南海神狐海域MIS12期以来的碳酸盐旋回与水合物分解

对南海神狐海域水合物钻探区SH1B和SH5C等2个钻孔顶部0~39.41 m和0~23.85 m的连续沉积物开展高分辨率碳酸盐旋回研究,结合浮游有孔虫氧同位素地层学、AMS¹⁴C年代学和生物地层学进行地层划分。结果表明：SH1B孔MIS12期以来CaCO₃曲线总体上具有明显的冰期和间冰期旋回,表现为较典型的冰期低、间冰期高的“大西洋型”旋回特征,具有良好的地层意义;SH5C孔除MIS1-MIS2期外,MIS3-MIS8期的CaCO₃含量较SH1B孔的要低,冰期和间冰期旋回性较差,MIS3-MIS 4和MIS7期出现明显的低钙事件;同时,SH5C孔MIS3-MIS5期浮游有孔虫G.ruber的δ¹³C值明显负偏,平均值为-0.11‰;两孔MIS1期的沉积速率是MIS2期的近2倍,与前人的研究结果相反,为MIS2期部分地层缺失所致。SH1B孔受水合物分解影响不大,而SH5C孔受水合物分解影响明显。SH5C孔MIS2期的地层缺失事件和MIS3-MIS4、MIS7期的低钙事件以及MIS3-MIS5期δ¹³C值负偏事件主要发生在末次冰期,推测与下伏水合物分解产生的海底滑塌、海水酸化等环境效应有关。     

南中国海8KL岩芯氧同位素第6期以来的氧、碳稳定同位素记录与堆积速率研究

通过对南中国海重力活塞岩芯８ＫＬ的４个浮游有孔虫种和２个底栖有孔虫的δ１８Ｏ和δ１３Ｃ则定，发现浮游和底栖有孔虫种的氧同位素记录可清晰地划分出１８６Ｋａ以来的氧同位素的１-６期。浮游有孔虫的碳同位素记录了氧同位素１／２和５／６期界限处两个明显变轻的事件。反映了由冰期向间冰期过渡时存在着显著的中层水和底层水上涌现象。根据浮游有孔虫种的氧同位素组成判断，各浮游有孔虫种的生存深度由浅至深依次为，Ｇｌｏｂｉｄｅｒｉｎｏｉｄｅｓｒｕｂｅｒ（ｐｉｎｋ），Ｇ·ｒｕｂｅｒ和Ｇ．ｓａｃｃｕｌｉｆｅｒ。氧同位素地层学研究表明，南中国海冰期时的沉积速率和沉积通量要明显大于间冰期。     

近190ka BP以来菲律宾海黑潮源区的碳酸盐旋回及其控制因素

对取自西菲律宾海黑潮源区的Ph05-5和WF3岩芯进行了CaCO3和钙质超微化石研究.在利用氧同位素曲线对比和AMS14C数据进行地层划分的基础上,结合钙质超微化石的碳酸盐溶解指数和初级生产力指标,分析了晚第四纪黑潮源区碳酸盐旋回特征及其控制因素.约190ka BP以来CaCO3含量整体上都表现为冰期高、间冰期低的"太平洋型"旋回特征,但菲律宾以东海区在末次冰期(MIS 4到MIS 2期)内部又显示出间冰段含量高、冰段含量低的"大西洋型"旋回特征.碳酸盐旋回的控制因素在黑潮源区内部也有明显的差异,菲律宾以东海区以碳酸盐溶解作用为主,初级生产力起次要作用;而台湾东南部海区的主要因素则是初级生产力变化引起的钙质生物输入量的波动.菲律宾以东海区末次冰期内部表现出的"大西洋型"旋回特征则是溶解作用和初级生产力共同影响的结果.     

十三万年来南海北部陆坡的浮游有孔虫及其古海洋学意义

V36-06-3柱状样采自南海北部陆坡下部水深2809m处,长12m许。浮游有孔虫分析,CaCO_3含量分析,袋拟抱球虫壳氧同位素分析(δ~(18)O)的结果表明,此处近130000年来表层海水古温度变化趋势与各大洋一致,而碳酸钙溶解旋回的表现却与太平洋相反,与大西洋一致,即冰期时溶解作用加强,CaCO_3含量偏低,间冰期则相反。其原因在于冰期有大量陆源碎屑物进入深海与次深海区,“冲淡”碳酸钙沉积并使其溶解作用加强。     

南海与台湾岛东部海域浅地层碳酸盐旋回

前人提出南海晚第四纪碳酸钙含量变化存在“大西洋型”和“太平洋型”两种基本类型,本文利用δ¹⁸O、CaCO₃含量、Al₂O₃含量、SiO₂含量、浮游有孔虫丰度及钙质超微化石丰度,来表征南海与台湾东部海域13个柱状样的碳酸盐旋回特征。CaCO₃含量和SiO₂含量通常是表征碳酸盐旋回的良好指标,二者的变化常呈相互消长关系。研究区碳酸盐旋回包括“大西洋型”和“太平洋型”两种标准型式,但也存在不规则形态。“大西洋型”碳酸盐旋回与海平面冰期-间冰期升降旋回密切相关,本文研究的具有该旋回特征的柱状样主要分布在南海水深3000 m以浅区域,其中南海北部碳酸盐旋回很可能伴随着海平面下降（上升）期间富集陆源较粗（细）颗粒物的过程。“太平洋型”碳酸盐旋回在南海现今碳酸钙溶跃面上下很大水深范围都有分布,碳酸钙溶解作用旋回不是“太平洋型”碳酸盐旋回的根本原因。本文研究的台湾东部海域柱状样碳酸盐旋回既不属于大西洋型,也不属于太平洋型。研究区浅地层沉积速率变化与碳酸盐旋回的型式关系不大,主要受控于水深和冰期旋回中海平面变化。随着水深增大,沉积速率趋于增加。MIS2期平均沉积速率大约是MIS1期平均沉积速率的2倍多。     

热带西太平洋碳酸盐溶跃深度及其变化规律

碳酸盐的溶解与保存是全球碳循环的重要组成部分,研究碳酸盐溶解作用对探索碳循环机制、理解全球气候变化机理等具有重要意义。本文通过西太平洋暖池核心区雅浦海沟南部附近海域108个表层沉积物和3个柱状沉积物样品中浮游有孔虫、底栖有孔虫和碳酸钙含量等变化特征分析了海底碳酸盐溶跃深度、补偿深度及其自中更新世以来的变化规律。表层沉积物碳酸盐含量、浮游与底栖有孔虫丰度、底栖有孔虫占有孔虫全群比例、底栖有孔虫群中胶结质壳比例等多种指标变化表明,本区现代碳酸盐溶跃面(carbonate lysocline depth, CLD)位于水深3800m附近,碳酸盐补偿深度(carbonate compensation depth, CCD)约为4800m。柱状样有孔虫溶解指数(foraminifera dissolution index, FDX）的变化表明,冰期碳酸盐溶解作用减弱,碳酸盐溶跃面和补偿深度变深;冰消期碳酸盐溶解作用增强,溶跃面和补偿深度变浅。位于现代溶跃面附近的柱状岩心碳酸盐含量呈现冰期高、间冰期低的“太平洋型”旋回特征,同时古生产力替代性指标的变化曲线与碳酸盐含量没有明显的相关性,说明中更新世以来的碳酸盐含量变化主要受溶解作用的控制,特别是在冰期- 间冰期转换时期更为明显。     

南海东沙海域末次冰期异常沉积事件与水合物分解

对南海东沙海域陆坡区973-3柱状样开展沉积学和年代学、有孔虫同位素和壳体B/Ca比值、碳酸钙和黄铁矿含量的分析, 发现该岩芯浮游有孔虫Globigerinoides ruber和底栖有孔虫Uvigerina peregrina的δ13C在末次冰期同时在多个层位发生负偏, 最大负偏达-2.03‰; 有孔虫δ13C负偏层位环境[CO₃2-]浓度相对偏低; 负偏层位同时出现大量黄铁矿, 最高含量达17%.在负偏层位以下沉积的碳酸盐溶解作用强烈, CaCO₃含量最低, 沉积物颜色偏深.究其成因与水合物分解关系较大.甲烷渗漏事件发生在末次冰期, 说明末次冰期的海平面下降是水合物分解的主要诱因.根据有孔虫δ13C负偏的次数和程度推断至少发生过4次甲烷渗漏, 渗漏的强度基本相当.      

南海西部深水沉积中有孔虫碎壳率与氧同位素的关系

大气二氧化碳的浓度在很大程度上受海洋的控制,其中深海碳酸盐溶解作用是一个重要因素。由于深海沉积中碳酸盐百分含量的变化受钙质壳体生产力、碳酸盐溶解作用和陆源物质稀释作用三者的制约,南海晚第四纪深海沉积物的碳酸盐旋回在溶跃面上下有明显不同。其中深海碳酸盐溶解作用的变化及其机理,是迄今为止了解最差的一项,而浮游有孔虫的碎壳率为溶解作用的强度提供了客观而方便的定量标志。为此,我们选取南海越南岸外陆坡区的17954－3柱状样(14“46’N,lllo32’E,柱长1152cm),按10cm间距采样,分析统计了该孔晚第四纪的碎壳率变化。17954—3柱状样浮游有孔虫氧同位素曲线(图la)揭示的沉积层,共记     

浮游有孔虫个体大小对硼同位素分析的影响

对比分析了太平洋(Site 806)、大西洋(Site 664)和加勒比海地区(Site 999)末次冰期最盛期和全新世钻孔顶部不同尺寸大小的浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer(500～600μm和300～355μm)和Globi-gerinoides ruber(300～355μm和250～300μm)的硼同位素组分变化,发现个体相对较小的有孔虫样品由于受到样品量以及样品前处理过程的影响,其硼同位素在末次冰期最盛期出现异常,浮游有孔虫硼同位素分析,尤其是冰期-间冰期时间尺度上的硼同位素分析,适合用个体相对较大的有孔虫。末次冰期最盛期太平洋和加勒比海地区溶解作用可能加强,其G.sacculifer的硼同位素偏低,但G.ruber的硼同位素不受溶解作用的影响,能够反映末次冰期海水pH值的变化。三个钻孔末次冰期最盛期G.ruber的硼同位素比全新世的硼同位素平均高(1.3±1.2)‰(2s.e.),与理论预测值1.6‰一致。     

南海深水区晚更新世以来沉积速率、沉积通量与物质组成

通过调查所获得柱样沉积物氧碳同位素测年资料及多学科综合分析表明,晚更新世以来南海沉积速率和沉积通量具有以下几个特征 :(1)总体上为间冰期沉积速率低、冰期沉积速率高,冰期沉积速率是间冰期沉积速率的 1.3～ 1.6倍;(2 )南海沉积速率趋势面分析表明,氧同位素 1期东北陆坡和西南陆坡沉积速率高,氧同位素 2、3期沉积速率分布特征相似,与 1期有所不同,东北陆坡沉积速率高于西南陆坡,表明氧同位素 2期之后,南海的沉积环境发生明显的改变,造成上述沉积速率分布的主要控制因素是南海周围的河流分布、季风、海流等;(3)南海东部沉积通量与物质组成分析表明,末次冰期以来沉积总通量北部陆坡区明显高于深海区,前者是后者 2～ 3倍,并有自北向南逐渐降低的趋势;(4)硅质生物沉积通量冰期明显高于间冰期,末次冰期以来东北部陆坡区的硅质生物沉积通量最高,末次冰期之前恰好相反,深海盆高于陆坡区;(5 )末次冰期以来,陆源沉积约占南海东部海域沉积的 4 4 %以上。     

孟加拉湾晚第四纪浮游有孔虫及其古海洋学意义

对北印度洋孟加拉深海扇远源区水深约３８００ｍ的ＭＤ７７１９０岩心进行了有孔虫定量统计,ＣａＣＯ３质量分数分析和敏纳圆幅虫壳体氧、碳同位素分析,结果表明,该区近１３０ｋａ来的浮游有孔虫组合面貌、表层海水古温度、ＣａＣＯ３质量分数变化的总体趋势与各大洋资料可以对比。ＣａＣＯ３质量分数曲线表现为间冰期升高而冰期降低,反映了研究区陆源碎屑物质对ＣａＣＯ３浓度具有明显的稀释效应。溶解度曲线也表现出相同的变化趋势,同样与陆源物质输入量的变化有关。研究区氧同位素３期各种沉积特征与北印度洋区的季风活动有关,表现出明显的高频气候旋回变化特点。     

孟加拉湾深海氧同位素2、3期上升流活动——北印度洋冬季风的实证

北印度洋季风研究的经典地区是上升流活跃的阿拉伯海和索马里海盆,孟加拉湾地区季风强弱的变化则是以浮游有孔虫壳体氧同位素值反映的淡水输入量大小来指示的.文章通过对孟加拉湾的MD77181岩芯的浮游有孔虫定量分析、氧碳稳定同位素分析,对比东经90°海岭的MD81349岩芯的同类分析结果,发现孟加拉湾地区在深海氧同位素2、3期出现上升流生物种丰度上升、表层水古生产力升高、表层水温度下降、温跃层变浅、盐度增加等指示存在上升流活动的现象,说明当时该区东北冬季风增强.特别的是间冰段深海氧同位素3期各古环境的代用指标都形成记录上最突出的峰值,且在同期背景值上叠加着强烈的波动,认为此现象应是印度季风区夏季季风和冬季季风强盛期的相互转换、水体的垂直循环运动等环境信号和控制机制在该区的反映.     

Oxygen Isotope Records of Core 8KL of the South China Sea and Sea-level Change1

Abstract Based on a comparison between the oxygen isotope records of benthic and planktonic foraminifers from core 8KL of the South China Sea and sea-level change records derived from the Huon Peninsula, New Guinea, it is found that both records are very similar from 72 Ka B.P. to the present, especially for the benthic oxygen isotope record. The linear regression shows that δ¹⁸O changes (0.9995‰ for benthic foraminifers and 1.022‰ for planktonic foraminifers) are equal to 100 m in sea-level fluctuation. After making temperature correction in the δ¹⁸O record of benthic foraminifers from 72 to 120 Ka B.P., the curve of sea-level oscillation of the South China Sea since 186 Ka B.P. has been reconstructed. The lowermost sea-level that occurred in the last glacial maximum and oxygen isotope stage 6 is approximately - 130 m.     

Benthic foraminifers in upper Quaternary sediments of the southern Bering Sea: Distribution and paleoceanographic interpretations

Composition and distribution of benthic foraminifers, being coupled with isotopic-geochemical data on Upper Pleistocene and Holocene sediments from the southern Bering Sea (Core GC-11; 53°31′ N, 178°51′E, water depth 3060 m), demonstrate variations in bottom water properties during the last 54 kyr. Their abundance increased to some extent during short periods corresponding to warm Dansgaard-Oeshger interstadials 14, 12, 8, and 2 of marine isotopic stages (MIS) 3 and 2. The first and second deglaciation phases separated by the Younger Dryas cooling episode are marked by significant abundance peaks of benthic foraminifers (an order magnitude higher than in the glacial period), although their share in community of benthic and planktonic foraminifers taken together decreases. Species typical of stable high-productivity areas gain the dominant position. A significant proportion of agglutinated species in the Holocene sediments is indicative of Ca ions deficiency that accelerates dissolution of carbonate tests up to their disappearance approximately 2.5–3 ka ago.     

A critical evaluation of calcium isotope ratios in tests of planktonic foraminifers

We critically evaluate the applicability of Ca-isotope ratios in planktonic foraminifers as proxy for past sea surface temperatures (SST) and isotope composition of paleo-seawater (δ⁴⁴Ca_sw) reconstructions. Previous studies have shown discrepancies regarding the temperature sensitivity of Ca isotope fractionation in foraminifers of more than one order of magnitude. We present new data from the planktonic foraminifer species Orbulina universa, Globigerinoides sacculifer and Neogloboquadrina pachyderma (sinistral) from culture experiments, multinet deployments and coretop samples. Specimens of G. sacculifer cultured at low salinities (33-34.5) show predominantly no major temperature dependent Ca isotope fractionation, in contrast to previous individuals cultured at higher salinities of 34.5-36. The new data of O. universa are consistent with previously published results, revealing a small but significant temperature sensitivity. Calcium isotope fractionation in tests of N. pachyderma shows a significant variation with temperature, which is not uniform over the total investigated temperature range (−1.6 °C to +10 °C), possibly reflecting the influence of additional controlling factors besides temperature. Controlled dissolution experiments in the laboratory indicate that the Ca-isotope composition of G. sacculifer and N. pachyderma is relatively insensitive to partial dissolution of their tests.Calcium isotope ratios in the planktonic foraminifers G. sacculifer and N. pachyderma (s) reveal a complex Ca isotope fractionation behaviour, which is not yet fully understood. Additional validation studies are crucial to enhance the basic understanding of the calcium isotope systematics in planktic foraminifer shells, and the potential for applying Ca-isotope ratios as proxies for seawater temperature and the oceanic Ca budget.     

桂林地区水南洞14～25万年石笋的碳氧同位素记录和古气候重建

通过对桂林水南洞石笋进行高精度的热电离质谱(TIMS－U)测年和碳氧同位素分析,建立了桂林地区245.20 ka BP至147.90 ka BP间的古气候变化时间序列,确定了石笋记录的时段B与时段C分界的年龄为242.5±6.4 ka BP(相当于深海岩芯氧同位素标准曲线时段7与时段8分界的年龄)、时段A与时段B分界的年龄为 192.6±3.9 ka BP(相当于深海岩芯氧同位素标准曲线时段6与时段7分界的年龄)。桂林地区245.20～147.90 ka BP石笋记录的冷暖事件所反映出的古气候变化,大致可分为3个气候变化阶段:(1) 245.2～242.6 ka BP, 相当于深海岩芯氧同位素标准曲线阶段8的末期;(2) 242.5～192.6 ka BP,相当于深海岩芯氧同位素标准曲线时段7;(3)192.6～147.9 ka BP间的倒数第2次冰期, 相当于深海岩芯氧同位素标准曲线时段6的早中期。石笋的TIMS－U测年和碳氧同位素记录揭示,桂林地区245.2～147.9 ka BP的古气候演变历史与深海岩芯时段8末期、时段7和时段6的氧同位素,深海岩芯中记录的孢子花粉组合、CaCO3含量、海平面的升降变化以及与中国北方黄土、古土壤中记录的孢子花粉组合、成壤程度、全铁富集程度、磁化率变化、原生碎屑CaCO3含量和淋溶强度等所揭示的古气候和古季风变化具有极好的对应关系,表明桂林地区中更新世晚期以来的古气候演变既有全球性特征,又有着强烈的区域性特征。     

恒河深海扇东北区域晚第四纪气候和海平面变化对沉积作用的控制

通过对恒河深海扇沟道间均质细粒沉积物的氧同位素地层划分,本文讨论了晚更新世以来冰川—气候旋回和海平面变化对印度洋北部大陆坡地带各种活跃的沉积因素（陆源和碳酸盐物质的沉积通量、浊流活动的强度和频度、粘土矿物分布、碳酸盐浓度和钙质生物壳的溶解度）的控制作用和因素间的相互关联。     

Paleoceanographic changes of surface and deep water based on oxygen and carbon isotope records during the last 130 kyr identified in MD179 cores,off Joetsu,Japan Sea

We reconstructed the paleoenvironmental history of surface and deep water over the last 130 kyr from oxygen and carbon isotope ratios of planktonic and benthic foraminifera in two cores (MD179-3312 and MD179-3304) from the Joetsu Basin, eastern margin of the Japan Sea. Our data showed that paleoceanographic changes such as influx of surface currents and vertical circulation were associated with global glacial–interglacial sea level change. Surface water conditions were influenced by the influx of Tsushima Current, East China Sea coastal or off-shore waters through the Tsushima Strait during interglacial or interstadial stages, and strongly affected by freshwater input during the glacial maximum. During interglacial maximums such as Marine Isotope Stages 1 and 5e, development of well-oxygenated bottom water was indicated. A density-stratified ocean with weak ventilation was inferred from the isotopic records of benthic foraminifera during the Last Glacial Maximum. Local negative excursions in carbon isotopes during deglacial or interglacial periods may suggest the dissolution of gas hydrates or methane seep activities.     

东北印度洋区BAR9427岩心末次冰期以来的古季风活动记录

末次冰期旋回尤其是氧同位素3期气候明显不稳定, 南亚季风活动并不遵循冰期间冰期的规律.通过东北印度洋区位于安达曼海南部、苏门答腊岛西北端格雷特海峡的BAR9427岩心的古海洋学研究, 并与相邻孟加拉湾地区的MD77181和MD81349二支岩心进行对比分析, 认识到末次冰期氧同位素2期时, 研究区东北冬季风增强, 上升流活跃, 古生产力较高, 同时近岸地区蒸发作用强烈, 海水盐度升高.末次冰期大间冰阶氧同位素3期的早、晚期, 研究区西南夏季风活动强烈, 向东的西南季风流, 使得孟加拉湾中部盐度升高, 而北部由于季风降雨, 大量的淡水输入使得盐度大幅度下降, 且八月盐度远低于二月.西南夏季风变化遵循23ka的岁差周期, 在我国青藏高原、黄土与沙漠以及阿拉伯海等区都有表现.      

南海北部有孔虫碳氧同位素特征与晚第四纪水合物分解的响应关系

为探寻晚第四纪以来水合物分解事件在南海北部甲烷渗漏环境下有孔虫中的记录,对南海北部陆坡2个区块的沉积柱状样有孔虫碳氧同位素组成和测年分析发现,底栖有孔虫Uvigerina spp.碳同位素值为-2.12‰～-0.21‰,浮游有孔虫Globigerinoides ruber.氧同位素值为-3.11‰～-0.60‰,ZD3、ZS5 2个柱状样孔底年龄分别为26 616、64 090 a,对应了氧同位素Ⅲ、Ⅳ期末期,有孔虫碳同位素负偏的层位与氧同位素Ⅱ、Ⅳ期(冷期)层位相对应,负偏程度达到了-2‰,与布莱克海台和墨西哥湾等地区晚第四纪沉积层中有孔虫碳氧同位素组成相似。分析认为:研究区是典型的甲烷渗漏环境,该区在氧同位素Ⅱ、Ⅳ期,由于全球海平面下降,导致海底压力减小,天然气水合物分解释放,具轻碳同位素的大量甲烷释放进入海底溶解无机碳(DIC)池并记录在有孔虫壳体内,造成有孔虫碳同位素负偏;同时在有孔虫负偏层位黄铁矿和自生碳酸盐较发育,进一步证实了有孔虫碳同位素受甲烷影响较大,而海洋生产力的降低和早期成岩作用对有孔虫碳同位素负偏的影响较小。