南海北部1144站中更新世浮游有孔虫的千年尺度古气候记录

南海北部ODP1144站中更新世气候转型时期的浮游有孔虫在千年尺度上以高频率变化为主要特征.冰期旋回主要周期在0.9Ma由41ka转变为100ka, 浮游有孔虫组合也随冰期旋回出现大量的冷水种.据转换函数得出的表层水降温高达10℃发生在0.9~0.6Ma间的转型过渡期, 跨越MIS22、20、18、16四大冰期.同时, 温跃层深度呈阶梯式变浅, 在MIS20上升至65m左右.所以, 南海北部上层水体环境在中更新世气候转型期出现比末次冰期更重的δ18O值, 温跃层变浅, 深水种含量降低或消失, 突出了边缘海区南北气候梯度反差和冬季风在冰期增强的讯号.南海南北部的环境差异与东西太平洋的差异, 共同表明低纬过程在气候变化中的重要性.      

南海北部ODP 1144站中更新世气候转型期有孔虫稳定同位素古气候意义

中更新世气候转型期是第四纪古气候研究的一个特殊时期。利用大洋钻探ODP 184航次在南海北部钻取的1144站时间分辨率高达约290年的沉积物样品，开展中更新世气候转型期古气候变化的研究。在中更新世距今80~100万年前，浮游和底栖有孔虫壳体的稳定氧碳同位素变化揭示出，中更新世气候转型中心，即中更新世革命0.9 Ma左右，南海北部表层海水温度的降低和降水量的增加指示东亚冬、夏季风增强。以中更新世革命为界，水体垂向结构上温跃层和营养跃层的深度从之前的间冰期较浅转变为之后的间冰期较深，底层水与表层水的垂直温度梯度从冰期时较大转变为冰期时较小。轨道尺度上，冰消期时南海北部的表层水、次表层水和底层水的变化几乎是同时发生的，不存在超前或滞后的相位差。千年尺度上，有孔虫的氧碳同位素变化都呈现出非常明显的约0.8 ka和约1.4 ka的气候波动周期。氧同位素0.8 ka滤波显示出：在中更新世气候转型期，较强的信号主要出现在间冰期，有时也出现在冰期，与晚第四纪千年尺度气候波动主要出现在冰期不同，说明中更新世的气候转型不仅表现在轨道尺度的气候周期变化上，同时也体现在千年尺度气候波动的特征变化中。      

中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata壳体δ^18O的变化可分3个阶段:1)1.2~0.9 Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41 ka斜率周期;2)0.9~0.6 Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100 ka偏心率周期开始强化;3)0.6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0.9 Ma以来南海北部上层海水δ^18O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9 Ma之后显著强化。其中,表层水体δ^18O只在冰期变幅增强,P.obliquiloculata所反映的次表层水体δ^18O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9 Ma浮游和底栖有孔虫δ^18O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9~0.6 Ma时期P.obliquiloculata的δ^18O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata的δ^13C在0.02 Ma、0.49 Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ^13C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。     

南海西南部晚更新世500 ka以来的古海洋学特征

对湄公河口外MD01—2392孔浮游有孔虫的定量分析，并采用FP-12E转换函数、MAT现代类比法及温跃层转换函数的计算，结合氧同位素分析结果，揭示了南海南部晚更新世近500ka以来的古海洋学演化特征．发现冰期MIS12、MISS、MIS2-4冬季表层水温明显高出相邻的间冰期，特别是间冰期M189、MIS5、MIS1表层水温都较低．温跃层在MIS5与MIS1最浅，MIS9其次．主要表现在浮游有孔虫深层高营养种的含量增高，表明上升流增强．间冰期的低水温很可能主要是由于上升流影响所致，当然表层盐度由于多雨而降低也可能影响到间冰期的水温估算．冰期时较高的表层水温，喜暖高盐型次表层种Pulleniatina obliquiloculata的大量繁殖，说明冰期时南部海区受来自北部强冬季风的制约使上升流活动减弱，海平面降低后与邻区通道的关闭也造成水体置换明显减弱，可能有淡水盖层发育，最终导致上层海水分层增强和冬季表层水温保持相对较高．晚更新世时期的南海南部由于冰期低海平面造成半封闭的海盆环境和季风变化，是影响其浮游有孔虫对冰期旋回响应与北部和开放大洋不同的根本原因．     

上新世末～更新世初西太平洋变冷事件及其古气候意义

依据深海沉积中浮游有孔虫化石群落，采用时间面与时间系列分析及目标转换函数方法，再造西太平洋近2.6Ma以来表层水温历史。结果表明，上新世末～更新世初，西太平洋曾经历一大幅度、不可逆性质的温降。变冷事件集中发生于2.4～1.0MaB.P.间，主要体现在亚热带水团，冬、夏降温幅度达7～8℃和2-3℃，热带水团相对稳定。西太平洋温度场巨变表明其在北半球冰川发展过程中的正、负反馈作用，并由此奠定了中、晚更新世冰期旋回的全球气候模式。     

南海北部一百万年以来的表层古生产力变化：来自ODP1144站的蛋白石记录

通过南海北部ODP 1144站蛋白石含量测定及其堆积速率的计算,并结合氧同位素记录等相关资料,获得南海北部1050ka以来高分辨率的表层古生产力变化与冰期旋回和东亚季风的关系。约900ka以来,蛋白石含量及其堆积速率较900ka以前明显增加,反映了“中更新世革命”事件之后,全球气候变冷,并导致表层生产力的提高。由于第四纪冰期旋回中的冬、夏季风的加强,加上1144站特殊的地理位置,使该站在冰期时表层生产力增加,间冰期时表层生产力降低。浮游有孔虫氧同位素记录与蛋白石含量及其堆积速率的时间序列频谱分析结果显示,三者均出现了相对应的偏心率周期、斜率周期和岁差周期,说明该站表层生产力的变化主要受地球轨道周期的驱动。     

上新世末～更新世初西太平洋变冷事件及其古气候意义

依据深海沉积中浮游有孔虫化石群落，采用时间面与时间系列分析及目标转换函数方法，再造西太平洋近２．６Ｍａ以来表层水温历史。结果表明，上新世末～更新世初，西太平洋曾经历一大幅度、不可逆性质的温降。变冷事件集中发生于２．４～１．０ＭａＢ．Ｐ．间，主要体现在亚热带水团，冬、夏降温幅度达７～８℃和２—３℃，热带水团相对稳定。西太平洋温度场巨变表明其在北半球冰川发展过程中的正、负反馈作用，并由此奠定了中、晚更新世冰期旋回的全球气候模式。     

中更新世气候转型期南海北部和南部的气候变化差异

选取大洋钻探ODP184航次在南海北部采集的1144站为研究材料,通过分析中更新世0.4～1.4Ma期间506个样品中浮游有孔虫氧、碳稳定同位素的变化特征,并与南海南部ODP 1143站和西太平洋暖池ODP 807站的同位素资料进行比较,发现南海北部的氧、碳稳定同位素及其差值的变化响应中更新世气候转型事件,在中更新世距今约0.9Ma之后100ka的偏心率周期明显增强。在中更新世气候转型之前,南海北部、南海南部和赤道西太平洋都呈现出典型的热带气候特征,具有岁差和半岁差的气候周期;转型之后,随着北半球冰盖的进一步扩张,南海北部受东亚冬季风增强的影响而导致温度下降、温跃层变深,但南海南部与赤道西太平洋的温度变化较小且温跃层变浅,说明同属季风区的南海北部和南部对气候变化的响应有所不同。     

距今220 ka以来大同盆地沉积物磁化率反映的气候变化

大同盆地地处我国季风影响的北部边缘, 第四纪以来盆地内发育厚层的河湖相地层, 其上覆盖马兰黄土或全新世沉积, 蕴含着丰富的气候环境变迁信息, 是研究气候环境变化的理想场所. 在对盆地内地层考察的基础上, 对晚近地质时期河湖相与风成相互层沉积剖面的磁化率、粒度变化进行了分析. 结果表明: 220 ka BP以来大同盆地气候变化经历了中更新世(220~199 ka BP)暖湿期、中更新世(199~138 ka BP)干冷期、末次间冰期(138~71 ka BP)暖湿期、末次冰期(71~11 ka BP)干冷期、全新世(11 ka BP至今)频繁的干冷暖湿波动变化过程, 每个阶段仍有次一级的气候波动. 大同盆地这种气候变化与深海氧同位素以及我国北方萨拉乌苏河地区、岱海等地揭示的气候变化有很好的对应, 反映出本区气候变化是对全球冰期-间冰期气候波动的响应.     

晚第四纪MIS6以来柴达木盆地成盐作用对冰期气候的响应

气候是控制柴达木盆地盐类沉积的主要因素之一,但是其作用机制尚待明确。作者以柴达木盆地察汗斯拉图盐湖的3个含盐剖面为研究对象,采用多接收电感耦合等离子质谱(MC-ICP-MS)铀系测年测定其沉积时代,并通过X射线粉晶衍射(XRD)分析测定其盐类矿物种类。铀系测年显示D18剖面石盐和芒硝层的沉积时代为13.1±2.0 ka BP～15.9±2.5 ka BP,其中芒硝沉积年代属于末次冰期MIS2晚期;MXK2剖面芒硝层的沉积时代分别为131.7±39.5 ka BP和158.3±10.8 ka BP,D12剖面芒硝层的沉积时代分别为166.6±20.2 ka BP和198.0±20.6 ka BP,可以对应于倒数第二次冰期MIS6。XRD分析确定了3个剖面的盐类矿物主要为芒硝、石盐和石膏。综合多个盐湖晚第四纪成盐数据,本文认为倒数第二次冰期MIS6和末次冰期MIS2是柴达木盆地晚第四纪重要的成盐期,冰期的冷干气候有利于石盐和芒硝等盐类沉积。柴达木盆地"冰期成盐"的根本原因,是由于冰期环境下盆地周边山体冰川规模的扩张以及干冷的冰期气候,共同造成了盐湖补给水量的减少。此外,晚第四纪MIS6和MIS2的冰期降温也是导致盆地中冷相盐类沉积的直接原因。     

南沙海区盛冰期的气候问题

南沙海区属于西太平洋暖池区，其盛冰期的表层水温变化涉及暖池在冰期旋回中的稳定性，因而具有全球性意义、本文根据十几个沉积柱状样的氧同位素与微体古生物分析结果，指出南沙海区盛冰期时夏季温度与全新世差别微小，而冬季水温强烈降低，使季节性温差高达６℃，明显超过同纬度的西太平洋开放水域。推测冰期时的冬季风强化，是造成这些变化的主要原因，同时也为热带海区冰期海面温度高、岛屿山地温度低的矛盾提出了一种新的可能解释。     

中国西部山岳冰川MIS3b冰进的初步探讨

对横断山的沙鲁里山、祁连山东段的冷龙岭、天山西段托木尔峰南麓的阿特奥依纳克河流域等3个地区7个研究点的第四纪冰川作用开展了深入研究,应用ESR测年技术在7个研究点特定的地貌部位共获得12个对应于MIS3(56~36 ka BP)的测年结果,且年龄基本上都对应于MIS3b(54~44 kaBP).结合已有的研究资料,并对MIS3气候特征进行综合分析,研究表明:MIS3强大的季风环流带来的丰富降水与MIS3b冷阶段的组合是川西高原的沙鲁里山与祁连山东段冷龙岭MIS3b冰进的主要原因,而天山西段阿特奥依纳克河流域MIS3b冰进则是不稳定的西风波动带来的丰富降水所致.这3个地区沉积有该次冰进的冰碛物.     

Late Pleistocene glaciations at Lake Donggi Cona,eastern Kunlun Shan (NE Tibet): early maxima and a diminishing trend of glaciation during the last glacial cycle

The Burhan Budai Shan in NE Tibet represents a key location for examining the variable influence of the mid‐latitude westerly and monsoonal circulations on late Quaternary glaciations in this sector of the Tibetan Plateau. Our study investigates the glacial history of mountains near Lake Donggi Cona (35°17′N, 98°33′E) using field mapping in combination with ¹⁰Be surface exposure dating and numerical reconstructions of former glacial equilibrium line altitudes (palaeo‐ELA). A set of 23 new exposure ages, collected from moraines in four glacial valleys, ranges from 45 to 190 ka, indicating ice expansion during the early and middle part of the last glacial cycle, and during the penultimate and possibly an earlier Mid‐Pleistocene glaciation. Ice advances reaching 12–15 km in length occurred at around 190–180 ka (≥MIS 6), between 140–100 ka (late MIS 6/MIS 5), and 90–65 ka (late MIS 5/early MIS 4), with a maximum ELA depression of 400–500 m below the estimated modern snowline. Exposure ages from the valley headwaters further indicate a small glaciation between c. 60–50 ka (late MIS 4/early MIS 3), which was essentially restricted to the cirque areas. Significantly, we find no evidence for any subsequent glaciation in the area during MIS 2 or the Holocene period. These results indicate a diminishing trend of glaciation in the region since at least MIS 4, and corroborate the case of a ‘missing LGM’ in the more interior parts of the northeastern Tibetan Plateau. The emerging pattern suggests that the most favourable conditions for glaciation during the Late Pleistocene correspond to periods of relatively moderate cooling combined with an intermediate or rising East Asian monsoon strength.     

越南岸外晚第四纪上升流与东亚夏季风变迁

通过对南海西部越南岸外１７９５４—３柱状样中浮游和底栖有孔虫的定量分析,结合碳酸钙、有机碳和稳定同位素数据,获得南海西部上升流区近２０万年来的古海洋学记录,进而讨论了晚第四纪东亚夏季风的变迁。结果表明,在间冰期,尤其是末次间冰期,越南岸外出现表层海水古温度低、温跃层浅、生产力高,同时底层海水富营养的现象,说明上升流的存在,且该上升流有从氧同位素５期(ＭＩＳ５期)向１期逐渐减弱的趋势。结合南海现代海流及生产力分布的研究,推断该上升流由东亚夏季风驱动,其强弱的变化说明,东亚夏季风在近２０万年来有间冰期增强、冰期减弱,且从ＭＩＳ５期向ＭＩＳ１期递减的特征。     

Record of carbonate preservation and the Mid‐Brunhes climatic shift from a seamount top with low sedimentation rates in the Central Indian Basin

In the present investigation, an age model of carbonate‐rich cores from a seamount top in the Central Indian Basin (CIB) was constructed using both isotopic (²³⁰Th_excess, AMS ¹⁴C, oxygen isotopes) and biostratigraphic methods. The chronologies using the two methods are in good agreement, yielding a record of the late Middle Pleistocene to the Pleistocene–Holocene transition (550 to 11.5 ka). The first appearance datum (FAD) of the radiolarian Buccinosphaera invaginata (180 ka) and coccolith Emiliania huxleyi (268 ka) and the last appearance datum (LAD) of the radiolarian Stylatractus universus (425 ka) were used. A monsoon‐induced productivity increase was inferred from carbonate, organic carbon and δ¹³C records in response to the Mid‐Brunhes Climatic Shift (MBCS), consistent with an increased global productivity. While the coccolith diversity increased, a decrease in coccolith productivity was found during the MBCS. At nearly the same time period, earlier records from the equatorial Indian Ocean, western Indian Ocean and eastern Africa have shown an increased productivity in response to the influence of westerlies and increased monsoon. The influence of easterlies from Australia and the intensification of aridity are evidenced by increased kaolinite content and clay‐sized sediments in response to the MBCS. An increased abundance of Globorotalia menardii and other resistant species beginning from marine isotope stage (MIS) 11 and the proliferation of coccolith Gephyrocapsa spp. indicate increased dissolution, which is consistent with the widespread global carbonate dissolution during this period. The relatively high carbonate dissolution during the transition period of MIS 3/2 and glacial to interglacial periods (MIS 6, 7 and 8) may be due to the enhanced flow of corrosive Antarctic Bottom Water (AABW) into the CIB.     

20万年来南海古海洋研究的主要进展

南海第四纪古海洋学的研究,从ODP184航次以来获得了快速的发展,已经成为国内外古海洋研究的重点地区之一。试图对国内外文献作一综述,介绍近20万年以来高分辨率的南海古海洋研究进展。综述主要涉及温度、盐度、生产力和上层水体的变化,重点介绍南海季风的研究成果。南海浮游有孔虫氧同位素曲线具有MIS3.3和MIS6.5期偏轻,MIS5.5和MIS7.3期偏重的特征,已被称为"季风型氧同位素曲线"。不同于代表全球冰量变化的底栖有孔虫氧同位素曲线(即SPEC-MAP曲线),"季风型氧同位素曲线"具明显的2万年岁差周期,代表了季风降水的影响。快速气候变化事件也有较为完整的记录,揭示了热带地区在快速气候变化中也发挥着重要的作用。     

南海北部晚第四纪高分辨率浮游氧同位素地层学及其古气候信息

对南海北部MD05-2904孔45 m的连续沉积物中提取的浮游有孔虫Globigerinoides ruber(白色)进行稳定同位素分析, 得到晚MIS 8以来(时间跨度257 ka, 平均时间分辨率228 a)的高分辨率沉积记录, δ18O和δ13C的频谱分析显示了强烈的岁差(23.4 ka、19.8 ka)、半岁差(11.7 ka、9.9 ka)周期.MD05-2904孔MIS 24时间段的氧同位素记录了格陵兰冰心中发现的Dansgaard/Oeschger和Heinrich事件.与葫芦洞石笋记录及南海邻区浮游有孔虫氧同位素记录的对比显示了受季风控制的区域因素, 如降雨、河流输入导致的盐度变化等对表层海水组成的影响.氧同位素在MIS 3、MIS 6的早期以及MIS 7.4偏轻; 而在MIS 5.5偏重, 这种现象解释为降雨量和蒸发量共同作用的结果.而末次冰盛期高达6570 cm/ka的沉积速率反映了低海平面时孔位离岸距离缩短带来丰富的沉积物源.