海岸锋面影响了全新世中晚期东海内陆架泥质沉积中心的形成和迁移：来自双氧指数（diol index）的启示

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Coastal fronts influence the formation and migration of middle-to-late Holocene mud depocenters on the inner shelf of the East China Sea: Insights from a diol index

海岸泥沉积中心（MDCs）的迁移与东亚冬季风及ENSO相互作用研究，通过烷基二醇（DI）指数重建发现，7.6-2ka期间Ore河口上涌更强，2ka后因东亚冬季风增强和ENSO导致的Kuroshio洋流变化，MDCs北移至东北海岸。

　　

陈丽蕾|邱建东|刘建|齐藤良树|李峰|段晓勇|陈斌|何星亮|秦茂刚

中国青岛市崂山实验室，266237

摘要

在间冰期，泥质沉积中心（MDCs）是大陆边缘沉积物积累和预算的重要组成部分。然而，由于缺乏精确的历史水动力记录，大型河流主导的边缘海域中沿岸平行MDCs的形成和迁移的物理机制尚不明确。在这项研究中，我们分析了从ECS-1302和D12岩芯中提取的长链烷基二醇，利用二醇指数重建了上升流强度记录，从而阐明了千年尺度的沉积物动态。结果显示，在约7.6–2千年的时间里，瓯江口（ORE）附近的上升流强度高于东海（ECS）东北部沿海泥质区域附近的强度，并且这种强度与过去2千年的情况相反。综合大量的沉积学数据表明，在约2千年前，瓯江口附近存在一个强烈的海岸锋面，它捕获了沉积物并促进了MDCs的发展。这种情况发生在东亚冬季风（EAWM）减弱并向西北方向移动，以及类似拉尼娜现象的条件导致沿岸水流向西南方向增强，同时近海黑潮（Kuroshio）入侵向西北方向减弱时。约2千年后，强烈的海岸锋面向北然后向岸移动到东海东北部沿海泥质区域。这在一个小规模的锋面区域留下了瓯江口以海侧。这种变化促进了北部MDC和南部泥质斑块的形成。这发生在东亚冬季风增强和类似厄尔尼诺现象的时期，这些现象导致沿岸水流向西南方向减弱，而近海黑潮入侵向北增强。本研究强调了黑潮入侵在MDCs时空分布模式中的先前被忽视的作用。

引言

自中全新世最大洪水表面形成以来，由于局部水动力和地貌因素的复杂相互作用，大型河流主导的大陆边缘地区出现了各种泥质沉积中心（MDCs）的快速发展（例如，Liu等人，2007a；Walsh和Nittrouer，2009；Hanebuth等人，2011；Li等人，2014；Anderson等人，2016；Patruno和Helland-Hansen，2018；Liu等人，2020）。这些MDCs作为细粒沉积物的主要近海汇积区，在河流-河口-海洋连续体中的源-汇系统起着关键作用（Hanebuth等人，2015；Qiao等人，2017）。Porz等人（2021）概述了与MDCs形成和动态相关的五种主要机制：锋面对沉积物聚集的影响、由重力流引发的横向海底输送、驱动床载沉积和层理形成的能量流、内波引起的再悬浮和扩散，以及人为的重新作用。

沿岸平行的长江（即扬子江）远端泥质带/楔形区域（即浙江-福建沿海泥质区，ZFCMA；图1）从长江口向南延伸约800公里，一直延伸到东海（ECS）的内陆架，自中全新世以来就已经形成（Liu等人，2007b）。大量精确年代测定的沉积岩芯和高分辨率浅层地震剖面记录了ZFCMA内的两个MDCs，厚度分别达到30米和40米（图2a），以及一个在约2.0千年前形成的显著反射层（Liu等人，2007b；Xu等人，2012；Dong等人，2020）。此外，通过结合从全新世泥质楔形区域获取的多个岩芯的数据（表S1），我们发现，在约2千年前，主要的MDC位于瓯江口（ORE）附近，纬度约为27.5°N，但随后向北移动到纬度约29.0°–29.5°N的东北部区域（图2b）。事实上，这种被称为ZFCMA全新世MDCs南北波动沉积演变的情况得到了当地高分辨率浅层地震剖面从地层学角度提供的有力证据支持（图2c和d）。此外，在过去的2千年里，一个明显的南北延伸的泥质斑块一直存在于瓯江口以海侧（图2d）。尽管之前已经认识到复杂的水动力、大气和气候控制因素（Lian等人，2016；Yang等人，2018；Zhao等人，2019；Xu等人，2023），但控制MDC形成和迁移的主要机制仍然不明确。

大多数先前的研究将ZFCMA的演变归因于长江沉积通量和浙江-福建沿海流（ZFCC）的变化，这些变化受到亚洲和印度夏季风以及厄尔尼诺现象驱动的风暴的影响，同时也受到东亚冬季风（EAWM）的影响（Xu等人，2012；Dong等人，2020；Cong等人，2021；Zhang等人，2022b；Liu等人，2024b）。然而，这些研究忽略了长江三角洲的发展（Feng等人，2016；Wang等人，2018）的影响，以及沉积物来源地区的降雨模式复杂性（Wu等人，2022；Lu等人，2025）和冬季风对沿海流的驱动作用（Zhao等人，2019）。有趣的是，最近的一项研究试图将百年尺度的泥质沉积与由ZFCC和黑潮入侵/分支流强度之间的权衡所驱动的迁移锋面联系起来（Dong等人，2020），而沿海流和黑潮入侵流分别以浮力流和上升流的形式存在（Li等人，2016；Liu等人，2018a；Wang等人，2019）。然而，关于锋面系统——特别是关键组成部分黑潮入侵流的可靠历史记录仍然很少。因此，需要进一步评估海岸锋面对ZFCMA中MDCs沉积演变的影响。

在这里，我们首先展示了从ECS-1302和D12岩芯中提取的长链烷基二醇（LCDs）得出的两个二醇指数（DI）记录（图1），这些岩芯是在靠近ECS沿海MDCs的地方采集的，用于创建中晚全新世上升流/黑潮入侵强度的连续重建（Rampen等人，2008，Rampen等人，2014；Chen等人，2021）。此外，还对ECS-1302岩芯沉积物的粒径进行了分析（数据来自Liu等人，2023；见附录1），以及我们之前发表的关于ECS沿海地区MDCs的DI记录（Chen等人，2021）。此外，利用大量的沉积学数据，我们证明了ZFCMA全新世MDCs的南北波动沉积演变与之前被忽视的与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和东亚冬季风相关的海岸锋面有关。

区域背景和海岸锋面动态概念模型

ZFCMA的沉积物主要来源于长江，浙江-福建地区的较小河流对河口附近区域的贡献也很大（Dong等人，2020；Chen等人，2021），而其南部区域的沉积物则主要来源于台湾山脉的河流（Liu等人，2018d）。长江发源于青藏高原，向东流最终进入东海（图1）。长江流域覆盖了...

材料与方法

重力岩芯ECS-1302（29.02°N，122.37°E；水深38.2米；长度60.90米）和D12（27.54°N，120.87°E；水深16.5米；长度51米）分别于2013年和2017年使用研究船“Kan 407”在东海沿海泥质带的北部和中部区域采集（图1）。D12岩芯位于瓯江口附近。上部沉积序列（ECS-1302：0–9.85米；D12：0–22.81米；图4）代表了大约7.6–0千年的浅海沉积物，其特征是...

结果

ECS-1302和D12岩芯的DI值分别在0.453–0.878和0.589–0.772的范围内，并在千年时间尺度上表现出相反的趋势（图5）。在7.6千年至约2千年的时间里，从靠近瓯江口的D12岩芯获得的DI值（DI平均值=0.719±0.039）显著高于ZFCMA东北部海域的岩芯（DI平均值=0.523±0.058），这表明瓯江口附近的上升流更为强烈。相反...

东亚冬季风和ENSO的时空反馈调节海岸锋面

作为高水位系统的一部分，ZFCMA主要是在中全新世以来，在现代海洋环流系统的各种成分相互作用下形成的（Liu等人，2007b；Li等人，2014）。海洋环流的强度和轨迹的变化可以对边缘海域中的沉积物扩散产生显著的影响。例如，ZFCC是浙江-福建沿海锋面的一个关键组成部分（图3）...

结论

我们已经确定，在中晚全新世期间，ZFCMA内MDCs的南北迁移主要由海洋-大气-气候相互作用调节的海岸锋面动态所控制。我们从靠近ECS沿海MDCs的岩芯中获得的新型DI记录揭示了这种相反的关系。这表现为在约7.6千年至2千年间，纬度27.5°N附近的瓯江口附近上升流增强，对应于南部的MDC...

CRediT作者贡献声明

陈丽蕾：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原始草稿，可视化，方法学，资金获取，正式分析，数据管理，概念化。邱建东：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原始草稿，方法学，正式分析，概念化。刘建：验证，监督，资源获取，调查，资金获取，正式分析。齐藤良树：写作 – 审稿与编辑，正式分析。李峰：方法学，数据管理。段晓勇：

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了亚洲合作基金：长江三角洲和红河三角洲海洋地质环境与灾害合作研究、国家自然科学基金（项目编号：41330964和41906062）、中国博士后科学基金项目（项目编号：2018M642622）以及山东省博士后创新项目专项资助（项目编号：201903051）的共同资助。