航次介绍

核心对流区的印度季风降雨---IODP353航次介绍

丁 旋

 

中国地质大学(北京)

 

        2014年11月29~2015年1月29日,“乔迪斯•决心号”(JODIES Resolution)按计划圆满地完成了国际大洋发现计划(IODP)353“印度季风”航次的科学钻探任务。“决心号”从新加坡启航,经马六甲海峡,在孟加拉湾6个站位共钻取了15口井,为研究印度季风系统长时间尺度变化提供了宝贵的材料。

图1. IODP 353航次历程和站位分布图

红色圆点是站位位置,黄色圆点是“决心号”行经位置

 

        该航次船上科学家团队共32人,分别来自美国、英国、德国、印度、日本、中国、法国、韩国、意大利、瑞典、澳大利亚、西班牙等12个国家。首席科学家是美国布朗大学的Steve Clemens教授和德国基尔大学的Wolfgang Kuhnt教授。三位中国科学家,北京大学的周力平教授、中国地质大学(武汉)的王家生教授和中国地质大学(北京)的丁旋教授,分别作为沉积学家、物理性质专家和微体古生物专家参加了该航次(图2-4)。

        IODP 353航次的主要科学目标是:重建中新世以来在构造尺度到百年尺度上印度季风的变化历史。孟加拉湾的夏季风降雨与无数流入孟加拉湾的径流使得大洋表层盐度发生变化,相关的古气候与古环境信息保存在沉积物的物理和化学性质、同位素组成以及生物组合面貌中。353航次选择印度季风气候变化最明显、以及古记录保存最好的核心区域,通过钻取岩芯,对岩芯沉积物样品进行多学科分析,以理解季风气候对地球气候系统外部驱动力(如太阳辐射)与内在驱动力(大陆冰川总体积、温室气体、海平面高度、海气热量水分交换)的响应。

        IODP 353航次在孟加拉湾共钻取了六个站位,包括东经90度海岭的U1443,孟加拉扇的U1444,印度东北边缘马哈纳迪盆地的U1445和U1446,以及安达曼海的U1447和U1448,岩芯总长度达4480米,取芯率多在95%以上。

 2. 北京大学周力平教授在“决心号”上工作

        东经90度海岭上的U1443站位位于开放大洋,水深2963 m,可以记录从轨道尺度到构造尺度的印度季风环流变化。该站位最深达海底之下344m处,底部年龄为晚白垩世坎帕阶(>72Ma),沉积速率很低,但除自晚古新世到早渐新世存在一个大的沉积间断外,远洋沉积记录连续完整、底栖与浮游有孔虫化石保存良好。U1443站位也是1988年钻取的ODP 758站位的重访,二者相距仅100 m。IODP样品数据库显示,在过去的10年里,ODP 758站位岩芯已被采取了超过16000个沉积物样品,该岩芯上部的样品几乎已被耗尽。U1443站位将有助于延续ODP 758站位的研究。

 

3. 中国地质大学(武汉)王家生教授在船上工作

        U1444站位于孟加拉扇下扇区西部,靠近最西边的废弃水道,该水道曾经是进入下扇区西部的海底河道。沉积物岩性主要为硅质碎屑以及浊流与半远洋软泥交替组成,浊流沉积的特征指示了非常快速的堆积作用。

        U1445站位于印度东部边缘的马哈纳迪盆地最南端,水深2495 m。此位置离岸94 km,是夏季风降雨,以及包括恒河、普拉马普特拉河和马哈纳迪河等印度半岛河流的径流在印度边缘形成的低盐水区。在此钻获了晚中新世至全新世的沉积,由含有生物组分的半远洋粘土组成,偶尔可见薄层的浊流沉积,用以重建轨道和亚轨道尺度上的印度夏季风变化。

4. 中国地质大学(北京)丁旋教授在船上工作

        U1446站位置与U1445很接近,但距岸更近(70 km),水深较浅(1425 m),在马哈纳迪盆地内部。沉积物具典型的大陆边缘沉积特点,为大量的岩石组分稀释了少量的生物组分组成的半远洋沉积,几乎无浊流沉积。地层时代为中更新世(~1.2 Ma)至全新世。二者将首次使得重建本地区中新世晚期以来的季风变化成为可能,也是重建印度夏季风在轨道至亚轨道尺度变化的理想材料。

        U1447站位位于安达曼海,距小安达曼岛~45 km,水深1392 m。沉积物主要由含有丰富的钙质微体化石的半远洋粘土组成,偶尔出现薄层浊流沉积,底部年龄为晚中新世(9.83~10.66 Ma)。这个站位于盆地内分离南北向盆地的隆起的东翼,更老的地层可能受潜在浊流沉积的影响。

        同样位于安达曼海的U1448站, 在U1447站以南17.7 km,距小安达曼岛~44 km,水深1097 m。这个站位于分离南北向盆地隆起的顶部,可避免浊流沉积,但存在明显的沉积间断(大约7~14Ma),故底部只钻至晚中新世。U1448站的沉积物主要由含有大量生物成份的半远洋粘土组成。这两个站位的样品将有助于重建该区域晚中新世以来夏季风降水、以及伊诺瓦底河与萨尔温河径流在构造尺度到亚轨道尺度上的变化。

        总之,IODP 353航次为新一轮的印度洋古海洋学研究提供了丰富的材料,国际上将有强大的力量投入到353航次后研究,样品和研究内容竞争都将十分激烈。我国的印度洋古海洋研究面临新的机遇和挑战,应当尽快进入角色,做出有特色的贡献。

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