近190ka B.P.以来西太平洋暖池北缘上层海水结构和古生产力演化特征及其控制因素——来自钙质超微化石、有孔虫和同位素的证据

对取自西菲律宾海暖池北缘的Ph05—5岩芯进行了钙质超微化石和有孔虫研究。在利用氧同位素曲线对比和AMS^14C数据进行地层划分的基础上，依据超微化石和有孔虫及其同位素组成等指标，分析了近190 ka B．P以来区域生产力和上层海水结构的演变特征，探讨了其控制因素和所指示的古海洋学意义。钙质超微化石下透光带属种Florisphaera profunda百分含量和基于浮游有孔虫转换函数的温跃层深度变化表明，Ph05—5岩芯所在的热带西太平洋暖池北缘约190kaB．P．以来，营养跃层和温跃层冰期（MIS 6期和5d-2期）浅，间冰期（MIS5e）和全新世深，而MIS5e期是最近两个冰期旋回中营养跃层和温跃层深度最深时期。通过Fprofunda百分含量初级生产力转换方程计算结果和与钙质超微化石绝对丰度的变化显示，冰期初级生产力高，间冰期和全新世初级生产力低，MIS5e期初级生产力为末两次冰期旋回之最低。此外，Ph05—5岩芯△δ^13Cc.wullerstorfi-coccolith和△6δ^12Cc.wullerstorfi-N.dutertrei.差值变化显示，190ka B．P以来表层输出生产力冰期高，间冰期低，其中最为突出的特征也是MIS5e期为生产力输出的最低值期。上层海水结构和生产力的上述变化特征与现代La Nina事件暴发时的海洋环境相当类似，该海区MIS5e期可能是LaNina事件频繁爆发的一段时期，可以与现代LaNina现象类比。同时，根据Wyrtki提出的信风张弛理论推测MIS5e期，由于LaNina事件的频繁暴发黑潮主流应该是增强的。     

西太平洋暖池核心区MIS 7期以来的古生产力变化:类ENSO式过程的响应

对取自热带西太平洋暖池核心区的WP7岩心进行了底栖有孔虫和钙质超微化石研究。在利用氧同位素曲线对比和AMS14C测年数据进行地层划分的基础上,依据底栖有孔虫和钙质超微化石指标,分析了距今近250ka以来区域生产力和上层海水结构的演变特征,探讨了其控制因素和所指示的古海洋学意义。计算结果显示WP7岩心所在的暖池核心区约在距今250ka以来初级生产力在冰期(MIS6期、4期和2期)高,在间冰期(MIS7期、5期、3期和1期)低,表明该区古生产力在长的轨道时间尺度上受北半球高纬度冰量变动的影响。钙质超微化石下透光带属种Flori-sphaera profunda百分含量指示的温跃层深度变化表明冰期温跃层浅、间冰期温跃层加深,这说明类ENSO式变化导致的冰期—间冰期温跃层深度波动可能是MIS7期以来暖池核心区古生产力在冰期高而在间冰期显著降低的直接控制因素。     

220 ka以来西菲律宾海黏土矿物输入变化及其控制因素

为揭示晚更新世以来西太平洋暖池黏土矿物输入变化的控制因素,对采自西菲律宾海本哈姆隆起上的Ph05-5孔沉积物中的黏土矿物组成、来源和堆积速率进行了分析。结果表明,220 ka以来,该孔沉积物中的黏土矿物主要以伊利石（13%）和蒙皂石（8%）为主,其次为绿泥石（6%）和高岭石（2%）。伊利石和绿泥石主要来源于亚洲大陆,蒙皂石主要源于菲律宾海周围岛屿的火山物质在海底遭受海水侵蚀后形成的自生Fe-蒙皂石和西菲律宾海周围岛屿上的物质风化后形成的他生Al-蒙皂石。220 ka以来,伊利石和绿泥石的堆积速率表现出明显的冰期高-间冰期低的旋回变化,与该孔总的风尘堆积速率、亚洲风尘和北太平洋风尘堆积速率一致。冰期/间冰期太阳辐射降低/增强、亚洲内陆干旱程度加强/减弱,是导致伊利石等源于亚洲内陆的黏土矿物向菲律宾海输入增加/减少的主控因素。Ph05-5孔蒙皂石的堆积速率同样表现出明显的冰期高-间冰期低的特征,与该孔总的火山物质堆积速率一致。蒙皂石在轨道尺度的变化,主要受到海平面变化和热带类ENSO过程影响的降雨过程控制。冰期低海平面,菲律宾岛和海水的混合作用加强,使得蒙皂石的输入增加。此外,冰期在热带太...     

西太平洋风尘沉积记录研究进展

研究海底风尘组份、来源和通量的地质记录,对于理解风尘在行星辐射平衡、全球大洋的营养盐供应及碳循环中的作用,以及源区古气候和古大气环流重建有着非常重要的意义。作为全球第二大风尘源区的亚洲内陆,其风尘产物主要被东亚冬季风及西风带携带至西太平洋。现有西太平洋风尘沉积记录的工作主要集中在冰期-间冰期时间尺度,尤其近几年在西菲律宾海和赤道太平洋第四纪风尘物源及通量变化方面取得了重要的进展,在日本海中新世以来的长期风尘记录及其驱动机制方面也获得了重要认识。至少在晚第四纪以来的冰期-间冰期时间尺度上,从高纬度到赤道甚至南极的全球范围,风尘通量在冰期约高出间冰期2—3倍,表明冰期风尘源区更加干旱而风力更为强劲。在新生代以来,西太平洋的长期风尘输入主要反映了亚洲内陆干旱逐渐增强,是受到青藏高原隆起和全球变冷的共同影响。但是,总体上西太平洋风尘沉积的研究程度非常低,突出反映在以下几个方面:风尘从源到汇搬运和沉积过程的现代观测的缺乏、大洋风尘组分含量及通量定量化中的误区、西太平洋风尘沉积长期演变特征、机制及风尘长期输入对大洋生产力及全球碳循环的影响方面的研究亟待加强。     

更新世以来南海表层水温变化及其古气候意义

南海南部2Ma以来古温度记录显示该海域更新世以来海水表层温度的不断降低,并且以冰期降低为特征,间冰期温度变化不大。南海南北经向表层海水温差的大小,反映了东亚冬季风的强弱变化,2 Ma以来的温差变化说明东亚冬季风在中更新世之前的持续强化,中更新世之后不断减弱,而在晚第四纪时又再次转为增强,同时叠加在长期变化趋势之上的是轨道时间尺度上冰期增强间冰期减弱的循环波动。青藏高原构造作用可能对中更新世时期东亚冬季风强化产生重要影响,而更新世以来东亚冬季风变化的整体趋势及轨道尺度变化主要受全球冰量变化和低纬ENSO影响。     

南海北部晚第四纪颗石藻生产力变化及其影响因素

通过对南海北部MD05-2904岩心进行有机地球化学分析,以长链不饱和烯酮作为颗石藻生产力的替代性指标,讨论颗石藻生产力的变化及其影响因素。结果显示,260ka以来,颗石藻生产力有着明显的冰期/间冰期变化:冰期高,间冰期低;冰阶高,间冰阶低;在轨道尺度上岁差周期明显,反映出太阳辐射、东亚季风对颗石藻生产力在长期尺度上起调控作用;而由于特殊的地理位置,河流输送的营养盐对本区海洋初级生产力的影响可能也较大;与前人研究结果一致,同时认为,在地质历史上沉积速率变化大的区域,对生物标记物的含量和堆积速率的对比讨论,更有利于反映生产力的变化。     

越南岸外上升流区48万年来高分辨率的生源组分记录及其古海洋学意义

南海西部越南岸外MD05-2901孔沉积物分析显示,该孔覆盖氧同位素1-12期,底界年龄约为48万年。生源组分记录显示表层古生产力冰期高、间冰期低,体现间冰期海平面下降、陆源物质输入增强的影响。生产力在末次冰期达到最高,体现末次盛冰期海陆差异增强,东北风发育对生产力提高的促进作用。碳酸钙含量变化呈现冰期早期含量低、冰消期和间冰期含量高的趋势。其冰消期的高值在MIS1/2、MIS3/4和MIS5/6分界处,与浮游有孔虫碳同位素低值对应,揭示该地区的碳酸钙沉积旋回是“稀释旋回”。同时碳酸钙含量变化领先于同一地区浮游有孔虫氧同位素的变化,证明低纬海区碳酸钙泵作用对大气二氧化碳浓度和温度有影响。滤波分析结果显示碳同位素存在23 ka的岁差周期和偏心率长周期,生源组分的含量变化显示出典型的岁差周期,体现南海季风环流的轨道响应,证明低纬热带过程是调节气候变化的重要因素。     

南海北部陆坡SH1B孔MIS 6期以来古生产力和古环境变化的硅藻记录

通过对神狐海域SH1B孔硅藻丰度和生态类群组成的研究,探讨了该海域MIS 6期以来古生产力及古环境变化特征。硅藻丰度变化表明MIS 6期以来古生产力具有显著的冰期高-间冰期低旋回特征。末次冰期(MIS2-4)和MIS 6时低海平面导致河流剥蚀作用增强,并可能存在季风驱动的上升流,使得营养物质输入增加引发高生产力。MIS 5和MIS 1期硅藻丰度低,与高海平面时期河流输入的营养物质相对减少,对表层生产力的影响减弱有关。MIS 6期热带远洋种含量偏高,反映硅藻分布主要受盐度控制。MIS 5期半咸水沿岸种含量增加,可能是由降雨量增加引起。     

晚第四纪以来中纬度北太平洋古生产力记录

综合论述了晚第四纪以来北太平洋中纬度地区海洋古生产力变化特征及其影响因素。晚第四纪以来,北太平洋中纬度地区海洋古生产力变化表现出明显的冰期-间冰期尺度波动特征,冰期条件下海洋古生产力增加,而间冰期条件下古生产力较低。在综合考虑影响北太平洋古生产力变化的各种因素后,初步认为：冰期气候条件下,亚洲粉尘携带的浮游生物生长所必需养分的增加促进了浮游生物的生长,可能是导致本区冰期时古生产力增加的主要原因。     

末次冰消期以来苏拉威西海颗石藻化石记录与古海洋变化

通过对苏拉威西海MD98-2178柱状样(3.62°N、118.70°E)颗石藻化石属种相对含量的统计,重建了2万年来海水古生产力、营养跃层的变化。其中Emiliania huxleyi、Gephyrocapsa oceanica、Florisphaera profunda占颗石藻群落的80%～90%。由于G.oceanica与F.profunda存在于两种完全不同的生态环境中,两者的变化趋势完全相反。前者代表高生产力以及高营养物质的海水,后者则代表低生产力与较深的营养跃层。推测冰消期颗石藻对环境变化具有两种响应模式:以约13.5ka的生产力峰值期为界,13.5ka之前颗石藻古生产力变化主要响应于径流对海洋营养物质的输入,而13.5ka之后则主要响应于海水-大气之间水循环的强度。全新世F.produnda含量及其所反映的营养跃层变化具有明显的百年尺度波动,与太阳活动的100～260a周期具有良好的相关性。推测全新世苏拉威西海区营养跃层变化受百年尺度的类似厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Osillation,ENSO)的变化及太阳活动的驱动。     

南海颗石藻记录对大洋碳同位素低值事件的响应

发生在冰消期时的碳同位素低值事件是晚第四纪以来大洋碳同位素变化的普遍特征。通过对南海北部MD05-2904柱状样(19°27.32′N、116°15.15′E,水深2066m,岩心长度4498cm)930个沉积物样品中颗石藻属种鉴定,发现颗石藻主要属种Florisphaera profunda,Gephyrocapsa oceanica和Emiliania huxleyi相对百分含量与浮游有孔虫碳同位素变化具有相关性。MIS5期以来δ13C值逐渐变重,颗石藻G.oceanica含量增多,下透光带种F.profunda含量逐渐降低,海水初级生产力升高。对应3次δ13C低值期,颗石藻属种含量都发生明显变化,海水初级生产力出现峰值,说明碳同位素低值事件与浮游植物群落和海洋环境变化有密切关系,颗石藻记录能够为研究大洋碳储库的变化提供依据。     

140kaBP以来南海西南部上升流影响区沉积记录及其古海洋环境变化

对南海西南部现代上升流区沉积物柱样BIS-187-61孔有机碳、生物蛋白石、碳酸盐等各沉积组分进行了详细的分析,试图探讨末次间冰期(MIS 5)以来南海西南部夏季上升流影响区沉积过程及其所反映的海洋环境变化过程。研究结果发现,140kaBP以来该孔沉积记录期总体表现为:碳酸盐百分含量冰期低间冰期高,主要受周边陆源物质输入稀释的控制,为典型的"大西洋型碳酸盐旋回",有机碳、生物蛋白石、碳酸钙以及陆源沉积物的堆积速率均在MIS 2期、MIS 4期和MIS 5e期出现高值。其中,MIS 2期和MIS 4期生源和陆源沉积堆积速率增加可能与冰期时冬季风增强及海平面下降导致陆源营养物质输入增加对初级生产力的刺激有关,也可能与陆源物质输入增加对海洋生源颗粒物输出的压载作用增强有关。而MIS 5e期南海海平面高度与现代相仿,间冰期较强的夏季风引起的越南沿岸上升流增强是导致该时段本研究区域表层初级生产力增强,沉积物总堆积速率及各组分堆积速率都相应增加的主要原因。     

晚第四纪南极阿蒙森海扇区冰盖与古生产力旋回变化

本文通过对阿蒙森海西北部陆隆AMS01岩心沉积物颜色、粒度及地球化学等多种指标分析，重建了该地区氧同位素9期(MIS9，大约距今34万年)以来冰盖与古生产力演变历史，结果表明:(1)岩心沉积物粒度与古生产力替代指标表现出明显的冰期–间冰期旋回变化特征；(2)MIS9、MIS7和MIS5等间冰期沉积速率较小，沉积物呈褐色，冰筏碎屑含量低，生源组分含量高，反映出该时期阿蒙森海地区气候温暖，冰盖发生了大规模退缩，冰盖–冰架–冰山等陆源冰对沉积物的影响减弱，海冰覆盖减弱，有利于浮游植物的生长和繁殖；(3)MIS8c、MIS8a、MIS6、MIS2等冰期沉积速率大，沉积物呈灰色，沉积物随之变粗，冰筏碎屑含量高，生源组分含量低，说明该时期冰盖大幅扩张，陆隆区成为近冰盖/冰架沉积环境，海冰和冰山密集，海洋生产力显著降低；(4)冰期、间冰期内，冰盖与古生产力也有不同程度的波动；特别是MIS8b期发育浅褐色间冰阶沉积，冰筏碎屑含量低，生产力水平与间冰期基本持平，说明阿蒙森海地区冰盖、海洋对气候变化的响应比东南极地区敏感。     

南海晚第四纪古生产力变化机理：一个悬而未决的问题

重建古生产力变化是古海洋学研究的重要方面。本文综述了以往南海晚第四纪古生产力的研究成果，浅析了南海生产力变化的控制因素。南海北部和南部的古生产力变化模式有明显差异，具体表现在：南海北部具有冰期生产力高、间冰期生产力低的特点，而南海南部具有冰期生产力低、间冰期生产力高的特点。造成南海北部和南部生产力变化空间差异的原因尚待查明，本文提出河流、风尘、南海大洋环流等都是造成南海生产力区域差异的潜在控制因素。     

白令海DSDP188站氧同位素3期以来的古海洋与古气候记录

白令海南部DSDP188站沉积物生源组分分析显示,该地区表层生产力在MIS3早、晚期(3.3和3.1)以及MIS2期增加,而其他时期表层生产力相应降低,并且表层生产力的变化没有显示明显的冰期与间冰期旋回。沉积物的C/N比值反映了有机碳的混合来源,说明该地区表层生产力可能受陆源营养物质输入的影响。该站位沉积物的非生源组分分析显示,MIS3早、晚期陆源物质输入量增加,反映洋流加强和气候变化。MIS2出现两次陆源物质输入量的增加,显示了洋流和气候的波动。MIS3和末次冰消期碳屑丰度增加,但MIS2降低,指示MIS3和MIS1陆地天然火灾概率大,而MIS2天然火灾概率低,反映间冰期比冰期更容易发生天然火灾。     

西太平洋边缘MIS6期以来钙质超微化石的氧同位素记录及其古海洋学意义

对西太平洋边缘不同纬度带的WP7、Ph05-5和Z14-63个柱状岩心进行了超微化石氧同位素分析。结果表明,MIS6期以来这3个岩心中超微化石δ18O值都呈现明显的冰期-间冰期旋回变化特征,冰期δ18O平均值重于间冰期(Z14-6岩心倒数第二次冰期旋回除外),这与冰期时表层海水温度低于间冰期相对应。MIS6—1期超微化石δ18O平均值从WP7岩心到Ph05-5岩心再到Z14-6岩心依次变重,对应于3个岩心所在海区位置年平均SST依次降低。同一岩心样品中浮游有孔虫温跃层种Neogloboquadrina dutertrei δ18O平均值重于超微化石δ18O平均值,这与超微化石和浮游有孔虫N.dutertrei δ18O值各自所代表的不同水层温度特征相吻合。MIS6期以来从WP7岩心到Ph05-5岩心再到Z14-6岩心,超微化石与浮游有孔虫N.dutertrei δ18O平均值之间的差值越来越小,这与3个岩心所在位置上部水体扰动越来越强对应。WP7和Ph05-5两个岩心中超微化石和浮游有孔虫N.du-tertrei氧同位素差值与超微化石下透光带属种Florisphaera profunda百分含量变化特征共同表明MIS6期以来西太平洋暖池核心区和西菲律宾海黑潮源区的温跃层间冰期比冰期深。     

末次冰期以来南海南部千年尺度的古海洋学

对南海南部MD05-2896柱状样22.8 kaBP以来的深海沉积物进行了浮游有孔虫和颗石藻化石定量分析.通过转换函数、特定有孔虫属种含量及比值和颗石藻Florisphaera profunda百分含量等探讨了南海南部海水表层温度、上部水体结构、初级生产力以及碳酸盐溶解作用等变化趋势和周期性.结果表明:18 kaBP以前及10 kaBP以来,海水表层温度较高,碳酸盐溶解作用较强,温跃层营养跃层较深,初级生产力较低.18～10 kaBP冰期时,海水表层温度最低,碳酸盐溶解作用变弱,营养跃层和温跃层变浅,初级生产力较高.频谱分析结果显示,22.8 kaBP以来的气候变化具有明显的周期性,以类D/O事件的千年尺度周期为主,其中最主要的周期为1 500年.     

3.7 Ma以来西菲律宾海XT-4孔沉积物元素特征及其古环境指示意义

对西菲律宾海盆南部XT-4孔柱状沉积物进行了元素地球化学分析，利用常量元素上地壳标准化图解和R型因子分析方法进行了物源探究，利用因子分析得出的陆源因子得分变化探讨了物源区的古环境演化。结果表明：XT-4常微量元素垂向上变化主要受控于亚洲内陆的风尘物质和周边火山物质的输入，海洋自生物质也有一定的贡献。以TiO₂和K₂O等元素为代表的陆源因子得分自3.7 Ma BP以来表现出阶段性上升的变化趋势，与中国黄土和北太平洋ODP 885/886站沉积物记录的东亚冬季风演化记录有着良好的对比性，同时与青藏高原主要的阶段性隆升时间相对应，响应了晚新生代以来青藏高原隆升对东亚冬季风加强的作用。本研究丰富了西菲律宾海盆的风尘沉积研究，为后续研究提供一定的认识基础。     

MIS 6期以来西菲律宾海表层营养物质水平演化及其控制因素:浮游有孔虫Globigerinoides ruber的Cd/Ca证据

通过西菲律宾海MD06-3052孔浮游有孔虫Globigerinoides ruber的n(Cd)/n(Ca)[n(Cd)和n(Ca)分别指示Cd元素和Ca元素的物质的量]变化研究及其与陆源物质输入、海水结构以及海洋初级生产力等重建结果对比,从营养物质来源和利用两方面,探究了MIS6期以来该区域表层营养物质水平演化及其控制因素,从而为热带西太平洋生物泵作用和营养物质循环提供新思路和新证据。MIS6期以及MIS 2—3期研究区吕宋岛来源的陆源物质输入增多,导致了研究区MIS 6晚期、MIS 3早期和MIS2期浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)的升高。而在MIS 3晚期,尽管陆源物质输入量大、次表层营养物质上涌,但初级生产力对于营养物质的利用量大于前两者营养物质输入量之和,最终形成研究区浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)在MIS 3晚期呈现逐渐降低的趋势。海平面的迅速升高导致营养物质来源短期不足引起MIS 6/5冰消期浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)呈现低值。而MIS 5e期研究区陆源物质输入的增多,又促使浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)出现高值。此外, MIS 4—5d期,陆源物质输入较低、次表层营养物质仍受到阻碍,但研究区初级生产力在MIS4—5d期则逐渐升高,致使研究区浮游有孔虫G.rubern(Cd)/n(Ca)呈现下降趋势。研究结果反映不同时期浮游有孔虫G.rubern(Cd)/n(Ca)的受控因素不同,需要对其从营养物质来源和利用两方面因素加以考虑,才能获得更为准确的研究结果。总之,本文对西菲律宾海浮游有孔虫n(Cd)/n(Ca)指标的探究,不仅为该指标在热带西太平洋区域的古海洋学研究打下了基础,还为该指标在其他海域更为准确的探究提供了新的思路。     

西菲律宾海15万年以来碳酸盐含量变化及其控制因素

西菲律宾海本哈姆海台的MD06-3050柱状样岩心,上部15万年以来碳酸盐含量变化总体上显示为冰期低、间冰期高的"大西洋型"特征,碳酸盐含量的变化趋势与指示溶解作用强弱的粗组分含量以及有孔虫碎壳率指数总体上呈现相似性,碳酸盐含量虽然与有机碳含量变化趋势相似,但却与初级生产力变化存在较大的差异。该海区晚更新世的碳酸盐含量变化可能受到多个因素控制,其中,溶解作用对碳酸盐含量冰期-间冰期变化的影响最为明显;而溶解作用的发生可能与有机碳/碳酸钙雨率以及深部环流的流通有关。