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。     

南海南部120ka以来元素地球化学记录的东亚夏季风变迁

利用XRF岩芯元素扫描仪对南海南部MD05-2896孔岩芯样品进行1 cm间隔的元素测试。该孔底部年龄约为120ka。研究表明,南海南部间冰期夏季风活动增强,上升流发育;夏季风和降雨带来的陆源有机物输入增加,提高了表层的生产力;冰期夏季风减弱,陆源有机物输入减少,表层生产力降低。海洋表层生产力在MIS3早期(60~40 ka)较高,指示该时有特强的夏季风,上升流作用增强。Ba/Ti值表明东亚夏季风的强弱变化,并与北半球夏季日射量基本呈线性关系,体现了东亚夏季风演化的天文驱动机制。     

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。     

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。     

南海晚第四纪陆源沉积:粒度组成、动力控制及反映的东亚季风演化

对南海北部MD05-2904孔、西部MD05-2901孔、南部MD05-2897孔的有孔虫氧同位素进行测定,建立了高分辨率的年代地层。对3个孔的陆源碎屑组分的粒度分布进行了测定和主成分因子分析,结果发现,南海北部陆坡（南部陆坡）的陆源碎屑沉积特征主要受单一的因子Fn（Fs）控制,它可以控制62%（59%）的粒度变化特征。与Fn密切相关的粒度组分为1.52～2.92μm和11.8～27.4μm,与Fs相关的粒度组分为<2.42μm和6.76～14.30μm。南海西部陆坡获得两个主控因子Fw1和Fw2,分别控制46%和32%的粒度变化特征,与Fw1相关的粒度组分为1.26～2.66μm和10.8～14.3μm,与Fw2相关的粒度组分为4.24～7.42μm和30.1～43.7μm。对敏感粒级的变化序列进行分析发现,北部的Fn与海平面升降作用紧密相关,呈现冰期/间冰期旋回尺度的周期性。而南部的Fs呈现高频的岁差周期波动,可能与夏季风演化引起的源区风化、河流搬运等的变化有关。南海西部的陆源沉积物主要来自南海的西南和北部两个地区,分别由东亚夏季风和冬季风驱动的洋流搬运,Fw1和Fw2恰恰代表了这两种动力控制。因此,Fw1和Fw2控制的粒度组成变化间接指示了东亚夏季风和冬季风的演化。研究认为,晚第四纪以来东亚夏季风受控于低纬区的夏季日射量的变化,呈现典型的岁差周期性,而冬季风主要受高纬冰盖变化驱动,呈冰期/间冰期旋回尺度的波动,这反映了东亚季风演化的双重驱动机制。     

250kaB.P.以来西太平洋暖池中心区——Ontong Java海台古生产力演化

多年平均表层水温超过28℃的"西太平洋暖池",是全球海平面高度的加热中心和大气三大环流的辐散中心。为评价西太平洋暖池中心区域海洋生物泵的演化特征、规律与机制,本文以位于热带西太平洋暖池核心区——Ontong Java海台的WP7柱状样为材料,通过提取浮游有孔虫^δ13C组成、底栖有孔虫群落和钙质超微化石下透光带属种Florisphaera profunda相对百分含量变化等指标,反演该区250kaB.P.以来的古生产力的演化历史。研究结果表明,250kaB.P.以来西太平洋暖池中心区的古生产力演化与地球轨道变化控制的冰期-间冰期旋回以及岁差控制的太阳辐照率密切相关。在冰期-间冰期尺度上,西太平洋暖池中心区距今250ka以来的生产力变化间冰期明显低于冰期,而且在间冰期阶段生产力相对稳定,冰期波动幅度较大。在冰期或间冰期背景下显著的岁差周期是该区古生产力演化的又一重要特征。而且在岁差波段生物生产力的变化可能领先极地冰体积变化2～4ka左右。热带东西太平洋的古生产力演化在冰期-间冰期变化和岁差尺度上存在ENSO式的变动机制,而且二者互相调谐,产生了似30ka和19ka周期,并出现了"半30ka周期"和半岁差周期。此外,WP7孔Neogloboqudrina dutertrei的^δ13C显示在MIS 1/2,MIS 3/4和MIS 5e/6的冰期向间冰期的过渡期的冰消期阶段存在变轻事件,可能与数千年尺度的大洋环流演化有关。     

南海西部54万年以来元素地球化学记录及其反映的古环境演变

通过对南海西部上升流区MD05-2899孔开展高分辨率碳酸盐地层学和XRF岩芯扫描元素地球化学分析,重建了晚第四纪54万来以来东亚夏季风的演化历史,探讨海平面升降对南海西部陆源碎屑供应量的影响。研究选用了ln(Ba/Al)作为该海区古生产力的指标,ln(Br/Al)作为有机物的指标,ln(Ti/Al)作为陆源碎屑供应量的指标。研究结果显示,东亚夏季风在过去54万年以来强度不断增强,具有明显的冰期—间冰期旋回特征,在间冰期强盛和冰期减弱,是控制该海区有机物含量变化的主要因素。东亚夏季风不断强盛可能直接导致了南海周边陆地降雨增强,河流径流量加大,使得南海西部上升流区域的陆源碎屑供应量在间冰期明显高于冰期。研究发现,当相对海平面低于-60 m的时候,大面积暴露的巽他陆架可能向南海西部深水区输入大量陆源碎屑物质,造成研究站位的陆源碎屑供应量在冰盛期出现高值。因此,晚第四纪的东亚夏季风演化和海平面升降共同控制了南海西部上升流区陆源碎屑物质供应量的变化。     

早上新世非洲季风与地中海表层生产力变化的岁差节律

地质历史上留下了许多反映非洲季风的记录, 意大利南方晚新生代的海相地层便是其中著名的一例.Cape Sper-tivento剖面位于意大利卡拉布里亚半岛, 属于早上新世(5.3~4.8Ma) 地中海泥灰岩-灰岩沉积物.在借鉴前人工作的基础上, 重新为该剖面建立一个精度更高的天文年代标尺.反映古生产力的指标显示, 早上新世在北半球夏季辐射量增大期间, 地中海有机碳含量及其堆积速率增大, C/N出现高值, 碳酸盐含量及其堆积速率减小, G. obliquus稳定氧碳同位素出现负偏移, 这是非洲夏季风带来的降雨增强的结果.尼罗河泛滥让更多陆源营养物和淡水输入地中海.各个古环境指标的频谱分析结果存在强烈的岁差周期和丰富的半岁差周期, 说明早上新世非洲季风主要受低纬过程控制.      

179～129 ka B.P.时段千年尺度气候事件的湖北神农架石笋记录

根据湖北神农架1支石笋(SB11)13个230Th年龄和638个δ18O数据,重建了179～129 ka B.P.时段连续的高分辨率东亚夏季风历史.轨道尺度上石笋δ18O曲线呈现2个岁差旋回,指示东亚夏季风强弱变化受北半球夏季日辐射能量变化驱动.一系列千年尺度季风事件叠加于轨道尺度季风气候旋回上,与已有的东亚季风事件、北大西洋冰漂碎屑事件及地中海降温事件具有比较相似的变化规律,进一步证明了倒数第二次冰期千年尺度气候事件在北半球具有普遍性.山宝洞石笋记录与葫芦洞石笋记录的对比结果表明,最后两个冰期旋回千年尺度事件发生频率及变化幅度非常相似,有力地支持了千年尺度气候事件的冰量驱动模式.     

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。      

基于碳酸盐岩风化的碳源分析及土壤的影响作用机制

在CO2 - H2O- 岩石系统中由于碳酸盐岩的可溶性,使其回收土壤/大气CO2 的通量比硅酸盐岩更大。通过大陆河流湖泊HCO-3 来源和海洋碳来源两种计算方式得出,碳酸盐岩溶解回收大气CO2 的量是其它岩类的3倍以上。与同纬度地带性土壤相比,岩溶地区土壤通过促进土下碳酸盐岩的溶解与固碳作用对大气CO2 产生更为强烈的汇效应: 土壤的覆盖使土下碳酸盐岩的溶蚀速率平均提高4.35倍,从而加快了对土壤/大气CO2 的回收速率;富钙的土壤地球化学背景使石灰土富含胡敏酸钙,胡敏酸在土壤中的存留时间长达780～ 3 000年,是其它类型土壤有机质如富里酸的4～ 5倍,稳定的胡敏酸钙使土壤有机碳稳定性增加、周转周期延长而得以累积,固碳作用将减少土壤CO2 向大气的排放。石灰土的平均有机质含量比同纬度红壤、黄壤分别提高了44%、33% ,固碳作用十分明显。      

碳酸盐烃源岩有机质分布与排烃特征

通过碳酸盐岩地层中的纯碳酸盐岩、缝合线缝隙物和泥质条带有机质含量和残留烃量分析表明,碳酸盐岩地层中不同的组成部分之间有机质的分布是不均匀的,其中缝合线缝隙物和泥质条带具有高的TOC值和较低的S1/ TOC 值,而纯碳酸盐岩TOC值则很低,但其S1/ TOC 却很高。这说明缝合线缝隙物和泥质条带发生了明显的排烃作用,而纯碳酸盐岩排烃作用不明显。因此可以认为高有机质丰度的缝合线缝隙物和泥质条带是碳酸盐岩地层烃源的主要贡献者。压溶作用对碳酸盐岩的排烃起重要作用。     

碳酸盐岩有机质丰度测试新方法

常规有机碳测试中仅对残余固相进行测试而忽略了酸解液,而前人研究证实酸解液中含有一定量的有机质。为了准确定量碳酸盐岩样品的总有机碳(TOC),提出蒙脱石增稠元素分析的新方法。本次研究以配比标样(CaCO₃+SiO₂+有机质标样)作为研究对象,对配比标样进行传统有机碳测试以及酸解后利用蒙脱石增稠进行元素分析的新方法测试。结果显示加入有机质标样为小分子有机酸(盐)的配比标样的传统有机碳测试的相对误差为98.5%~99.6%,加入大分子有机质的配比标样传统有机碳测试的相对误差较小,为11.9%~48.1%。而酸解后蒙脱石增稠进行元素分析测试的方法中,总有机碳(TOC)的相对误差为0.76%~19.46%。不同有机碳浓度的配比标样的元素分析法测试结果的相对误差随着有机碳浓度的增大而减小。新有机碳测试方法中,由于除去无机碳后将残渣与酸解液混合均匀并增稠,避免了有机碳的流失,更能客观反映样品总有机碳(TOC)。     

A site-specific study on the measurement of sorption coefficients for radionuclides

A study on the potential of geological media from the vicinity of the mining site in Tummalapalle region of Andhra Pradesh in India for retardation of radionuclide migration in groundwater was conducted. The studies included the measurement of sorption coefficients for six radionuclides, uranium, thorium, lead, bismuth, radium and polonium, between two groundwater simulants and two site-specific samples of geological media. Initial parametric studies involving chemical composition, pH, calcium carbonate and organic carbon contents of both geological media and ground water simulants were carried out. Significant differences in sorption coefficients were observed as a result of varying pH, calcium carbonate and presence of trace quantities of organic contents in simulant solutions. For example, uranium has a hundred fold lower distribution coefficient in the case of simulant solution having higher carbonate content. Similarly, in the case of the geological media having higher calcium carbonate and organic carbon contents, higher distribution coefficients were obtained for all radionuclides. Among the six radionuclides studied thorium showed the largest and radium the smallest distribution coefficient values for the soil samples assessed. The site-specific sorption coefficients will be used for contaminant transport study.     

Carbonate and organic carbon content changes over last 20 ka in the Southeastern Arabian Sea: Paleoceanographic implications

Two Gravity cores (AAS 38-4 and AAS 38-5) recovered from the eastern Arabian Sea were analyzed for calcium carbonate (CaCO₃), organic carbon, aluminium (Al) and titanium (Ti) in order to understand the calcium carbonate and terrigenous fluctuations during the Holocene and Last Glacial Period. High CaCO₃ and low Al and Ti during the Holocene, and low CaCO₃ and high Al and Ti during the Last Glacial Period suggest that CaCO₃ content in these two cores appears to be controlled by the dilution of terrigenous material. The supply of terrigenous material to the core sites was higher during the Last Glacial Period than in the Holocene. Organic carbon values were lower (<2%) during the Holocene and higher (>2%) during the Last Glacial Period in core AAS 38-4; but the opposite was found in core AAS 38-5. This inconsistent pattern of organic carbon changes in the two cores studied indicates that the distribution of organic carbon in the eastern Arabian Sea is controlled not only by the supply of organic matter from the water column but also by sediment texture and dilution of sediment components.     

模拟酸雨条件下石灰土—碳酸盐岩体系的碳汇效应

为揭示不同酸度降雨对石灰土—碳酸盐岩体系内岩溶碳汇效应的影响,以贵阳市花溪区历史降水量为参照,选取贵阳市青岩镇纯灰岩发育土壤与贵阳市花溪水库三叠纪大冶组纯灰岩为样本进行淋溶试验。测定了6个月时长内不同酸度降水﹑不同土壤深度下模拟石灰土—碳酸盐岩体系降水淋出液的HCO3-﹑DOC含量和土壤呼吸速率,研究了模拟酸雨对石灰土-石灰岩体系碳汇的影响。结果表明:（1）在土壤深度10～50 cm匀质状态的样本中,随着土壤厚度的增加,淋出液中HCO3-含量逐渐增大﹑DOC含量逐渐减小﹑土壤呼吸速率逐渐增大,显示出土壤厚度对石灰土—碳酸盐岩体系的碳汇效应有着明显的影响;(2)在pH=3.5~6.8的范围内,降水酸度的增强可以抑制岩溶作用与有机碳的溶解,并降低岩溶碳汇效应;（3）在日降水量90～230 mm范围内,随着降水量的增大碳汇效应也会随之增强。      

Distribution and Fluxes of Calcium Carbonatealong the Continental Margin in the Gulf of Biscay

Compositions of major components in suspended matter,collected by centrifugation, in situ pumping andsediment traps, in the Gulf of Biscay during the OMEXproject were determined and compared. The resultsshow a strong and rapid decrease in the concentrationof biogenic fraction in the upper 200 m of the watercolumn which may be attributed to the preferentialremoval of this component due to the production offaecal pellets and to the formation of marine snow. Concurrent decrease with depth of the organic andinorganic carbon contents demonstrate the importanceof the respiration of organic matter and thedissolution of calcium carbonate in the oceanic carboncycling. Lithogenic and carbonate fluxes across thecontinental slope in the Goban Spur area wereevaluated based on sediment trap records. The rate ofproduction of calcium carbonate in the surface waters(100 g CaCO3 m-2y-1), deduced from theprimary production measurements, is much largercompared to the fluxes of this component observed inthe sediment traps (5–21 g CaCO3 m-2y-1)and to its rate of burial (9–31 gCaCO3 m-2y-1). It strongly suggeststhe occurrence of carbonate dissolution, even inwaters oversaturated with respect to the mineral phaseconsidered. This is likely to be associated with therespiration of organic matter within the faecalpellets, or at the surface of biogenic calcite oraragonite     

页岩气聚集条件及含气量计算——以四川盆地及其周缘下古生界为例

为了研究页岩气聚集条件及含气量的影响因素、计算方法,根据页岩气聚集机理、聚集特征将页岩气聚集的因素分为内部因素和外部因素。内部因素主要包括页岩有机地球化学参数、矿物组成以及物性参数等,外部因素主要包括深度、温度、压力等。通过对四川盆地及其周缘下寒武统和上奥陶统—下志留统41块黑色页岩的有机地球化学参数、矿物组成、物性参数、深度、温度、压力等因素对页岩含气量影响作用的分析,可知反映内部因素的有机碳含量、总烃含量、石英含量、粘土矿物含量、孔隙度(裂缝)、密度、黄铁矿含量和碳酸盐含量等8个参数对页岩气聚集具有重要影响。通过对"二参数"、"六参数"、"八参数"与含气量的多元线性回归得出计算页岩含气量的计算公式,据此公式计算的含气量与实测值吻合良好,且参数越多对页岩含气量的预测越准确。本文建议在条件允许的情况下,尽可能多地利用各种参数对页岩含气量进行预测,以达到更好的预测效果。在勘探早期,建议采用简单易得到的两个最主要参数——有机碳含量和孔隙度进行页岩含气量的计算。     

扬子克拉通古大陆边缘Mo同位素特征及对有机埋藏量的指示意义

通过对扬子克拉通古大陆边缘不同时期沉积岩的Mo同位素进行测定,结合Mo微量元素组成,对古大陆边缘Mo的自生作用规律进行了研究,并根据Mo丰度对原始有机碳堆积速率进行了计算.结果表明,其原始有机碳堆积速率在0.17～0.67mmol/m2/day之间.利用已建立的现代大陆边缘δ98Mo与有机碳埋藏速率模型,对该区不同时期沉积岩的有机碳埋藏速率进行恢复.结果表明,扬子克拉通显生宙不同时期沉积岩的有机碳埋藏速率有较大的变化范围(0.43～2.87mmol/m2/day),并与原始有机碳堆积速率具有明显的相关性,因此,δ98Mo有可能成为评价有效烃源岩的潜在指标.     

Relationship between Late Pleistocene sea‐level variations,carbonate platform morphology and aragonite production (Maldives,Indian Ocean)

A piston core from the Maldives carbonate platform was investigated for carbonate mineralogy, grain‐size distributions, calcium carbonate content and organic carbon. The sedimentary record was linked to Late Pleistocene sea‐level variations, using an age model based on oxygen isotopes obtained from planktonic foramanifera, nannofossil biostratigraphy and ¹⁴C age determinations. The correlation between the sedimentary record and Late Pleistocene sea‐level showed that variations in aragonite and mud during the past 150 000 years were clearly related to flooding and sea floor exposure of the main lagoons of the atolls of the Maldives carbonate platform. Platform flooding events were characterized by strongly increased deposition of aragonite and mud within the Inner Sea of the Maldives. Exposure events, in contrast, can be recognized by rapid decreases in the values of both proxy records. The results show that sediments on the Maldives carbonate platform contain a continuous record of Pleistocene sea‐level variations. These sediments may, therefore, contribute to a better understanding of regional and even global sea‐level changes, and yield new insights into the interplay between ocean currents and carbonate platform morphology.