西北冰洋楚科奇海台P31孔晚第四纪的陆源沉积物记录及其古海洋与古气候意义

通过对北冰洋西部楚科奇海台P31孔沉积物进行岩性特征和颜色旋回分析、XRF元素扫描、AMS14 C测年、有孔虫丰度统计、筏冰碎屑(IRD)(250和154μm)含量分析以及粒度组成的综合研究,建立了该孔的地层年代框架,其沉积物被划分为MIS 3-MIS 1的沉积序列。自MIS 3以来,楚科奇海台P31孔可以识别出5个IRD事件,它们分别出现在晚MIS 1、MIS 2和早中MIS 3期。这些IRD主要被来自加拿大北极群岛的冰山或者大块冰所携带,随波弗特环流搬运至楚科奇海台并卸载到海底,这不仅反映了晚第四纪冰期-间冰期旋回中北美冰盖的崩塌事件,还反映了波弗特环流的变化历史。粒度组分变化表明,细砂级组分主要来自于冰山或大冰块的搬运,因为其高值对应于IRD的高值,粉砂级组分可能主要来自于海冰的搬运,而黏土级组分主要由波弗特环流和雾状层所搬运。两个敏感组分(5～13和110～176μm)含量的变化呈现明显对称性分布,后者的变化对应于IRD的变化,前者可能指示了物源和沉积作用后期的影响。该孔MIS3-MIS1的沉积速率分别为2.2、0.16和1.6cm/ka,平均沉积速率约为1.2cm/ka。与北冰洋其他海区沉积速率资料对比显示,海冰边缘地区沉积速率较高,而永久性海冰覆盖区沉积速率低较。水深越浅,越靠近陆架物源区,沉积速率越高,纬度越高的门捷列夫-阿尔法脊和加拿大海盆区,沉积速率越低。     

西北冰洋楚科奇海台08P31孔晚第四纪的古海洋学记录

本文通过中国第三次北极科学考察在北冰洋楚科奇海台采集的08P31孔样品的多项指标分析,重建该区晚第四纪的古海洋与古气候演变历史。将08P31孔沉积物记录与其他孔综合对比初步划分为氧同位素3期(MIS 3)-MIS 1的沉积序列;TOC与Opal含量分析结果显示,自MIS 3以来该区总生产力呈逐渐上升趋势,但硅质生产力不高;CaCO3含量不仅代表海生钙质生物的生产力,也是陆源碎屑碳酸盐岩的信号;根据δ13Corg值运用两端元法计算出TOCmar/TOC,并通过TOCmar、TOCter与C/N值比较可知,δ13Corg值作为有机质来源的指标更可靠。经分析该孔沉积物有机质以海源有机质为主,但褐色层B2与白色层W3的有机质主要受到陆源有机质输入的影响;该孔沉积物中的浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)的δ18 O和-δ13 C结果显示:褐色层B2和灰色层G1的轻值是由冰融水造成;黄褐色层Yb1上部到白色层W3下部的轻值反映了海冰形成速率提高,导致轻同位素卤水的生产和下沉。黄褐色层Yb1中部及白色层W3,Nps-δ18 O和-δ13C的重值对应低的有孔虫丰度,指示水体温度下降以及低营养环境。黄褐色层Yb2的Nps-δ18 O和-δ13C值呈镜像关系,这是由于大冰期环境下,海盆内储存了较少的融冰水导致。     

西北冰洋表层沉积物中的底栖有孔虫组合及其古环境意义

通过对中国第1~4次北极考察在西北冰洋采集的表层沉积物中底栖有孔虫丰度及其优势种分布特征与环境因素关系的综合研究发现,楚科奇海区低的底栖有孔虫丰度主要受较高的陆源物质输入的稀释作用影响;楚科奇海台和阿尔法脊较高的底栖有孔虫丰度主要受到暖而咸的大西洋中层水的影响;受碳酸钙溶解作用影响的门捷列夫深海平原和加拿大海盆底栖有孔虫丰度较低,并且水深3 597 m的站位出现了似瓷质壳的Pyrgo williamsoni和Quinqueloculina orientalis,说明该区的CCD深度大于3 600 m。根据底栖有孔虫7个优势属种的百分含量分布特征可以划分出5个区域组合:南楚科奇海陆架-白令海峡组合以优势种Elphidium excavatum和Buccella frigida为特征,可能反映受白令海陆架水影响的浅水环境;阿拉斯加沿岸-波弗特海组合以优势种Florilus scaphus和Elphidium albiumbilicatum为特征,可能反映受季节性海冰融化,低盐的阿拉斯加沿岸流以及河流淡水输入的低盐环境;大西洋中层水组合以优势种Cassidulina laevigata为特征,可能反映高温高盐的大西洋中层水影响的环境;北极深层水组合以优势种Cibicides wuellerstorfi为特征,可能反映水深大于1 500 m低温高盐的北极深层水环境;门捷列夫深海平原组合以优势种Oridorsalis umbonatus为特征,可能反映低营养的底层水环境。     

西北冰洋表层沉积物中生源和陆源粗组分及其沉积环境

通过中国第1至第3次北极科学考察在北冰洋西部所采集的99个表层沉积物中生源与陆源粗组分的分析,研究了该海域表层生产力的变化,有机质来源以及陆源粗颗粒物质的输入方式和影响因素.研究区域生源组分所反映的表层生产力变化与通过白令海峡进入楚科奇海的3股太平洋洋流密切相关.楚科奇海西侧高盐高营养盐的阿纳德尔流流经区域,表层生产力...     

白令海与西北冰洋表层沉积物粒度分布特征及其环境意义

基于中国第2次至第5次北极科学考察以及俄罗斯科学院远东分院太平洋海洋研究所提供的表层沉积物样品,开展粒度分析,研究表层沉积物粒度特征及其变化规律对沉积环境的指示意义。白令海与北冰洋表层沉积物类型比较丰富,沉积物主要来源于陆源碎屑,搬运方式以河流、海岸侵蚀、冰筏为主,辅以洋流。沉积物类型主要因为沉积物搬运方式及距离的远近产生差异,白令海北部及楚科奇海南部表层沉积物粒度随着离陆地距离的增大而逐渐减小,高纬地区的沉积物因冰筏沉积作用而分选较差。     

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ODP885/886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。     

西北冰洋Chukchi Borderland晚第四纪冰筏碎屑记录及其古气候意义

西北冰洋楚科奇边缘地区沉积模式复杂,冰期-间冰期旋回影响着周围北美冰盖和欧亚冰盖的发育以及波弗特环流的位置与强弱,对于该地区的沉积物来源有很大影响。通过对采自西北冰洋楚科奇边缘地区的ARC4-BN03、ARC3-P37和ARC4-MOR02岩心的多指标分析以及与邻近6个岩心的对比,发现在MIS 5以来,北风脊地区可以识别出多次IRD事件,其中都有加拿大北极群岛的贡献。在MIS 3,楚科奇海台和楚科奇深海平原较北风脊沉积速率更高,其IRD事件除了加拿大北极群岛的贡献,也可能有来源于欧亚大陆的输入。在MIS 2,楚科奇海台和楚科奇深海平原的沉积速率急剧降低甚至中止,其IRD事件主要来源于欧亚大陆和东北冰洋边缘海,而北风脊地区IRD事件仍来源于加拿大北极群岛。这可能是由于冰期楚科奇海台和楚科奇深海平原可能受到一个冰盖的覆盖,阻止了北美地区沉积物的输入;而此时北风脊地区正处于这个冰盖的边缘,未被完全覆盖。在间冰期,该冰盖消亡,整个楚科奇边缘地区的IRD事件都有加拿大北极群岛的贡献。     

北冰洋西部表层沉积物中生源组分及其古海洋学意义

通过对中国首次和第二次北极科学考察在北冰洋西部所采取的66个表层沉积物中生源组分的分析,探讨了该海区表层生产力变化与水团的相互关系。楚科奇海西南部呈现出高的有机碳和生源蛋白石含量,而中部和东部哈罗德浅滩至阿拉斯加沿岸,以及楚科奇海台、北风脊和加拿大海盆表现出低的有机碳和生源蛋白石含量。楚科奇海陆架区表层沉积物以底栖有孔虫为主,丰度低;而楚科奇海台、北风脊和加拿大海盆则以浮游有孔虫占绝对优势,丰度较高。生源组分的分布特征显然与通过白令海峡进入楚科奇海的三股太平洋水和大西洋次表层水相关。楚科奇海西侧沿富营养的阿纳德尔流方向的区域呈现出高的表层生产力。而东侧受寡营养的阿拉斯加沿岸流及阿拉斯加西北沿岸陆源物质输入的影响,呈现出低的表层生产力。北纬75°以北及加拿大海盆受海冰覆盖影响,也表现出最低的表层生产力。而受北大西洋次表层水的影响,楚科奇海陆架外侧高纬海域表现出较高的钙质生物生产力。表层沉积物中Corg/N比值及其分布反映楚科奇海表层沉积物中的有机碳以海洋自身来源为主,且主要受生物泵过程控制。有机碳和生源蛋白石含量呈现高的正相关关系,说明硅藻等浮游植物的初级生产力可能控制着生物泵对碳的吸收和释放。     

北冰洋楚科奇海浮游细菌丰度和生产力及其分布特征

2012年夏季中国第5次北极科学考察期间,对北冰洋楚科奇海及其北部边缘海浮游细菌丰度和生产力进行了测定,并将其与环境因子进行了相关性分析。结果显示,楚科奇海浮游细菌丰度的变化范围为0.56×108~6.41×108 cells/dm3,平均为2.25×108 cells/dm3;细菌生产力介于0.042~1.92mg/(m3·d)(以碳计)之间,平均为0.54mg/(m3·d)(以碳计),与已有研究结果基本相当。陆架区细菌丰度和生产力要明显高于北部边缘区,但前者的单位细菌生产力则较低。与环境因子的相关性分析显示,细菌丰度与温度和叶绿素a浓度存在显著正相关(p0.01),表明北极变暖导致的海水升温及浮游植物生物量的增加均会促进细菌的生长,从而进一步提高细菌在海洋生态系统和碳循环中的作用。但陆架区的细菌生产力与环境参数均没有显著相关性,表明其影响因素较为复杂;生产力在北部边缘区则仅与叶绿素a存在显著正相关(p0.01),表明浮游植物生长过程产生的溶解有机碳(DOC)是细菌生长最为主要的碳源,碳源的单一可能制约细菌的生产从而导致该海域无冰状态下细菌丰度的增加不如预期,但融冰过程带来的大量DOC将促进细菌活性的增加。     

楚科奇海与加拿大海盆表层沉积物表观特征及其环境指示

通过对中国首次和第二次北极科学考察采集的表层沉积物的观察,根据沉积物的颜色和气味、砾石分布、底栖生物及贝壳分布特征的分析,探讨了该海区表层沉积物表观特征变化与有机质输入、沉积物的氧化还原状态的关系、底栖生物分布范围、冰筏碎屑的分布区域及与海流的关系,指出在研究区软体动物生长的北界位于73．5°N,比浮游动物的北界约低2个纬度。冰筏碎屑的北界可作为融冰水的北界或永久冰区的南界,位置在77°24′N附近。通过对沉积物表观特征的综合分析,结合研究区的海流特征,指出研究区的海流分布对沉积物分布有重要影响,尤其是两股不同性质的海流相遇,对西南部与东部两个区域的沉积物组成及性质具有较强的控制作用。     

南海南部末次冰期以来的沉积物特点及其古环境意义

对南海南部接近湄公河三角洲中陆坡上的MD01 2392站样品进行了地球化学和粒度分析,揭示出该站位上部12 8m地层包含了完整的末次冰期约7万年以来的沉积旋回。其MIS4期以来的沉积速率是南海南部已知站位柱状样中最高的,呈现冰期高而间冰期低的特征;并发现沉积物中Ti、Si、Fe和Al等元素含量在冰期时高,推测与低海面时期具较高的陆源物质输入有关。元素Sr、Ba、Ca的含量分布与CaCO3的相似,冰期低、间冰期和全新世高;推测冰期低值是陆源和非CaCO3物质稀释作用的结果。粒度分析表明粉砂(2～63μm)是该站陆源物质的主要成分,粗组分(>63μm)主要出现在MIS2的早、晚期,指示有浊流沉积存在。     

西北冰洋楚科奇海台南部08P23孔氧同位素3期以来的古海洋与古气候记录

Multiproxy investigations have been performed on Core 08P23 collected from the Chukchi Plateau, the western Arctic Ocean, during the Third Chinese National Arctic Expedition. The core was dated back to Marine Isotope Stage(MIS) 3 by a combination of Accelerator Mass Spectrometric(AMS) carbon-14 dating and regional core correlation. A total of five prominent ice-rafted detritus(IRD) events were recognized in MIS 2 and MIS 3. The IRD sources in MIS 3 are originated from vast carbonate rock outcrops of the Canadian Arctic Archipelago and clastic quartz in MIS 2 may have a Eurasian origin. Most δ18O and δ13C values of Neogloboquadrina pachyderma(sinistral)(Nps) in Core 08P23 are lighter than the average values of surface sediments. The lighter δ18O and δ13C values of Nps in the two brown layers in MIS 1 and MIS 3 were resulted from meltwater events; and those in the gray layers in MIS 3 were caused by the enhanced sea ice formation. The δ18O values varied inversely with δ13C in MIS 2 indicate that the study area was covered by thick sea ice or ice sheet with low temperature and little meltwater, which prevented the biological productivity and sea-atmosphere exchange, as well as water mass ventilation. The covaried light values of δ18O and δ13C in MIS 1 and MIS 3 were resulted from meltwater and/or brine injection.     

岱海沉积物粒度特征及其古环境意义

处于北方环境敏感带的封闭湖泊岱海，其沉积物的粒度特征反映了岱海降水、水动力搬运强度以及湖面水位高低的变化。较为丰富的降水及较强的水动力条件容易沉积成分较粗的陆源碎屑颗粒；当湖面较低时，缩短了沉积物搬运区与沉积区的距离，也容易使沉积物粗颗粒组分增加，但仅从平均粒径大小上很难时对其沉积作用形式作出判断。通过对贷海沉积物粒度频率曲线的分析，讨论了湖泊的几种可能沉积作用，区分了正常流水沉积与极端条件下风力作用以及水流与风力作用混合沉积，从而揭示了沉积时的古环境特征，在岩心12．34－14．18m段，即10．5ka前具有低湖面、气候寒冷、降水多次波动的特点。     

西北太平洋第四纪沉积物中碎屑成分及其古海洋学意义

西北太平洋第四纪沉积物中碎屑成分及其古海洋学意义Ｖ．Ｐ．Ｎｅｃｈａｅｖ等北太平洋，特别是它的西北部地区，是根据第四纪沉积研究气候和大洋环流全球变化的最好的地区之一。在某种程度上是因为：（１）沉积物常含有大量的适合古生物研究和进行氧、碳同位素分析的微体...     

楚科奇海表层沉积物的生源组分及其对碳埋藏的指示意义

工业革命以来大气中CO₂浓度由280 ppm剧增至375 ppm,是导致全球气候变暖的主要原因[1]。海洋作为大气CO₂的“汇”之一,每年可吸收人类释放CO₂气体总量的30%,对全球碳循环的收支平衡有重要作用[2]。两极地区是CO₂的主要汇区,也是全球变化的重要反馈窗口。因此,了解碳在北冰洋的生物地球化学循环过程是十分必要的[3-4]。海洋中的生源沉积物主要来自于海洋上层浮游生物碎屑的沉降,主要由蛋白石(以生物硅代替,BSi)、碳酸钙(CaCO₃)和有机质(通常用有机碳替代,TOC)组成[5]。     

江苏中部海岸晚第四纪沉积物的粒度与磁化率特征及其古环境意义

对位于江苏中部海岸的07SR01钻孔沉积物进行了粒度和磁化率测量,分析了粒度与磁化率的变化特征及其两者间的相关关系,并结合北半球晚更新世气候与相对海面变化以及该孔年代框架和沉积相的研究认识,进一步揭示了研究区的古环境变化。研究表明,MIS 5晚期至MIS 3时期,江苏中部海岸先后经历了3个阶段的环境演化：① MIS 5晚期为较高海面、较强水动力的潮汐河口（边滩、河床）阶段（36.10～26.65 m）,该阶段沉积物主要受古长江物源影响,粒度粗,分选性波动大（0.55～2.35）,粒度频率分布曲线呈极正偏的窄峰（主峰位于3 Φ附近）且“拖细尾”,磁化率较高且波动小[(5.81～42.16)×10−8 m3·kg−1],与砂组分（＜4 Φ）呈强正相关;② MIS 4-3时期为冷干转为暖湿、海面先下降后上升和较弱水动力的淡水与滨岸湖沼阶段（26.65～15.77 m）,该阶段沉积物细,分选性稳定（1.51～3.03）,粒度频率分布曲线呈正偏的宽峰（主峰位于4.75 Φ附近）,磁化率低且稳定[(6.46～20.04)×10−8 m3·kg−1],主要与粗粉砂组分（4～5 Φ）呈弱正相关;③ MIS 3时期为较高海面、较强水动力的潮汐河口（分流河道）阶段（15.77～0 m）,该阶段沉积物受MIS 3苏北古黄河的影响增强,粒度较粗,分选性波动大（0.94～2.82）,粒度频率分布曲线呈极正偏的窄峰（主峰位于3.75 Φ附近）且“拖细尾”,磁化率较高且波动大[(10.21～57.25)×10−8 m3·kg−1],与砂和粗粉砂组分（＜5 Φ）呈弱正相关。揭示海岸沉积物粒度和磁化率组合指标的古环境指示意义,将为进一步深入研究这一指示意义的形成机理提供必要的基础。     

楚科奇海和白令海沉积物中的生物标志物及其生态环境响应

采用210Pb方法对北极C8和B2-9岩心样进行了定年和沉积速率研究,获得分辨率约为10 a的100年以来(1880-1999,1889-1999年)连续的海洋沉积环境序列。该岩心样中检出众多的生物标志物(正构烷烃、类异戊二烯、脂肪酸、甾醇等),利用这些精细分子组合特征∑nC22+/∑nC21-、TABHC、CPI、CPIA、∑C20:0-/nC20:0+、C18:2/C18:0并结合甾醇C27、C28、C29的含量特征变化,认为海域沉积物中有机质主要来自陆源碎屑物质以及海洋自生源(硅质生物)组成。研究还表明,白令海沉积地层(3~0 cm)中生物标志物记录对应时间段约为1980-1999年,保存着北极增暖的强烈信号。北极的温室效应被放大,进一步证实了极地海洋生物学过程对气候变化有响应。     

楚科奇海盆M04柱晚更新世以来沉积古环境记录

对"中国第五次北极科考"采自楚科奇海盆的M04柱进行粒度、冰筏碎屑、黏土矿物、岩心XRF扫描、沉积物颜色分析,初步建立了楚科奇海盆晚更新世MIS4期以来的沉积地层框架。MIS4期以来,楚科奇海盆M04柱沉积物粒度和黏土矿物组成具有明显的冰期/间冰期变化特征,冰期沉积物粒度分布以双峰态为主,由洋流搬运和海冰搬运沉积组分组成,伊利石含量高、高岭石含量低;间冰期沉积物具有三峰态粒度分布特征,由海冰搬运、洋流搬运和冰山搬运沉积组分组成,伊利石含量低、高岭石含量高。通过M04柱黏土矿物组合类型与北冰洋边缘海盆的表层沉积物黏土矿物组合类型对比表明,晚更新世以来楚科奇海盆沉积环境发生显著变化:温暖的间冰期受波弗特涡流驱动,波弗特海为研究区的物源输入提供了主要贡献;寒冷的冰期表层环流呈反向输运,细颗粒物源碎屑以东西伯利亚海的输入为主。     

北冰洋西部沉积物有机碳、氮同位素特征及其环境指示意义

通过对楚科奇海及邻近的北冰洋深水区表层沉积物中有机碳同位素含量(δ13C)、氮同位素含量(δ15N)及生物成因SiO₂(BSiO₂)含量分析,结果表明海源和陆源有机质的分布受海区环流结构和营养盐结构所制约.楚科奇海中西部和楚科奇海台受太平洋富营养盐海水的影响,海洋生产力高,沉积物中海源有机质和BSiO₂含量高;靠阿拉斯加一侧海域海水的营养盐含量和生产力都偏低,沉积物中陆源有机质比重增加;在研究区北部和东北部的楚科奇高地和加拿大海盆,冰封时间较长,营养盐供应少,海洋生产力低,但来自马更些河和阿拉斯加北部的陆源有机质增多,沉积物中BSiO₂含量小于5%,海源有机质百分含量小于40%.由于亚北极太平洋水通过楚科奇海向北冰洋海盆输送,研究区营养盐池表现为开放系统,营养盐的利用率与它的供应成反比,与海洋生产力成反比.     

南海陆坡晚第四纪沉积物磁化率的对比及其古海洋学意义

对南海西沙群岛附近陆坡、南海南部陆坡以及东沙群岛附近陆坡晚第四纪磁化率变化特征进行了综合对比,并初步分析了磁化率与碳酸钙百分含量之间的关系。就磁化率变化特征而言,西沙群岛附近陆坡和南海南部陆坡可归为一个单元,东沙群岛附近陆坡划为另一单元,其中,前一单元晚第四纪磁化率曲线的共性表现为深海氧同位素期次的奇数期向偶数期过渡时期以磁化率峰值为特点,偶数期向奇数期过渡时期以磁化率谷值为特点;后一单元晚第四纪磁化率曲线的共性表现为磁化率曲线大致平行于有孔虫氧同位素曲线。上述两个单元内的磁化率曲线共性都具有地层学意义,但这两个单元内部某些部位的晚第四纪磁化率变化具有地方局限性,不宜当作大范围地层对比的工具。南海陆坡磁化率曲线和碳酸钙百分含量曲线的关系存在镜像和平行两大基本类型,但这两种对应关系未必意味着磁化率和碳酸钙百分含量之间存在着直接的因果联系。南海陆坡磁化率变化的原因很可能与冰期旋回中南海陆源物质通量的变化密切相关,另外,局部海域磁化率还可能严重受沉积物早期成岩作用的影响。