《Geology》发表南海大洋红层研究新进展：重建南海晚渐新世—中新世深海环流的演变

近日，海洋地质国家重点实验室舒威博士的研究成果“Late Oligocene–Miocene evolution of deep-water circulation in the abyssal South China Sea: Insights from Nd isotopes of fossil fish teeth”在国际著名地学期刊《Geology》在线发表。该成果利用南海中央海盆大洋红层中保存的鱼牙化石，开展钕同位素（ε_Nd）分析，揭示出晚渐新世—中新世期间深海盆洋流格局的演化及其与西太平洋的水文联系。

晚中新世以前，南海海盆向东完全开放，与太平洋深水洋流可以自由交换，是全球大洋环流的重要组成部分。然而，因为缺乏记录海水的直接证据，南海中央海盆晚渐新世—中新世深水环流的演化特征仍未得到充分认识。在南海形成早期，中央海盆3500 m以深广泛发育大洋红层（Oceanic Red Beds，ORB），沉积速率缓慢（0.5~1 cm ky^–1）、受区域构造事件的影响小，是开展古水团动力研究的绝佳材料。

该研究通过分析南海“国际大洋发现计划（IODP）”367航次U1499站位大洋红层鱼牙化石ε_Nd组成，获取了晚渐新世—中新世（27.0–10.0 Ma）期间南海深部水团组分特征的直接证据。与太平洋海水ε_Nd记录的对比结果显示：27–15 Ma期间，随着海盆逐渐加深，南海底层水先后受到UCDW和LCDW的影响；15 Ma之后，南海与西太平洋的深水联系有所削弱（图1）。这一转变，主要归因为晚中新世吕宋岛弧北移隆升、吕宋海峡开始形成，南海—太平洋深水通道变窄和变浅，导致LCDW灌入南海受阻、南海深部水团通风变差；加之亚洲大型河流非放射性沉积物输入的强烈影响，南海深部水团ε_Nd显著负偏。

图1 晚渐新世—中新世南海中央海盆深水水团的主要来源与演变，显示U1499站位大洋红层鱼牙化石ε_Nd记录及其与太平洋海水其他古海洋学记录的对比

论文第一作者舒威，于2023年获得同济大学与巴黎萨克雷大学联合指导的双博士学位，通讯作者为法国巴黎萨克雷大学Christophe Colin教授与我室刘志飞教授。该研究获得国家自然科学基金项目（42130407, 41530964）资助。