黑潮与毗邻陆架海域的碳交换

作为沟通陆架边缘海与开放大洋的北太平洋西边界流,黑潮对毗邻中国陆架海域碳循环有着不可忽视的影响。分析总结了黑潮与毗邻陆架海域海水中溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、溶解无机碳(DIC)和颗粒无机碳(PIC)分布与交换的现有研究成果。分析表明,黑潮通过表层水涡旋、入侵以及次表层以下水体上涌等形式携碳进入毗邻陆架海域。在黑潮与毗邻陆架海域,DOC和POC的分布受生物活动、水团混合以及沉积物—水界面相互作用的共同影响,表层与陆架水中含量较高,DIC受海水碳酸盐体系平衡影响,表层含量低于底层,在陆架海域与上升流区有高值,PIC含量较低。在台湾东北海域,DOC,POC和DIC由东海陆架海域向黑潮有净输出,输出量分别为2 431×109,1 051×109和21 733×109mol C/a,PIC通过陆架源悬浮颗粒物向黑潮主流输送,通量为1 852×109mol C/a。DOC,POC和PIC由南海经吕宋海峡向黑潮有净输出,输出量分别为2 652×109,1 009×109和230×109mol C/a,但DIC由黑潮向南海有净输出,通量为13 005×109mol C/a。台湾海峡碳循环受黑潮输运的影响,但影响机制及过程至今并不清楚。因此,黑潮与毗邻陆架海域的碳交换过程研究还有若干重大科学问题亟待解决,尚需深入系统的研究。     

东海泥质区单体正构烷烃的碳同位素组成及物源分析 *

利用气相色谱(GC)和气相色谱/同位素比值质谱(GC/IRMS)对东海近岸泥质区、济州岛西南泥质区和冲绳海槽北部表层沉积物中正构烷烃的单体碳同位素组成及分布进行了分析。结果显示东海不同泥质区典型海洋藻类源正构烷烃C₁₉同位素组成基本相似,在-27.4 ‰ ~-28.0 ‰ 之间,平均为-27.7 ‰ 。典型海洋水生植物源C₂₃同位素组成在-28.5 ‰ ~-31.6 ‰ 之间,平均为-30.5 ‰ ,碳同位素组成从近岸泥质区到冲绳海槽北部逐渐变重,表明海槽区与陆架区海洋水生植物种类有所不同。陆架区长链正构烷烃(C₂₅~C₃₁)部分随着碳数的增加,其同位素组成逐渐变轻,但海槽区这一变化不大,显示陆架区的陆源高等植物蜡具有相似的物源,而冲绳海槽北部由于黑潮主干区和黑潮分支(对马暖流)对陆架沉积物进入深海的控制性阻隔作用,其物源与陆架区区别较大。现代输入东海的陆源植物以C₃植物为显著优势,C₃植物对近岸泥质区北部、近岸泥质区南部、远端济州岛西南泥质区和冲绳海槽北部陆源植物的贡献分别为83 % ,95 ％,75 % 和70 % 。     

全新世冲绳海槽北部表层海水温度和初级生产力对黑潮变迁的响应

在冲绳海槽北部B-3GC孔高分辨率地层年代框架的基础上,利用多种分子生物标志物和生源组分指标,重建了该地区全新世以来表层海水温度和生产力的变化历史.研究发现,U37K-表层海水温度和生产力的变化指示了全新世黑潮及对马暖流分支的变迁.10.6～7.3 ka BP期间,冲绳海槽北部主要受东海陆架冷水团影响,陆源物质输入量增加,初级生产力比较高,表层海水温度较低.7.3～4.6 ka BP期间,黑潮暖流对该区的影响迅速增强,表层海水快速增温,陆源物质输入减少,但是各种生产力指标显示出上升趋势,与该区上升流的出现和迅速发育有关.4.6～2.7 ka BP期间,即全新世普林虫低值事件(PME)期间,表层海水温度明显降低了0.8～1.4℃,陆源物质输入增加,初级生产力和各种生源组分的含量也达到较高水平,说明此时黑潮强度减弱,或者黑潮主流轴向太平洋方向发生偏移,该区再次受到陆架冲淡水的影响.2.7 ka BP以来,虽然黑潮暖流再次影响到该海区,但初级生产力和生源物质输出量继续大幅增高,可能与该地区上升流的持续发育有关.     

中国近海海洋锋和锋面预报研究进展

海洋锋是水文要素特性不同的2个水团之间的狭窄过渡带,是一种重要的中尺度海洋现象,对渔业、军事和海洋环境保护等许多领域有重要影响,已经成为近年来物理海洋学以及海洋交叉学科中的重要课题之一。中国近海由于众多环流、水团和涡旋在此交汇,海洋锋现象十分显著,近年来,我国学者对中国近海的海洋锋产生机制和变化规律取得了一定的进展。首先从实测水文资料分析、遥感资料分析和数值模拟3个方面分别回顾了黄海、东海、南海北部等中国近海海域海洋锋的研究进展。对于海洋锋的预报研究,我国起步较晚,但目前对近海海洋锋预报的需求十分迫切。回顾总结了国外海洋锋预报的进展,集中介绍了黑潮锋、冰岛—法罗群岛锋、湾流锋和墨西哥湾锋面涡旋的预报方法和现状,最后对如何开展中国近海海洋锋预报提出思考和展望。     

广西中东部9县区农田土壤Se输入通量研究

对广西中东部9县区农田土壤中Se的输入通量进行了初步研究,确定大气干湿沉降是Se的主要输入途径。研究区大气干湿沉降通量平均值为6.36 g/(hm~2·a),灌溉水输入通量次之,施肥输入通量明显较低,三者对土壤Se输入的贡献率分别为70.93%、27.35%和1.72%,其中不同县区三者比例略有不同,但大气干湿沉降贡献比例大部分在50%以上。因此,大气干湿沉降是研究区Se的主要输入途径。研究区Se输入通量与进入农田土壤的As、Cd、Cr~(6+)、Hg、Pb 5种重金属元素总量在各地区间的差异以及三种输入途径所占比例方面表现基本一致,说明外源输入在带入有益元素Se的同时也带入了一定量的重金属元素,因此要严格预防和控制外源输入造成的土壤重金属污染。     

东海海—气界面二氧化碳通量的季节变化与控制因素研究进展

通过对东海海—气界面二氧化碳(CO2)交换有关研究的总结,剖析了东海表层海水CO2分压(pCO2)的区域分布特征,探讨了海—气界面CO2通量(FCO2)的季节变化规律,诠释了影响海—气界面CO2转移的主要因素.结果表明,东海表层海水pCO2的区域分布具有明显的季节变化,可将其分为冬季、夏季、过渡季节(春季、秋季)3个时段.冬季西部近岸海域由于水体垂直交换强烈,造成表层水体pCO2较高,而中、东部陆架海域由于浮游生物的光合作用使得pCO2较低.夏季近岸河口海域由于陆源输入的影响导致pCO2较高,中、东部陆架海域受温跃层、长江冲淡水、浮游植物的综合作用pCO2较低.春季、秋季为过渡时段,表层海水pCO2分布变化剧烈,受控因素较为复杂.东海全年表现为大气CO2的净汇,其中冬、春、夏为碳汇,其海—气界面FCO2分别为(-6.68±6.93),(-4.94±0.80),(-3.67±1.09)mmol/(m2·d).秋季表现为碳源,通量约为(1.50±8.37)mmoL/(m2·d).东海全年平均通量约为-3.16 mmol/(m2·d),共可吸收CO2约为6.92×106 t C/a.不同季节海—气界面FCO2的年际变化凸显了人为因素的影响,近海富营养化加剧,三峡工程的运行都可能是造成东海冬季碳汇量减少、秋季碳源/汇格局转变的原因.     

用镭同位素评价九龙江河口区的地下水输入

为评价九龙江河口区的地下水输入量及其输送的营养盐数量,建立了天然存在的镭同位素224Ra和226Ra的质量平衡模型。镭的源项考虑了河流的输入、河流悬浮颗粒的解吸、沉积物再悬浮颗粒的解吸、沉积物扩散输入、涨潮时外海的输入和地下水的输入;镭的汇项考虑了镭的放射性衰变,以及退潮时河口水的输出。根据镭的质量平衡计算,地下水输入的镭通量约占河口区镭总输入通量的41.9%~56.9%,转换成地下水输入量为1.65亿1.83亿m3/d,该地下水输入量是河流径流输入量的4倍多。以陆源地下淡水占总的地下水输入量的10%考虑,计算获得营养盐输入通量分别为461万mol/d(DIN)、22万mol/d(DIP)、694万mol/d(DSi),它们分别约是河流输入营养盐通量的23%(DIN)、28%(DIP)、77%(DSi)。结果表明九龙江河口的地下水输入量及其所输送的营养盐相当可观,所输入的营养盐是海域富营养化的潜在影响因素,在未来的河口环境管理中应引起重视。     

中国东部近海沉积物地球化学:分布特征、控制因素与古气候记录

本文系统总结了中国东部近海沉积物中常、微量元素分布特征、控制因素及全新世以来的古气候沉积记录。指出表层沉积物中Si O2和Al2O3含量最高,两者可占沉积物总量的75%以上,而其他元素含量较低,且空间分布变化明显,主要受控于陆源物质输入、生物沉积作用、海洋化学沉积和成岩作用等因素。长江和黄河贡献了主要的陆源物质,非线性规划数学模型结果显示两者大致以123°E和32°N为南北向和东西向分界线,黄河物质控制了渤海和黄海大范围的区域,而长江物质则主要影响东海内陆架区域。东海内陆架泥质区南部的MZ01孔沉积物中CIA、Ba/Sr和Ca O/Mg O值指示了中全新世以来中国东部气候演化历史:8400~4200 a BP期间为暖湿期;4200~2300 a BP期间为波动变冷期;2300 a BP以来为持续的变暖期。功率谱分析表明太阳活动对中国东部古气候的周期性演化过程具有控制作用。     

东海陆架盆地形成演化及油气成藏关键地质问题

东海陆架盆地是中国近海规模最大的边缘海盆地,历次资源评价均认为其具有丰富的油气资源潜力,但迄今为止,其油气探明程度仍相对较低.因此,有必要对东海陆架盆地从区域构造背景、盆地形成机制到烃源潜力、沉积储层等油气成藏关键问题展开全面的重新研究和认识.通过对东海及其周缘构造单元基础地质资料、研究现状及存在问题的梳理,提出东海陆架盆地中生代盆地原型及其与周边区域构造演化、晚中生代-新生代裂谷盆地差异演化及其成因、沉积充填特征及其控制因素是研究东海陆架盆地形成演化的3个关键的科学问题.因各次级沉降单元差异演化,造成各区域油气成藏的关键地质要素也存在明显差异,其中储层因素是以始新统-渐新统沉积为主的东部坳陷带油气成藏的关键,而烃源岩条件是解答古新统-始新统沉积为主的西部坳陷带油气成藏的基础性问题.      

东海内陆架岩心中木质素的沉积记录

通过对东海内陆架T06岩心样品中木质素的测定,依据木质素参数对古环境、古气候的指示作用,探究了陆源有机碳在该区域的沉积记录,以及8.8 ka B.P.以来浙闽沿岸在不同历史环境下有机物的输送机制.研究结果显示,东海内陆架海域东亚冬季风驱动的水动力输送对沉积物中木质素酚类单体的含量变化及其相关参数起着至关重要的调控作用;...     

Systematic biotic responses to palaeoenvironmental change in the Late Pleistocene southern South China Sea: a preliminary study

Oxygen and carbon isotopes from the planktonic foraminifer Globigerinoides sacculifer, trace element contents, calcium carbonate, biogenic silica, grain size, and abundances of diatoms, radiolarians and foraminifera in a deep‐sea core from the southwestern South China Sea were analysed to investigate the response of various marine ecological communities to environmental changes over the last 200 ka. The synthesised results show that the quality of the palaeoecological environment for biological growth is primarily affected by nutrient supply and terrigenous disturbance. Ba and P are important nutrient elements for the growth of diatoms, radiolarians and planktonic foraminifera. Together with dissolved silica and calcium carbonate in sea water, these elements may control microbiotic development. However, variations in Fe content appear to affect diatom and radiolarian abundance. Optimal biotic growth occurs when nutrients are abundant and when there is minimal terrigenous disturbance. Biotic growth decreases when sea water is highly oligotrophic and terrigenous input is high. Maximum biological growth occurred in the mid Holocene, but deteriorated soon afterwards owing to increased terrigenous input, causing a decrease of biological abundance and productivity in the late Holocene. The results also indicate how the Toba volcanic eruption ca. 74 ka ago contributed to changing the ecological environment in the southern South China Sea. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

广东三水盆地火山岩: 地球化学特征及成因--兼论火山岩性质的时空演化和南海形成的深部过程

位于中国东南部的三水盆地、珠江口盆地、雷琼半岛和北部湾地区广泛分布新生代火山岩。火山岩的形成时间具有从内陆向沿海变新的特点,早第三纪三水和珠江口盆地火山岩具有由玄武岩与粗面岩-流纹岩构成的双峰式特点。其中玄武岩和粗面岩的微量元素和稀土元素的配分形式相似,富集大离子亲石元素并且有相似的εNd(T)同位素组成(2.34～6.4),说明它们来自相同的地幔源区,为同源岩浆演化的产物。玄武岩和粗面岩经历了不同的结晶分异过程,其中玄武岩在较深部岩浆房中经历橄榄石和单斜辉石为主的分离结晶作用,而粗面岩则是在浅部岩浆房中由玄武岩浆分异形成的过渡性岩浆再经过强烈的钾长石和斜长石、以及磷灰石的结晶分异形成的。晚第三纪珠江口盆地和北部湾火山岩、雷琼半岛第四纪火山岩则由碱性和拉斑玄武岩构成。这些火山岩的形成时间和地球化学和同位素特征表明它们经历了连续的软流圈地幔上涌和部分熔融过程,受控于自晚中生代以来的地幔柱构造。南海的形成是地幔柱活动引起的地幔上涌和大陆裂解作用的结果。     

Early Pliocene Paleoceanography of the Vityaz Fracture Zone, Central Indian Ridge

Planktic foraminifera from the calcareous substrate of a ferromanganese crust in the Vityaz Fracture Zone （VFZ）, Central Indian Ridge were studied to reconstruct the early Pliocene paleoceanography of this region. Eleven species of planktic foraminifera were encountered, among them Globorotalia menardii, Neogloboquadrina dutertrei, Globigerina bulloides and Globigerinoides tuber are prominent. Predominance of N. dutertrei in the top 3 cm of the carbonate substrate is attributed to an influx of fresh water which eventually triggered their productivity by increasing the nutrient level. The presence of G. bulloides and G. menardii in significant proportions in deeper layers suggests the prevalence of open ocean upwelling. The bulk chemical compositions of the substrate at different depth intervals indicates higher enrichment of trace metals in the upper sections which could have been supplied through oceanic water by the chemical weathering of terrestrial matter during the peak of Pliocene Asian monsoon. Thus, it is concluded that during the early Pliocene the biogenic components of the substrate were distinctly contributed by both upwelling and productivity triggered by an influx of fresh water originating from the intensification of the Asian monsoon during the early Pliocene Period.     

Noble metals in the bottom sediments of the Chukchi Sea

Abundance of noble metals (NM) and bulk chemical composition have been studied in bottom sediments of the Chukchi Sea. Distribution of NM and their correlation with major and trace elements in the sediments have been analyzed using multicomponent statistics. It was established that the average contents of NM in the bottom sediments of the Chukchi Sea significantly exceed those both in shelf terrigenous sediments and stratisphere. Osmium and iridium enrich mixed and pelitic sediments relative to shallow-water areas and their influx is presumably determined by erosion of coastal and bottom loose deposits. High Ag, Ru, Au, and Pt contents were identified in the clayey sediments enriched in biogenic elements in the individual areas of the Southern Chukchi plain (Chukchi sea) confined to the intersection zones of submeridional and sublatitudinal structures of the graben-rift system, which was formed in the Mesozoic and activated in the late Cenozoic time.     

The biogeochemical distribution of trace elements in the Indian Ocean

The present review deals with the distributions of dissolved trace metals in the Indian Ocean in relation with biological, chemical and hydrographic processes. The literature data-base is extremely limited and almost no information is available on particle processes and input and output processes of trace metals in the Indian Ocean basin and therefore much research is needed to expand our understanding of the marine chemistries of most trace metals. An area of special interest for future research is the Arabian Sea. The local conditions (upwelling induced productivity, restricted bottom water circulation and suboxic intermediate waters) create a natural laboratory for studying trace metal chemistry.     

北太平洋副热带环流变异及其对我国近海动力环境的影响

我国东部陆架海和南海是国防安全的重要门户;位处第二岛链以西的副热带北太平洋既是各国争夺的重要海区,又是我国从近海走向大洋的重要通道.围绕"北太平洋副热带环流变异如何通过黑潮与我国近海动力环境之间相互作用"这一国际前沿科学问题,国家重点基础研究发展计划项目"北太平洋副热带环流变异及其对我国近海动力环境的影响"于2007年9月正式立项.该项目不仅有助于拓展和丰富海洋动力学理论,揭示我国近海及邻近大洋动力环境变异机制,提高预测能力,而且也将为维护我国国防安全和海洋权益,为可持续开发利用海洋资源提供海洋动力环境保障.该项目主要研究内容包括:①北太平洋副热带环流变异和调整机理;②黑潮与我国近海的能量与水体交换过程及机制;③北太平洋副热带环流变异与大气驱动力的耦合效应;④我国近海及邻近大洋动力环境变异的可预测性研究.拟解决的关键科学问题为:北太平洋副热带内区环流变异的机理及其对黑潮的影响;黑潮源头变异机理及其对吕宋海峡水交换的影响和黑潮变异机理及其对东部陆架海域动力环境的影响.     

10 Be在大洋边缘海洋学中的应用及模型

主要讨论宇宙射线成因核素¹⁰Be（T _1/2＝ 1．5Ma）在大洋边缘海洋学尤其是中国近海海洋研究中的应用。在过去的近20年中，在中国开展的¹⁰Be研究在黄土堆积年龄及地层对比方面获得了诸多成果，但在海洋方面的应用研究距国际水平仍有一定的差距，尚需进一步加强。综述了海洋环境中¹⁰Be作为一个地球化学示踪剂的研究现状，着重介绍¹⁰Be在中国东部海域的收支平衡模式以及讨论¹⁰Be在太平洋西部边缘海及岛弧地区的应用前景。