鄂霍次克海南部晚第四纪的古海洋学记录

鄂霍次克海是太平洋第二大边缘海,在西北太平洋水文环境中扮演重要角色。综合分析了鄂霍次克海南部T00孔沉积物的多种替代性指标,揭示了鄂霍次克海晚第四纪以来的环境变化受季节性海冰变化、大气循环模式、陆源物质通量和表层生产力的共同影响。对比放射虫Cycladophora davisiana的含量曲线与LR04氧同位素记录,该孔沉积物可划分为氧同位素1-7期,底部年龄约为250ka。C.davisiana在间冰期的高含量表明鄂霍次克海中层水是北太平洋中层水的主要源区。蛋白石和有机碳的分析显示鄂霍次克海表层生产力在冰消期突然增大,随后在间冰期逐渐下降,冰期普遍较低。C/N比值曲线的分析说明鄂霍次克海的有机质沉积物主要来源于海洋。沉积物粒度的分析揭示鄂霍次克海冰期时陆源粗颗粒含量较低,至冰消期粗颗粒含量突然增加,而在间冰期陆源粗颗粒含量较高。     

鄂霍次克海晚第四纪以来古环境演化

鄂霍次克海是北太平洋第二大边缘海,在“海-陆-气-冰”复杂的相互作用下,形成了独特的海洋环境,并以高生产力、季节性海冰覆盖以及作为北太平洋中层水换气源(ventilation)为特征.对晚第四纪鄂霍次克海海冰扩展,表层生产力、表层海水温度以及中层水演化等的研究显示,鄂霍次克海海冰覆盖面积变化与北太平洋亚极区上空大气环流...     

冬季鄂霍次克海海冰对北太平洋风暴轴年际变化的影响

利用北极海冰密集度资料和NCEP＼NCAR再分析资料，运用统计方法讨论了冬季鄂霍次克海及其邻近海区海冰异常与同期北太平洋风暴轴的联系。结果发现，冬季鄂霍次克海西南部海区海冰面积异常与北太平洋海温异常共同作用对北太平洋风暴轴在西北一东南方向的伸缩及强度的年际变化有重要影响，而在海温异常的共同作用下，鄂霍次克海东北部及舍列霍夫海海区海冰面积异常则主要影响风暴轴的南北位移和强弱。     

西北冰洋北风脊氧同位素5期以来的水体结构变化:来自有孔虫组合及其氧碳同位素的证据

通过分析采集自北风脊的ARC3-P37岩心中有孔虫组合和浮游有孔虫氧碳同位素的变化,旨在反映深海氧同位素(MIS)5期以来西北冰洋水团和洋流系统对气候变化的响应。ARC3-P37中有孔虫丰度的大量增加可能反映了北太平洋水向西北冰洋的输入。有孔虫组合中浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)占90%以上。底栖有孔虫组合以深水种Cibicidoides wuellerstorfi和Oridorsalis umbonatus为主,反映了主要受北极深层水和底层水影响的沉积环境,冷期大西洋水种Cassidulina neoteretis的出现反映了中层水下沉。Nps-δ13 C总体来说在暖期较重,反映较高生产力和海汽交换。而Nps-δ18 O受其生活习性迁移、水温变化、盐跃层深度变化、融冰作用的影响复杂多变,总体在冷期偏重,反映海冰环境,但在受融冰影响阶段反映为轻值。在MIS3期褐色层B2b之上,MIS1和MIS3期的Nps-δ18 O受到海水变暖和融冰水影响偏轻;而在B2b及其下部,暖期Nps-δ18 O偏重可能反映了盐跃层变浅和Nps生活习性向深部迁移。     

南海西部MIS3期底栖有孔虫反映的生产力变化

选取位于南海西部越南岸外上升流区的17954-2沉积柱状样为研究对象,通过对底栖有孔虫属种含量变化的分析,并与该站位已有的有孔虫研究结果对比,获得该海区MIS 3时期海洋古生产力的变化记录.结果表明,柱状样中的底栖有孔虫堆积速率和指示生产力的底栖有孔虫属种(Bulimina aculeata,Uvigerina per...     

早第四纪西太平洋底栖有孔虫群与大洋深层水环流演化的关系

选取赤道西太平洋ODP 807站位(3°36.42′N,156°37.49′E,水深2 803.8m,岩心长822.9m)26.27～43.02mbsf层段中的底栖有孔虫进行研究,以便了解早更新世2.5～1.6Ma BP时期古生产力和深水环流的变化。结果显示,这一时期底栖有孔虫堆积速率(BFAR)、表生种和内生种比值(E/I)、Uvigerina spp.百分含量和有机碳百分含量(TOC%)等替代指标反映了西太平洋古生产力总体上呈现冰期高、间冰期低的特点,而其中Bulimina alazanensis的丰度变化则相反,反映了该种有可能更适合温暖、低营养的底层水环境。2.5～1.6 MaBP时期底栖有孔虫在丰度上以Uvigerina spp.为主,指示了早更新世西太平洋深层水受北部水团的控制更强。     

鄂霍次克海天然气水合物成藏条件分析

2006年5月由俄、韩、日、中四国共同组织的“海底冷泉与生命过程”联合调查航次,在鄂霍次克海域成功采获天然气水合物样品。从水合物发育的气源条件、温度压力条件、构造控制条件等方面,分析了该地区天然气水合物发育所具备的基本成藏条件。指出鄂霍次克海周边的高大山系为其提供了丰富的沉积物来源,并在鄂霍次克海中形成了宽广而深厚的陆架体系。陆架区沉积地层厚度一般超过10 km,且以新生代沉积为主。根据对重力柱状样品的观察和分析,并参照沉积物捕获器样品的测量结果,认为本区域沉积物总有机碳含量普遍较高。根据地震剖面解释和重力柱状样品的14C测年结果得出,本区沉积速率较高,并与目前已知水合物区的沉积速率相当。鄂霍次克海地处高纬度地区,冬季海面大部分被海冰覆盖。海面以下50~120 m之间常年存在一个低温盖层。这个低温盖层使得海底温度一直保持在2℃左右。在这样的温度条件下,鄂霍次克海350 m以深的区域都满足水合物赋存的压力条件。海底以下满足水合物温度、压力条件的沉积地层厚度为450~800 m。鄂霍次克板块位于四大板块之间,并受到四大板块的挤压。由于挤压作用,在萨哈林岛东侧陆坡地区形成一系列的海底泥火山构造,从而使该区域成为天然气水合物调查研究的主要目标区。鄂霍次克海域的沉积物源、沉积厚度、沉积速率、有机碳含量等构成该区域水合物发育良好的气源条件,而温度、压力和构造控制条件等也都非常有利于天然气水合物在该地区的发育。     

北大西洋45°N区氧同位素3期以来上层水体性质的变化

北大西洋45°N区是北大西洋冰筏碎屑(IRD)带的中心区,其海洋沉积物包含高分辨率沉积环境和气候变化信息,对45°N区沉积记录的研究有利于反演末次冰期以来古海洋环境的变化。通过对岩心Hu71-377中IRD含量的统计、浮游有孔虫组合及氧和碳同位素(δ_(18)O和δ_(13)C)分析,重建了北大西洋45°N上层水体水团性质演化历史。结合AMS_(14)C数据和氧同位素地层学,在氧同位素3期(MIS3)和2期(MIS2)中识别出5个Heinrich层,其中Heinrich 1、2和4层具有明显IRD峰值、Neogloboquadrina pachyderma高丰度和轻δ18O值特征,而Heinrich 3和5层的δ18O值未明显变轻。Heinrich 3和5层与Heinrich1、2和4层的δ_(18)O差异可能反映了上层水体受融水输入的影响不同。δ_(13)CN.incompta和δ_(13)CN.pachyderma差值也反映了Heinrich事件期间混合层和温跃层的变化,它们的δ_(13)C差值在Heinrich 1和2期间接近零,归因于强风驱动的海水垂向混合。而δ13CN.incompta和δ13CN._(pachyderm)a差值在Heinrich 4和5期间增大,反映了季节性温跃层变浅,推测与北大西洋暖流增强有关。浮游有孔虫组合进一步反映了海洋上层水团性质,特别是N.pachyderma和Neogloboquadrina incompta的相对丰度反映了MIS3期以来海表温度(SST)变化。     

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。     

南海巽他陆坡晚更新世以来的微体化石和古环境

柱状样 182 88- 2采自于南海南部巽他陆坡 (5°4 4′N、 110°4 4′E,水深 788m ,柱长 6 .8m ) ,通过与邻近柱状样同位素的对比 ,其揭示了末次冰盛期以来的沉积。柱状样中指示水深较大的介形类和浮游有孔虫丰度自下而上呈现明显增加的趋势 ,而指示水深较浅的介形类丰度及介形虫 /浮游有孔虫比值和底栖有孔虫在有孔虫全群中的丰度都呈下降趋势 ,反映了研究区末次冰盛期以来海面上升和海水加深的过程。这两类的变化在 YD至全新世早期最为显著 ,与该时期海面快速上升造成的环境急剧变化相对应。异地介形虫广见于末次冰期和全新世早期的沉积中 ,反映冰期低海面和冰后期海侵初期频繁发生源于陆架的顺坡搬运。依据末次冰期沉积中含较多的底栖有孔虫 Uvigerina和 Bulimina、介形虫 Polycope和 Cytherella,及底栖有孔虫 U.peregrina较低的δ1 3C,推测冰期低海面时底层水状况为低氧和高营养 ,在冰盛期尤为发育     

白令海和楚科奇海表层沉积中的有孔虫及其沉积环境

通过对白令海和北冰洋楚科奇海39个表层沉积样品中有孔虫的定量分析,发现表层沉积中浮游有孔虫稀少可能与该区表层生产力低、碳酸盐溶解作用较强有关,而底栖有孔虫的分布则主要受表层初级生产力以及与水深相关的碳酸盐溶解作用和水团性质所控制,其中北冰洋楚科奇海陆架区有孔虫以Elphidium spp.组合和Nonionella robusta组合为主,丰度和分异度低,受北冰洋沿岸水团控制;白令海陆坡区有孔虫以Uvigerina peregrina-Globobulimina affinis组合为主,含N.robusta较多,丰度和分异度相对高,受太平洋中层和深层水团控制,但该区碳酸盐溶跃层和补偿深度(CCD)相对浅,约分别位于2000和3800m处.此外,白令海陆坡上部表层沉积中含有北冰洋陆坡区典型深水底栖有孔虫种Stetsonia arctica,说明白令海峡两侧的海区曾有深部水交流.     

白令海和鄂霍次克海的海冰偶极子及其对大气环流的影响

基于海冰历史资料的分析表明,白令海和鄂霍次克海的海冰密集度分布在某些年份表现出反位相变化的特征,尤其以冬季最为明显.合成分析的结果表明这种偶极子型海冰异常可能对大气环流(气温和位势高度)产生一定的影响.利用大气环流模式,在给定理想化的白令海、鄂霍次克海偶极子型海冰异常的情况下,通过20个冬季(1-2月)大气环流模式的集合强迫试验,研究了大气环流对这种偶极子型海冰异常的响应特征,数值试验结果与基于观测资料的合成分析比较一致:低空气温对于偶极子型海冰强迫表现为比较明显的对称性响应,气温变化具有垂直斜压的结构,气温变化主要集中在低空;高空大气温度和各层的位势高度的变化均具有显著的非对称性特征,位势高度的变化具有垂直正压结构.参考已有的理论和模拟研究结果,指出高纬地区低空大气的温度变化受直接热力学调整过程的影响明显,对称性响应分量明显,而高层大气温度和各层的大气位势高度变化是由直接热力学调整和间接动力过程响应所共同控制,非对称分量占主导.     

西太平洋边缘MIS6期以来钙质超微化石的氧同位素记录及其古海洋学意义

对西太平洋边缘不同纬度带的WP7、Ph05-5和Z14-63个柱状岩心进行了超微化石氧同位素分析。结果表明,MIS6期以来这3个岩心中超微化石δ18O值都呈现明显的冰期-间冰期旋回变化特征,冰期δ18O平均值重于间冰期(Z14-6岩心倒数第二次冰期旋回除外),这与冰期时表层海水温度低于间冰期相对应。MIS6—1期超微化石δ18O平均值从WP7岩心到Ph05-5岩心再到Z14-6岩心依次变重,对应于3个岩心所在海区位置年平均SST依次降低。同一岩心样品中浮游有孔虫温跃层种Neogloboquadrina dutertrei δ18O平均值重于超微化石δ18O平均值,这与超微化石和浮游有孔虫N.dutertrei δ18O值各自所代表的不同水层温度特征相吻合。MIS6期以来从WP7岩心到Ph05-5岩心再到Z14-6岩心,超微化石与浮游有孔虫N.dutertrei δ18O平均值之间的差值越来越小,这与3个岩心所在位置上部水体扰动越来越强对应。WP7和Ph05-5两个岩心中超微化石和浮游有孔虫N.du-tertrei氧同位素差值与超微化石下透光带属种Florisphaera profunda百分含量变化特征共同表明MIS6期以来西太平洋暖池核心区和西菲律宾海黑潮源区的温跃层间冰期比冰期深。     

西北冰洋楚科奇海台08P31孔晚第四纪的古海洋学记录

本文通过中国第三次北极科学考察在北冰洋楚科奇海台采集的08P31孔样品的多项指标分析,重建该区晚第四纪的古海洋与古气候演变历史。将08P31孔沉积物记录与其他孔综合对比初步划分为氧同位素3期(MIS 3)-MIS 1的沉积序列;TOC与Opal含量分析结果显示,自MIS 3以来该区总生产力呈逐渐上升趋势,但硅质生产力不高;CaCO3含量不仅代表海生钙质生物的生产力,也是陆源碎屑碳酸盐岩的信号;根据δ13Corg值运用两端元法计算出TOCmar/TOC,并通过TOCmar、TOCter与C/N值比较可知,δ13Corg值作为有机质来源的指标更可靠。经分析该孔沉积物有机质以海源有机质为主,但褐色层B2与白色层W3的有机质主要受到陆源有机质输入的影响;该孔沉积物中的浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)的δ18 O和-δ13 C结果显示:褐色层B2和灰色层G1的轻值是由冰融水造成;黄褐色层Yb1上部到白色层W3下部的轻值反映了海冰形成速率提高,导致轻同位素卤水的生产和下沉。黄褐色层Yb1中部及白色层W3,Nps-δ18 O和-δ13C的重值对应低的有孔虫丰度,指示水体温度下降以及低营养环境。黄褐色层Yb2的Nps-δ18 O和-δ13C值呈镜像关系,这是由于大冰期环境下,海盆内储存了较少的融冰水导致。     

冲绳海槽南部两万年来的浮游有孔虫与古海洋学事件

冲绳海槽南部92-255和92-170两柱状样岩心的浮游有孔虫定量分析及其组合的变化、游浮与底栖有孔虫壳体δ18O测定和AMS14C测年资料,提供了末次冰期以来重要的古海洋学记录。浮游有孔虫的转换函数计算表明,海槽区末次冰期表层水温下降值及末次冰期的季节温差均比西太平洋开放海区相应纬度大,反映了边缘海对冰期-间冰期旋回中气候变化的放大效应,冰期-冰后期的对比还体现在由浮游有孔虫属种组合所反映的水团和水体垂直结构的变化上;末次冰消期古温度变化及浮游有孔虫δ18O变化记录了一次短暂的气候回返(10170～9170aBP);详细的地层分析还揭示了中全新世的一次Pulleniatina obliquiloculata含量低谷。     

南海表层沉积钙质超微化石氧碳同位素研究

对南海34个站位表层沉积中的钙质超微化石进行了氧碳稳定同位素分析.结果表明,钙质超微化石δ^18O化范围为-2.656‰～0.006‰,平均为-1.517‰;δ13C值变化范围为-1.510‰～0.778‰,平均为0.140‰.通过与有孔虫同位素分析结果相比较,发现钙质超微化石δ^18O高于浮游有孔虫而低于底栖有孔虫,δ13C值低于浮游有孔虫而高于底栖有孔虫.从平面分布来看,南海表层沉积钙质超微化石氧同位素在东北和西南各存在一个小于-1.5‰的低值区,碳同位素在东北存在一个小于0的低值区.钙质超微化石与有孔虫同位素值的差异性可能与其生命效应及生活环境有关.而钙质超微化石与有孔虫同位素平面分布规律上的不同也揭示了海水温度、盐度、营养水平等海洋参数可能对超微化石和有孔虫同位素的分馏起不同控制作用.     

冲绳海槽中部MIS 6期以来Florisphaera profunda百分含量变化及其控制因素

对取自冲绳海槽中部的Z14-6岩心进行了钙质超微化石的鉴定统计和有孔虫的氧碳稳定同位素分析,在利用浮游有孔虫氧同位素曲线对比进行地层划分的基础上,通过与邻近区域3个岩心数据进行对比,分析了150kaBP以来该海区钙质超微化石下透光带属种Florisphaera profunda百分含量变化特征及其受控机制。研究结果表明,MIS 6期以来F.profunda百分含量变化具有明显的冰期-间冰期旋回特征,末次冰期旋回中,冰期时F.profunda百分含量低于间冰期,倒数第二次冰期旋回中正好相反。F.profunda百分含量变化的主控因子是黑潮流的强弱变化,倒数第二次冰期旋回中F.profunda百分含量从MIS 5e期末开始降低,由此推测黑潮从MIS 5e期末开始减弱或向洋外偏移,沿岸水入侵冲绳海槽。     

东海陆架HY126EA1孔有孔虫壳体的氧、碳同位素记录

东海陆架HY126EA1孔有孔虫壳体氧同位素组成具有明显的阶段性变化.通过与深海氧同位素组成曲线对比,可将氧同位素组成变化分为5期,分别对应着冰消期、末次冰期极盛期、末次冰期间冰段、末次冰期初期和末次间冰期.碳同位素组成的变化与氧同位素组成的变化基本一致.δ18O和δ13C的相关性在不同气候期存在明显差异,主要受陆源水和海水交换复杂程度的控制.     

近190ka B.P.以来西太平洋暖池北缘上层海水结构和古生产力演化特征及其控制因素——来自钙质超微化石、有孔虫和同位素的证据

对取自西菲律宾海暖池北缘的Ph05—5岩芯进行了钙质超微化石和有孔虫研究。在利用氧同位素曲线对比和AMS^14C数据进行地层划分的基础上，依据超微化石和有孔虫及其同位素组成等指标，分析了近190 ka B．P以来区域生产力和上层海水结构的演变特征，探讨了其控制因素和所指示的古海洋学意义。钙质超微化石下透光带属种Florisphaera profunda百分含量和基于浮游有孔虫转换函数的温跃层深度变化表明，Ph05—5岩芯所在的热带西太平洋暖池北缘约190kaB．P．以来，营养跃层和温跃层冰期（MIS 6期和5d-2期）浅，间冰期（MIS5e）和全新世深，而MIS5e期是最近两个冰期旋回中营养跃层和温跃层深度最深时期。通过Fprofunda百分含量初级生产力转换方程计算结果和与钙质超微化石绝对丰度的变化显示，冰期初级生产力高，间冰期和全新世初级生产力低，MIS5e期初级生产力为末两次冰期旋回之最低。此外，Ph05—5岩芯△δ^13Cc.wullerstorfi-coccolith和△6δ^12Cc.wullerstorfi-N.dutertrei.差值变化显示，190ka B．P以来表层输出生产力冰期高，间冰期低，其中最为突出的特征也是MIS5e期为生产力输出的最低值期。上层海水结构和生产力的上述变化特征与现代La Nina事件暴发时的海洋环境相当类似，该海区MIS5e期可能是LaNina事件频繁爆发的一段时期，可以与现代LaNina现象类比。同时，根据Wyrtki提出的信风张弛理论推测MIS5e期，由于LaNina事件的频繁暴发黑潮主流应该是增强的。     

东沙西南海域表层底栖有孔虫碳同位素对冷泉活动的指示

底栖有孔虫碳同位素负偏记录是冷泉活动的重要指标之一。对南海北部东沙西南海域4个含碳酸盐结核的表层沉积物样品中的6种底栖有孔虫进行了氧碳同位素分析,结果表明,表生属种Discanomalina semiungulata、Cibicides wullerstorfi、Cibicides pseudoungerianus、Cibicides lobatulus的碳同位素,相对同水深南海现代表生底栖有孔虫有明显的负偏记录,尤其是表生种D.semiungulata基本都偏负;内生种Lenticulina orbicularis也有部分负偏,而Uvigerina auberiana的碳同位素则明显偏正;几种底栖有孔虫的碳同位素波动幅度都明显较大,明显超出了南海最近两个冰期-间冰期旋回中碳同位素的变化幅度。其中生活在蠕虫管壁上的活体底栖有孔虫D.semi-ungulata和C.lobatulus的同位素都呈明显的负偏,认为该区底栖有孔虫碳同位素这种负偏和波动幅度大可能是由于冷泉活动造成的。活体底栖有孔虫碳同位素负偏表明该区可能存在有正在活动的冷泉,其中表生种D.semiungulata的大量出现可以作为南海冷泉活动的一个潜在指示标志。