冲绳海槽末次冰消期以来的浮游有孔虫群落变化及5种古温度转换函数对比

通过对冲绳海槽中部A7孔的浮游有孔虫定量分析,对该区18 ka以来的海洋环境变化进行了探讨.浮游有孔虫群落表现出非常明显的冰消期-全新世阶段变化:在18~15 ka的冰消期早期,浮游有孔虫群落以冷水种Neogloboquadrina dutertrei和Neogloboquadrina pachyderma等为主;在15~9.4 ka,浮游有孔虫冷水种含量迅速降低;9.4 ka以来的全新世则以暖水种有孔虫Pulleniatina obliquiloculata,Globigerinoides ruber和Globigerina glutinata等为主.此外,浮游有孔虫群落对千年尺度的气候变化如Heinrich 1、博令-阿罗德暖期(B?lling-Aller?d)和新仙女木事件(Younger Dryas)都有明显反映,在全新世还记录了一系列的冷事件(约2.3~4.6、5.3、6.2、7.3和8.2 ka).9.4 ka前后浮游有孔虫冷暖种群的变化可能对应了黑潮暖流的突然加强.采用5种不同浮游有孔虫转换函数对表层海水温度进行了估算,通过与Mg/Ca和U₃₇k'温度估算结果对比,对不同转换函数的可靠性进行了评估.结果发现SIMMAX没有明显的冰消期-全新世变化.另两种基于现代类比技术的转换函数MAT和RAM,其估算结果较类似,13 ka以来的温度波动较小,对新仙女木事件没有明显反映.基于Imbrie-Kipp转换函数(FP-12E和IKM-Chen)的估算结果表现出了较大的冰消期-全新世变化,然而对于博令-阿罗德暖期变暖和新仙女木降温事件没有反映,研究发现这主要由Globigerina bulloides的含量变化造成.通过消除与生产力水平密切相关的G. bulloides的含量变化影响,修正后的两种转换函数FP-12E和IKM-Chen较好地反映了末次冰消期以来的表层海水温度波动,与该区Mg/Ca和U₃₇k'方法重建的古温度有较好的可比性.因此,我们认为修正后的转换函数FP-12E和IKM-Chen更适合冲绳海槽中部的古温度估算.      

末次冰消期以来赛里木湖沉积记录的气候突变

末次冰消期以来的气候突变事件的时空变化特征及其区域响应是古气候环境变化研究的重要内容,然而亚洲中部干旱区末次冰消期以来的气候突变记录较少,尤其缺少末次冰消期期间快速转暖过程的区域响应.本研究通过对位于亚洲中部干旱区的新疆西天山中部亚高山湖泊赛里木湖湖心采得的长300 cm的SLM2009钻孔沉积物的碳酸盐含量和粒度变化特征的分析,在 14 个 AMS 14C测年数据的基础上,探讨了末次冰消期约23. 4 cal. ka B. P.以来亚洲中部干旱区的气候突变事件记录及其区域响应过程.结果表明:赛里木湖湖心钻孔沉积物完整记录了 H1 ( 17. 5 ~ 15. 2 cal. ka B. P.)、 YD ( 12. 6 ~ 11. 7 cal. ka B. P.)冷事件以及 B-A ( 15. 2 ~12. 9 cal. ka B. P.)暖事件等末次冰消期气候突变事件以及全新世以来的10. 5 ka、 8. 2 ka、 5. 5 ka、 4. 2 ka、 2. 8 ka和小冰期冷事件,这与亚洲中部干旱区已有的气候突变事件记录相吻合,表明末次冰消期以来亚洲中部干旱区具有相似的气候突变演化模式.同时这些气候突变事件与高纬冰芯以及低纬石笋氧同位素记录的一致性则表明气候突变具有全球性影响,受相同的成因机制因素控制.     

苏门答腊海区末次间冰期以来的季风上升流活动记录

对苏门答腊海域BAR9432岩芯末次间冰期以来的氧碳同位素、AMS14C测年、浮游有孔虫组合及其所反映的古生产力、温盐及温跃层变化的研究结果表明:研究区132kaB.P.以来气候变化的特点,明显受冰期间冰期海平面波动的影响,在此基础上,还与23ka岁差周期引起的北半球高纬太阳辐射变化密切相关.末次间冰期阶段,海平面较高...     

17. 3 ka以来冲绳海槽中南部有机质来源

基于AMS14C测年、有机碳、氮含量及其同位素等指标分析,探讨了冲绳海槽中南部OKT-3孔末次冰消期以来沉积物有机质来源及其对古海洋环境演化的响应。结果显示,OKT-3孔沉积物中有机质主要由中国大陆和中国台湾等陆源有机质,以及海洋自生有机质组成。末次冰消期至全新世晚期（17.3~4 ka B.P.）,中国大陆源有机质贡献逐渐下降,中国台湾源有机质贡献逐渐上升,表明海平面变化、黑潮变动是该阶段有机质来源的主要控制因素。4~1.5 ka期间,陆源有机质供给变化趋势与黑潮变动不一致,表明该时期陆源输入非黑潮单一控制,还可能受季风降雨等变化影响。值得注意的是,OKT-3孔海源有机质贡献在B-A和PB时期高、YD时期低,与北太平洋地区的生产力变化相似,反映了北太平洋中层水（NPIW）对海水表层生产力的控制作用,NPIW是连通冲绳海槽与北太平洋的重要纽带。     

南海南部晚第四纪表层海水温度的变化及其与极地冰芯古气候记录的比较

本次研究选取南海南部"太阳号"95航次17961-2柱状样(8°30.4′N,112°19.9′E,水深1795m,柱长10.3m)的175块样品进行浮游(Globigerinoides ruber)和底栖有孔虫(Cibicidoides wuellerstorfi)的氧碳稳定同位素及浮游有孔虫G.ruber壳体的Mg/Ca比值测定,再造了距今约140ka以来时间分辨率约800年的表层海水温度(SST)变化,揭示末次冰期南海南部的SST曾降温达约5℃,且存在类似Dansgaard-Oeschger(D/O)事件的千年尺度波动。将南海南部的研究结果与极地冰芯古气候记录进行对比,发现在千年时间尺度上南海南部SST的变化特征与南极冰芯的古气候变化相一致,而与格陵兰冰芯^δ18O所展示的锯齿状形态D/O事件的变化不一样,且最近的两个末次冰消期南海南部SST与代表高纬冰盖体积大小的底栖有孔虫^δ18O几乎同步变化,反映南海南部热带海区古气候变化的特殊性,为进一步研究低纬热带海区在全球古气候变化中的作用提供了新证据。     

赤道西太平洋晚第四纪古生产力变化: ODP 807A孔的记录

通过研究翁通-爪哇海台ODP807A孔顶部岩心微体古生物和有孔虫同位素的变化, 探讨冰期旋回中赤道西太平洋晚第四纪古生产力的变化.多种古生产力替代指标揭示出赤道西太平洋古生产力自深海氧同位素13期以来总体呈升高趋势, 具有冰期高、间冰期低的特征.温跃层替代指标显示该海域温跃层变化不具有简单的冰期-间冰期变化模式, 而是分为2个阶段: 280ka以前温跃层平均深度较浅, 呈现高幅低频波动; 280ka以后温跃层平均深度变深, 呈现低幅高频波动.古生产力和温跃层变化模式的明显差异说明温跃层变化不是赤道西太平洋表层生产力波动的主要原因.807A孔古生产力变化与西北太平洋风尘通量变化基本一致, 所以提出来自亚洲中东部的风尘对于提高赤道西太平洋生物生产力可能具有重要意义.      

MIS 6期以来热带西太平洋降雨与ITCZ的关系

通过Ontong-Java海台KX97322-4孔沉积物中浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber的Mg/Ca海表温度(SST)并结合其δ18O得到过去约200ka B.P.以来当地水文(盐度和降雨)指标,结果表明从MIS 6期以来,热带太平洋暖池区温度变化存在明显的冰期-间冰期波动,降温幅度超过3℃.通过与赤道东太平洋对比表明热带太平洋在过去冰消期和冰期中的升温阶段呈现出类El Ni(n)o的状态,向两极输送水汽和热量.在冰消期,热带太平洋纬向温度梯度降低,全球升温,全球冰量下降.在冰期中升温阶段(MIS 6)热带太平洋纬向温度梯度降低时全球冰量却持续增加,可能此时输送热量不足以使两极冰川融化,带来的水汽又促进了两极冰川的形成.通过与中国石笋记录和热带降雨记录对比,表明热带太平洋纬向温度梯度的变化与热带辐合带(ITCZ)的移动密切相关,并且影响到东亚夏季风的降雨状况,热带太平洋类ENSO过程可能对ITCZ的变化存在内部系统调谐的作用.     

冲绳海槽中部28ka以来陆源物质输入和古环境演化的生源组分记录

沉积物中有机碳、生物碳酸盐和生物硅等生源组分的埋藏速率在很大程度上受到海洋古生产力的控制,常常被用作古生产力的替代指标.本文利用TOC、生物硅及CaCO3等生源组分探讨冲绳海槽中部DGKS9604孔(28°16.64'N,127°01.43'E;水深766m;柱长10.76m)距今28ka以来陆源物质输入和古环境演化对海洋生产力的影响.研究结果表明,在冬季风较强的末次冰期晚期(28～22kaB.P.),长江直接输运大量的陆源营养物质进入冲绳海槽,古生产力较高;在末次盛冰期(LGM,22～18kaB.P.),虽然河口距离海槽区更近,但大陆流域降水匮乏,河流人海径流量偏低导致海槽陆源营养物质明显减少,生产力降低,表现在生物硅和有机碳堆积速率明显降低;冰消期早期生产力与末次盛冰期相比并未明显降低,此阶段气候回暖,大陆流域降雨增加,陆源物质输入相对较高.全新世早期,古生产力快速下降,既反映海平面降低,陆源物质输入减少.还可能与冰消期寡营养盐的黑潮在海槽加强有关.DGKS9604孔CaCO3含量及堆积速率变化的总体趋势与有机碳和生物硅相反,表现为末次冰期晚期低.冰消期以来逐渐升高,一方面反映陆源物质输入的稀释作用;另一方面与黑潮加强致使钙质生物生产力增强有关.此外,15～7kaB.P.期间CaCO3含量及其堆积速率有几次明显降低,可能对应黑潮减弱、陆源冲淡水较强的环境事件.     

末次冰消期（1.9万年）以来冲绳海槽中部黏土矿物来源及其环境响应

基于采自冲绳海槽中部的CS2站柱状沉积物黏土矿物和AMS¹⁴C年代分析,探讨了末次冰消期以来冲绳海槽中部黏土矿物的物质来源及其环境指示意义。结果显示,CS2站黏土矿物以伊利石为主,其次为绿泥石,高岭石和蒙脱石含量较少。根据黏土矿物分布趋势变化,CS2站柱状沉积物可划分为3个阶段：阶段（I 19~12 ka BP）和阶段Ⅱ （12~8 ka BP）期间沉积物主要来源于长江,台湾和黄河物质也有一定影响,其物质来源主要受海平面升降的控制;阶段Ⅲ（8~0 ka BP）主要来源于长江和台湾,黄河贡献有限,主要受黑潮演化的影响。CS2站（蒙脱石+高岭石） （/伊利石+绿泥石）比值可以作为东亚季风演化的矿物学指标,指标变化显示出东亚冬季风强度相对夏季风的强度在16.4~14.8 ka BP和12.8~11.6 ka BP期间有两次显著的加强,指示当时气候相对寒冷干燥,结果可以与格陵兰冰心δ¹⁸O和三宝洞δ¹⁸O记录等很好对比。     

长江三角洲南部平原古河谷充填沉积物特征及古地理意义

利用典型钻孔P5孔沉积物的岩性、测年、孢粉和有孔虫的分析结果，探讨了末次冰消期以来长江三角洲东南部古河谷区记录的气候波动和海平面阶段性上升过程及其控制下的古河谷沉积模式。研究发现本区古河谷末次冰消期（15～10 ka BP）以淡水湖沼相沉积为主，4 m厚的泥炭可能是新仙女木事件的反映。10～9 ka BP 发育滨海相粉细砂、粉砂沉积，反映此时海平面较为稳定。9～8 ka BP发育溺谷相泥质粉砂、粉砂质泥沉积，厚达11 m，反映海平面快速上升作用下的高速率充填。至全新世大暖期，古河谷区沉积顶界已和长江三角洲平原的第一硬土层埋深大致相同，反映古河谷已基本被填平。     

Glacial/interglacial sea surface temperature changes in the Southwest Pacific ocean over the past 360 ka

The phase relationship between climate parameters during terminations gives insight into deglaciation mechanisms. By combining foraminiferal Mg/Ca and alkenone thermometers with planktonic and benthic foraminiferal δ¹⁸O, we determined the phase relationship between local sea surface temperature (SST) and global seawater δ¹⁸O changes in the Coral Sea in the Southwestern Pacific over the last 360 ka. The onset of the SST warming preceded the seawater δ¹⁸O change by several ka for Termination I, II and III. During Termination I, the SST warming started at 20 ka BP, earlier than atmospheric CO₂ rise suggesting that the greenhouse effect was not the main trigger of this early warming. Compilation of ¹⁴C-dated SST records from the whole Pacific during Termination I reveals that the onset of the warming is generally earlier in the Southern and the tropical Pacific than in the North Pacific. This spatio-temporal warming pattern suggests linkage between the southern ocean and tropical Pacific. The early tropical warming could provide heat and moisture to the northern high latitudes, modifying radiative balance and precipitation over ice sheets at the onset of deglaciation.     

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.     

冲绳海槽构造演化及其与岩浆、热液和沉积作用的关系：研究进展与展望

冲绳海槽是西太平洋沟-弧-盆体系中典型的弧后盆地。其独特的大地构造位置,岩浆、热液活动与沉积记录一直是学术界研究的热点。基于前人的研究成果,本文综述了冲绳海槽的构造活动对岩浆、热液与沉积的控制作用。菲律宾海板块的俯冲导致了冲绳海槽的形成,并发生了弧岩浆、弧后岩浆和斜切弧后岩浆作用,这三种岩浆作用导致了热液活动在平面分布上的三种不同分区。岩浆的发育和菲律宾海板块俯冲造成的断裂系统为冲绳海槽热液的发育分别提供了热源和通道。在~416 ka发生的浙闽隆起带沉降,导致了冲绳海槽北部的沉积物由粗变细。最后针对冲绳海槽的研究现状,文章对未来的进一步研究作了展望。     

我国末次冰消期古气候时空演化特征初探

为探讨我国末次冰消期古气候时空演化特征,从北到南、从西到东分别选取8个和6个已发表的持续时间较长和分辨率相对较高的古气候记录,对比分析了我国末次冰消期气候演化(以Younger Dryas和Bφlling/Allerφd 事件为主)随纬度和海拔高度变化所表现出的趋势和规律.结果显示,末次冰消期的主要事件在我国基本均有显...     

基于石笋记录的晚全新世太平洋东西两岸季风区气候事件对比研究

研究晚全新世季风气候演变有助于进一步认识与预测未来季风区气候变化。太平洋东西两岸是全球季风集中分布的地区,已经有大量的古气候记录发表,但是缺乏对各个季风区气候突变事件以及整体变化趋势的对比研究。针对这一问题,选取亚洲季风区、印澳季风区、北美季风区、南美季风区11个洞穴石笋δ18O和1个湖泊Ti含量,对比研究各个记录在3.5~0.5 ka B.P.期间指示的夏季风变化特征。通过对比发现四大季风区的石笋δ18O在晚全新世整体上呈现偏正趋势,指示夏季风减弱;2次重要的气候突变事件1.5 ka B.P.和2.7 ka B.P.弱夏季风事件在各个季风区内均有表现;同时也记录了一系列十年际-百年际尺度的弱夏季风事件,表明太平洋东西两岸和南北半球的夏季风都有减弱的趋势,这与先前研究认为的南北半球呈现"see-saw"模式表现出不一样的特征。晚全新世以来ENSO(El Nino-Southern Oscillation)活动的增强对太平洋东西两岸南北半球夏季风减弱具有重要影响。在El Nino事件发生时,Walker环流减弱,而且它的上升支向东移动远离西太平洋暖池,西太平洋副热带高压增强并向西移动,导致亚洲夏季风减弱。Walker环流的东移也会使得印度尼西亚-太平洋暖池(Indo-Pacific Warm Pool,简称IPWP)海温下降,热带季节内震荡减弱致使印澳夏季风减弱;此外,El Nino事件发生时,赤道东太平洋海水温度上升导致东西太平洋海水温度梯度减弱,在此状态下南美季风区低空急流(Low Level Jet,简称LLJ)减弱,导致南美夏季风减弱;同时,北美洲加勒比海低空急流增强,使得该季风区下沉气流增强,导致北美夏季风减弱。我们的研究表明,在晚全新世ENSO活动增强的状态下,太平洋东西两岸南北半球夏季风变化可能都呈现减弱趋势。     

Decoupling of the East Asian summer monsoon and Indian summer monsoon between 20 and 17 ka

Marine Oxygen Isotope Stage (MIS) 2, with its profound environmental and climatic changes from before the last glacial maximum (LGM) to the last deglaciation, is an ideal period for understanding the evolution of the East Asian summer monsoon (EASM) and Indian summer monsoon (ISM), two Asian monsoon sub-systems. With 875 stable oxygen isotope ratios and 43 ²³⁰Th dates from stalagmites in Sanxing Cave, southwestern China, we construct and interpret a new, replicated, Asian summer monsoon (ASM) record covering 30.9–9.7 ka with decadal resolution. δ¹⁸O records from this site and other reported Chinese caves display similar long-term orbitally dominated trends and synchronous millennial-scale strong and weak monsoonal events associated with climate changes in high northern latitudes. Interestingly, Sanxing δ¹⁸O and Arabian Sea records show a weakening ISM from 22 to 17 ka, while the Hulu and Qingtian records from East and Central China express a 3-ka intensifying EASM from 20 to 17 ka. This decoupling between EASM and ISM may be due to different sensitivities of the two ASM sub-systems in response to internal feedback mechanisms associated with the complex geographical or land-ocean configurations.     

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.      

内蒙古东南缘晚第四纪以来的气候环境演化

基于内蒙古东南缘西拉木伦河上游刘家店河湖相剖面的粒度、磁化率、微量元素地球化学指标,重建该区35 ka BP以来的气候演化过程。结果表明,在MIS 3晚期(35.23~25.15ka BP)研究区气候条件总体温暖湿润,并伴有区域变干的趋势;MIS 2阶段(25.15~11.13 ka BP)气候整体寒冷干燥,但叠加有短暂回暖气候事件。剖面记录的末次盛冰期(LGM)出现于22.25~18.47 ka BP,此时气候极度干冷;MIS 2阶段叠加了两个短暂气候适宜期,分别出现于18.47~16.24 ka BP和14.72~11.13 ka BP。在11.13 ka BP前后研究区进入全新世,气候变得暖湿。刘家店剖面的气候记录与周边气候记录具有可对比性,揭示了区域上东亚夏季风进退具有一致性,并认为自MIS 3晚期以来东亚夏季风受北半球太阳辐射及冰量的共同驱动。此外,刘家店剖面记录揭示的千年尺度气候变化对典型气候事件具有一定的响应,推测这些千年尺度的季风强度变化可能与北大西洋经向翻转环流(AMOC)相关。     

中更新世气候转型时期南海生态环境的南北差异

中更新世气候转型在南海浮游有孔虫、氧同位素和其它生物记录上主要反映在900 ka BP前后发生高频率变化,特别是指示表层水骤然降温。北部冬季表层水温从24~25℃降至17~28℃,而南部也从26~27℃降至23~24℃。总的降温趋势与开放西太平洋一致,直接反映了西太平洋暖池在900 ka BP之后MIS22期间有明显的减弱。表层水大幅度降温还发生在后继的MIS 20、18、16几大冰期,说明主要冰期旋回周期由41 ka转变为100 ka经历了长达400 ka的过渡时期,并且冬季风增强也在过渡时期的后半段最明显。南海南北生物组合和δ18O值的差异,突出了中更新世气候转型期边缘海区南北气候梯度反差和冬季风在冰期增强的讯号。结论是：生态环境系统反应总体表现与冰期旋回一致的同时,还包含了独特的地区性系统演变特征。但是,南海—西太平洋地区在0.9 Ma BP前后表层海水盐度因东亚冬季风和海平面下降的定量变化,以及这些变化对气候转型时期海—气耦合过程和生态环境系统的影响,尚缺乏足够的资料和证据。