走向地球系统科学的必由之路

2003年9月30日,大洋钻探计划将宣告结束。在这历史性的时刻,我们一方面赞颂这项空前规模的国际合作,19年来不断创新的辉煌历程;另一方面也为我国地学界感到庆幸,我们赶在世纪帷幕落下之前,进入了深海研究的科学前沿。国际深海科学钻探至今35年(DSDP,1968—1983;ODP,1985—2003),如果要用一句话来概括其科学贡献,那就是推动地球科学进入了“地球系统科学”,或者说“地球系统演化”的新阶段。确实,地球表面60%是超过2000m的深海,缺了深海不可能得到全球概念。深海沉积中堆积的海洋浮游生物,集四大圈层的信息于一身,也为研究过去的全球…     

我国参加大洋钻探的近十年回顾与展望

1999年南海首次大洋钻探,有力促进了中国的深海研究,使中国进入了国际深海研究的前沿。15年后第二次南海大洋钻探的实施,标志着中国在该国际计划中作用的加强。回顾了参加IODP 10年(2003—2013年)来深海研究的进展,并展望未来,讨论中国大洋钻探在新10年IODP(2013—2023年)中的打算。中国大洋钻探提出了分3步走的发展计划:第一步争取再实现1~2次"互补性(CPP)"大洋钻探航次;第二步学习欧盟,争取也成为IODP的"钻探平台提供者";第三步和国际科技界合作,建造新一代的中国大洋钻探船。     

南海南部17962柱状样生物硅沉积记录及其古海洋意义

生物硅沉积记录可以反映海洋表层水体的古生产力。南海南部１７９６２柱状样３万余年来的生物硅堆积速率曲线表明,南沙海区古生产力的升高与一系列变冷事件,如冰期中的Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件、冰消期新仙女木事件、中晚全新世变冷事件等有良好的对应关系。冬季风的强化及由此导致的海洋古生产力的升高可能是上述良好对应关系的内在原因。     

更新统下界的半世纪之争

更新统下界的厘定从１９４８年提出任务,１９８４年建立意大利Ｖｒｉｃａ国际层型剖面(界线年龄为１．８Ｍａ),到１９９８年界线下移(到２．５Ｍａ)的建议未获通过,国际争议前后延续了半个世纪,迄今仍未平息。问题的实质在于新生代最晚期缺乏全球性的重大生物演化事件,而且与其它地质时代不同,第四纪的陆相地层具有特殊的重要性。     

青藏高原隆起及海陆分布变化的亚洲大陆气候的影响

我们利用经过改进的ＮＣＡＲ ＣＣＭＩ动力气候模式并综合出一个４０￣５０ＭａＢ．Ｐ．的下垫面情景,进行了海洋陆分布和ＳＳＴ分布由古代到现代、青藏高原由隆起初期、隆起到现代高原一半和现代高度和５个情景的数值试验。结果表明,从古代到现代,模拟的中国气候是变冷的并且东部变湿而西北部变干。青藏高原的隆起是模拟出来的中国变冷的主要原因。青藏高原从隆起初期到隆起到现代高度一阗时期中国地区降水是增加的,但当继续隆     

南海深水底质中氧化还原带的有孔虫壳体沾染

海洋底质表层沉积物中的有孔虫壳体沾染上锰质微粒是沉积介质化学条件的反映。南海深水底质沉积物的四个沉积带中分别峭同量有孔虫沾染壳,有孔虫沾染壳的比例在垂向上的分布存在着这样一个规律：最上部的氧化带中较少;其下覆的氧化还原接触带中最多;至氧化还原过渡带和还原带中又变少。这说明有孔虫壳体在埋葬过程中经历了一个无沾染白色壳→沾染壳→无沾染白色壳的变化,也反映了表层沉积物孔隙中锰的生物地球化学过程。沉积物中     

探索南海深部的回顾与展望

中国深海的科学探索,起步晚、发展快,仅二十多年的努力,就使南海成为深海研究的国际前沿.深海科学钻探、长期观测系统和海底深潜,被喻为探索深海的"三深"技术,三者为南海深部探索提供了技术基础,取得了突破性的科学进展.南海五次国际大洋钻探航次,在三四千米的深海区取芯上万米,其中6处钻进了岩浆岩基底,揭示了南海成因的奥秘.通过南海深海沉积的研究,发现了低纬区水、碳循环直接响应地球轨道变化的证据,从而提出了低纬过程也能驱动全球气候变化的新认识,质疑北极冰盖决定一切的传统观点.通过洋陆过渡带基底的探索,发现作为西太平洋俯冲带产生的边缘海盆地,南海有着岩浆活动始终活跃、岩石圈破裂迅速等一系列特色,从而提出板缘张裂的新概念,质疑大西洋模式作为海盆成因机制的普适性,指出"南海不是小大西洋".通过深水锚系长期观测和深潜技术的应用,发现了南海深海环流的气旋式结构特征,实现了深海沉积的等深流和浊流搬运的现场观测,取得了微型生物碳泵和碳、氮耦合等生物地球化学方面的研究突破,发现了南海的锰结核、古热液口和深海冷水珊瑚林.南海的深海探索历来具有国际规模与重要影响,而近二十年来的研究进展主要是在中国科学家主持下取得,其中国家自然科学基金委员会为期八年的"南海深部过程演变"研究计划(2011～2018),在科学探索中起了核心作用.     

大洋"生物泵"--海洋浮游植物生物标志物

海洋浮游植物承担着目前地球上光合作用的一半任务,对大气CO2浓度和全球碳循环有重要的调控作用。从“铁假说”到“硅假说”,反映了大洋“生物泵”尤其是海洋中的不同浮游植物群对过去气候变化的响应和反馈。根据不同浮游植物产生的特定生物标志物可以定量再造海洋浮游植物群落组成,如岩藻黄素、CO2甾醇主要来自硅藻;而19’-己酰氧基岩藻黄素、C37—C39烯酮主要来自定鞭藻中的颗石藻。许多研究已成功利用现代环境中的色素和古代沉积物中的类脂物质,恢复水体中不同浮游植物的生物量和群落组成。虽然目前海洋浮游植物与生物标志物之间的关系还有待完善,但与其他方法相比仍不失为一种快速、有效的方法,在未来的海洋环境检测和古气候研究领域有重要的应用前景。     

深海记录中的热带过程及其周期性

地球运行轨道参数包括偏心率、斜率和岁差, 在地质时期分别具有413ka和100ka、41ka、23ka和19ka的周期, 它决定地表太阳辐射在不同纬度和季节的周期性变化.太阳辐射变化中, 岁差周期最为明显, 斜率周期在中高纬度比较明显, 而偏心率周期本身作用微弱, 主要通过调控岁差周期的变幅影响气候.传统的地球轨道驱动理论认为, 北半球高纬的太阳辐射决定全球冰量和地表的气候变化, 轨道周期可能线性地反映到气候变化的周期中去.实际的深海记录反映的情况并非如此, 尤其在热带海区, 气候替代性指标的周期性与太阳辐射的周期性既存在相似性, 也存在较大区别.相似性在于, 热带海区的气候替代性指标均表现出较强的岁差和斜率周期, 而且通常情况下岁差周期的强度要高于斜率周期的强度, 说明热带海区的气候变化受控于岁差调控的太阳辐射的变化; 区别性在于, 热带海区气候替代性指标通常表现出较强的不容忽视的100ka、413ka的偏心率周期和10ka左右的半岁差周期, 而且100ka、413ka的偏心率周期还是季风系统的典型周期, 说明热带海区的气候变化并不是简单的线性响应太阳辐射的变化, 也不完全受北半球高纬的控制, 而是具有自身的特性.