摘要
海洋沉积物保存了沉积过程的重要信息，提供周围大陆气候环境的证据，以及陆源碎屑物从陆地到海洋的搬运机制。海洋沉积物中的粘土矿物和粒度常被用于古海洋学和古气候学研究，然而在澳大利亚西北岸外的相关研究非常有限。本文的研究材料来自于“国际大洋发现计划”（IODP）在澳大利亚西北边缘东印度洋（帝汶海）底的斯科特高原上钻取的U1483站晚第四纪深海沉积物。本文对这些沉积物进行了高分辨率取样，予以粘土矿物和粒度分析、以及部分样品放射性同位素测试，分析U1483站沉积物物源以及粘土矿物输入对第四纪冰期旋回中海平面变化的响应，继而探讨沉积物物源区即澳大利亚西北大陆的古气候变化。 本文对 U1483 站沉积物物源分析重建了过去～800 kyr 河流悬浮粘土输入的变化，揭示该站的粘土矿物组合与毗邻澳大利亚腹地的地质和侵蚀状况密切相关。U1483站沉积物中的粘土矿物以蒙脱石为主（平均57.95%），其次是高岭石（平均18.4%）和伊利石（平均17.8%），绿泥石含量最少（平均5.9%）。与周边地区及河流搬运的粘土矿物含量的对比、以及放射性同位素数据结果显示，澳大利亚金伯利（Kimberley）地区的维多利亚河（Victoria River）和奥德河（Ord River）是过去～800 kyr以来 U1483 站沉积物的主要来源。蒙脱石是由 Antrim 火山以及冰期时海平面下降暴露水面的 Joseph Bonaparte海湾铁镁质岩石经河流侵蚀带来；高岭石和伊利石主要来自于维多利亚河和奥德河流域的长英质火成岩和变质岩的风化剥蚀物；绿泥石则主要源自帝汶地区经由印尼穿越流（ITF）搬运而来，而少量来自澳大利亚西北部。U1483站沉积物的锶—钕—铅（Sr-Nd-Pb）同位素值（87Sr/86Sr: 0.730 至 0.720，ƐNd:-8.22 至-10.73，206Pb/204Pb: 19.25 至 18.95）与澳大利亚西北部沉积物的同位素组成一致，表明源自帝汶地区经由印尼穿越流搬运的沉积物对U1483站的贡献较小。 U1483 站过去～800 kyr 的沉积物粘土矿物含量和粒度曲线显示了澳大利亚西北部沉积模式具有典型的冰期—间冰期旋回特征。冰期时，蒙脱石含量相对较高，高岭石和伊利石较低，沉积物平均粒度较低；而间冰期时，高岭石和伊利石的含量相对增加，沉积物平均粒度增加，蒙脱石的含量则降低。（高岭石+伊利石+绿泥石）/蒙脱石比值与粘土/粉土比值相结合被用作过去印尼穿越流和鲁汶流（Leeuwin Current）强度变化的替代性指标，而高岭石/蒙脱石比值被用作澳大利亚夏季风变化的替代性指标。结果显示，间冰期时高岭石/蒙脱石比值和（高岭石+伊利石+绿泥石）/蒙脱石比值较高，可能表明澳大利亚夏季风降水丰富，河流流量大，印尼穿越流和鲁汶流较强，因而有足够的运载能力将相对较高比例、颗粒较大的高岭石和伊利石沉积物搬运至U1483站；相较而言，冰期时，高岭石/蒙脱石和（高岭石+伊利石+绿泥石）/蒙脱石的比值则均较低，可能指示澳大利亚夏季风较弱，气候较干旱，河流输入量较低，同时由于海平面下降，印尼穿越流和鲁汶流减弱，其悬浮液中主要携带颗粒较小的蒙脱石，而颗粒较大的粘土矿物的比例则较低。沉积物平均粒度和粘土/粉土比值的冰期—间冰期变化也表明，印尼穿越流和鲁汶流的强度在冰期时较弱，而在间冰期时则相对较强。高岭石/蒙脱石比值在过去~800 kyr 内长期逐渐下降的变化趋势表明，澳大利亚大陆的干旱程度有所增加。此外，本文获得的 U1483 站沉积物粘土矿物和粒度记录在 450 ka 前后具有明显的重大变化，与中布容事件（MBE）发生的时间较为吻合，可能反映了晚第四纪冰期旋回进入了冰期—间冰期差异更加强化的阶段。 频谱、交叉频谱和小波变换分析均显示，U1483站沉积物粘土矿物和粒度记录具有显著的100-kyr、41-kyr和23-kyr周期，表明冰盖驱动的高纬过程和岁差驱动的低纬过程在澳大利亚西北岸外晚第四纪海洋沉积序列中均有体现。高岭石/蒙脱石比值 23-kyr滤波与地球轨道岁差周期之间具有良好的一致性，可能指示岁差驱动对澳大利亚夏季风的调控。过去～800 kyr以来U1483站季风记录与其他区域降水记录具有很强的相关性，反映了北半球和南半球降水在冰期—间冰期时间尺度上的同步变化；在岁差周期上，两半球间的降水记录呈同相位，可能与热带辐合带的扩张和收缩有关。
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