现冰期高值、间冰期低值的趋势，与全球和区域δ¹⁸O记录一致。但在MIS 2–5、7–8和11期，相关性不显著，且冰期（MIS 2–4、12、16）出现异常低值，间冰期（MIS 1、5）出现异常高值。

**讨论**
**5.1 事件沉积的潜在来源**
硅质碎屑浊积岩可能源自周围大陆坡的失稳事件，由大规模浊流携带至西南深海盆地。钙质浊积岩最可能来源于附近碳酸盐台地（如西沙、中沙和南沙群岛），基于先前同位素端元模拟和数值模拟研究。火山灰层则来自东缘琉球-台湾-菲律宾火山带，火山碎屑可扩散至西南盆地边缘。

**5.2 重复事件沉积对年龄-深度模型的影响**
移除事件层后，无事件年龄-深度模型显示过去800 kyr的平均背景沉积速率为19.7 cm/kyr，低于原始模型的23.7 cm/kyr。背景沉积速率可分为三个阶段：阶段I（0.61 Ma之前）为21.7 cm/kyr，阶段II（0.44–0.61 Ma）骤降至8.8 cm/kyr，阶段III（0.44 Ma之后）升至23.1 cm/kyr。

**5.3 对古气候重建的意义**
移除事件层后，NGR和GRA剖面中的异常极值被有效滤除，数据一致性提高（R2分别从0.423增至0.463，从0.489增至0.502），方差在多数数据带中降低。在年龄域中，部分低值核心区间从冰期（MIS 8）移至间冰期（MIS 9），高值区间从间冰期（MIS 5）移至冰期（MIS 2–4），与δ¹⁸O记录的对应关系显著改善。箱线图分析显示，移除事件层后，MIS 1、2–4、5、12、16期的异常值减少，中位数位置更符合冰期-间冰期背景沉积响应。

**5.4 更广泛的意义**
无事件年龄-深度模型有助于更精确地约束沉积序列的年代，对地质灾害评估（如事件层复发间隔）和古气候重建至关重要。该方法适用于其他频繁发生事件沉积的边缘海深钻岩心。但需注意，浊流可能侵蚀海底并导致背景沉积缺失，且部分细粒泥质浊积岩因粒序不显著而难以区分。

**结论翻译**
本研究聚焦于南海西南深海盆地的U1433A钻孔，通过整合沉积学特征和物理性质数据，识别出129个事件层。研究人员通过移除这些代表瞬时沉积的事件层，修正了U1433A钻孔的初步年龄-深度模型，并获得了过去800 kyr的无事件NGR和GRA剖面。无事件剖面与冰期-间冰期气候变化的相关性显著改善。这种修订后的沉积学方法为沉积序列的年龄约束和古气候历史重建提供了更好的手段，并可能应用于其他边缘海中具有重复事件沉积的深钻岩心。