冲绳海槽Z14-6孔氧同位素地层学研究

本文利用取自冲绳海槽中部的Z_(14-6)。孔岩心中所含两种浮游有孔虫进行了氧同位素地层学研究。结果表明,该孔氧同位素记录可划分为6期,其中第5期又可分为5个亚期。与V_(28-238),V_(19-29)孔的氧同位素曲线对比发现,Z_(14-6)孔的氧同位素记录与大洋氧同位素记录完全一致,历时约12.8万年。同时,Z_(14-6)孔氧同位素记录指示出该区12万年来曾存在三个温暖时期。     

南海南部近50万年来沉积物特点及古环境意义

对南海南部MD05-2897孔沉积物的分析显示,该孔涵盖氧同位素1~12期,底界年龄约为50万年。碳酸钙含量曲线形态基本与底栖有孔虫氧同位素曲线平行,即碳酸钙高值对应氧同位素轻值,呈现典型的大西洋型碳酸钙分布模式。碳酸钙含量在冰消期的高值出现及含量变化均领先于氧同位素,证明低纬海区"碳酸钙泵"对大气二氧化碳浓度和温度的作用。粒度分析显示,3~5μm组分含量曲线的变化与氧同位素曲线基本平行,说明它主要受海平面升降变化控制,可作为海平面变化的间接指标。而1.5~2.5μm粒级颗粒主要通过河流的悬浮搬运,直接受亚洲夏季风及其所带来降雨的影响,可间接反映夏季风的强弱变化。南海南部深海沉积中的季风记录具有0.1 Ma偏心率周期,40 ka斜率周期,20 ka岁差和10 ka半岁差周期等丰富的频谱,显示出低纬度海区气候变化对轨道周期的良好响应。     

藏南沉错沉积物有机质δ13C对湖区环境冷暖变化的响应

湖泊沉积物有机质碳同位素δ13C是一种重要的环境代用指标,其对环境变化的响应较为复杂。通过研究藏南沉错CC1孔216cm柱状沉积物中有机质δ13C的变化,认为其波动是对湖区环境冷暖变化的良好响应,且在暖期偏低,而在冷期偏高。以δ13C的变化为基础并结合其他地球化学指标包括总有机碳(TOC)、氢指数(HI)、碳氮比(C/N)等,讨论了研究区近1400a来的冷暖变化,进一步划分出了4个暖期和4个冷期以及若干冷暖过渡期。其中4个暖期依次和“隋唐温暖期”、中世纪温暖期(包含中间2个暖期)和20世纪变暖相对应;而4个冷期中的后3个分别对应于小冰期的3个冷期,其时间范围分别约为1460—1510AD、1660—1770AD、1850—1900AD。CC1孔δ13C值波动所指示的冷暖时期与青藏高原其他地区和我国东部地区利用冰心、树轮、物候资料、史料及观测等资料的研究结果较为相似,反映了湖泊沉积物有机质δ13C作为环境代用指标的有效性以及藏南沉错地区气候变化与其他地区的相似性。     

MIS3以来黄土高原东南部石笋阶段性沉积记录的夏季风演化

基于山西龙洞8个铀钍年代和100个氧同位素数据(δ~(18 )O)重建了深海氧同位素(MIS)3阶段以来东亚夏季风演化历史。石笋L8沉积并不连续,主要生长在58.0~54.5,27.1~18.0和6.8~3.9kaBP 3个阶段。不同于季风边缘区其他洞穴记录,石笋δ~(18 )O值在24.5kaBP突然增加1‰,表明MIS2早期内陆地区经历了一次显著的弱季风过程,可能响应于北大西洋Heinrich 2事件。石笋δ~(18 )O序列伴随着轨道尺度太阳辐射的变化,晚全新世δ~(18 )O值持续偏重意味着低纬热带辐合带逐步南移,导致北方地区夏季风降水持续减少。Dansgaard-Oeschger(D-O)15事件具有明显的双峰结构,与格陵兰冰心记录的亚千年尺度温度波动几乎同步变化。     

深海柱样粒度分维特征及其古海洋学意义

对南海69柱样粒度数据分析表明,晚更新世以来,粒度在0,2～11um的标度范围内具有分形特征,粒度分维值为1．72～2．02,平均1．84。与同期亚北极B2-9柱地层对比,69柱粒度分维值明显比B2—9柱的高,B2—9柱的粒度在0,2～16um标度范围内具有分形特征,粒度分维值为1.74～1．79,平均1．77。同一柱样不同时期粒度分维值明显不同,南海69柱氧同位素1期(冰后期)为1．88,氧同位素2期(冰期)为1．81,温暖的冰后期粒度分维值高且变化幅度大,寒冷的冰期粒度分维值低且变化幅度小,表明粒度分维值对沉积物的形成环境演化具有良好的指示意义。     

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.     

过去2000年的特征气候时段及其影响因素

清楚认识过去2 000年来特征气候时段的气候特性,对于了解现代气候状况及其变化趋势有重要意义。大量研究显示,过去2 000年来的特征气候时段可概括为相对寒冷的黑暗时代冷期(简称DACP,大体位于400—600AD)、相对温暖的中世纪暖期(简称MWP,大体位于900—1400AD)、相对寒冷的小冰期(简称LIA,大体位于1500—1850AD)和20世纪异常温暖期。DACP的起止时间等目前仍有争议;MWP的争议在于它的全球性以及温暖程度,特别是它是否暖过20世纪后期;LIA是继MWP之后的一个冷期,全球大部分区域都有记录,但不同区域LIA的起始时间和温度变化幅度各不相同;20世纪异常温暖期指的是20世纪初(1920s)以来的气候变暖,目前的争论主要集中于它的驱动机制和影响因素。一般认为,过去2 000年来特征气候时段的形成可能与太阳活动、火山爆发和人类活动、温室气体增多和海气相互作用等因素有关。其中工业化(1860s)以前长时间尺度的气候主要受太阳和火山活动等的影响,工业化后的气候与温室气体的增多有关。未来对过去2 000年气候的研究,需要提高代用资料指示年代和区域气候信息的准确性,增加高分辨率、高精度代用资料,扩展研究区域,关注气候变化的全面性,发展气候模型进一步了解气候变化的规律和机制。     

东海晚更新世以来的氧同位素古气候与全新世底界划分

本文应用东海南部7055站岩芯的氧同位素组成,绘制了东海26600年以来的古气候变化曲线,对东海玉木冰期以来的古气候变迁情况进行了探讨。将岩芯划分为九个氧同位素气候期,上述九个氧同位素气候期均可与欧洲的气候期相吻合,反映了较好的对应关系。并结合岩性、有孔虫组合标志,按气候地层学的原则,对比V28-238标准氧同位素曲线,把该区全新世底界定为13000年。     

利用黄土中的碳同位素半定量地重建古温度

在相对稳定的气候阶段,土壤中的CO2与其中的碳酸盐之间处于同位素平衡状态,这意味着二者的碳同位素分馏值可作为地质温度计估算古温度。对中国洛川黄土剖面的10组黄土-古土壤序列L1-1-S8同时做了碳酸盐和有机质的碳同位素分析。由于这些地层单元可以与深海氧同位素记录的2-21阶段对比,其中L1-1-L2可与南极Vostok冰心的大气CO2浓度记录对比,由此通过相关分析确定了各地层形成时的平均大气CO2浓度及其δ^183C值,再根据Cerling模型,用有机质δ^13C值代替土壤呼吸CO2的δ^13C,算出土壤CO2的δ^13值。将该值与次生碳酸盐的δ^13C值代入Deines分馏方程可算出各地层单元的古温度。该温度代表了平均深度约30cm处的土壤温度,相当于当时的夏季大气温度。所有数据与黄土-古土壤地层学记录的气候变化吻合,定量地反映了近800ka来黄土高原古气候的变化。     

南海南部陆坡区的浮游有孔虫及其所表征的表层古水湿

根据南沙群岛海区NS93－5柱样浮游有孔虫分布和高分辨率氧同位素地层学,揭示了氧同位素1－6期,其中氧同位素2期的值最重,5期的值最轻,运用浮游有孔虫古生态转换函数求得冬季表层海水温度为22－28℃,夏季变动在28－30℃之间,季节温差为1－6℃,冬季海水表层温度则是以上次冰期是以上次冰期最低,末次间冰期最高,末次盛冰期的冬季表层水温下降幅度最大,很好地反映了200ka以来表层水温的变化特征。     

南海南部陆坡区的浮游有孔虫及其所表征的表层古水温

根据南沙群岛海区NS93- 5柱样浮游有孔虫分布和高分辨率氧同位素地层学 ,揭示了氧同位素 1— 6期 ,其中氧同位素 2期的值最重 ,5期的值最轻。运用浮游有孔虫古生态转换函数求得冬季表层海水温度为 2 2— 2 8 C ,夏季变动在 2 8— 30 C之间 ,季节温差为 1—6 C ,冬季海水表层温度则是以上次冰期最低 ,末次间冰期最高 ,末次盛冰期的冬季表层水温下降幅度最大 ,很好地反映了距今 2 0 0ka以来表层水温的变化特征     

海南洋浦湾近百年来人与自然相互作用下的环境沉积记录

2005年8月在海南洋浦湾内湾取得1根柱状样,在铅-210定年的基础上分析沉积物粒度、总有机碳含量及其同位素值(δ13C)、总氮含量及其同位素值(δ15N)、生物硅含量、重金属(镍、镉、铬、铜、锌、铅)含量及有机氯农药(六六六、滴滴涕)含量等参数发现,111cm至表层,沉积物中有机碳、总氮、生物硅含量升高,特别是从45cm至表层,它们的含量明显增加,说明该湾内有富营养化趋势。由有机碳与总氮的原子比和有机碳同位素指示的物源信息可知,该湾内有机质来源为藻类和陆源脉管植物的混合,且以陆源输入为主。陆源有机碳含量与总有机碳含量的相关系数为0.917。自23cm至表层有机碳同位素明显偏轻,氮同位素偏重。从111cm至表层,重金属和有机氯农药含量升高。综合分析各环境指标可知,洋浦湾近百年来环境演变可分为三个时期,即20世纪70年代以前、70年代至90年代、90年代至21世纪初,洋浦湾经历了未污染期、轻度污染期、显著污染期。     

东海内陆架泥质区中全新世环境敏感粒度组分的地质意义

尝试恢复了中全新世东亚冬季风表现出的太阳活动以及ENSO周期变化。通过对东海内陆架泥质沉积区EC2005孔进行粒度分析以及AMS碳-14测年,对高分辨率敏感粒度资料揭示的中全新世近700a(距今5.2~5.9ka)东亚冬季风记录与GRIP冰心氧同位素记录的气候变化进行了对比,良好的对应关系说明,东亚冬季风变化与格陵兰冰心揭示的古气候变化有某种内在联系,期间东亚冬季风的增强得到了良好的区域性响应,同时又具有全球性背景。中全新世东亚冬季风具有明显的周期变化,主要表现为62,11a的太阳活动周期以及与现代ENSO周期相似的6,5a周期。东海内陆架EC2005孔泥质沉积物揭示的中全新世东亚冬季风变化与格陵兰冰心氧同位素记录的良好对应说明两者有相似的发生机制,可能是太阳活动以及古ENSO对全球气候系统的影响所致。     

南海南部NS93-5孔沉积物磁化率特征及其对全球气候变化的记录

对南海南部长533cm的NS－93孔连续采取423块样品，测量低场下的质量磁化率。并间隔取样202块，测量ARM。通过与沉积层序、氧同位素和矿物特征对比分析，我们认为NS－93孔磁化率的变化主要受控于外源磁性矿物浓度的变化，其值的高低与沉积物中碎屑矿物的含量相关，与碳酸盐的含量反相关，说明碳酸盐矿物对磁性矿物浓度具有稀释作用。在磁化率特征变化曲线上，与氧同位素阶段和Heinrich变冷事件、D－O旋回有好的对应关系。磁化率的相对高值与氧同位素奇数阶段和气候的暖期相对应，而相对低值则与气候冷期对应。这一规律反映了东亚季风、大洋环流强弱和陆源碎屑输入对沉积物磁化率的控制作用。同时，从ARM和磁化率的关系分析，南海南部在氧同位素阶段6沉积时期处于相对稳定的环境，南面的Borneo海峡可能是封闭的。     

近2000年古里雅冰心积累量与中国其它地区降水代用资料的比较

对古里雅冰心积累量与太阳活动的关系进行了研究，探讨了中国过去2000a降水变化的区域分异结果表明：过去2000a古里雅冰心积累量在百年尺度以上受到了太阳活动的作用；以公元600年为界，之前古里雅冰心积累量和中国东部干湿序列变化基本一致，之后二者变化相反，近2000a青藏高原西北部与高原南部的降水变化基本一致，而与高原东北部的干湿变化位相相反；在中世纪暖期（1000-1300AD）北半球以干旱气候为主。     

西太平洋卡罗琳海域沉积速率:来自3种测年方法的限定

为了更好地认识西太平洋暖池区北部卡罗琳海域沉积速率的变化,利用放射性碳测试（14C）、氧同位素及古地磁方法对采自西太平洋卡罗琳地区一根长217 cm的柱状样开展了综合年代学分析。14C数据获取了样品上部44.3 ka BP以来的年代数据,在此基础上利用氧同位素及古地磁相对强度数据建立了该柱125 cm至表层的年代框架,对应为MIS4期（约8万年）以来的沉积。进一步分析发现本柱在126～127 cm处存在明显沉积间断,虽然该处已超出14C测年范围,但古地磁测试结果表明该柱位于布容正极性时期,同时古地磁强度与氧同位素的变化关系为沉积间断以下年代数据获取提供了可信的证据,表明该阶段对应距今13万年至18万年时期。本柱沉积速率在沉积间断前后均较为一致,为1～2 cm/ka。同时对比不同方法获取的沉积速率之间差异后,发现个别层位可能由于较高的有孔虫破壳率,导致14C值存在较大偏差。     

孟加拉湾晚第四纪冰期和间冰期古生产力演变研究

近赤道低纬度地区孟加拉湾属于大陆边缘深海环境,该区的古生产力研究对于了解低纬度地区古气候演变及其对全球气候变化的响应具有重要意义。通过对研究区４个活塞岩心δ１３Ｃ值、高生产力指示种的含量变化、浮游有孔虫与底栖有孔虫丰度、Ｕ＋Ｂ指数等方面的研究发现,研究区受冰川－气候旋回作用影响明显,古生产力波动强烈。冰期时,陆源营养物质供应充分导致生物生产力增大,因而末次冰期最盛期氧同位素第２期时生产力最高,间冰期氧同位素第１、５期时生产力较低。该区氧同位素第３期也出现高生产力的情况,可能与当时研究区气候不稳定有关。氧同位素第３期强烈的西南季风活动使研究区淡水输入增强,进一步增加了冷、暖期生物生产力的差异。     

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。     

冲绳海槽晚更新世以来古海洋学的研究

冲绳海槽Z_(14-6)孔柱状样于1981年取得,该孔浮游有孔虫系统鉴定、统计及转换函数分析表明,该区12万年来曾存在三个温暖时期,末次间冰期存在两次寒冷波动。氧同位素5e亚期为最温暖时期,海水冬季表层水温高出现代1.9℃;氧同位素第2期为本区晚更新世以来最寒冷时期,冬季海水表层水温降至12.4℃,比现今低6.8℃。海水冬、夏表层水温差异与气候的寒冷程度有关,气候越寒冷,温差越大。此外,本文还就黑潮的某些古海洋学特性进行了初步探讨。     

海平面变化的速率

海平面变化速率可以从地质记录中识别 ,分为长期 ( <1 0 0 0ka)、冰后海侵期 ( 2 0～ 7ka)以及其后的对于现代海平面的调整期 ( >7ka)。另外 ,还有仪测的历史记录。1　 <10 0 0ka长期海平面变化的地质记录提供了一幅海平面自然波动的景象 ,表明海平面的变化是颤动的。深海沉积物的浮游有孔虫氧同位素( 1 8O/ 1 6O)比给出了冰期 /间冰期循环的大量海平面波动的证据 ,Vostok冰心提供了更为详尽的至少 4个循环的记录。这些周期大约为 1 0 0ka的循环已在东南澳大利亚地质记录和相关的氧同位素记录中识别出 ,这里的一系列滨岸沙坝的时代可追溯…