近日，國際經(jīng)典古海洋與古氣候?qū)W期刊Paleoceanography and Paleoclimatology在線發(fā)表了中科院海洋所萬世明研究組在日本海氧化還原環(huán)境演化方面的最新研究成果。研究人員通過對(duì)四百萬年以來日本海氧化還原環(huán)境演變歷史進(jìn)行重建，發(fā)現(xiàn)在構(gòu)造尺度上其主要響應(yīng)于日本海東北部與西南部海峽的開合，在軌道尺度上則主要受到東亞季風(fēng)演化及海平面變化的影響。
研究站位及日本海氣候和洋流格局示意圖
日本海為西北太平洋最大的邊緣海，現(xiàn)今其主要通過對(duì)馬海峽、津輕海峽、宗谷海峽和韃靼海峽與東海、西北太平洋和鄂霍次克海相連通。日本海地處東亞季風(fēng)的影響區(qū)域，還受到黑潮分支對(duì)馬暖流的影響。這種較為封閉的地理格局以及多樣的環(huán)境要素使得日本海水體的氧化還原條件對(duì)古氣候-古海洋變化極為敏感，因此自早更新世以來發(fā)育了豐富的明暗層沉積，吸引了世界上諸多科學(xué)家的關(guān)注。但目前的研究主要集中于末次冰期以來，構(gòu)造-軌道時(shí)間尺度日本海氧化還原環(huán)境演化及其控制因素仍缺乏探討。
上新世以來日本海氧化還原環(huán)境演變歷史及其對(duì)構(gòu)造演化的響應(yīng)
針對(duì)以上問題，研究人員基于日本海綜合大洋鉆探計(jì)劃（IODP）U1425和U1430站位樣品，利用高分辨率氧化還原敏感元素指標(biāo)重建了上新世以來日本海氧化還原環(huán)境演化歷史，發(fā)現(xiàn)日本海水體在170萬年前由相對(duì)氧化的環(huán)境變?yōu)檠趸?缺氧高頻轉(zhuǎn)變的環(huán)境。研究認(rèn)為這種轉(zhuǎn)變主要是由于日本海東北部抬升，海峽變淺，從而阻礙了富氧的北太平洋中層水的進(jìn)入；同時(shí)西南部的對(duì)馬海峽打開，但受控于更新世冰期-間冰期海平面的頻繁波動(dòng)，日本海只能階段式與東海相連通，因此出現(xiàn)氧化-缺氧高頻轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象。在軌道尺度上，發(fā)現(xiàn)中更新世轉(zhuǎn)型之前日本海在冰期為氧化環(huán)境，但轉(zhuǎn)型之后則變?yōu)楸跒槿毖醐h(huán)境。研究認(rèn)為轉(zhuǎn)型之前冰期海平面最大下降僅約90米，對(duì)馬暖流仍可通過對(duì)馬海峽流入日本海，結(jié)合減弱的夏季風(fēng)降水，使得日本海表層水體鹽度升高，從而促進(jìn)水體的下沉。同時(shí)，強(qiáng)盛的冬季風(fēng)更加有利于水體的混合，因此日本海在冰期時(shí)較為氧化。但轉(zhuǎn)型后冰期海平面下降達(dá)120米，對(duì)馬海峽幾乎完全關(guān)閉，此時(shí)日本海也幾乎為封閉停滯的狀態(tài)，因此相比于轉(zhuǎn)型前要更加缺氧。
更新世以來日本海氧化還原環(huán)境演變歷史及其對(duì)東亞季風(fēng)及海平面變化的響應(yīng)
上述研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和國家自然科學(xué)基金的資助，趙德博副研究員為文章第一作者及通訊作者。相關(guān)成果及鏈接如下：
Zhao, D., Wan, S., Zhai, L., Shi, X., & Li, A. (2022). Tectonic and orbital imprints in the redox history of Japan Sea since the Pliocene. Paleoceanography and Paleoclimatology, 37, e2021PA004333. https://doi.org/10.1029/2021PA004333
