岁差驱动的全新世热带太平洋—印度洋水汽输送

大洋内部蒸发、水汽输送和降水过程构成了全球水文循环的主体,但长久以来对全新世大洋内部水文循环的演变历史和驱动机制缺乏认识。利用全球热带海区98个站位混合层浮游有孔虫壳体的δ¹⁸O和Mg/Ca温度记录,计算了全新世以来表层海水δ¹⁸O以及海水剩余δ¹⁸O的波动历史。发现最显著的特征是全新世以来热带西太平洋和东印度洋表层海水剩余δ¹⁸O具有不同的变化趋势。早—中全新世时期(11.5～6.0 ka BP),热带西太平洋表层海水剩余δ¹⁸O比东印度洋偏重约0.2‰,而晚全新世(2.0～0 ka BP),两个海区的重建值几乎相同。结合同位素数值模拟结果,发现岁差通过一系列机制控制了两个大洋不同的剩余δ¹⁸O变化信号。早全新世较低的岁差值可以驱动西太平洋往印度洋的大气水汽净输送并降低印度洋降水同位素,同时强盛的南亚季风通过河流体系向孟加拉湾倾注了大量陆地冲淡水。这些机制都有利于东印度洋海水剩余δ¹⁸O出现相对负偏移信号。但较低的岁差值导致开放的西...     

厦门沿岸地区大气降水中氢、氧稳定同位素组成及其影响因素

利用2004年4月至2006年4月采集于厦门沿岸地区的44个雨水样品,对降水中的氢、氧同位素组成及其影响因素进行了分析和研究,结果表明:(1)厦门沿岸地区大气降水中δ18O值为-10.30‰～-0.13‰,平均值为-3.67‰;δD值为-74.7‰～7.3‰,平均值为-20.5‰,均处于全球及国内降水中δ18O和δD值的变化范围内。(2)厦门沿岸地区大气降水中的δ18O和δD值受纬度效应影响。(3)厦门沿岸地区大气降水中δ18O和δD值的季节差异较大,季风气候及其导致的降雨量效应是影响该地区δ降水值季节变化的主要因素。(4)降水中的氘过剩值(d值)为1.21‰～17.10‰,平均值为8.87‰,小于世界大部分区域雨水中的d值,说明厦门沿岸地区的降水源区蒸发速率比较缓慢,降水云团主要来自海洋汽团。(5)厦门沿岸地区大气降水线为:δD=7.67δ18O+7.68(p0.0001,R2=0.9876),与全球及国内的降水线接近,说明雨滴在降落过程中存在一定的再蒸发过程,该特征在夏季较显著。     

南海北部浅表层沉积底栖有孔虫碳同位素及其对富甲烷环境的指示

对南海北部陆坡东沙海域、神狐海域及西沙海槽甲烷渗漏环境和无甲烷渗漏环境87个浅表层沉积物中的底栖有孔虫Uvigerinaspp.进行碳同位素分析研究,结果表明,东沙海域δ13C值为-0.52‰~-5.68‰,平均值为-1.41‰,出现明显的负偏移;神狐海域δ13C值介于-0.36‰~-1.10‰,平均值为-0.75‰,未见明显的δ13C值负偏移;西沙海槽δ13C值介于-0.01%~-0.89‰,平均值为-0.45‰;对Uvigerinaspp.碳同位素组成与沉积物有机碳(TOC)、甲烷(CH4)间的关系进行探讨,发现δ13C负偏移主要出现在甲烷渗漏环境,发生在末次盛冰期,与溶解无机碳负偏移以及沉积物全样的δ13C值负偏移层位相吻合,有可能作为富甲烷环境的替代指标。     

南海北部东沙海域天然气水合物分解事件及其与海底滑塌的关系

东沙海域是南海北部一个重要的天然气水合物成藏区, 其陆坡广泛发育滑塌构造。文章对采自东沙陆坡中部973-4柱样和下部平坦区973-5柱样开展了沉积学粒度、底栖有孔虫种属特征和稳定同位素等的综合分析。研究结果表明: 两个柱样中底栖有孔虫的δ¹³C在末次冰期均出现明显负偏现象, 同时δ¹⁸O增高, 指示该时期东沙海域存在持续的天然气水合物分解事件; 末次冰消期以来, δ¹³C负偏现象逐渐消失, δ¹⁸O值降低, 可能是由于海平面上升阻止了天然气水合物分解。973-4柱样仅在末次盛冰期对应层位440~600cm段存在明显的滑塌沉积, 且该层段对应的特征底栖有孔虫Uvigerina spp.和Bulimina spp.的数量突增, 推测该区的海底滑塌可能是由于末次盛冰期海平面大幅度下降引起天然气水合物大量分解诱发所致; 973-5柱样同样记录到了海底滑塌现象, 但其滑塌沉积晚于973-4柱样的滑塌时间, 且其规模较小。     

苏北浅滩钙结核的特征及其环境指示意义

对采自苏北浅滩的钙结核样品进行了岩石学、矿物学和碳氧同位素的分析。样品富含石英和长石砂屑,碳酸钙胶结,其碳和氧同位素组成分别为-8.38‰~-8.19‰V-PDB及-5.23‰~-5.03‰V-PDB。根据样品的氧同位素组成,利用碳酸盐-水体系氧同位素方程,结合现今底层水温度,并考虑可能存在的温度变化,计算得到古沉淀流体的δ18 O水范围为-4.72‰~-4.52‰VSMOW,较正常海水偏负,认为钙结核的形成可能受到了淡水影响。根据结核中碎屑矿物的成分及其成熟度,判断其包含的碎屑矿物源自古黄河,认为这些结核样品可能形成于海陆交互环境,形成时间约为7~6.5ka BP左右,当时古海平面高度比现今低10m左右,古黄河河道可能位于苏北浅滩附近。     

塔里木盆地古城地区下奥陶统碳酸盐岩碳氧同位素特征

下奥陶统碳酸盐岩储层是塔里木盆地古城地区的主要产气层。为了探讨研究区下奥陶统碳酸盐岩碳同位素变化的原因,对取自塔中地区古城7、古城8、古城9和古城12等4口井的51块碳酸盐岩样品进行了分析,结果显示,δ13 C值为-2.26‰~1.55‰,δ18 O值为-10.57‰~-4.69‰,Mn/Sr也小于2~3的范围。结果表明,研究区碳酸盐岩样品基本保持了碳氧同位素的原始组成。δ13 C值与海平面变化存在正相关关系,证明研究区早奥陶世晚期存在一海退期。     

辽宁暖和洞石笋δ13C对全新世气候变化的生态响应

基于辽宁暖和洞年层石笋NH5的7个230 Th年龄和962个碳同位素数据,建立了10.6～3.5kaBP时段全新世气候及生态演化的δ13 C序列,其长期演化趋势与北大西洋海表温度变化基本一致。该记录表明,10.6～8.8kaBP,δ13 C值逐渐负偏,由-9.4‰降至-10.3‰,气候逐渐转暖湿;8.8～6.7kaBP,δ13 C值负偏显著,平均值为-11.3‰,此时,气候温暖湿润,对应于全新世适宜期,纹层计数显示其持续时间约为1 945a;6.7～3.5kaBP,δ13 C值显著正偏,由-11.3‰升至-8.3‰,干旱化趋势明显。石笋δ18 O时间序列显示出相似的变化趋势。在6.7kaBP前后,δ13 C、δ18 O均快速正偏,纹层计数显示约在40a内完成气候由暖湿到冷干的突变转型,可能是由于北大西洋海表温度降低和植被-大气系统的反馈作用对太阳辐射减少具有放大效应。     

黄河悬浮颗粒物中类脂生物标志物的组成和稳定碳同位素分布特征及来源研究

类脂生物标志物是古环境、古气候研究中一类常用的生物标志物,其稳定碳同位素性质能反映母源先质的来源以及温度、湿度等信息。在中国,类脂生物标志物分子稳定碳同位素对母源体的指示意义的研究大多局限于现代表层土壤中且存在区域限制性,河流中的研究工作较少。本研究以黄河为例,自2011年6月~2013年7月期间采集了黄河下游东营站12个表层悬浮颗粒物样品,利用13 C同位素确证了不同类脂生物标志物来源的指示意义。其中长链正构烷烃的δ13 C值在两年调查研究中均呈现冬、春季相对偏正,夏、秋季偏负的季节性变化趋势,且与长链正构烷烃CPI25~33值呈显著的线性负相关,显示了正构烷烃受到偏正的烃源沉积岩贡献。长链脂肪酸(n-C28、n-C30)的δ13 C值无明显的季节性变化,且CPIΣ24~32较低,范围分别为-31.4‰~-32.1‰和-31.1‰~-32.2‰,表明黄河悬浮颗粒物中脂肪酸主要来源于中国北部以C3植被覆盖为主的黄土土壤有机质的贡献,受季节更替新鲜植被源贡献较少。短链n-C17烷烃的δ13 C值季节变化明显,在夏、秋季显示出了明显的偏负的水生藻类源信号,而短链n-C16、n-C18脂肪酸在很大程度上受到δ13 C偏正的水体异养微生物的贡献。     

长江口邻近海域氮同位素的周日变化特征及其对营养盐过程的指示

长江口邻近海域的氮循环过程一直是近海富营养化研究领域的热点问题, 然而目前较少有针对短周期的调查研究。本文调查了该区域氮、磷、硅等主要营养盐及多种形态的氮稳定同位素的在潮周期周日变化特征。结果显示, NO_3~-、NH_4~+、PO_4~(3-)和SiO_3~(2-)的浓度范围分别为 14.09—55.85、0.21—2.26、0.82—1.08 和 16.80—33.85μmol/L, 而δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-、δ~(15)N_P和δ~(13)C_P 等的分布范围分别为 4.7‰—11.1‰、-2.0‰—7.8‰、-1.2‰—7.9‰和-22.9‰— -14.7‰。NO_3~-、PO_4~(3-)和SiO_2~(3-)均与盐度呈现明显的负相关特征, 说明三者的主要来源为长江冲淡水; 4NH(10)则随盐度升高而浓度增加, 且在底层高浓度出现时刻与高盐水团输入时刻一致, 说明外海输入是该区域铵盐的主要来源。另一方面, 氮稳定同位素(δ~(15)N-NO_2~-和δ~(15)N_P)未表现出随盐度的变化规律, 而δ~(18)3O-NO_3~-和δ~(13)C_P 则随盐度升高而增加, 说明淡水输入的同位素值低于海洋水平。通过对比中、高浓度叶绿素水体中NO_3~-、δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-的变化特征可以看出, 随NO_3~-浓度降低, δ~(15)N-NO_3~-值升高, 且呈现 6.2‰的分馏系数, 且氧同位素也随之增大, 指示水体中浮游植物对硝酸盐的同化吸收作用。而另一方面, 两种同位素的增加差值表现出△δ~(18)O︰△δ~(15)N1 , 说明硝酸盐在被消耗的同时还发生着补充作用。在较高盐度的水体中, 发现4NH(10)呈现出向硝酸盐的转化趋势并引起δ~(15)N-NO_3~-降低, 指示了底部明显的硝化过程, 与此前的研究结果一致。本文结果以期丰富对河口区氮循环和迁移转化的认知。     

湛江地区汛期降水稳定同位素的变化与水汽来源的关系

以湛江降水为研究对象,利用收集的2019年汛期68个降水样品及同期气象资料,采用同位素示踪技术,结合HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory)模式溯源,分析了湛江地区汛期降水稳定同位素的变化与水汽源地的关系,并对5个代表性的降水个例进行了诊断分析。结果表明:1)湛江地区汛期局部降水线为δD=8.023¹⁸O-0.7037,R²=0.954,n=68;前汛期季风带来西太平洋的水汽,¹⁸O含量丰富;后汛期降雨主要取决于局部大气环流,一定程度受云下二次分馏影响,δD和¹⁸O偏低。2)前汛期西南季风爆发前,湛江降水的水汽主要源于副热带高压外围东南气流输送的西太平洋水汽,西南季风爆发后,南海、孟加拉湾为其水汽源地;后汛期热带系统带来的降水,南海、孟加拉湾为主要水汽源地;非热带系统带来的降水,孟加拉湾为主要水汽源地。     

青岛灵山湾筏式养殖魁蚶食物来源的季节变动研究

魁蚶（Anadara broughtonii）是我国北方重要的经济贝类,筏式养殖是其主要的生产方式。2014年5月至2015年1月,测定了不同季节灵山湾筏式养殖魁蚶及其3种潜在食物源（表层颗粒有机物SPOM、底层颗粒有机物BPOM和附着微藻AM）的碳氮稳定同位素（δ13C和δ15N）,结合胃含物分析研究了海区食物源结构的季节变化对魁蚶食物组成的影响。结果显示,魁蚶及其食物源的稳定同位素比值均存在明显的季节差异,魁蚶的δ13C值（-19.6‰~-19.2‰）介于SPOM （-23.3‰~-21.8‰）、BPOM （-22.1‰~-21.2‰）和AM（-17.0‰~-16.0‰）之间,δ15N值范围集中在8.7‰~9.9‰。冬季魁蚶的δ13C值最低,δ15N值则最富集。水体颗粒有机物（主要由浮游植物组成）是魁蚶的主要食物来源（60.0%~77.8%）,以夏季的饵料贡献率最高;海区再悬浮作用使BPOM的贡献率始终维持在较高水平（30.8%~47.1%）;而养殖网笼上的附着微藻也可为魁蚶提供约22.1%~40.0%的食物。研究揭示了筏式养殖魁蚶可以混合滤食颗粒有机物和附着微藻,附着微藻是其重要的食物补充。     

塔里木盆地中寒武统—下奥陶统泥晶灰岩地球化学与古海洋学

塔里木盆地西部台地沉积区中寒武统—下奥陶统发育少量的泥晶灰岩,选择和4井中寒武统与塔中19井下奥陶统泥晶灰岩作为研究对象,旨在对中寒武世—早奥陶世古海水地球化学组成给予重建。地球化学分析结果表明,和4井泥晶灰岩MgO含量较高(2.76%～10.46%),表明和4井泥晶灰岩已被部分白云岩化,塔中19井泥晶灰岩较纯。两口探井泥晶灰岩δ18OPDB值变化在-8.7‰～-7.3‰之间,且δ18OPDB与MgO含量呈线性相关关系,趋势线在δ18O轴的截距为-8.6‰;泥晶灰岩样品的87Sr/86Sr值稳定,平均值为0.708 918;与和4井稀土元素总量(1.68～2.69)×10-6相比,塔中19井稀土元素含量较高,为(6.72～6.8)×10-6。δ18OPDB与MgO含量之间的线性相关关系,指示白云岩化作用可提高灰岩δ18O值,δ18O轴的截距为-8.6‰代表了灰岩原岩的氧同位素组成,根据同位素分馏规律可计算古海水δ18OSMOW值为-8.9‰。稳定的87Sr/86Sr值0.708 918代表中寒武纪—早奥陶世海水的87Sr/86Sr比值特征,与全球海洋87Sr/86Sr值演化线吻合。虽然各泥晶灰岩样品稀土元素总...     

南海北部冷泉区深水珊瑚的发现及其特征

冷水珊瑚也称为深水珊瑚, 在生物多样性、生态资源和科研价值等方面具有重要意义。文章对采自南海北部冷泉区的冷水珊瑚骨骼碎屑进行测定, 鉴定出冷水珊瑚2个种(Crispatotrochus sp.1和Crispatotrochus sp.2), 以及4个属[Balanophyllia (Balanophyllia)、Balanophyllia (Eupsammia)、Lochmaeotrochus和Enallopsammia]。测定的冷水珊瑚的δ¹³C为-7.36‰~-1.15‰, δ¹⁸O为-1.38‰~3.67‰, 与全球冷水珊瑚碳氧同位素组成相似, 但明显不同于南海暖水珊瑚、冷泉碳酸盐岩及低温热液成因碳酸盐岩的碳氧同位素组成。     

4个代表站点的珊瑚δ18O数据对热带印度洋气候变率的反演能力分析*

珊瑚中的δ¹⁸O含量可以高精度地记录热带海洋中的气候变率及气候变化信息, 从而弥补器测观测时间长度有限的缺陷, 为反演过去长期的气候状况提供了可能。热带印度洋的气候模态通过海气相互作用影响周边区域甚至全球的气候, 具有重要的研究意义。本文对比分析了1880—1999年间热带印度洋4个站点(肯尼亚、坦桑尼亚、塞舌尔、明打威)的珊瑚δ¹⁸O数据, 研究了其对热带印度洋气候的反演情况。结果显示, 珊瑚δ¹⁸O对海表温度(sea surface temperature, SST)的长期变化趋势反演良好, 珊瑚δ¹⁸O与局地SST在季节循环中保持一致, 且在低温季节对SST的变化更为敏感。此外, 4个站点的珊瑚δ¹⁸O对印度洋海盆模态(Indian Ocean Basin Mode, IOBM)和印度洋偶极子模态(Indian Ocean Dipple Mode, IODM)有一定的表征能力, 并且δ¹⁸O记录的热带印度洋年际变率受年代际变率调制。本文的研究结果表明, 珊瑚δ¹⁸O数据对于了解古气候时期热带印度洋气候变率具有重要的指示意义, 但同时也需要综合考虑不同站点的信息来完整地反映印度洋在历史时期的气候变化情况。     

南海东北部冷泉区末次冰期沉积间断及其成因

对南海东沙海域冷泉区DH-CL10和DH-CL5柱状样开展AMS14 C年代学、高分辨率底栖有孔虫和沉积物同位素以及沉积学研究。结果表明:DH-CL10柱状样在全新统底部574cm处出现沉积间断,间断面相邻沉积物AMS14 C年龄分别为9 850/(9 680~9 950)cal.aBP和27 610/(27 500~27 700)cal.aBP,相当于MIS2期和部分MIS3期的沉积缺失。底栖有孔虫Uvigerina bifurcata的δ13 C值为-0.37‰~-1.91‰,平均值为-1.11‰,沉积物全岩碳同位素值为-22.7‰~-23‰,均为正常的碳同位素值。尽管该柱状样未发现天然气水合物分解释放的地球化学证据,但相邻的DH-CL5柱状样相当于其所缺失的部分沉积中的自生碳酸盐岩和沉积物的δ13 C负偏明显,分别为-55.24‰和-25.9‰~-27.9‰,表明与天然气水合物分解有关。推断DH-CL10柱状样沉积间断所缺失的沉积物可能记录了天然气水合物分解的证据,且沉积间断主要出现在末次盛冰期低海平面,与天然气水合物易分解的时间相吻合,因此,沉积间断的形成可能主要与下伏天然气水合物的分解导致沉积物的滑塌有关。     

南海表层沉积钙质超微化石氧碳同位素研究

对南海34个站位表层沉积中的钙质超微化石进行了氧碳稳定同位素分析.结果表明,钙质超微化石δ^18O化范围为-2.656‰～0.006‰,平均为-1.517‰;δ13C值变化范围为-1.510‰～0.778‰,平均为0.140‰.通过与有孔虫同位素分析结果相比较,发现钙质超微化石δ^18O高于浮游有孔虫而低于底栖有孔虫,δ13C值低于浮游有孔虫而高于底栖有孔虫.从平面分布来看,南海表层沉积钙质超微化石氧同位素在东北和西南各存在一个小于-1.5‰的低值区,碳同位素在东北存在一个小于0的低值区.钙质超微化石与有孔虫同位素值的差异性可能与其生命效应及生活环境有关.而钙质超微化石与有孔虫同位素平面分布规律上的不同也揭示了海水温度、盐度、营养水平等海洋参数可能对超微化石和有孔虫同位素的分馏起不同控制作用.     

基于稳定同位素的枸杞岛海藻场鱼类群落营养结构特征

为了阐明枸杞岛近岸海域食物网结构,为岛礁近岸海藻场鱼类群落结构变化提供研究依据,应用碳、氮稳定同位素技术方法,分析评估了舟山枸杞岛近岸海藻场主要鱼类群落的营养结构特征及其季节变化。结果表明,海藻场茂盛期(春、夏季)主要鱼类的δ¹³C值范围为-20.4‰～-12.8‰,均值为-16.1‰,其δ¹⁵N值范围为4.1‰～10.4‰,均值为8.4‰;海藻场衰退期(秋、冬季)主要鱼类的δ¹³C值范围为-17.9‰～-14.4.‰,均值为-16.1‰,δ¹⁵N值范围为7.6‰-12.9‰,均值为9.7‰。钩虾和麦秆虫对褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)、大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)和斑头鱼(Agrammus agrammus)等海藻场定居种类的食源贡献率最大,浮游动物对黄姑鱼(Nibea albiflora)和皮氏叫姑鱼(Johnius belengerii)的等非藻场定居种类食源贡献最大;应用SIBER模型计算显示枸杞岛海藻场茂盛期的主要鱼类群落生态位空间、核心生态位...     

西北太平洋公海秋刀鱼碳、氮稳定同位素特征研究

秋刀鱼(Cololabis saira)广泛分布于西北太平洋海域,是我国重要的大洋性远洋作业对象之一。为研究秋刀鱼摄食以及营养生态位特征,基于2018年7～11月西北太平洋公海采集的秋刀鱼样本,分析了秋刀鱼肌肉样本的碳、氮稳定同位素特征。结果表明:(1)样本碳稳定同位素(δ¹³C)值范围在-24.60‰～-20.69‰之间,氮稳定同位素(δ¹⁵N)值范围在6.49‰～11.11‰之间,以桡足类作为基线生物,营养级范围在2.44～3.71之间。(2)雌雄样本间δ¹³C值、δ¹⁵N值、营养级均不存在显著性差异(P>0.05);雄性样本核心生态位(SEAc)和总生态位(TA)均高于雌性。(3)广义相加模型(Generalized Additive Model,GAM)显示,δ¹³C值、δ¹⁵N值和营养级值均随体长增加而增大(P<0.05);251～260 mm体长组间的SEAc高于其他体长组;聚类分析结果表明,体长小于280 mm和大于280 mm的...     

SAR极化特征图像与σ0图像的海洋内波可视性对比

利用ALOS PALSAR全极化SAR内波图像,对比分析了SAR海洋内波在11种极化特征与后向散射系数(σ⁰) 图像中的可视性。在提取的SAR极化特征图像中,Lambda值的内波特征最为明显,极化熵和极化角次之。与σ⁰图像相比,Lambda值的内波可视性优于同极化的σ⁰图像;对于极化熵和极化角,沿距离向传播的内波可视性优于同极化的σ⁰图像,沿方位向传播的内波可视性略差于同极化的σ⁰图像,两者均优于交叉极化的σ⁰图像。HH/VV极化比、归一化圆极化系数和Bata值的内波特征较弱;HH/HV极化比、VV/VH极化比、Gamma值、Delta值和各向异性指数的内波图像均不清晰,无法识别内波。     

红海湾远海梭子蟹Portunus pelagicus的食物组成及营养位置分析

利用稳定同位素技术;分析了2015年5月在红海湾海域采集的远海梭子蟹Portunus pelagicus及其潜在食物的碳（δ13C）和氮（δ15N）稳定同位素比值;通过稳定同位素混合模型（SIAR）;估算不同食物对远海梭子蟹食性的相对贡献。结果表明:远海梭子蟹的δ13C值在-18.1‰~-14.1‰之间;δ15N值的范围为9.8‰~13.8‰;平均值分别为-16.9‰±1.3‰和12.1‰±2.3‰。δ13C和δ15N值的变化范围均较大;表明远海梭子蟹食物来源广泛、多样。远海梭子蟹的食物主要由双壳贝类、螺类、鱼类、头足类、虾类、蟹类和藻类组成。SIAR模型计算结果显示:藻类为远海梭子蟹的主要食物;其平均贡献为32.5%;双壳贝类的相对食性贡献为21.9%;虾类、螺类、鱼类和蟹类的平均贡献差异较小;分别为9.7%、9.7%、9.6%和9.3%;头足类的贡献最低;仅为7.3%。此外;根据δ15N值及营养位置的计算公式得出:远海梭子蟹在红海湾海域位于2.91±0.68营养级。远海梭子蟹的7类潜在食物中;藻类的营养位置最低;为1.21±0.58;其次为双壳贝类;为2.00±0.25;蟹类、螺类、虾类和鱼类的营养位置分别为2.85±0.33、2.87±0.26、3.01±0.16和3.08±0.18;头足类的最高;为3.41±0.17。