Diatoms in the Northwestern South China Sea continental margin sediments: reconstruction of Late Pleistocene and Holocene paleoenvironments

Summary

The tropical Continental shelves and adjacent areas exemplified by the nothwest South China Sea (SCS), located in the low latitude East Asian Monsoon area, are places with varied impacts from the weathering of continents. from fluctuations of the open ocean, and combined with a strong increase in human activities. In the geological time scale, rapid and complex land-sea interactions and paleoecological processes have interfered with rapid sea level changes as shown in the thesis and were especially visible in the late Quaternary. 

This study provides a comprehensive view on the sub-fossil diatom biogeography. distribution pattern and oceanographic environmental controls with the support of multivariate statistical methods. The samples taken from the Beibu Gulf surface sediments were analyzed and their diversity in response to the recent changes in environmental factors were applied as a key for the interpretation of the fossil diatom record in core sediments and paleoenvironmental reconstructions. The fossil diatom assemblages in sediment cores clearly illustrate changes in diatom biofacies through the local diatom assemblage zones (LDAZ). The distinction of LDAZs shows the potential of the fossil diatom assemblages in their biostratigraphie application, Six LDAZs Iron) a deep-water core profile have been recognized as Crossing two Terminations over the last 160 kyr that correspond to glacial - interglacial interval cycles in the monsoon climate realm, and show the instability of the climate and sedimentary environment in this Continental margin and changes in the geographical pattern that result from sea-level fluctuations. Diatoms were absent in deltaic sediment profiles in a nearby shelf break in the last glacial period of MIS 4/3 transition in Filed Termination, but abundant in the slope core profile with a considerable abundance of coastal-neritic species. This linkage offers the perspective of a crossed shelf and slope matter lateral transport and response mechanism. and a clue (o the regional summer monsoon enhancing Hainan Island erosion and transformed matters for the paleo "Haman Delta” origin.

Seven I.DAZs front the Coastal zone of the inner Beibu Gulf revealed that sea-level fluctuations bud a strong influence on the evolution of the hydrographic system along with a rapid sea-level rise and sea-level high-stand from the early to middle Holocene. This is followed by regression in the late Holocene. which has been recorded as a condensed sediment section. The early and late Holocene diatom species and abundance may record a strong summer monsoon climate. In addition. higher abundances and reasonably high diatom diversity in this local coastal record, especially in the last 800 years. may be the result of an overlap with an anthropogenic impact.

To sum up, this study demonstrates the effectiveness of using diatoms as an ecological prosy for understanding regional paleoenvironment change driven by both global climate and sea-level changes, and recent enhanced anthropogenic impacts on the continental margin of the NW SCS. 

Streszczenie

Prezentowany rejon badań, płn.-zach, część Morza Połódniowochińskiego. usytuowany jest w strefie niskich szerokości geograficznych obszaru monsunowego Azji Wschodniej w warunkach klimatu tropikalnego. Badany obszar szelfu kontynentalnego wraz z przyległymi do niego wybrzeżami jest strefą wzajemnego oddziaływaniu na siebie intensywnych procesów wietrzenia w środowisku lijdowym z lluktuacjami otwartego oceanu, na które od pewnego czasu nakłada się silny wzrost aktywności człowieka, Jak wykazano to w prezentowanej rozprawie doktorskiej, w przeszłości geologicznej, szczególnie w późnym czwartorzędzie, skomplikowane w swojej naturze oddziaływania lądu i morza oraz procesy ekologiczne nakładały się nu okresy szybkich zmian poziomu morza.

Prezentowana praca doktorska stanowi interdyscyplinarny ogląd tematyki dotyczącej takich aspektów jak: biogeografia okrzemek sub-kopalnych i kopalnych, ich rozkład przestrzenny i czasowy oraz, znaczenie czynników środowiskowych, które były za to odpowiedzialne. Obiektywizacji prezentowanych analiz oraz rekonstrukcji dokonano z wykorzystaniem metod analizy statystycznej wielu zmiennych. Próby osadów powierzchniowych pobranych z Zatoki Beibu zostały poddane analizie, zaś ich zróżnicowanie w zależności od współczesnych czynników środowiskowych zastosowano jako klucz do interpretacji zespołów okrzemek kopalnych występujących w rdzeniach osadów morskich oraz do rekonstrukcji środowiskowych. Zespoły okrzemkowe w rdzeniach osadowych w sposób jednoznaczny odzwierciedlają zmiany biofaeji poprzez zmienność składu gatunkowego w obrębie lokalnych poziomów okrzemkowych (local diatom assemblage zones - LDAZ). Odrębność (LDAZ) ukazuje jak wielki potencjał do zastosowania w biostratygralii mają kopalne zespoły okrzemkowe. W obrębie sześciu poziomów (LDAZ). wyróżnionych w profilu rdzenia osadów pobranych ze strefy głębokowodnej obejmujących okres ostatnich 160 tys, lat. wyróżniono dwa wydarzenia terminalne, które interpretowane są jako cykle glacjal - intergracjal w strefie klimatu monsunowego, Jednocześnie zmiany w składzie gatunkowym zespołów okrzemkowych dokumentują biak stabilności klimatu i środowisku sedymentacyjnego w obrębie krawędzi kontynentalnej oraz zmiany rzeźby terenu będąc skutkiem fluktuacji poziomu morza. Okrzemki nie występowały w profilu osadów deltowych usytuowanych w pobliżu odmorskiej granicy szelfu kontynentalnego obejmujących ostami okres glacjalny (przejście MIS 4/30), obficie natomiast występowały w rdzeniu ze skłonu kontynentalnego z istotnym udziałem form przybrzeżnych i nerytycznych. Sygnały tego rodzaju interpretowane są jako intensywny horyzontalny transport materiału osadowego poprzez strefę szelfu i stoku kontynentalnego w reakcji na wzrost intensywności regionalnej letniego monsunu. Skutkowało to wzmożoną erozją wyspy Haman i transportem osadów, z których powstała paleodelta "Haman”.

Siedem poziomów (LDAZ) wyodrębnionych z profilu pochodzącego ze strefy brzegowej wewnętrznej części Zatoki Beibu dokumentuje zmiany poziomu morza i ich przemożny wpływ na rozwój systemu hydrogruficznego. Po okresie szybkiego wzrostu poziomu morza i osiągnięciu jego maksymalnego stanu datowanego na wczesny do środkowego holocenu następuje regresja, która jest udokumentowana przez późnoholoceński poziom osadów skondensowanych. Skład gatunkowy okrzemek w osadach wczesno- i późnoholocenskich oraz frekwencja ich występowania interpretowane są jako skutek zmiany warunków klimatycznych z silnym letnim monsunem. W dodatku podwyższona frekwencja i względnie wysoka bioróżnorodność okrzemek w rdzeniu osadów usytuowanych w pobliżu strefy brzegowej, zwłaszcza w czasie ostatnich 800 lat, może wynikać z nałożenia się wpływu aktywności człowieka na zmiany spowodowane czynnikami naturalnymi.

Podsumowując, prezentowane wyniki badań ukazują zalety wykorzystania okrzemek jako jednej z danych ekologicznych umożliwiających zrozumienie regionalnych zmian środowiskowych powodowanych, zarówno przez globalne zmiany klimatu, jak i poziomu morza, na które nakłada się współczesne wzmożone oddziaływanie człowieka na krawędź kontynentalną płn.-zach. części Morza Południowochińskiego.