北冰洋西部表层沉积物中生源组分及其古海洋学意义

通过对中国首次和第二次北极科学考察在北冰洋西部所采取的66个表层沉积物中生源组分的分析,探讨了该海区表层生产力变化与水团的相互关系。楚科奇海西南部呈现出高的有机碳和生源蛋白石含量,而中部和东部哈罗德浅滩至阿拉斯加沿岸,以及楚科奇海台、北风脊和加拿大海盆表现出低的有机碳和生源蛋白石含量。楚科奇海陆架区表层沉积物以底栖有孔虫为主,丰度低;而楚科奇海台、北风脊和加拿大海盆则以浮游有孔虫占绝对优势,丰度较高。生源组分的分布特征显然与通过白令海峡进入楚科奇海的三股太平洋水和大西洋次表层水相关。楚科奇海西侧沿富营养的阿纳德尔流方向的区域呈现出高的表层生产力。而东侧受寡营养的阿拉斯加沿岸流及阿拉斯加西北沿岸陆源物质输入的影响,呈现出低的表层生产力。北纬75°以北及加拿大海盆受海冰覆盖影响,也表现出最低的表层生产力。而受北大西洋次表层水的影响,楚科奇海陆架外侧高纬海域表现出较高的钙质生物生产力。表层沉积物中Corg/N比值及其分布反映楚科奇海表层沉积物中的有机碳以海洋自身来源为主,且主要受生物泵过程控制。有机碳和生源蛋白石含量呈现高的正相关关系,说明硅藻等浮游植物的初级生产力可能控制着生物泵对碳的吸收和释放。     

南海中北部表层沉积物的矿物沉积

本文研究了南海中北部500多个样品的矿物学。认为,本区表层沉积物中矿物种类繁多,分布较为普遍,碎屑矿物(含火山物质)、粘土矿物、自生矿物常有出现。以前者为最显著(共60多种,其中重矿物50多种,轻矿物近10种),主要分布于陆架区及深海盆;粘土矿物次之,多分布于陆坡～深海盆;自生矿物较少,陆架～深海盆均有分布。文中根据矿物沉积特征和环境差异,把它划分为6个矿物区。     

东海内陆架泥质区表层沉积物稀土元素的分布特征

通过对东海内陆架泥质区30个表层沉积物样品中的稀土元素、主微量元素、TOC、CaCO3、沉积物粒度进行了分析,讨论了影响稀土元素分布的原因。结果显示东海内陆架中ΣREEs为182.8～221μg/g,均值为206.5μg/g,明显高于黄土、黄河及雅鲁藏布江中稀土元素的含量,与长江、瓯江中稀土元素含量接近。稀土元素的球粒陨石标准化配分模式及(La/Yb)N比值显示,轻稀土显著富集,存在显著的δEu异常。稀土元素上地壳标准化配分模式显示稀土元素与上地壳之间不存在显著的分馏,稀土元素存在显著的"四分性"。稀土元素与粒径、有机质、CaCO3之间不存在相关性,表明研究区中稀土元素含量不受上述3个因素的控制。元素比值及稀土元素上地壳标准化配分模式显示研究区稀土元素主要源于长江。     

东海内陆架泥质区表层沉积物常量元素地球化学及其地质意义

通过分析东海内陆架泥质区表层沉积物的粒度、有机质(TOC)、常量元素氧化物(SiO2,Al2O3,Fe2O3,MgO,CaO,Na2O,K2O,P2O5,TiO2,MnO),探讨东海内陆架泥质区常量元素空间分布特征及其地质意义。结果表明,东海内陆架泥质区表层沉积物中常量元素氧化物组成较为稳定,含量最高的2种组分为SiO2和Al2O3,两者组分占沉积物总量的72%左右。常量元素氧化物的含量与沉积物类型密切相关,SiO2,CaO,P2O5倾向于富集在粗颗粒沉积物中;Al2O3,K2O,MnO则倾向于富集在细颗粒沉积物中;而MgO,Na2O,Fe2O3和TiO2基本不受沉积物类型影响。R型因子分析结果表明,东海内陆架泥质区表层沉积物的常量元素氧化物可以分为3组,第1组包括SiO2,Al2O3,Fe2O3,MgO,TiO2,P2O5和MnO;第2组包括CaO,K2O,CaCO3和TOC;第3组包括Na2O,可能分别代表了陆源碎屑沉积、海洋生物沉积和海洋化学沉积。     

南海中、北部表层沉积中钙质超微化石的分布

对南海中、北部从河口、陆架到陆坡、海盆146个表层沉积样中钙质超微化石的属种组合和数量分布进行研究,得出该区化石丰度、分异度、个体大小、溶解指数和属种及其组合分布的规律。化石丰度由陆架向陆坡增高,至陆坡下部又转下降。复合分异度H(S)值呈同样趋势。超微化石以Emiliania huxleyi和Gephyrocapsa oceanica为优势种,属北太平洋中央水团区。用计算机作对应分析,可分出三个组合区。南海的超微化石在生态上主要受水温控制,在沉积学上主要受陆源物稀释作用和深水碳酸盐溶解作用的控制。     

2008年夏季白令海营养盐的分布及其结构状况

中国第3次北极考察对白令海营养盐的分布及结构状况进行了观测分析,结果表明,白令海营养盐分布和结构状况区域性特征明显。海盆区表层DIN、磷酸盐和硅酸盐平均浓度分别为9.73,0.94,11.06 μmol/dm3;陆架区表层DIN,磷酸盐和硅酸盐平均浓度分别为0.60, 0.43, 3.74 μmol/dm3。营养盐高值主要出现在白令海西南部的海盆区和海峡口西南侧水域,低值出现于陆架边缘的陆坡区和陆架东部水域。白令海盆区真光层DIN,磷酸盐、硅酸盐浓度普遍较高,叶绿素浓度则较低,具有典型的高营养盐、低叶绿素(HNLC)特征。海盆区生物作用不是营养盐空间分布的主要调控因子,而陆架区营养盐的分布变化不仅受控于物理海洋输运过程的变化,同时也受夏季浮游生物生长、营养盐吸收消耗所影响。陆架和陆坡区表层海水N/P,Si/P比值平均分别为1.8, 9.9和3.2, 2.2,呈明显的低N/P,Si/P比值结构特征,陆坡区缺硅明显,陆架区缺氮显著。在白令海水域磷酸盐浓度普遍较高,它不可能成为浮游植物光合作用限制因子。受硅限制水域主要限于陆坡区硅藻大量繁殖时期,属偶然性限制,在白令海陆架区绝大部分水域主要表现为氮限制。     

夏季白令海海水二甲亚砜的分布及影响因素

基于中国第7次北极科学考察白令海现场调查资料与数据,分析了2016年夏季白令海海水颗粒态(DMSOp)和溶解态二甲亚砜(DMSOd)浓度的空间变化特征及其影响因素。研究表明,夏季白令海二甲亚砜(DMSO)浓度高于全球多数大洋和近岸海域。夏季白令海DMSOd和DMSOp浓度空间变化相似。表层海水DMSOp浓度为6.47～169.40 nmol/L,平均值为(79.62±56.10) nmol/L;DMSOd浓度的变化范围是20.07～153.70 nmol/L,平均值为(72.67±39.20) nmol/L。平面分布上,白令海表层DMSO浓度由海盆区、中外陆架区至内陆架区依次降低;垂直分布上由表至底随深度增加而降低,表层DMSOd和DMSOp浓度高于55 nmol/L,底层低于25 nmol/L。海盆区DMSOd主要源于DMS氧化和浮游生物直接合成的DMSOp,海盆区深层水团DMSOd浓度主要受控于温度和盐度。中外陆架区表层暖水团DMSO浓度主要受控于温度,陆架冷水团DMSO浓度则受盐度影响较大。内陆架区陆架水团DMSOp浓度和阿拉斯加沿岸水团DMSOd浓度分别受温度和DMS光化学氧化影响。     

北白令海透明胞外聚合颗粒物的含量与来源

透明胞外聚合颗粒物(TEP)是海水中大量存在的黏性颗粒物质,它对于海洋颗粒物的聚集、有机碳的埋藏、食物网物质的传递、痕量金属的清除与迁出等均起着重要作用。本研究开展了夏季北白令海陆架、陆坡和海盆区透明胞外聚合颗粒物含量和分布的研究。结果表明,北白令海TEP含量介于34~628 mg/m3(Xeq)之间,其中陆架、陆坡和海盆区TEP的平均含量分别为240, 145和83 mg/m3(Xeq),整体呈现由陆架向外海降低的趋势。在陆坡和海盆区,TEP含量随着深度的增加而降低,但在陆架近底层水中,观察到TEP高含量的特征,与近底层水高的TSM, POC相对应。TEP与荧光强度、TSM、POC等的关系分析显示,研究海域TEP存在两个来源,其一为海洋上层水体的浮游生物,其主要贡献于陆架上层、陆坡和海盆水体;其二为陆架沉积物的底栖生物,其通过沉积物再悬浮贡献于陆架近底层水。     

白令海和楚科奇海表层沉积物中多环芳烃降解微生物多样性

为了研究白令海(海盆及陆架)至楚科奇海陆架表层沉积物中多环芳烃(PAHs)降解菌的多样性,并获得新的PAHs降解菌资源。在GC-MS分析沉积物中PAHs种类和含量的基础上,以萘、菲和芘的混合物为唯一碳源和能源对表层沉积物样品进行富集,通过平板分离鉴定可培养菌株,并验证其降解能力;同时利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和Illumina高通量测序技术分析降解菌群结构。GC-MS测定结果表明,14个表层沉积物中PAHs总干质量介于32.99~276.97ng/g。富集菌群中共分离获得51株可培养细菌,平板纯培养、PCR-DGGE及Illumina测序结果均表明,菌群中优势的降解菌是γ-proteobacteria的Marinobacter,Pseudoalteromonas,Pseudomonas和Actinobacteria门的Dietzia菌。此外,Illumina测序结果还表明14个降解菌群在菌群结构组成上,可分为海盆区和陆架区两种类群;同时检测到一些低丰度的海洋专属PAHs降解菌,如Cycloclasticus,Alteromonas和Neptunomonas等。本文结果将加深对白令海及楚科奇海表层沉积物中PAHs降解菌资源与生物多样性的认识。     

南海北部表层沉积物碳酸盐含量和δ18O及δ13C的空间与粒径分布特征及其控制因素

为深入研究南海北部表层沉积物中碳酸盐的来源及其控制因素,采用湿筛法,对南海北部珠江口、陆架、陆坡及海盆表层沉积物中碳酸盐的含量、δ18O和δ13C及其粒度分布特征进行了研究。结果表明,南海北部表层沉积物中的碳酸盐可能主要以海洋自生碳酸盐为主,其含量在空间上以陆坡显著高于海盆、陆架及珠江口为特征。粒度上,陆架(水深80 m)和浅陆坡(水深550 m)处碳酸盐的粒度分布相对平均,但在珠江口及730 m以深,76.9%~84.5%的碳酸盐分布于小于32 μm的粒级中。另外,珠江口和陆架与陆坡和海盆碳酸盐δ18O和δ13C的空间及粒度分布特征显著不同。珠江口陆架区,在空间上从珠江口向陆架,全样碳酸盐的δ18O和δ13C由轻变重。粒度上,碳酸盐的δ18O和δ13C随着粒径的增大而变重,并且δ18O和δ13C之间正相关,主要受珠江淡水的δ18O及其δ13C_DIC控制。陆坡海盆区,空间上,从陆坡向海盆,δ18O略有变轻,δ13C基本不变。粒度上,碳酸盐的δ18O和δ13C随着粒度的增大没有明显的变化趋势,并且δ18O与δ13C之间不相关或负相关。其δ18O可能主要受表层海水的温度控制,其δ13C可能主要受海水δ13C_DIC控制。     

楚科奇海与白令海表层沉积中的钙质和硅质微体化石研究

通过对北冰洋楚科奇海和令海41个表层沉积样品中的有孔虫、介形类等钙质微体化石和硅藻、放射虫、海绵骨针等硅质微体化石的定量分析，发现表层沉积中浮游有孔虫几乎缺失，这可能与该区表层生产力相对低、碳酸盐溶解作用较强有关，而底栖有孔虫和硅质微体化石的丰度分布则明显受表层沉积物类型、表层初级生物生产力和碳酸盐溶解作用所控制。其中，北冰洋楚科奇海陆架区有孔虫丰度和分异度低，含少量浅水介形类，放射虫在陆架浅水区缺失，但含有较多硅藻和海绵骨针等其它硅质微体化石，反映该区由于海冰、表层海水温度较冷而导致表歧初级生产力相对低。白令海陆坡区底栖有孔虫丰度比较科奇海高一个数量级，底栖有孔虫分异度也相对高，硅藻、放射虫、海绵骨针等硅质微体化石的丰度与钙质化石一样，其丰度比楚科奇海明显高，反映表层初级生产力相对高。根据白令海陆坡区底栖有孔虫和硅质微体化石丰度、底栖有孔虫胶结质壳比值的水深变化，推测该区碳酸盐溶跃层和补偿深度（CCD）相对浅，分别位于水深2000m和3800m处。     

白令海和西北冰洋表层沉积物磁化率特征初步研究

为了准确解释环境磁学参数记录的极地古气候环境变化信息,本研究对白令海和西北冰洋61个站位的表层沉积物进行了高、低频质量磁化率(χ)、非磁滞磁化率(χARM)和磁化率-温度(k-T)分析,以探明该区沉积物中磁性矿物的种类、来源与搬运路径。结果显示,样品的χ具有明显的地域分布特征。白令海的χ值整体高于楚科奇海,并在育空河口外侧和圣劳伦斯岛南侧较高,向北和向西南方向逐渐减小。楚科奇海中东部陆架上表层沉积χ值高于阿拉斯加沿岸,而西北冰洋深海平原和洋脊区的χ值最低。χARM的变化趋势与质量磁化率相似,但频率磁化率的变化趋势与质量磁化率正好相反。k-T分析结果显示阿留申海盆沉积物中的铁磁性矿物以磁赤铁矿占主导,白令海陆架育空河口外侧和圣劳伦斯岛南北两侧为磁铁矿,白令海陆架西部和楚科奇海陆架中东部为磁赤铁矿和磁铁矿,楚科奇海阿拉斯加沿岸为黄铁矿,而西北冰洋陆坡、深海平原和洋脊区为胶黄铁矿和黄铁矿,但高纬度区沉积物中的胶黄铁矿含量更高。沉积物中磁性矿物的区域性分布受沉积物来源、洋流和底质环境等因素的控制。白令海和楚科奇海陆架磁赤铁矿来源于亚洲大陆,白令海陆架东部的磁铁矿来自育空河流域,阿拉斯加沿岸沉积物中的黄铁矿,应为阿拉斯加西北部陆源侵蚀来源的或早期成岩作用形成的,西北冰洋深海盆区的胶黄铁矿,为自生成因的。     

白令海北部悬浮体含量分布及其颗粒组分特征

对中国第四次北极科学考察期间在白令海北部获取的海水样品进行悬浮体含量及其颗粒组分特征的分析。结果表明,白令海陆架海区悬浮体含量大体呈现出表层浓度低而底层浓度高的特点。表层海水悬浮体含量在白令海峡西侧和陆架东侧靠近阿拉斯加沿岸含量较高,而底层海水中悬浮体含量则在白令海峡西侧,以及白令海陆架西南部的圣马修岛西北侧较高。陆架流系对底床物质的再悬浮作用致使白令海悬浮颗粒物浓度的高值区多位于近底层海水中。受白令陆坡流沿陆架坡折带输运作用,研究区西南部悬浮体浓度较高。白令海陆架水以及阿纳德尔流携带悬浮颗粒向北输运,使得底层悬浮体浓度呈现出自南向北逐渐减弱的模式。圣劳仑斯岛以北靠近楚科奇半岛一侧海域,受高营养盐的阿纳德尔流的影响,悬浮颗粒物以藻类为主;东侧阿拉斯加沿岸流区悬浮颗粒则以陆源的碎屑矿物为主。     

西北冰洋表层沉积物中生源和陆源粗组分及其沉积环境

通过中国第1至第3次北极科学考察在北冰洋西部所采集的99个表层沉积物中生源与陆源粗组分的分析,研究了该海域表层生产力的变化,有机质来源以及陆源粗颗粒物质的输入方式和影响因素.研究区域生源组分所反映的表层生产力变化与通过白令海峡进入楚科奇海的3股太平洋洋流密切相关.楚科奇海西侧高盐高营养盐的阿纳德尔流流经区域,表层生产力...     

白令海陆架区夏季水文分布特征及年际变化

On the basis of the CTD data obtained within the Bering Sea shelf by the Second to Sixth Chinese National Arctic Research Expedition in the summers of 2003, 2008, 2010, 2012 and 2014, the classification and interannual variation of water masses on the central Bering Sea shelf and the northern Bering Sea shelf are analyzed. The results indicate that there are both connection and difference between two regions in hydrological features. On the central Bering Sea shelf, there are mainly four types of water masses distribute orderly from the slope to the coast of Alaska: Bering Slope Current Water(BSCW), MW(Mixed Water), Bering Shelf Water(BSW) and Alaska Coastal Water(ACW). In summer, BSW can be divided into Bering Shelf Surface Water(BSW_S) and Bering Shelf Cold Water(BSW_C). On the northern Bering Sea shelf near the Bering Strait,it contains Anadyr Water(AW), BSW and ACW from west to east. But the spatial-temporal features are also remarkable in each region. On the central shelf, the BSCW is saltiest and occupies the west of 177°W, which has the highest salinity in 2014. The BSW_C is the coldest water mass and warmest in 2014; the ACW is freshest and mainly occupies the east of 170°W, which has the highest temperature and salinity in 2012. On the northern Bering Sea shelf near the Bering Strait, the AW is saltiest with temperature decreasing sharply compared with BSCW on the central shelf. In the process of moving northward to the Bering Strait, the AW demonstrates a trend of eastward expansion. The ACW is freshest but saltier than the ACW on the central shelf,which is usually located above the BSW and is saltiest in 2014. The BSW distributes between the AW and the ACW and coldest in 2012, but the cold water of the BSW_C on the central shelf, whose temperature less than 0°C, does not exist on the northern shelf. Although there are so many changes, the respond to a climate change is synchronized in the both regions, which can be divided into the warm years(2003 and 2014) and cold years(2008, 2010 and 2012). The year of 2014 may be a new beginning of warm period.     

Foraminifera in surface sediments of the Bering and Chukchi Seas and their sedimentary environment

Based on a quantitative analysis of foraminifera in 39 surface samples of the Bering andChukchi Seas, the nearly absence of planktonic foraminifera in the surface sediments can be related to the low surface primary productivity and strong carbonate dissolution in the study area. It has been revealed that the surface primary productivity, and carbonate dissolution and properties of water masses related to the water depth mainly control the distribution of benthic foraminifera. The shelf of the Chukchi Sea is dominated by the Elphidium spp. assemblage and Nonionella robusta assemblage with low foraminiferal abundance and diversity, which is controlled by the coastal water mass of the Arctic Ocean. The slope of the Bering Sea is dominated by the Uvigerina peregrina - Globobulimina affinis assemblage with abundant N. robusta, and relatively high foraminiferal abundance and diversity, which is controlled by the intermediate and deep water masses of the Pacific Ocean. However, the Bering Sea has relatively sha     

白令海和楚科奇海表层沉积中的有孔虫及其沉积环境

通过对白令海和北冰洋楚科奇海39个表层沉积样品中有孔虫的定量分析,发现表层沉积中浮游有孔虫稀少可能与该区表层生产力低、碳酸盐溶解作用较强有关,而底栖有孔虫的分布则主要受表层初级生产力以及与水深相关的碳酸盐溶解作用和水团性质所控制,其中北冰洋楚科奇海陆架区有孔虫以Elphidium spp.组合和Nonionella robusta组合为主,丰度和分异度低,受北冰洋沿岸水团控制;白令海陆坡区有孔虫以Uvigerina peregrina-Globobulimina affinis组合为主,含N.robusta较多,丰度和分异度相对高,受太平洋中层和深层水团控制,但该区碳酸盐溶跃层和补偿深度(CCD)相对浅,约分别位于2000和3800m处.此外,白令海陆坡上部表层沉积中含有北冰洋陆坡区典型深水底栖有孔虫种Stetsonia arctica,说明白令海峡两侧的海区曾有深部水交流.     

Distributions and air-sea fluxes of CO2 in the summer Bering Sea

The 3rd Chinese National Arctic Research Expedition(CHINARE–Arctic III) was carried out from July to September in 2008. The partial pressure of CO2(pCO2) in the atmosphere and in surface seawater were determined in the Bering Sea during July 11–27, 2008, and a large number of seawater samples were taken for total alkalinity(TA) and total dissolved inorganic carbon(DIC) analysis. The distributions of CO2 parameters in the Bering Sea and their controlling factors were discussed. The pCO2 values in surface seawater presented a drastic variation from 148 to 563 μatm(1 μatm = 1.013 25×10-1 Pa). The lowest pCO2 values were observed near the Bering Sea shelf break while the highest pCO2 existed at the western Bering Strait. The Bering Sea generally acts as a net sink for atmospheric CO2 in summer. The air-sea CO2 fluxes in the Bering Sea shelf, slope, and basin were estimated at-9.4,-16.3, and-5.1 mmol/(m2·d), respectively. The annual uptake of CO2 was about 34 Tg C in the Bering Sea.