珊瑚礁对热液流体的地球化学记录—来自南海西沙永兴岛珊瑚礁稀土元素的证据

碳酸盐岩中稀土元素的含量、配分模式及元素异常记录了周围沉积水体的特征,能够很好地指示古海洋及沉积环境。珊瑚具有的高分辨率和稀土元素的高稳定性的特点,能够忠实地记录周围海水的地球化学特征。本文以南海西沙宣德环礁永兴岛142～84 ka发育的珊瑚礁为研究对象,通过主微量元素含量,尤其是稀土元素含量及其配分图解,判断珊瑚礁形成时周围水体的特征。结果表明自142 ka以来,永兴岛大部分珊瑚礁具有正常海相碳酸盐岩的稀土配分特征,表现为LREE亏损,Ce负异常及高的Y/Ho比值,表明周围水体属于开阔的浅海,但是位于23 m处(年龄为114 ka)的滨珊瑚骨骼格架除了有正常海相碳酸盐岩的特征外,还具有明显的Eu正异常,这表明其形成时有热液流体的加入。经过模型计算,认为在滨珊瑚骨骼格架的生长阶段,至少有0.1%的热液加入周围的海水中。通过资料查询和年龄对比,认为这些热液可能与高尖石岛或海南岛火山活动有关。     

造礁珊瑚骨骼δ^13C及其反映的环境信息研究概况

造礁珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ是记录环境变化的重要参数之一,本文总结了其研究概况：（１）光合作用及与之相关的环境参数如日照、云量等影响珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ的主要因素;（２）珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ能揭示日照时数、ＥＮＳＯ等环境信息;（３）珊瑚骨骼δ＾１３Ｃ与δ＾１８Ｏ有正相关、负相关和无相关３种情况,可以解释相应的环境状况。     

印度洋珊瑚记录的气候和环境变化

印度洋对于我国的政治经济和气候变化都极为重要。造礁珊瑚分布广泛(遍布印度洋和太平洋热带海区)、其文石骨骼具有年轮结构、非常适合U/Th高精度定年,且地球化学指标记录准确可靠。因此,用珊瑚作为记录载体,可有效地将气候和环境变化记录的时间序列延长至器测之前。文章首先介绍了印度洋珊瑚的分布、现状以及重要性等概况;然后从环境污染、古风暴、古海平面和气候变化[包括亚洲季风、降雨和大气环流、海表水温(SST)和IOD(Indian Ocean Dipole,IOD)、洋流]等方面综述了印度洋珊瑚在印度洋气候和环境变化记录中的作用和贡献;最后根据笔者的认识,进行了简单的小结和点评。     

海南岛滨珊瑚δ18 O对环境条件的响应

利用采自海南岛东岸沙老岸礁的活体橙黄滨珊瑚岩心,测试了其中11 a(1992—2002)的珊瑚骨骼氧同位素组成。通过与同期观测记录的海洋表面温度、海洋表层盐度进行比较分析,提出珊瑚δ18O对环境条件变化的响应特征。该地区珊瑚δ18O的年际变化主要受海洋表面温度的控制,而以夏季为代表的季节性变化则主要受海洋表层盐度的影响。     

热带海洋环境研究的新代用指标——造礁珊瑚14C记录

造礁珊瑚具有独特的生物学和生态学特性 ,珊瑚骨骼生长带详细记录了珊瑚生长的历史和环境变化信息 ,具有高精度、高分辨率的特点 ,是研究热带海洋环境的重要信息载体。造礁珊瑚及其环境记录已成为国际上最重要和最活跃的研究前沿之一 ,多个国际研究计划都提出利用珊瑚高分辨率的代用指标进行热带海洋气候、环境变化历史的重建研究［１～３］。近年来 ,随着物理、化学等分析测试技术的发展 ,珊瑚环境代用指标的研究获得了重大突破 ,其中以热带海洋表层海水温度 (ＳＳＴ )的研究最为广泛 ［３，４］,已经建立了分辨率可达年、月甚至周尺度的珊…     

珊瑚骨骼生长特征的数字影像分析

造礁珊瑚骨骼一般呈年周期性带状生长,生长特征变化与周边环境有密切关系,具有重要的环境指示意义。本文依据珊瑚骨骼生长带X射线成像原理,利用计算机的数字化和影像处理功能,提出了珊瑚骨骼生长带数字影像分析的方法,能获得较传统方法更高分辨率和精度的珊瑚生长信息。利用该方法提取了海南岛三亚湾滨珊瑚骨骼月尺度的生长密度、生长率的变化序列,并探讨了生长密度、生长率的变化特征及其与主要环境因素的关系。     

鹿角杯形珊瑚骨骼构造和显微结构的研究

石珊瑚骨骼对重建古海洋古气候环境,评估珊瑚礁对未来气候变化、海洋酸化的响应和反馈,辨识现存造礁石珊瑚种属及其演化途径有着十分重要的作用和意义。为了更好地认知造礁石珊瑚骨骼特征,在三亚海域采集了常见的造礁石珊瑚——鹿角杯形珊瑚Pocillopora damicornis,通过扫描电镜(结合EDS能谱仪)、红外分光显微镜分析其碳酸钙骨骼结构和成分的特征,结果表明鹿角杯形珊瑚骨骼主要成分为文石,少数骨骼样品的空腔中发育有极少量方解石矿物。虽然鹿角杯形珊瑚骨骼宏观架构和中观架构在群体间和单体间存在诸多差异,但不同形态的骨骼样品具有基本相同的发育模式和基础结构单元。同时,发现鹿角杯形珊瑚骨骼内部空腔存在有次生文石沉积发育现象,同时常伴生着水镁石矿物的发育,而且这与骨骼中的钻孔穴居动物有很大关联。     

海南岛近岸滨珊瑚稀土元素的年际变化与海平面等因素的相关性探讨

用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了海南岛东部龙湾滨珊瑚1981-1996年稀土元素(rare earth elements, REE)的年际含量.结果表明龙湾珊瑚的REE元素含量呈现明显的年际下降趋势.线性回归显示,在年际的分辨率下,龙湾珊瑚REE同海平面呈显著的负相关关系,相关系数达到 -0.5--0.8.龙湾珊瑚REE含量与降雨量、径流量、海表温度(SST)以及珊瑚自身的生长率和钙化率的相关性不显著.分析表明,当海平面快速上升时,河口附近珊瑚受到来自河流的陆源物质影响减弱,海平面上升是控制该区域珊瑚REE含量年际变化的主导因素.南海是西太平洋最大的半封闭边缘海,通过珊瑚的REE记录,有利于开展海平面的重建工作,增进我们对过去数百年来海平面的变化序列以及全新世时期亚轨道尺度海平面变化的幅度、周期以及变化机制的理解.     

南海珊瑚古气候学研究若干进展

造礁珊瑚骨骼中保存着丰富的古气候古环境信息。文中概述了９０年代以来中国科技人员研究南海珊瑚礁和珊瑚礁、发展高精度珊瑚年代学，建立后报海面温度（ＳＳＴ）计，重建ＳＳＴ序列、由珊瑚礁推算古海平面变化等方面的研究结果。     

珊瑚荧光的古降水记录

珊瑚作为热带海洋气候环境的信息载体，不仅记录了过去海洋信息，也记录了陆源环境信息。Isdale于1984年在《Nature》杂志上发表论文阐明珊瑚的黄绿荧光记录了Burdekin河的径流量变化以后，国际上对珊瑚荧光的研究逐渐发展起来，并取得了不少成果。研究表明，利用珊瑚荧光所提供的信息，可以重现过去大陆沿海的降雨变化情况、干旱或洪涝的变化旋回及入海河流的径流量变化。这对研究并重建过去气候环境、预报未来的气候变化趋势有着重要的意义。本文评述了国外对珊瑚荧光的研究进展、报道了本实验室进行了初步工作，同时，对珊瑚荧光作为环境地球化学新的代用指标所潜在的应用前景进行了讨论。     

莱州湾07钻孔沉积物晚更新世以来的元素地球化学特征

在莱州湾南岸的07孔岩心进行高分辨率采样的基础上,采用X荧光光谱法(XRF)、离子质谱法(ICP-MS)以及原子荧光光谱法(AF)等方法测试了研究区07孔的48种常微量元素以及稀土元素的含量,并对元素相对含量、随深度变化规律、特征比值以及稀土元素配分模式进行了研究。结果表明,07孔主要元素及特征比值在海陆地层分界处有明显变化,可以作为地层划分的指标之一。其中,Mn、Mg、Ca、Fe、Mg/Ca及K/Na等对沉积环境响应比较明显,Ba、Zr、Rb、Si/A1、Ti/A1和Rb/Sr对源区的母岩类型、风化程度及搬运距离的变化敏感;07孔常微量元素垂向变化较大,在3次海侵地层中呈明显变化,并对应多个峰值。化学元素的变化规律所反映的地层特征与晚更新世以来的气候和海平面的变化有较好的对应关系。07孔不同深度沉积物的稀土元素球粒陨石标准化配分模式与黄河沉积物的相似,呈轻稀土元素富集的右倾型。说明黄河是莱州湾南岸弥河-潍河多源河流三角洲沉积体系的物源之一,且对莱州湾南岸一定深度范围内的沉积地层有部分贡献。     

中太平洋富钴结壳稀土元素的地球化学特征

利用"大洋一号"调查船在中太平洋不同海区调查时获取的18个富钴结壳样品,采用化学分析及ICP-AES分析法,对中太平洋海区富钴结壳稀土元素的含量、分布特征、配分模式以及来源进行了分析和研究,结果表明:(1)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素含量异常高,总量为1703×10-6～2879×10-6,约为正常深海沉积物、有孔虫核壳和海水中稀土元素含量的10～100倍,与莱恩群岛和夏威夷群岛海区结壳中稀土元素的含量接近,且明显高于约翰斯顿岛、马绍尔群岛和南中国海等海区结壳中稀土元素的含量;(2)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素的配分模式基本相同,轻稀土元素富集,尤其是Ce元素相当富集,呈较为明显的正异常,而重稀土元素则普遍亏损;(3)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素与海水中稀土元素的配分模式为明显的镜像关系;(4)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素总量与Mn呈显著正相关,与Mn/Fe相关不明显,反映出研究区结壳中的稀土元素主要来自于海水和上覆水的缓慢沉积以及火山喷发、洋底玄武岩风化淋漓和生物化学沉积。     

中太平洋和中国南海富钴结壳稀土元素地球化学

对中太平洋海山和中国南沙海盆富钴结壳中稀土元素的含量、分布特征、配分模式分析结果表明:富钴结壳中稀土元素含量非常高,总量为1 380×10-6~2 360×10-6,约为正常深海沉积物和海水中稀土元素含量的10~100倍,与大陆地壳丰度相比Ce最为富集;中太平洋海山区和中国南沙海盆富钴结壳中的稀土元素配分模式与其他海域基本相同,属轻稀土元素富集、重稀土元素亏损型;Ce元素含量和轻重稀土元素的比值沿生长方向逐渐降低,底层比顶层高出近一倍;不同海域富钴结壳中稀土元素的含量变化较大,夏威夷群岛富钴结壳中的稀土元素总量最高,中太平洋海山区中等,中国南沙海盆偏低。     

UTEVA树脂分离纯化珊瑚中铀、钍的改进研究

珊瑚是记录海洋环境变化信息的载体之一,测定其U/Ca比值可重建海水温度或测定Th/U同位素比值可计算年龄重建海平面高度等.准确测定珊瑚中U、Th含量及同位素比值是提取所记载的海洋环境变化信息的前提,其难点在于高Ca基体分离和痕量U、Th富集纯化.基于此,本研究拟采用UTEVA树脂改进了一步富集分离珊瑚中U、Th的前处理...     

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。     

珊瑚生长带及其环境意义

块状珊瑚(如滨珊瑚、蜂巢珊瑚等)具有生长带。珊瑚生长带类似于树木年轮，有“海上树轮”之称，是一种时间分辨率高且连续记录时间较长的生物钟，为热带、亚热带海域海水环境和气候条件的绝佳记录材料。识别和提取珊瑚生长带中环境信息记录，对边缘海古海洋学和全球变化研究具有重要意义．     

环境变化对造礁石珊瑚营养方式的影响及其适应性

造礁石珊瑚是珊瑚礁生态系统的框架生物,它们既能够通过共生藻的光合作用进行自养,也能够通过触手捕获和黏液吸附等方式进行异养。通过研究造礁石珊瑚光合自养以及异养营养的机理和过程,系统分析了光照、温度、营养盐、潮汐、水流、CO2质量浓度以及食物的可获得性等因素对造礁石珊瑚光合自养和异养营养产生的影响,并讨论了珊瑚的这2种营养方式对环境变化的适应性。在环境适宜的条件下,光合自养是健康造礁石珊瑚的主要营养方式;当珊瑚自养营养的供给受到限制时,异养营养能够在一定程度上弥补其营养缺失,甚至可能成为珊瑚的主要营养方式。造礁石珊瑚的2种营养方式能够对不同环境因素的变化做出不同响应,并通过两者之间的互补以适应环境变化。今后研究的重点应放在归纳各类因素对造礁石珊瑚2种营养方式的影响;深入研究造礁石珊瑚异养营养方式的规律与环境适应性;厘清造礁石珊瑚光合自养与异养营养之间的关系和协调模式。     

珊瑚的高精度热电离质谱定年和Sr/Ca温度计对古环境研究意义

珊瑚等海底沉积物中留下了过去气候变化的高分辨率记录,利用高分辨中的取样方法和热电离质谱（TIMS）铀系法对其进行测年,可以提取很短时间间隔内的环境参数,进一步证实了海洋珊瑚骨骼的Sr／Ca与海水温度间有很好的相关关系,是恢复古环境的一个有效方法。     

稀土元素配分曲线的相似性度量算法及其在黄海沉积物物源判别中的应用

稀土元素配分曲线常被用于判别沉积物物源，相同物源沉积物的稀土元素配分曲线往往具有相似的形态特征。然而，当前稀土元素配分曲线相似性判别仍然采用人眼目视判别，主观性较强且无法实现定量判别，因此需要一种统一的度量手段实现稀土元素配分曲线的定量相似度计算，进而在此基础上开展聚类、分类等统计分析操作，充分挖掘稀土元素数据中的物源信息。本研究提出一种稀土元素配分曲线相似性度量算法，该算法不受稀土元素绝对丰度的影响，能够有效甄别稀土元素配分曲线之间形态上的差异。该算法的聚类结果显示，黄河和长江是南黄海中部泥质区的主要物质来源，黄河黏土粒级物质可以由沿岸流输运至黄海33°N处，长江黏土粒级物质被黄海暖流携带北上最远至黄海36°N附近，西朝鲜海洋锋面将朝鲜半岛河流的影响范围限制在了其东侧；东南黄海泥质区除了接收朝鲜半岛河流的供给外，其南部还接收了中国河流的细粒物质供应。     

珠江口伶仃洋海区表层沉积物稀土元素分布特征及配分模式

珠江口伶仃洋海区表层沉积物中的稀土元素的含量变化范围较大（１７０．３４～３４４．６０μｇ／ｇ）,平均含量为２７２．０２μｇ／ｇ,远高于陆壳平均含量（２００μｇ／ｇ）和华南地区花岗岩中稀土元素的平均含量,接近于全球沉积物平均稀土元素含量上限。以轻稀土富集为主,富集系数在１．５１～２．４３之间。经北美页岩标准化后,伶仃洋海区沉积物配分模式呈负斜率配分型;与南海沉积物中稀土分布具有相似性,说明二者具有同源性。