南海是西太平洋最大的邊緣海，獨特的地理位置使其對海-氣相互作用、陸源輸入，以及與太平洋的水體交換十分敏感，是研究古氣候學和古海洋學的重要區域。近20年來，在南海開展了超過18項國際科研航次，獲得鑽孔2000餘個。然而，前人研究多侷限於大陸架和大陸坡，缺乏對海盆區域的長尺度研究，限制了我們對南海古環境變化以及東亞構造活動演化的理解。
中科院地質與地球物理研究所岩石圈演化國家重點實驗室博士研究生蓋聰聰，在導師南方科技大學劉青松教授和澳大利亞國立大學Andrew. P. Roberts 教授的指導下，應用古地磁學和岩石磁學的方法，對IODP349航次採集於南海東部次海盆的U1431D孔（圖1）頂部435m連續沉積物進行了系統性地研究。主要發現如下：
（1）U1431D孔的主要載磁礦物為磁鐵礦，是記錄剩磁的良好載體。在生物地層學的約束下，他們重建了6.5 Ma以來的年代框架（圖2），是目前南海深部所獲得的最長記錄。
（2）識別了位於130.5-132.0mbsf的含膠黃鐵礦層（圖1）。該含膠黃鐵礦層的年齡和北半球冰川化增強事件的時間一致。北半球冰川化的增強導致太平洋水體的降溫，同時臺灣和菲律賓區域的弧-陸碰撞限制了南海和太平洋的水體交換，在二者的同時作用下，南海底層水流通性降低，為膠黃鐵礦的形成提供了有利環境。
（3）論證了沉積物環境磁學參數作為東亞季風代用指標的可靠性，並重建了6.5 Ma以來的東亞季風演化歷史（圖3）。東亞夏季風和冬季風在6.5-5 Ma保持相對穩定；夏季風在5 Ma時開始加強，3.8 Ma開始逐漸減弱；冬季風自5 Ma時開始減弱，3.8 Ma時變強並在0.6 Ma時達到相對穩定狀態。頻譜分析結果進一步顯示軌道驅動對南海區域性古氣候演化具有重要意義。3.2 Ma以前，東亞夏季風直接受控於低緯太陽輻射變化；3.2 Ma以來，東亞夏季風受低緯輻射量和高緯冰量的同時影響。
圖1 U1431D位置示意圖（修改自Li et al., 2015）。黃色虛線指示海陸轉換邊界；藍色虛線指示南海擴張中心
圖2 U1431D孔磁性年代框架。(a) 沉積物巖性（修改自Li et al., 2005）及代表性鈣質超微化石事件年齡。T=末現面；B=初現面；(b) △GRM/△NRM；(c) Bc; (d) MAD；(e) ChRM 傾角（綠色）和隨船測量20 mT交變退磁後的傾角（灰色），紅色虛線代表地心軸向磁偶極子場下鑽孔所處位置的理論傾角；(f) U1431D孔的極性柱和 (g) 地磁極性年表（Gradstein et al. , 2012）中黑色部分指示正極性，白色部分為負極性，灰色部分指示不確定極性；粉色陰影區域指示含膠黃鐵礦層
圖3 6.5 Ma以來的海洋和陸地氣候變化記錄。(a-e) 南海中部U1431D孔的χ, ARM, ARM/SIRM,
χARM/χ, 和Hm/Gt記錄；(f) 南海北部ODP1148站位的Hm/Gt記錄（Clift, 2006）；(g) 南海南部ODP1143站位的粘土/長石記錄（Wanet al., 2006）；(h) 黃土高原石樓地區紅粘土的clf記錄（Ao et al., 2016）；(i-j) 黃土高原靈臺黃土的磁化率c和石英粒徑記錄（Sun et al., 2010）；(k) 南海北部ODP1146站位的粉塵累積速率（Wan et al., 2007）；(l) 北太平洋885/886站位的粉塵累積速率（Rea et al., 1998）；(m) 南海北部1148站位底棲有孔蟲δ18O記錄（Tian et al., 2008）；(a-e) 中灰線為LOESS平滑後的趨勢線閱讀更多 中科院地質地球所 的文章
