冲绳海槽北部陆坡4.4万年以来古海洋环境演化的地质记录

利用AMS^14 C年代测试、氧同位素分析和浮游有孔虫分析重建了冲绳海槽北部陆坡DOC-42孔约44cal．kaBP以来的古海洋环境演化记录。DOC-42孔沉积速率整体较低，呈明显的阶段性变化：在氧同位素3期和LGM期间沉积速率相对较大，分别为7．3和14cm／ka；末次冰消期以来的沉积速率则显著降低，与冲绳海槽冰后期沉积速率高于末次冰期明显不同；自约6．4cal．kaBP以来，沉积物堆积作用基本可以忽略，表明了受黑潮入侵引起的中国东部陆架环流体系的改变，岩心所在区域的沉积格局发生了重大变化。浮游有孔虫氧碳同位素、转换函数古温度和低温、低盐特征种Globigerina quinqueloba等一致反映了冲绳海槽北部在氧同位素3期早期约37．5～44cal．kaBP期间存在明显的低温、低盐阶段，表明该期间冲绳海槽北部的沿岸冲淡水影响明显加强，而在氧同位素3期晚期该区可能受到了黑潮暖流的影响。此外，浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata与氧同位素记录有很好的对应关系，表明它是冲绳海槽末次冰期以来的一个可靠的海洋环境指标。     

140kaBP以来南海西南部上升流影响区沉积记录及其古海洋环境变化

对南海西南部现代上升流区沉积物柱样BIS-187-61孔有机碳、生物蛋白石、碳酸盐等各沉积组分进行了详细的分析,试图探讨末次间冰期(MIS 5)以来南海西南部夏季上升流影响区沉积过程及其所反映的海洋环境变化过程。研究结果发现,140kaBP以来该孔沉积记录期总体表现为:碳酸盐百分含量冰期低间冰期高,主要受周边陆源物质输入稀释的控制,为典型的"大西洋型碳酸盐旋回",有机碳、生物蛋白石、碳酸钙以及陆源沉积物的堆积速率均在MIS 2期、MIS 4期和MIS 5e期出现高值。其中,MIS 2期和MIS 4期生源和陆源沉积堆积速率增加可能与冰期时冬季风增强及海平面下降导致陆源营养物质输入增加对初级生产力的刺激有关,也可能与陆源物质输入增加对海洋生源颗粒物输出的压载作用增强有关。而MIS 5e期南海海平面高度与现代相仿,间冰期较强的夏季风引起的越南沿岸上升流增强是导致该时段本研究区域表层初级生产力增强,沉积物总堆积速率及各组分堆积速率都相应增加的主要原因。     

温盐环流在Heinrich事件后气候快速变暖中的作用

温盐环流在Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件后气候快速变暖中的作用Ｄ．Ｐａｉｌｌａｒｄ等格陵兰冰心中δ￣（１８）Ｏ值的快速偏移和北大西洋许多岩心的海洋沉积物中出现冰携碎屑物质层（即所谓的Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件）都强烈显示出冰期时气候的快速波动。一些陆地资料也反映出这...     

日本海末次冰期以来沉积作用和环境演化及其控制要素

基于对日本海南部、中部和西部3个沉积岩芯的综合研究,探讨了末次冰期以来日本海不同区域的沉积作用、环境演化特征及其控制因素。结果发现:在距今8ka以前,日本海南部、中部和西部陆源碎屑物质分别由河流物质、西风携带的风尘物质和海冰输运的物质组成;8ka以来日本海西部沉积物中存在连续分布的火山物质,推测与利曼寒流形成有关,标志着现代日本海表层环流格局的形成。在末次冰期,日本海中部和南部因为水体层化较强,导致底层水通风较弱,而日本海西部则由于盐析作用,通风较强。在冰消期早期,随着海平面上升,东海北部高盐水团再次入侵日本海,改善了日本海深层水体通风条件,但在日本海西部因受到常年海冰覆盖的影响,沉积物氧含量显著减小;在冰消期晚期和早全新世,日本海南部深层水体通风减弱,而在日本海中部和西部通风较好;但8ka以来日本海通风普遍增强。日本海的沉积作用和环境演化受海平面、东亚季风(西风环流)和对马暖流控制,但不同海域对上述3个因子的响应程度存在差异。海平面变化是控制日本海环境变化的首要因子,它直接制约着日本海与周围水体的交换程度;东亚夏季风影响日本海表层水体层化,而东亚冬季风则控制着日本海西部海冰的形成和深层水体垂向对流;8ka以来对马暖流成为控制日本海环境演化的重要因子,它的入侵增强了表层和底层水体交换,提高了日本海深层水体和沉积物溶解氧的更新速率。     

南海西沙海槽83PC柱状沉积物组成特征及其古环境意义

为了解南海北部末次间冰期以来的沉积环境演化,分析了西沙海槽83PC柱状沉积物的浮游有孔虫氧碳同位素、碳酸钙、有机碳和粒度组成。浮游有孔虫的δ18 O值具有冰期-间冰期旋回特征,记录了海平面的升降和古气候的变化,而海平面变化控制了沉积物的碳酸钙和有机碳含量。冰期,海平面下降,陆源物质输入增多,带来了大量的碎屑物质和陆源有机质,沉积物具有低碳酸钙含量和高有机碳含量;间冰期,海平面上升,陆源物质输入减少,碎屑物质的稀释作用减弱,沉积物具有高碳酸钙含量和低有机碳含量。南海北部83PC柱状沉积物记录了末次间冰期以来的多次海平面升降旋回,还记录了气候变冷事件以及低碳酸钙沉积事件,其中,150、510、660和740cm处的低碳酸钙含量和相对重δ18 O值记录了全球性气候变冷事件,而冰后期的低碳酸钙沉积事件,则主要反映了季风降雨的增强,出现了洪水高发期,陆源碎屑物质对碳酸钙沉积的稀释作用明显增强。     

菲律宾海北部19cal.kaBP以来表层海水温度变化

对菲律宾海北部E-2岩心柱(29.62°N、131.14°E,水深3 877m)进行了浮游有孔虫δ18 O分析、AMS14 C测年以及U3k7表层海水温度(U3k7-SST)的测试。结果表明,E-2岩心记录了约19cal.kaBP以来U3k7-SST变化过程,其末次冰消期整体变化过程与北大西洋高纬地区相似,记录了Heinrich 1(H1)、Blling/Allerd(B/A)和Younger Dryas(YD)等快速气候事件,同时也识别出发生于19.4～19.2和18.5～18.0cal.kaBP的2次变冷事件,说明了研究区与北大西洋气候存在遥相关;在B/A和YD阶段中发现的百年尺度气候波动及变化过程,可能反映了热带过程对研究区域的影响;E-2岩心柱末次冰消期变暖存在阶段性,其变暖时间开始于19.4cal.kaBP,而大幅升温阶段则从15.3cal.kaBP开始。     

白令海DSDP188站氧同位素3期以来的古海洋与古气候记录

白令海南部DSDP188站沉积物生源组分分析显示,该地区表层生产力在MIS3早、晚期(3.3和3.1)以及MIS2期增加,而其他时期表层生产力相应降低,并且表层生产力的变化没有显示明显的冰期与间冰期旋回。沉积物的C/N比值反映了有机碳的混合来源,说明该地区表层生产力可能受陆源营养物质输入的影响。该站位沉积物的非生源组分分析显示,MIS3早、晚期陆源物质输入量增加,反映洋流加强和气候变化。MIS2出现两次陆源物质输入量的增加,显示了洋流和气候的波动。MIS3和末次冰消期碳屑丰度增加,但MIS2降低,指示MIS3和MIS1陆地天然火灾概率大,而MIS2天然火灾概率低,反映间冰期比冰期更容易发生天然火灾。     

末次冰期以来南海东北部陆源有机碳埋藏通量演变:海平面和季风驱动

大陆边缘盆地是大陆风化剥蚀产物的主要沉积汇,其中有机碳的埋藏通量及其控制机制的研究对于理解全球碳循环具有重要科学意义。本研究基于南海东北部台西南盆地TWS-1岩芯的AMS14C测年、总有机碳、总氮含量和稳定碳同位素组成的分析,探讨了末次盛冰期23ka BP以来南海东北部陆源有机碳的来源、历史和影响机制。与潜在物源端元对比表明,台湾是研究站位沉积物陆源有机碳的主要物源,相对海源其贡献比例约为58%,陆源物质可能主要通过海底峡谷水道和低海平面时期陆架河流输入。重建的陆源有机碳通量在末次冰消期早期(19—13kaBP)和中全新世(7—4ka BP)期间有两个峰值,分别约0.16g/(cm2·ka)和0.09g/(cm2·ka)。综合分析表明,二者分别受控于冰期低海平面时期增强的陆架风化剥蚀和全新世季风强盛期降水驱动的古台湾岛剥蚀。我们的工作表明冰期-间冰期循环中海平面和季风分别驱动的大陆边缘有机碳埋藏可能对全球碳循环和大气CO2浓度演变有重要影响。     

全新世东海内陆架泥质区有孔虫特征及其古环境意义

东海内陆架泥质区是东海全新世高海平面以来的沉积中心,保存了冰后期海平面上升以来完整的全新世沉积记录,是研究东海古海洋环境变化的良好载体,也是研究全新世古气候、古环境变迁的绝佳材料。选取了位于东海内陆架泥质区中部的MZ02孔长岩心作为研究对象,通过对沉积物中有孔虫进行属种鉴定分析,并结合岩心沉积物的岩性特征和AMS14 C测年数据,主要依据底栖有孔虫组合,恢复了研究区全新世以来的沉积环境演化。研究表明,全新世以来东海内陆架泥质区的沉积环境呈现阶段性演化特征,经历了以下4个阶段的演化:阶段I(10.8～10.5cal.kaBP)为滨岸沉积环境;阶段II(10.5～8.3cal.kaBP)随海面快速上升沉积环境由内陆架滨岸向中—内陆架过渡;阶段III(8.3～5.2cal.kaBP)为台湾暖流十分靠近的中—内陆架沉积环境;阶段IV(5.2～0cal.kaBP)为沿岸流较强的内陆架沉积环境。暖水种丰度在8.4cal.kaBP出现高值,推测为台湾暖流形成之时。约4.0cal.kaBP以来表生种丰度呈现高值和底栖有孔虫18 O变轻,推测与沿岸流增强密切相关。     

全新世北黄海泥质区环境演化的底栖有孔虫记录

对取自北黄海泥质沉积区的3个柱状沉积物样品中的底栖有孔虫群落进行了分析,结果表明,研究区附近全新世以来的海洋环境演化受控于海平面的上升过程和周围陆源淡水的强烈影响,13.7cal.kaBP以来底栖有孔虫群落变动可以划分为3个阶段:13.7～9.2cal.kaBP以近岸广温广盐种为主,代表了低温低盐的滨岸环境;9.2～5cal.kaBP Elphidium magellanicum成为绝对优势种,代表了受到陆源淡水强烈作用的缺氧富营养环境;5cal.kaBP以来以Buccella frigida和Protelphidium turberculatum为优势种,代表了与目前相似的冷涡边缘的冷水环境。     

南海北部ZHS-176孔古海洋学记录:氧同位素和有机碳

对南海北部陆坡ZHS-176孔进行浮游有孔虫氧同位素和有机碳的研究,重建了末次冰期以来的古气候演化历史。ZHS-176孔浮游有孔虫氧同位素分析揭示了末次冰期期间的气候波动,如末次盛冰期、Heinrich事件1、Blling-Allerd暖期与新仙女木事件在南海北部陆坡均有响应。同时,在全新世阶段存在3个强降水期和3个弱降水期。ZHS-176孔有机碳以生物成因为主,随着夏季风的增强,陆源物质含量增加,但在3kaBP以后由于华南地区夏季风减弱而导致陆源输入减少。     

Heinrich事件时北大西洋深水环流消失

深部大洋温盐环流主要受控于北大西洋深层水的供给量。目前,输送到北大西洋高纬度区域的亚热带温盐水是由北大西洋环流携带的。当其向北运移时,海水冷却并下沉,形成全球深部大洋传送系统。更新世时,高纬度区域海水的盐度和温度均发生了急剧变化。冰期时,由于大气环流...     

大西洋热盐环流年代际变化机制研究Ⅲ.北大西洋海气要素对热盐环流年代际振荡的影响

基于该系列文章前文研究中构建的海气耦合气候模式和所揭示的北大西洋热盐环流年代际振荡机制,针对海气要素对该振荡机制的影响问题进行了重点的探讨。为细致准确的研究北大西洋海洋要素同北大西洋热盐环流年代际振荡的关系,有针对性的定义了副极地海区表层密度指数和北大西洋暖流强度指数并对模式结果进行了全面分析。分析结果表明副极地海区表层密度变化领先大西洋径向翻转环流(MOC)变化7 a,北大西洋暖流的变化领先 MOC变化4 a,格陵兰－苏格兰海脊溢流水强度(包括丹麦海峡溢流水和法鲁海峡溢流水,是北大西洋深层水的重要来源)的变化领先 MOC的变化3 a;北大西洋大气要素变化对北大西洋热盐环流年代际振荡有非常重要的调制作用,当副极地流环和北大西洋暖流(NAC)达到最强的2 a之前,高纬度地区大气为气旋式环流异常,中纬度地区大气为反气旋式环流异常,海表热通量在大西洋副极地海区是负异常,这都有利于副极地流环和NAC的加强,更多高盐度的北大西洋水进入格陵兰-冰岛-挪威海(GIN)海域,由此可以导致GIN海域表层密度上升,使水体的层结稳定性减弱,有利于深层对流的发生,同时大气变化通过风应力旋度和海表热通量也直接影响GIN海域深层水的生成,进而导致格陵兰－苏格兰海脊溢流水的强度增加。     

越南岸外上升流区48万年来高分辨率的生源组分记录及其古海洋学意义

南海西部越南岸外MD05-2901孔沉积物分析显示,该孔覆盖氧同位素1-12期,底界年龄约为48万年。生源组分记录显示表层古生产力冰期高、间冰期低,体现间冰期海平面下降、陆源物质输入增强的影响。生产力在末次冰期达到最高,体现末次盛冰期海陆差异增强,东北风发育对生产力提高的促进作用。碳酸钙含量变化呈现冰期早期含量低、冰消期和间冰期含量高的趋势。其冰消期的高值在MIS1/2、MIS3/4和MIS5/6分界处,与浮游有孔虫碳同位素低值对应,揭示该地区的碳酸钙沉积旋回是“稀释旋回”。同时碳酸钙含量变化领先于同一地区浮游有孔虫氧同位素的变化,证明低纬海区碳酸钙泵作用对大气二氧化碳浓度和温度有影响。滤波分析结果显示碳同位素存在23 ka的岁差周期和偏心率长周期,生源组分的含量变化显示出典型的岁差周期,体现南海季风环流的轨道响应,证明低纬热带过程是调节气候变化的重要因素。     

南海北部神狐海域晚末次冰期以来有孔虫特征及其对古海洋环境的指示

南海北部陆坡有大量高分辨率沉积记录,对研究全球变化响应及驱动机制有着举足轻重的作用。本研究选取南海北部神狐海域2007年水合物钻探区Site 6A站位柱状沉积物,开展有孔虫群落、稳定同位素及AMS14 C分析研究,试图了解该区域晚末次冰期以来古海洋和古气候演化历史。结果显示,Site 6A站位柱状沉积物中底栖有孔虫连续分布,优势属种突出,丰度、分异度波动明显。沉积物底界为MIS3期约50kaBP,全新世沉积速率最高,为13.37cm/ka,在MIS2期可能存在由水合物分解导致的地层缺失。有孔虫氧碳同位素特征恢复了冰期/间冰期气候旋回变化及冰盖体积变化,也指示该海域沉积环境氧化还原状况基本不变。通过对具有特殊生态意义的底栖有孔虫Uvigerina、Cibicidoides、Bulimina的相对丰度分析,结合似瓷质壳体百分含量及浮游有孔虫碳同位素,得出在末次冰期40kaBP东亚夏季风增强带来大量降雨,陆径流量增大导致古生产力增加。12~17ka的古生产力高值可能与增强的冬季风携带大量陆源碎屑沉积有关,并使得北大西洋低温、低氧、高营养盐的水团对该站位影响更大。     

末次盛冰期以来冲绳海槽中段岩心中黏土粒级沉积物地球化学特征及物质来源的阶段性

测定了冲绳海槽DGKS9603孔21个样品中黏土粒级沉积物的常、微量元素组分,利用因子分析的方法,识别出对冲绳海槽中段沉积物物源有重要影响的陆源成因因子、生物成因因子及火山作用和海底热液因子.陆源成因因子的元素组合为Fe₂O₃,Al₂O₃,V等惰性元素及K₂O,MgO等氧化物;生源因子的元素组合为CaO,Sr,Ba,Mn,P;火山和海底热液成因因子的元素组合为Na,Co,Ni.据样品的因子得分将柱样由上而下划分出物源的4个不同阶段:A段生物成因因子得分高,沉积物质主要是本地生物沉积,但也有富含生物成因物质的陆源物质的贡献;B段火山作用所产生的沉积物质特征显著,Na,Co,Ni呈现高含量;C段以陆源物质和生源物质沉积混杂为特征,元素垂向上变化不大;D段主要为陆源物质,其他来源物质相对较少,且可能主要来自在末次冰期最盛期所出露的陆架沉积.提出了冲绳海槽物源具有阶段性的论点.由于末次盛冰期以来全球气候呈现冷暖交替的阶段性变化,本区物源的阶段性变化是这一时期气候和古环境阶段性变化的良好反映.     

山东半岛北岸跨锋面物质输运对辽东半岛东岸沉积有机质含量及来源的影响

深入理解气候变化影响下海洋动力过程变化及其多重环境效应,是了解海岸海洋系统未来演化趋势的重要途径。因此,本文在辽东半岛东岸泥质区取柱状样一根,通过沉积物粒度、TOC/TN含量、δ13C以及δ15N等指标,分析气候变化下山东半岛北岸跨锋面物质输运强度变化,及其对辽东半岛东岸泥质区沉积有机质含量和来源的影响。结果表明,高海面时期以来,山东半岛北岸跨锋面物质输运可分为两个变化阶段：6.5～2.9 cal ka BP,其强度随冬季风和黄海暖流的不断减弱而减弱;2.9 cal ka BP至今,由于冬季风较弱而黄海暖流总体强盛,其强度随黄海暖流的波动而呈现4段式的复杂变化。此外,辽东半岛东岸泥质区陆源和海源有机质含量与其强度呈正相关,相应于跨锋面物质输运强度的变化,6.5～2.9 cal ka BP期间,陆源和海源有机质含量持续减少,而2.9 cal ka BP至今则呈现复杂的4段式变化。总体上看,自6.5 cal ka BP以来,陆源有机质贡献率不断下降而海源有机质贡献率逐渐上升。     

南海东北部下陆坡20 ka以来稀土元素沉积地球化学特征变化及其对物源的指示

本文通过对南海东北部STD235沉积柱状样品稀土元素（REE）分布模式及特征参数的分析，结合主量元素分析结果，探讨了STD235柱状样沉积物REE指示的物质来源及其纵向变化与环境之间的关系。研究结果表明:20 ka以来STD235站位的沉积物具有基本相同的物质来源，以陆源物质输入为主。通过与周边河流沉积物的对比分析发现，STD235柱状样沉积物REE上地壳标准化的配分模式及其特征参数分布与台湾东南部河流沉积物具有密切的亲缘关系，表明该站位陆源物质主要来源于台湾东南部河流输入，进一步的分析表明台西南河流沉积物对该站位也有所贡献，沉积物的搬运过程主要受到了北太平洋深海流及黑潮的影响。沉积物中REE和主量元素的纵向变化指示20 ka以来南海东北部下陆坡的沉积物源区在冰期时风化作用较弱，间冰期则相对增强。该变化与沉积物源区的气候环境变化有关，指示了20 ka以来台湾地区气候由相对冷干向暖湿转变，由此推测20 ka以来台湾岛和华南地区应该受相同环境因素的制约，东亚季风系统是控制该区域环境变化的主因。此外，在约16~13 ka BP的末次冰消期期间，STD235柱状样沉积物中的各项指标都发生了显著的变化，并都指示了风化作用的逐渐增强，代表了该阶段沉积物源区逐渐向暖湿的气候环境转变。     

末次冰期以来巽他陆架的演变及其对南沙群岛海区古环境的影响

通过对南沙群岛海区NS94－93柱样磁组构，矿物成分分析，结合^14C测年，分析了末次冰盛期巽他陆架出露成陆及其后巽他陆架被海水淹没后南沙群岛海区沉积环境的变化，认为巽他陆架在13.2kaB.P。时开始被海水淹没，约经历600a左右趋于稳定，在末次冰期，南沙群岛海区水体封闭，沉积物以陆源物质为主，碳酸盐含量低，13.2-10kaB.P，沉积物以陆源物质为主，碳酸盐含量逐渐增加，至10kaB.P.南沙群岛海区进入全新世，水体交换条件得到较大改善，沉积物中生源物质显著上升，陆源物质明显减少，碳酸盐含量一直维持在较高水平。     

南大洋作为大洋传输带循环的飞轮作用

末次冰期在20～10kaBP间到来并结束,这一时间跨度被一系列的突变气候序列所中断,特别是北大西洋从Heinrich1冷期向波令／阿勒罗德(B／A)暖期的快速转换,以及在南极具有极为相似的冷期转换已引起研究者的高度关注。在间冰期,劳伦和芬诺斯堪的亚冰盖融化的大量融溶水注入北大西洋,这种融溶水持续以大约0．1 Sv有规律的释放,已对位于北大西洋大洋传输带循环的“Achmes Heel”构成了威胁。早期数据和模拟工作表明,冰期时,温盐环流(THC)较间冰期弱,依据冰期传输带能量低的证据,自然就要涉及大洋循环的“飞轮”问题,