黄海秋季典型站位沉降颗粒物的垂直通量

2002年9月,在海州湾外侧(E1站)、黄海冷水团(E2站)和黄、东海毗邻水域(E3站)分别放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物,研究其垂直通量.结果显示,E1、E2和E3站底层颗粒物沉降通量分别为215.44 g/(m2·d)、165.51 g/(m2·d)、873.91 g/(m2·d),POC沉降通量分别为3.15 g/(m2·d)、2.22 g/(m2·d)、10.49 g/(m2·d).生源颗粒物是E1站位次表层POC的主要来源.E3站水体底层的大量悬浮颗粒物主要来自沉积物的再悬浮,再悬浮强烈程度及影响深度均高于E1站.通过模型计算出E2站底层颗粒物再悬浮比率平均(±SD)为95.65(±2.14)%,底表沉积物再悬浮通量占总再悬浮通量的百分比(X值)为89.53%,显示秋季底部平流对黄海冷水团区再悬浮通量影响不大,但这种影响在夏季相对较强.E2站POC净沉降通量为192 mg/(m2·d),生源颗粒物是此站位POC通量的主要贡献者.由于温跃层的长期存在,营养盐贫乏,生物生长受到抑制,导致黄海冷水团区秋季POC通量小于夏季.     

南极普里兹湾海域的近现代沉积速率

沉积速率主要受上层海洋生物生产的影响,而在湾口浅滩区沉积速率则主要受底栖生物的影响。此外,水流、水体稳定度、冰封期长短和海底地形等条件也对沉积速率产生一定的利用中国第21次南极科学考察获得的普里兹湾海域的沉积物样品,运用沉积地层同位素210Pb测年技术,探讨了该海域沉积物的近现代沉积速率及其影响因素。研究结果表明,南极普里兹湾海域的近现代沉积速率变化范围在0.47～1.88 mm/a之间,平均值为1.06 mm/a,高于南极罗斯海而低于威德尔海,总体上与南、北极多个海区的沉积速率相当。在湾内和冰架边缘区影响,沉积速率的分布是多种因素共同控制的结果。在生物量较高、水体条件较为稳定的湾内中心区域,沉积速率较高,而冰架边缘区的沉积速率则较低     

南海表层沉积物与沉降颗粒物中有机碳的δ~（13）C对比研究及其古环境再造意义

对南海表层沉积物与沉降颗粒物有机碳的δ13C进行了对比研究,从古环境再造方面探讨了陆源和海源对南海表层沉积物的贡献。南海表层沉积物有机碳的δ13C比沉降颗粒物中有机碳的δ13C偏重表明,Suess效应对南海现代过程的影响不可忽视,两者的δ13C差值反映了Suess效应对南海现代过程的影响程度。利用两者的δ13C差值,对现代陆源和海源有机碳的δ13C进行修正后,计算得到,在南海陆架周围表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为48%,海源的比例为52%;在远离陆架的表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为14%,海源的比例为86%。     

南海表层沉积物与沉降颗粒物中有机碳的δ13C对比研究及其古环境再造意义

对南海表层沉积物与沉降颗粒物有机碳的δ13C进行了对比研究,从古环境再造方面探讨了陆源和海源对南海表层沉积物的贡献。南海表层沉积物有机碳的δ13C比沉降颗粒物中有机碳的δ13C偏重表明,Suess效应对南海现代过程的影响不可忽视,两者的δ13C差值反映了Suess效应对南海现代过程的影响程度。利用两者的δ13C差值,对现代陆源和海源有机碳的δ13C进行修正后,计算得到,在南海陆架周围表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为48%,海源的比例为52%;在远离陆架的表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为14%,海源的比例为86%。     

南海北部1987～1988年颗粒物质和硅藻通量的季节性变化:季风气候与 El Nino的响应

南海北部1987年9月～1988年10月沉积物捕获器中颗粒物质和硅藻通量的季节性变化受到季风气候的控制.颗粒物质与硅藻在东北和西南季风盛行期增加,在季风转变期减少.浅层和深层的颗粒总通量、蛋白石通量、碳酸钙通量、蛋白石/颗粒总通量比值、碳酸钙/颗粒总通量比值、有机碳/磷的比值以及浅层硅藻Thalassionema nitzschioides、Coscinodiscus excentricus、Coscinodiscus nodulifer、Nitzschia marina和Rhizosolenia bergonii的通量在东北季风期间明显地增加了,这些变化可能与1987年～1988年发生的EINino事件相关.     

南海北部1987～1988年颗粒物质和硅藻通量的季节性变化:季风气候与El Nio的响应

南海北部１９８７年９月～１９８８年１０月沉积物捕获器中颗粒物质和硅藻通量的季节性 变化受到季风气候的控制。颗粒物质与硅藻在东北和西南季风盛行期增加，在季风转变期减 少。浅层和深层的颗粒总通量、蛋白石通量、碳酸钙通量、蛋白石／颗粒总通量比值、碳酸钙／颗 粒总通量比值、有机碳／磷的比值以及浅层硅藻Ｔｈａｌａｓｓｉｏｎｅｍａ ｎｉｔｚｓｃｈｉｏｉｄｅｓ、Ｃｏｓｃｉｎｏｄｉｓｃｕｓ ｅｘｃｅｎｔｒｉｃｕｓ、Ｃｏｓｃｉｎｏｄｉｓｃｕｓ ｎｏｄｕｌｉｆｅｒ、Ｎｉｔｚｓｃｈｉａ ｍａｒｉｎａ和Ｒｈｉｚｏｓｏｌｅｎｉａ ｂｅｒｇｏｎｉｉ的通量在东北 季风期间明显地增加了，这些变化可能与１９８７年～１９８８年发生的ＥＩ Ｍｉ　ｏ事件相关。     

Seasonal variability of deep ocean particle fluxes and particle composition in the north open sea of Prydz Bay

Time-series Mark VII sediment trap was deployed at 72°58.55′E, 62°28.63°S (north of the Prydz Bay, Antarctica) during the cruise of CHINARE-15 in cooperation with University of Marine of America. Seasonal variability of deep ocean particle fluxes and biogenic components were investigated in order to reveal the fluxes and biogeochemistry of sinking particles in the deep ocean. The results show that the total mass flux of sinking particles at a water depth of 1000 m ranges from 13.00 to 334.59 mg⋅d⁻¹⋅m⁻²). A marked seasonal variability exists in the fluxes of all particle components reflecting the seasonal changes in upper water productivity. Biogenic material was a significant component and biogenic silica represented more than 80% of the biogenic matter, reflecting a diatom dominated system, but a lithogenic fraction is always present. The fact that the POC dominated over particulate inorganic carbon (as CaCO₃) and C_inorg/C_org was always greater than 1, indicate a net removal of CO₂ from surface water by biological activity. __________ Translated from Acta Oceanologica Sinica, 2006, 5: 49–55 [译自:海洋 学报]     

东南极普里兹湾陆隆区脊状沉积体的结构和形成过程

东南极普里兹湾陆隆区发育数个近垂直陆缘的脊状沉积体,这些沉积体记录了区域冰川活动和底流变化的历史。本文主要利用多道地震资料和水深资料对这些脊状沉积体的平面展布、走向上的结构差异进行了研究,在此基础上讨论了不同脊状沉积体的形成过程。结果表明研究区内脊状沉积体有两种不同结构类型:西部Wild峡谷两侧不对称发育的浊流堤岸沉积形成两个平行峡谷的脊状沉积体;东部数个脊状沉积体的形成与其下长期存在的浊流活动引起的穿时沉积间断面有关。不同峡谷的浊流活动起始时代不一,西部的Wild峡谷起始时代和陆隆区冰海沉积起始时代(P1)一致;东部Wilkins峡谷以及Murray峡谷从后期的P3(约26.1 Ma)开始,代表普里兹湾地区的一次冰川极盛事件。研究区所有峡谷及其浊流活动均随时间向海扩展,造成相应的脊状沉积体向海扩展。在脊状沉积体外缘区域,浊流输送而来的细粒沉积物在向西的底流作用下形成大型深海沉积物波。     

东南极普里兹湾地区花岗岩类的锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义

东南极普里兹湾地区出露大量泛非期花岗质岩类,利用IA-ICP-MS锆石U-Pb原位定年方法测得达尔克花岗岩、蒙罗克尔花岗岩和阿曼达花岗岩的年龄分别为519±2Ma,497±2Ma和498±7Ma.所有普里兹湾地区花岗岩类均具有较高的全碱含量以及K2O/Na2O、FeO^T/（FeO^T＋MgO）和104Ga/Al比值,较低的Mg、Ca、Cr和Ni丰度,表现出A型花岗岩的特点,同时还富集大离子亲石元素和稀土元素,不同程度亏损Sr、Nb、Ta、P和Ti,并具有高87Sr/86Sr初始比值和低εNd（t）值的同位素特征.研究结果表明,普里兹湾地区的岩浆活动可能与后碰撞的造山作用有关,包括岩石圈减薄、岩浆底侵和地壳伸展作用等.普里兹湾A型后碰撞花岗岩的确定支持普里兹带为碰撞造山带的构造属性.     

Reaction textures in calc-silicate granulites from the Bolingen Islands, Prydz Bay, East Antarctica: implications for the retrograde P–T path

Calc-silicate granulites from the Bolingen Islands, Prydz Bay, East Antarctica, exhibit a sequence of reaction textures that have been used to elucidate their retrograde P–T path. The highest temperature recorded in the calc-silicates is represented by the wollastonite- and scapolite-bearing assemblages which yield at least 760°C at 6 kbar based on experimental results. The calc-silicates have partially re-equilibrated at lower temperatures (down to 450°C) as evidenced by the successive reactions: (1) wollastonite + scapolite + calcite = garnet + CO₂, (2) wollastonite + CO₂= calcite + quartz, (3) wollastonite + plagioclase = garnet + quartz, (4) scapolite = plagioclase + calcite + quartz, (5) garnet + CO₂+ H₂O = epidote + calcite + quartz, and (6) clinopyroxene + CO₂+ H₂O = tremolite + calcite + quartz.
The reaction sequence observed indicates that a CO₂ was relatively low in the wollastonite-bearing rocks during peak metamorphic conditions, and may have been further lowered by local infiltration of H₂O from the surrounding migmatitic gneisses on cooling. Fluid activities in the Bolingen calc-silicates were probably locally variable during the granulite facies metamorphism, and large-scale CO₂ advection did not occur.
A retrograde P–T path, from the sillimanite stability field ( c. 760°C at 6 kbar) into the andalusite stability field ( c. 450°C at <3 kbar), is suggested by the occurrence of secondary andalusite in an adjacent cordierite–sillimanite gneiss in which sillimanite occurs as inclusions in cordierite.     

东南极普里兹带高级变质作用演化

东南极普里兹带是经历泛非期高级变质和强烈变形的造山带,其内发现有经历格林维尔期高级变质事件的残块。格林维尔期变质矿物组合局部见于姐妹岛和赖于尔群岛,其高峰变质条件达到>950℃和>0.95GPa。泛非期高级变质作用是区域性的,其高峰变质并不像前人想象的那样只发生在中低压麻粒岩相条件下,而是高达850~950℃和0.90~0.95GPa。这些岩石随后经历了近等温减压过程,在760~860℃和0.55~0.70GPa的条件下达到了重新平衡,并进一步减压或近等压冷却至450~750℃和0.30~0.50GPa。同造山的紫苏花岗岩在减压伸展阶段侵位于格罗夫山地区的变质杂岩中,而晚-后造山的A型花岗岩、伟晶岩和花岗岩脉则遍布于整个普里兹带,从而构成一个完整的造山演化序列。由此可见,现有研究资料支持普里兹带是一条冈瓦纳超大陆在泛非期拼合的碰撞造山带的认识。     

Magnetostratigraphy and paleoenvironmental significance of sediments from ANT29-P7-09 core in Prydz Bay,Antarctica

Due to the unique geographical location and sensitive response to global climate changes, the Antarctic region plays an important role in paleoclimate researches, and attracts great attentions from various scholars. One 324 cm long sediment core (ANT29-P7-09) was obtained from Prydz Bay, Antarctica, during the 29th Chinese National Antarctic Research Expedition. Based on sediment particle size, TOC, δ¹³C analyses and magnetism data, the authors show that the dominant magnetic minerals are ferrimagnetic pseudo single domain (PSD)-multi domain (MD) magnetite. Variations in the paleoenvironmental records allow us to define 4 zones in the core. These zones outline the climatic variations in the region since the late Early Pleistocene, including a warm period, a transitional period, and a cold period. The magnetic particle assemblage varies with glacial-interglacial cycles. Abrupt changes in particle size, TOC content, and geomagnetism occur at 102–90 cm deep in the core, indicating a sudden warming in the Antarctic region, signaling the onset of the Holocene. The authors identified 3 additional climatic signals in the middle part of the core (232–162 cm) that show unexpected cooling events during the warm period in Prydz Bay, Antarctica.     

南极普里兹造山带性质及构造变形过程

南极大陆足世界上最古老的大陆之一,是冈瓦纳大陆的重要组成.第一次南极科学考察以来,中国地质科学院一直参加南极研究.目前为止,已有33人次参加了14次南极考察,其中2人进入南极内陆格罗夫山考察.经过几代科学家20多年的努力,取得了一系列成果.传统观点认为,东南极大陆是由太古宙陆核与围绕陆核的元古宙活动带组成,东冈瓦纳大陆在晚元古代格林威尔事件后完成统一大陆的构建.上世纪90年代初,在原属于环东南极格林维尔活动带的不同部位识别出-系列晚新元占-早古生代的泛非期(约500 Ma)构造热事件,对传统的东南极大陆模式提出了挑战.其中,普里兹湾地区泛非构造热事件在最近几年的研究中被中国科学家证明向南延伸到南极内陆的格罗夫山一带,在东南极大陆内部形成了一条泛非期构造带.然而,普里兹带的构造属性一直受到研究者的争论.人们关注的焦点是这条泛非期普里兹构造带到底是一条陆内变形带?还是板块碰撞带?因为这个问题直接关系到东南极大陆的结构与形成时代,更关系到东冈瓦纳大陆形成演化过程的重建.2007年,"南极普里兹带1:50万地质图编制"与"南极埃默里冰架-格罗夫山综合地质调查与研究"课题组对普里兹带研究取得了重要进展:①完成了我国在南极的第一张中比例尺地质图,为普里兹构造带的研究、为探讨冈瓦纳大陆的重建,奠定了新的基础;②格罗夫山地区首次发现高压麻粒岩,根据石榴子石的化学环带和单斜辉石原始成分的恢复获得峰期变质条件为12.9~15.8 kb、810~910℃,减压退变质条件为7.6~10.3 kb、700~760℃,具有顺时针演化的P-T轨迹.SHRIMP锆石U-Pb定年揭示高压变质作用发牛的时代为545~542 Ma.这项成果首次为确认普里兹构造带为碰撞造山带提供了直接的岩石学证据;③普哩兹构造带麻粒岩地体变质作用、花岗岩浆侵位构成的热事件经历了ITD+IBC发展轨迹,也是大陆碰撞带的指示标志;④基本上确定了普里兹构造带构造格架与变形序列及演化过程;⑤发现格罗夫山地区大型低角度韧性剪切变形带,变形时代为.530~480 Ma;⑥格罗夫山地区NENNE向延伸的沟谷-纵岭地貌特征是由于晚中生代到新生代区域上蓝伯特裂谷发育过程中形成的.     

Antarctic Glacial Retreats and the Records of Sea Level Change in Deposits at the North Bank of the Shenzhen Bay,South China

In view of the huge ice cover of 24.5 X 10⁶ km³ in Antarctica, which accounts for over 90% by volume of the ice body on earth, the movement of Antarctic glaciers is a major control on global sea-level change and climatic fluctuation. As recorded in the Quaternary deposits in King George Island, West Antarctica, three rapid ablations can be recognized at 11000, 9000 and 6100 years ago and the global climate within the past 6000 years is characterized by small-amplitude warm-cold fluctuation. Intertidal deposits at the north bank of the Shenzhen Bay suggest a periodic variation in sea level in about every 670 years over the last 6000 years with low sea levels recorded in the periods of 5500-4900, 3900-3600, 2400-2200 and 1300-1200 years ago. Between these periods the sea level rised for about 80 cm on average. The modern warming climate in the last century corresponds with a rise of sea level at the rate of 2~3 mm/a. A state key project under the Antarctic Science & Technology Program (No. 905-02-04-03) and is partially financially supported by the Natural Science Foundation of Guangdong Province.     

东南极普里兹带多期变质作用及其对罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆重建的启示

东南极普里兹带是一条经受格林维尔期和泛非期高级构造热事件影响的多相变质带,其构造演化过程与罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆的形成密切相关。新的岩石学和年代学资料表明,普里兹带中的格林维尔期高级变质作用是区域性的,并经历了>970Ma和930~900Ma两个演化阶段(期),变质条件达到相对高温高压的麻粒岩相。格林维尔期造山作用起始于活动大陆边缘或岛弧环境下的岩浆增生,最后发展到陆陆碰撞,从而使印度、东南极西陆块和非洲的卡拉哈里克拉通拼合在一起,构成了罗迪尼亚超大陆的重要组成部分之一。普里兹带中的泛非期高级变质作用并不象前人认为的那样只发生在中低压麻粒岩相条件下,而是达到高压麻粒岩相,并具有近等温减压的顺时针P-T演化轨迹。格林维尔期变质先驱的普遍存在说明泛非期碰撞造山事件主要叠加在印度-南极陆块东缘的基底杂岩之上,所以其主缝合线的位置应该在现今普里兹带的东南方向,并可能向南极内陆延伸到甘布尔采夫冰下山脉。对不同类型岩石的精细定年揭示,普里兹带中泛非期造山作用过程从570Ma一直持续到490Ma,这与东非造山带的晚期碰撞阶段大致相吻合。因此,冈瓦纳超大陆的最后拼合可能是通过西冈瓦纳、印度-南极陆块和澳大利亚-南极陆块等三个陆块的近于同期碰撞来完成的。