南海北部沉积物磁化率对古气候非线性变化的响应

对南海北部海区ＳＯ－５０－２９ＫＬ柱样全孔磁化率与古气候变化对比研究，结果表明：（１）沉积物磁化率较好响应古气候的变化，存在明显的地球轨道偏心率，岁差及岁差半周期；（２）奇异谱分析结果显示十余万年来磁化率曲线的统计维为９，与黄土获得的结果基本一致，各主成分变化的周期均与谱分析所得的周期大致吻合，（３）奇异谱分析所得的各成分的变化特征显示过去十余万年古气候存在明显的非线性变化。     

南海北部沉积物磁化率对古气候非线性变化的响应

对南海北部海区ＳＯ－５０－２９ＫＬ柱样全孔磁化率与古气候变化作对比研究，结果表明：（１）沉积物磁化率较好地响应着古气候的变化，存在明显的地球轨道偏心率、岁差及岁差半周期，（２）奇异谱分析结果显示十余万年来磁化率曲线的统计维为９，与黄土获得的结果基本一致．各主成分变化的周期均与增分析所得的周期大致吻合；（３）奇异谱分析所得的各成分的变化特征显示了过去十余万年古气候存在明显的非线性变化。     

日本南海海槽俯冲带的地质特征及其构造意义

日本西南部的南海海槽是一个典型的俯冲系统,由菲律宾海板块向欧亚板块俯冲形成,其俯冲板片包含了九州-帕劳洋脊（KPR）、Kinan海山链、四国海盆和伊豆-小笠原岛弧（IBA）等多种地质单元。为了研究不同地质单元的板块俯冲效应,本文系统分析了南海海槽的地球物理和岩石地球化学特征。重力和热流特征显示南海海槽中部具有低的重力异常（-20–-40 mGal）和高的热流值（60–200 mW/m²）,而东西两侧的热流值（20–80 mW/m²）较低。地震模拟结果显示俯冲板块的地壳厚度为5–20 km。地球化学结果表明俯冲板块的下覆地幔成分从西到东逐渐亏损。无震洋脊（如KPR、Kian海山链和Zenisu洋脊）的俯冲是控制南海海槽俯冲效应的主要因素。首先,无震洋脊的俯冲可能使上覆板块发生变形,沿着增生楔前缘出现不规则的地形凹陷。其次,无震洋脊的俯冲是大型逆冲地震的止裂体,阻碍了南海海槽1944年Mw 8.1和1946年Mw 8.3地震破裂的传播。此外,KPR和热的、年轻的四国海盆的俯冲会导致俯冲板片熔融,在日本岛弧上出现埃达克质岩浆活动,并为斑岩铜金矿床提供成矿物质。地球物理和地球化学特征的差异表明尽管IBA已经和日本岛弧发生碰撞,但作为IBA的残留弧,KPR仍然处于俯冲阶段,与日本岛弧之间有明显的地形分界,呈现单向收敛的状态。     

日本南海海槽俯冲带的地球物理特征及其动力学意义

日本南海海槽是菲律宾海板块和欧亚板块俯冲消亡的地带,其东西两段俯冲带的空间重力异常、温度分布和海底热流、地壳结构、应力场特征表现出显著差异。东段四国-纪伊岛下的俯冲带表现出典型的热俯冲带的特征,菲律宾海板块俯冲方向为由南向北,总体特征为俯冲带厚度较薄、俯冲角度小和俯冲深度相当浅等;西段九州岛下的菲律宾海板块由南北方向的俯冲过渡至近东西向,总体表现为俯冲角度大、俯冲深度深、板内震源较浅等特征;这些差异可能是由太平洋板块和菲律宾海板块的运动方向和速率发生了数次的旋转和改变,以及四国海盆的扩张等诸多因素导致的。     

远洋沉积岩心天然热释光剖面的异常特征与古气候变化的关系

海洋沉积物天然热释光强度的变化特征与冰川旋回的交替、海平面变化等存在良好的对应关系,从而揭示出热释光的强度可能成为古海洋气候演变的新的替代性指标。旨在通过对北印度洋东经90°海岭ODP758岩心沉积物天然热释光强度与δ18O、粗粒屑(>150 μm)含量、CaCO3含量等替代性指标的对比,进行相关分析,探索和开发新的替代指标。从构造的尺度上来研究热释光特征变化和环境的关系,并解释热释光变化特征及其控制因素。通过对比发现沉积物的热释光强度与δ18O和CaCO3含量有着很好的正相关性,粗粒屑(>150 μm)含量呈负相关性。     

末次盛冰期以来南海西北陆坡沉积物来源及其常微量元素对古气候变化的响应

基于有孔虫AMS~(14)C测年的年代框架,通过对南海西北陆坡ZK2岩芯沉积物粒度、常微量和稀土元素的分析,探讨了南海西北陆坡末次盛冰期以来的沉积物来源及其对古气候的响应。研究结果显示,ZK2孔沉积物可划分为2个沉积单元:Ⅰ层(0～11.6 ka BP)为全新世沉积,Ⅱ层(11.6～28 ka BP)为末次冰期沉积。通过对其物源进行判别,可得南海西北陆坡的沉积物元素主要为陆源元素组合,且以长英质物源为主,主要来自于海南岛和珠江,红河和湄公河对其贡献相对较少。根据其典型常微量元素比值同其它古气候参数的对比,发现从末次盛冰期到末次冰消期气候逐渐变得温暖,源区的化学风化作用不断增强,到全新世时气候呈现由冷干变为暖湿,其在7.3ka BP达到顶峰,然后又变为冷干的状态。东亚夏季风的强度变化同30°N夏季日照辐射量相一致,说明其主要受北半球夏季太阳辐射的驱动。     

南极半岛Bransfield海峡6 kaBP以来的古气候变化及其对ENSO的响应

南极半岛是对全球变暖最敏感的区域之一,研究其全新世以来的气候变化有助于我们理解南大洋高纬地区的气候变化规律。通过中国第28次南极科学考察在南极半岛Bransfield海峡采集的D1-7岩心样品火山灰丰度统计、粗颗粒组分、粒度组分、硅藻海冰种等研究,重建了该岩心5.83 ka以来的古海洋与古气候变化。该岩心可识别出13个火山灰层,其主要来源于Deception岛,并与附近的火山灰记录有很好的对应关系。该区域粗颗粒组分和粒度组分指示了9次IRD事件(IRD 1-9,年龄分别为0.84、0.97、1.18、1.89、2.05、2.25、2.45、4.46和5.09 ka),在晚全新世,尤其是2.5 ka以来,频繁出现的IRD事件响应于ENSO活动的强弱,ENSO活动显著增强时,向南极半岛输送的水汽增多,进而使得南极半岛冰川不稳定性增加,融化速度加快,冰川的排泄增加。晚全新世3.5 ka以来,硅藻海冰种含量显著增多,指示海冰扩张;同时,分选级粉砂平均粒径的减小指示底流的减弱,反映了晚全新世以来南极半岛区域气候变冷,西风带北移。     

南海北部和中部硅藻通量季节性变化及其对季风气候的响应

通过对南海北部和中部两套时间序列沉积物捕获器中的颗粒物样品进行硅藻分析,揭示了南海北部和中部硅藻通量的季节变化规律及其区域差异和各自对东亚季风气候的响应.研究表明在南海北部和中部海域,硅藻通量可以在一定程度上指示海洋初级生产力水平,其中南海北部硅藻通量明显低于中部,这可能与北部颗粒物样品采集期间发生的E1 Ni(n)o...     

冲绳海槽中部A7孔沉积物地球化学记录及其对古环境变化的响应

对取自冲绳海槽中部的A7孔沉积物进行了元素地球化学的测试与分析,配合高分辨率测年和氧同位素数据,探讨了冲绳海槽中部18 000年以来的元素地球化学变化特征及其控制因素。使用R型因子分析方法,将分析的20种常量与微量元素分为4个主要的因子:因子I主要由Al、Ti、Th、Rb、Mg、U和Zn等元素组成,代表了陆源物质有关的元素组合,可作为陆源物质输入的指示因子;因子Ⅱ主要由Ca、Sr、Ba、P等元素组成,代表了与生物作用有关的元素组合,可作为古生物生产力指示因子。根据各元素及其组合随时间的变化特征,整个A7孔沉积物可明显分为4段:18~15 kaBP (Ⅰ),15~8 kaBP (Ⅱ),8~2 kaBP (Ⅲ)和2 kaBP以来(Ⅳ),前3段中都表现出陆源物质先增加再减少的变化趋势,古生物生产力的变化相对复杂,规律性不强,但总体表现出与陆源物质输入相反的变化趋势;第4段中则表现出2 kaBP年以来陆源物质的输入有一定的加强,而古生产力则没有大的变化。在7.3 kaBP左右发生的火山物质快速堆积事件对柱状沉积物的地球化学特征产生了较大的影响,也使陆源物质输入和古生物生产力急剧降低。自18 kaBP年以来,元素地球化学组成的变化主要受温度、海平面变化、黑潮水的"摆动"的影响,而火山沉积也造成了一定的影响。     

北印度洋风暴潮特征及其对气候信号的响应研究

北印度洋是我国“海上丝绸之路”的重要通道,其每年热带气旋活动引起的风暴潮等严重威胁着船舶航行安全和沿岸国家人民生命财产安全。分析研究北印度洋风暴潮的特征,对我国经济发展及北印度洋沿岸国家防灾减灾具有重要的现实意义。利用美国联合预警中心(the Joint Typhoon Warning Center, JTWC)公布的1950~2020年热带气旋资料、美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)公布的1950~2020年热带气旋资料与1950~2020年的Niño3.4指数、夏威夷大学海平面中心(University of Hawaii Sea Level Center, UHSLC)公布的北印度洋每小时的水位数据进行分析,结果表明:　(1)北印度洋大于1 m的风暴潮主要分布在孟加拉湾北部,少量分布在孟加拉湾其他区域与阿拉伯海; (2)孟加拉湾北部区域的年际最大热带风暴潮(annual maximum tropical cyclone storm surge, AMTSS)与当月Niño3.4指数、南方涛动指数(southern oscillation index, SOI)相关性较高、受厄尔尼诺-南方涛动(EI Niño-Southem Oscillation, ENSO)的影响明显; (3)北印度洋AMTSS月际分布呈现双峰分布,与热带气旋(tropical cyclone, TC)的月际分布基本一致; (4) La Niña期间影响孟加拉湾北部的热带气旋在数量与强度方面均超过El Niño期间影响孟加拉湾的热带气旋,是La Niña期间风暴潮极值大于EI Niño期间风暴潮极值的重要原因。研究表明, AMTSS对ENSO信号的响应可能为AMTSS提供了潜在的可预测性,这对早期预警和减少风暴潮灾害具有重要意义。     

南海IODP U1499和U1500站位浊积岩的沉积特征及岩石物理响应

深海浊流沉积是重要的油气和天然气水合物勘探目标,对古海洋、古环境、古构造乃至古气候等方面的研究具有重要的科学意义。前人对于浊积岩的研究多从沉积学角度进行,从岩石物理角度开展的相关研究很少。本文将岩芯宏观沉积学分析、薄片(或涂片)分析与岩石物性分析相结合,研究南海海盆北部IODP 367航次U1499、U1500站位浊流沉积的沉积特征和岩石物理响应。共识别出了3类浊积岩:钙质、陆源碎屑和陆源碎屑—钙质混积浊积岩,以陆源碎屑和混积浊积岩最发育。不同类型的浊积岩表现出不同的岩石物性特征:钙质浊积岩表现为低磁化率、高颜色反射率亮度、密度变化较大和低自然伽马;陆源碎屑浊积岩表现为低磁化率、中—低亮度、中—高密度、中—低自然伽马;混积浊积岩的磁化率、亮度和自然伽马变化大,密度中—高。南海海盆浊积岩的丰度在发育时间上以晚中新世和中—晚更新世最高,然后依次为早更新世、上新世和早—中中新世。晚中新世和中—晚更新世全球海平面总体处于低位时期,有利于浊积岩的发育。自晚中新世以来,南海海盆钙质浊积岩的丰度总体呈逐渐减少趋势,可能与南海海盆水深逐渐加大、碳酸盐沉积逐渐萎缩等因素有关。     

南海西沙海槽的碳酸盐结壳及其对甲烷冷泉活动的指示意义

冷泉碳酸盐岩是指示南海北部可能发育天然气水合物的重要证据之一。对在西沙海槽采集到的冷泉碳酸盐结壳颗粒进行了形貌、稳定同位素等的研究,讨论和揭示了冷泉碳酸盐结壳的形成机理及其与甲烷冷泉活动的关系。结果表明,碳酸盐结壳具有多孔结构,冷泉矿物为文石和重晶石,文石呈针状,含量为39.5%—46.6%,重晶石呈矮柱状,含量为15.6%—21.2%,它们均是从流体中沉淀出来的。重晶石的δ34S值为23.47‰—26.32‰,表明硫同位素发生正漂移,属于与冷泉流体有关的成岩成因重晶石。文石的碳同位素轻度亏损,δ13C值为-13.30‰—-29.59‰,主要来源于热解成因气,但结合了少量正常海水的溶解碳,δ18O值为2.32‰—3.74‰,指示碳酸盐结壳形成时的温度为3.5—9.7℃。研究表明,碳酸盐结壳形成于流体活动缓慢的环境,是深部富含Ba2 的甲烷冷泉流体向上排放和喷溢,在近海底遇到向下渗漏的富含SO42-海水,发生缺氧甲烷氧化反应沉淀出文石,流体中剩余的重34S的SO42-与Ba2 形成重晶石,因此,碳酸盐结壳是西沙海槽存在甲烷冷泉活动的证据。研究结果为进一步开展该海域潜在天然气水合物的调查和研究提供了新证据。     

闽西石灰岩洞穴地质特征及其石笋发育过程的古气候变化

本文以宁化县天鹅洞和永定县仙湖洞为代表介绍闽西石灰岩洞穴地质特征，并通过石笋 ＾１４Ｃ、铀系年代测量等研究成果探讨石笋发育过程的古气候和石笋生长速度。     

伶仃洋钻孔岩芯的磁学记录及其对海水进退的响应

华南珠江三角洲河口地区受到珠江流域和近海海洋环境的共同影响,其沉积体系中承载的古地质记录对于揭示海陆交互作用下的地质地貌过程演化具有独特意义。本研究对珠江伶仃洋湾口的一条钻孔岩芯进行了环境磁学研究。研究发现,在晚更新世以来海水入侵的相对高海平面时期,岩芯沉积物中磁性矿物的组成或高矫顽力组分的来源更稳定,反映了沉积区环境的稳定性或沉积物源区的相对固定;在海水退出的风化剥蚀期,沉积序列中磁性矿物组合出现大幅度旋回变化,这表明同时期碎屑物质源区可能经历了显著的环境更替。多重磁学参数包括低频磁化率、非磁滞剩磁、饱和等温剩磁以及HIRM参数,在全岩芯中指示了比较一致的磁性变化特征;相较之下,S-ratio参数的变化更灵敏地响应了伶仃洋湾口地区海水入侵和退出背景下的沉积演化历史。     

南海西北部夏季叶绿素a浓度的分布特征及其对海洋环境的响应

南海生态动力学过程复杂,尤其是夏季,在东南季风的影响下,南海西部的上升流、西北部东北向的离岸流对该海区乃至整个南海生态动力学过程都有重要的影响。根据1999—2003年的SeaW-iFS卫星遥感叶绿素a浓度数据,结合2004年在南海北部海洋观测航次实测的叶绿素a浓度数据,分析了南海西北部夏季叶绿素a的分布特征;同时根据海表温度、风场、海面高度等卫星遥感历史资料,探讨了叶绿素a浓度的分布及其对环境因子的响应。结果表明,南海西北部夏季(6—8月)叶绿素a浓度的分布有显著的空间变化:在西部半径达500km低温、强风的半圆形海域范围叶绿素a浓度较高(>0.15mg.m-3),其中位于越南金兰湾东北部有一叶绿素a浓度更高的激流形带(>0.2mg.m-3);而在南海东北部夏季(6—8月)叶绿素a浓度明显偏低(<0.12mg.m-3)。叶绿素a的这种空间分布特征同季风等海洋环境因素之间有密切的关系。对比实测叶绿素a浓度显示,遥感叶绿素a浓度同实测叶绿素a浓度有很好的一致性。     

沉水植物川蔓藻的生态学特征及其对环境变化的响应

川蔓藻是近海生态系统中重要的初级生产力。了解它的生态学特征对于河口海岸带的生态修复具有重要意义。本文结合在天津滨海湿地生态修复工程中对于川蔓藻的研究成果,从5个方面探讨了川蔓藻的生态学特征及其与环境的关系:(1)川蔓藻对极端环境因子的适应;(2)川蔓藻在资源分配上的繁殖策略;(3)川蔓藻的矿质营养代谢以及对生物地球化学过程的影响;(4)川蔓藻种群衰退的原因;(5)川蔓藻在环境修复中的应用。其中着重讨论了川蔓藻对环境变化的响应,并结合我们的研究工作展望了它在环境工程与近岸水体修复中的应用潜力。     

日本刺沙蚕对饵料中氮的利用及其对盐度变化的响应

运用实验生态学的方法探讨不同盐度下(15、20、25、30和35)日本刺沙蚕(Neanthes japonica)对饵料中氮的利用情况.结果表明,盐度对日本刺沙蚕的摄食氮、生长氮、粪便氮、氮的饵料转化率和特定生长率均有显著性的影响,它们均有随盐度升高而增加的趋势,到达最大值后(盐度30左右),又随盐度的升高而下降.排泄氮随盐度的变化趋势与此相反.盐度对氮的表观消化率没有显著的影响.根据回归方程计算得到日本刺沙蚕的最佳氮生长盐度为28～29.实验结果还显示日本刺沙蚕在适宜盐度下获得较高的氮生长主要归因于较高的氮摄食和氮的饵料转化率.盐度对日本刺沙蚕氮收支各组分均存在显著性影响,其中排泄氮的比例在盐度25时最小,而后随盐度的升高或降低都明显增大,这与生长氮和粪便氮比例的变化趋势相反.粪便氮的比例变化并不剧烈,范围为7.50%～9.41%.因此,排泄氮的比例和生长氮的比例主导着日本刺沙蚕的氮收支模式.日本刺沙蚕在5个盐度下的平均氮收支方程为100CN＝49.01GN+42.45UN+8.54FN,其中,CN为摄食氮;GN为生长氮;UN为排泄氮;FN为粪便氮.此外,作者还对水生动物氮收支的模式做了初步的探讨.     

南日群岛东部海域岩芯沉积物有机碳含量和δ13CTOC值的变化特征及古气候环境意义

2008年在南日群岛东部海域用钻机采集长度为1 004 cm的岩芯样品,测试沉积物中总有机碳（TOC）含量、稳定碳同位素比值（δ13CTOC）、碳氮比值（C/N）、碳酸盐含量以及14C数据,分析其垂直剖面上的变化特征,阐明其沉积环境和古气候的指示意义.沉积物TOC含量变化范围为0.44%～0.74%,垂直剖面上总体显示出末次冰期和全新世中期TOC含量较高,全新世早期相对稳定,而全新世中后期TOC波动范围明显增大.C/N值在5.3～14.9之间变化,平均值为8.1;δ13CTOC值范围为-23.07‰～-21.04‰,表明沉积物中的有机质以海洋自生为主,同时混有部分陆源有机质.碳酸盐含量在3.3%～10.9%之间.TOC含量、C/N比值、δ13CTOC值在岩芯垂直剖面上具有很好的相关性.14C测年数据以及各要素测值在垂直剖面上的变化特征表明：自11 250 aBP以来该海域附近古气候有可能经历了以下4个演化阶段：①11 500～9 000 aBP期间气候寒冷、海平面下降,采样点可能为浅水区或潮间带;②9 000～8 000 aBP期间为升温期,气候由寒冷转向温暖;③8 000～4 300 aBP期间,为相对稳定的暖湿期,在后期气候出现小幅的波动;④4 300 aBP至今,气候进入明显的周期性波动期,暖湿和干冷气候多次交替变化;4 300～3 000 aBP期间为相对寒冷的时期;3 000～1 800 aBP期间为较稳定温暖期,1 800～1 000 aBP期间气温快速降低,标志着研究区进入一个新的寒冷阶段,但是自1 000 aBP以来,气候又再次出现转暖的趋势.     

南海北部31 ka以来GDGTs组成及其对古温度和季风变化的响应

南海因受到高纬度气候、低纬度大洋以及东亚季风等多种因素的影响而成为研究古温度和季风变化的理想区域。本文通过研究QH-CL11柱状沉积物的GDGTs组成、含量变化特征及其延伸的86个碳原子的四醚指标(TEX₈₆^H),分析南海北部GDGTs来源,并定量计算QH-CL11柱状沉积物记录的海洋表面温度(SST),从而探讨31 ka以来南海北部古温度变化的驱动机制。通过甲烷指数和支链/异戊二烯类指标等,确定isoGDGTs主要来自于奇古菌,适用于古温度重建。TEX₈₆^H温度显示出明显的冰期一间冰期旋回,与南海北部有孔虫和UK’₃₇ SSTs具有很好的相似性。出现在TEX₈₆^H SST中的海因里希冷事件(H1-3)和Bφlling-Allerod暖期之前的温度大幅度上升事件(14.6 ka)反映了高纬度气候对南海的影响。南海SSTs和北太平洋MD01-2421 U^K’₃₇SST的差异(△SST5)可以用...     

南海海面高度变化及其与太平洋上涛动信号的关系

本文使用循环平稳经验正交函数(CSEOF)方法分析了南海海面高度(SCS-SSH)的时空变化模态,并对它们与太平洋海盆尺度振荡的关系进行了探讨分析。结果表明,SCS-SSH的第一个CSEOF模态是季节变化模态,其变化强度受到一个与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有关的低频信号的调制,即在厄尔尼诺期间季节变化的幅度减弱(最大可降低30%,1997/98)而在拉尼娜期间季节变化增强。SCS-SSH的第二个CSEOF模态是年际-年代际尺度的低频变化模态,其空间模态的月与月之间的差异微弱,而时间模态和太平洋年代际振荡(PDO)指数高度相关。然后,我们使用独立成分分析(ICA)方法提取了太平洋中的五个主要振荡成分,并检验了它们对SCS-SSH变化的各自影响。分析表明,纯粹的ENSO模态(类似于太平洋东部型ENSO)对SCS-SSH的低频变化的影响比较微弱,而ENSO的红化模态(类似于太平洋中部型ENSO)对SCS-SSH的低频变化具有明显影响。由于ENSO的红化模态是PDO信号的一个主要成分,这一结果解释了为什么在影响SCS-SSH的低频变化上PDO比ENSO更重要。径向鞍型振荡模态、黑潮延伸体处的增温模态、以及赤道的降温模态也由ICA方法提取出来,但它们对SCS-SSH低频变异的影响微弱。进一步的分析表明,太平洋的涛动信号可能以不同的方式来影响南海海面高度变化和海表温度变化。