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廣州地化所在東亞顯微火山灰年代學研究方面取得進展

文章來源:廣州地球化學研究所   發布時間:2019-07-19  【字號:     】  

  精確對比高分辨率古氣候記錄目前十分困難,特別是研究氣候突變事件(年代際-百年尺度)的情況,這主要是由于各種測年技術如放射性碳、鈾系不平衡、氩-氩法、紋層年代學、冰芯年代學等所固有的測年誤差。古氣候記錄的精確對比常常需要利用等時標志層,因此,識別保存在重要古氣候記錄中的火山灰標志層十分重要。

  東亞是火山活動區,區內具有數量龐大的活動火山,而且東亞的古氣候記錄保存了季風演化的寶貴信息,因而該區域是利用火山灰關聯各類沈積記錄的理想區域。迄今爲止,前人在區域內開展的火山灰研究主要關注肉眼可見的火山灰層。然而,世界其他區域的顯微火山灰研究被證明可以極大地擴展火山灰等時面的覆蓋範圍,使火山灰標志層能在數千公裏的尺度上精確同步古氣候記錄,爲探討氣候突變事件的時空差異提供了可能。

  针对东亚显微火山灰研究相对薄弱这一问题,中國科學院廣州地球化學研究所徐义刚课题组博士生陈宣谕与英国伦敦大学、牛津大学、德国柏林自由大学学者合作,选取东亚北部重要的古气候记录——日本久種湖,对其全新世沉积物开展了系统的显微火山灰年代学研究。研究表明,沉积物中含有来自日本、中国、朝鲜、俄罗斯(图2)以及很可能是印度尼西亚的火山灰。这些记录在久種湖中的显微火山灰分布非常广泛,例如,喷发自长白山的B-Tm火山灰在超过7000公里以外的格陵兰冰芯中也有记录,又如SH#12火山灰起源于距离久種湖约1900公里的俄罗斯舍维留奇(Shiveluch)火山,再如湖泊中的RK12-0819火山灰能跟位于6600公里以外的、印度洋深海钻孔中发现的印尼火山灰在成分上匹配,暗示RK12-0819可能起源于印尼的火山。这些超远距离传播的火山灰提供了关键的等时标志层,使得精确对比日本北部和世界其他区域的古气候记录成为可能。另一方面,将火山灰标志地层跟久種湖高分辨率古环境记录相结合,研究发现长白山千年喷发(近两千年来地球上最大的火山喷发之一)并未对日本北部的环境产生显著影响(图3),证明该次大型喷发没有跨区域的气候、环境效应。

  該研究利用火山玻璃的地層學、年代學和地球化學證據,報道了常規火山灰研究無法識別的顯微火山灰標志地層,擴展了相關標志層的分布範圍,更新了區域火山灰地層分布格架(圖4),同時還識別出一系列先前未知的、潛在的火山噴發事件(如可能的長白山早、中全新世噴發事件),對未來的火山學、晚第四紀年代學和古氣候學研究具有意義。

  本研究近期發表于國際第四紀研究領域期刊Quaternary Science Reviews。项目得到中科院对外合作重点项目和中國科學院B类战略性先导科技专项联合资助。

  論文链接

图1. 研究区地图,三角形示意活动火山,圆形示意古气候记录

  图2. 玻璃地球化学显示,久種湖中的远源火山灰RK12-0225可以与俄罗斯舍维留奇火山(Shiveluch)的近源火山灰SH#12相互关联

  图3. 久種湖6000年以来的关键火山灰标志层结合湖泊高分辨率古环境记录投图,图中可见长白山千年喷发火山灰B-Tm沉积以后,代表性的孢粉组合及含量并未发生太大变化

图4. 久種湖和水月湖 (Suigetsu) 的显微火山灰记录共同制约区域内关键火山灰标志层的最远已知分布范围




(責任編輯:任霄鵬)

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