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南大洋是全球大洋环流系统主要成员之一,在古海洋和古气候的研究中,南大洋扮演的角色尤为重要。塔斯马尼亚海道不仅位于澳大利亚最南端(塔斯马尼亚和南塔斯曼海隆)和南极大陆之间,也处于东南印度洋和西南太平洋的交界处,是研究新生代全球气候变化和洋流模式的关键地区。对塔斯马尼亚海道,澳大利亚—南极海盆的研究,有助于我们了解南大洋,东南印度洋和西南太平洋水团相互作用特征,为南半球中高纬度的气候,海洋环境,生产力以及演变历史等提供重要的证据。本次工作通过对ODP189航次1170站位B孔上部沉积物425个柱状样品的多项古海洋学指标分析,探讨了南大洋塔斯曼海隆地区更新世以来的古海洋和古环境变化特征。
塔斯曼海隆1170站更新世以来的主微量元素的因子分析表明,该站位元素的变化,主要受到五个因子的影响,其中,碎屑因子是影响元素组成最主要的因素,络合因子,环境氧化—还原因子,海洋自生物质因子以及重矿物因子影响不大。该站位沉积物的稀土元素,几乎全部来自碎屑物质,反映碎屑源区的地球化学特征,碳酸盐、蛋白石等生源成分只对其产生稀释作用,其页岩标准化模式呈现出浓度低,轻稀土元素亏损重稀土元素富集,以及Ce负异常,Eu正异常的特征。这表明碎屑物质主要来自海水悬浮颗粒和火山碎屑。各项风化指标,包括主微量元素Ti的标准化,∑REE,∑LREE/∑HREE,代表陆地高等植物的nC29,nC31等均表现为冰期高间冰期低的特点,并且由于受到底部洋流的侵蚀作用,某些时期风化高值出现于冰期中后期。频谱分析结果显示该地区的气候同样受控于地球轨道的驱动,其中,4万年的斜率周期相对明显,说明该地区气候变化主要由高纬度冰盖的消融控制。某些对于氧化—还原环境敏感的元素及元素对显示,沉积物基本上是在富氧的环境下沉积,这也解释了该站位有机质稀少的现象。
塔斯曼海隆1170站古生产力的研究显示,早更新世,蛋白石含量普遍较高,在2Ma左右,体现出硅藻勃发现象,中更新世转型期间,变化较大,但含量不高,到中更新世转型以后,由于海底洋流的吹扬和侵蚀作用,以及蛋白石本身的保存效率低下,蛋白石含量非常低。由自生Ba计算出来的初级生产力和各个代表海洋自生物质的元素的堆积速率表现一致,在中更新世转型期间,变化剧烈,且含量较高,说明在气候转型时期,南大洋的表层生产力非常高,小波分析的结果表明,塔斯曼海隆地区的生产力没有表现出从早更新世的4万年周期转变为此后的10万年周期,这一“中更新世革命”的典型特征,但是却在中更新世时期,表现出4万年和10万年周期共存的现象,表明该地区中更新世时期的生产力受到高纬度地区冰盖消融的影响,并且这种影响,在中更新世最强,早更新世其次,晚更新世最弱。
塔斯曼海隆1170站Uk37转换的古海水表层温度与氧同位素记录基本一致,冰期温度低,间冰期温度高,并且,自中更新世气候转型开始,SST逐渐降低,在90万年时达到最低温度,并持续将近2万年,之后温度逐渐上升,与气候转型之前基本持平,只有1-2℃的差距,同时SST的变化特征,与北大西洋,东热带大西洋等海域SST表现一致。晚更新世,海水表层温度的最高值出现在间冰期5期,5,7,9三个间冰期的平均SST与该站位现代海水表层温度基本一致。