南海晚第四纪古生产力变化机理：一个悬而未决的问题

重建古生产力变化是古海洋学研究的重要方面。本文综述了以往南海晚第四纪古生产力的研究成果,浅析了南海生产力变化的控制因素。南海北部和南部的古生产力变化模式有明显差异,具体表现在：南海北部具有冰期生产力高、间冰期生产力低的特点,而南海南部具有冰期生产力低、间冰期生产力高的特点。造成南海北部和南部生产力变化空间差异的原因尚待查明,本文提出河流、风尘、南海大洋环流等都是造成南海生产力区域差异的潜在控制因素。     

南海东北部末次冰期-全新世古海洋学

据加速器质谱仪１４Ｃ测年,ＲＣ２６－１６孔提供了南海北部近１５２００ａ来古海洋学的连续沉积记录。其古海洋学发展过程可分为３期,（１）最后冰期（１５．２～１３．３ｋａ）;（２）冰消期（１３．３～９．０ｋａ）;（３）间冰期（９．０ｋａ～现代）。末次冰期至全新世时,冬季海水表层温度由１８℃上升至２４℃,夏季则保持在２７～２９℃之间。在１１ｋａ时,冬季水温曾短暂的一度变凉（约３℃）,此可能代表区内新仙女木事件。末次冰期时,夏季与冬季温度差约为９℃,它的变化幅度较全新世的５℃要大。末次冰期时,表层水（０～５０ｍ）与次表层水（５０～１００ｍ）间碳、氧同位素递减梯度较全新世的为小。１５～１３ｋａ时大洋表层动物衍生营养含量相对较高,推测这与较强的冬季风导致较强的上升流,而造成高养分和高生物生产率有关,全新世时冬季风变弱。全新世碳酸盐补偿深度和有孔虫溶跃层较浅,５．３ｋａ时有短暂的变深,浮游有孔虫保存高峰和碳酸钙高峰值发生在１４～１２ｋａ间,相当于全球性的ＴｅｒｍｉｎａｔｉｏｎⅠ事件。     

晚第四纪南极阿蒙森海扇区冰盖与古生产力旋回变化

本文通过对阿蒙森海西北部陆隆AMS01岩心沉积物颜色、粒度及地球化学等多种指标分析,重建了该地区氧同位素9期(MIS9,大约距今34万年)以来冰盖与古生产力演变历史,结果表明:(1)岩心沉积物粒度与古生产力替代指标表现出明显的冰期–间冰期旋回变化特征;(2)MIS9、MIS7和MIS5等间冰期沉积速率较小,沉积物呈褐色,冰筏碎屑含量低,生源组分含量高,反映出该时期阿蒙森海地区气候温暖,冰盖发生了大规模退缩,冰盖–冰架–冰山等陆源冰对沉积物的影响减弱,海冰覆盖减弱,有利于浮游植物的生长和繁殖;(3)MIS8c、MIS8a、MIS6、MIS2等冰期沉积速率大,沉积物呈灰色,沉积物随之变粗,冰筏碎屑含量高,生源组分含量低,说明该时期冰盖大幅扩张,陆隆区成为近冰盖/冰架沉积环境,海冰和冰山密集,海洋生产力显著降低;(4)冰期、间冰期内,冰盖与古生产力也有不同程度的波动;特别是MIS8b期发育浅褐色间冰阶沉积,冰筏碎屑含量低,生产力水平与间冰期基本持平,说明阿蒙森海地区冰盖、海洋对气候变化的响应比东南极地区敏感。     

孟加拉湾晚第四纪冰期和间冰期古生产力演变研究

近赤道低纬度地区孟加拉湾属于大陆边缘深海环境,该区的古生产力研究对于了解低纬度地区古气候演变及其对全球气候变化的响应具有重要意义。通过对研究区４个活塞岩心δ１３Ｃ值、高生产力指示种的含量变化、浮游有孔虫与底栖有孔虫丰度、Ｕ＋Ｂ指数等方面的研究发现,研究区受冰川－气候旋回作用影响明显,古生产力波动强烈。冰期时,陆源营养物质供应充分导致生物生产力增大,因而末次冰期最盛期氧同位素第２期时生产力最高,间冰期氧同位素第１、５期时生产力较低。该区氧同位素第３期也出现高生产力的情况,可能与当时研究区气候不稳定有关。氧同位素第３期强烈的西南季风活动使研究区淡水输入增强,进一步增加了冷、暖期生物生产力的差异。     

南海北部陆架晚第三纪δ^13C记录与古生产力

南海经珠江口盆地ＢＹ７－１－１及ＰＹ３３－１－１井晚第三服游有孔虫的丰度、底栖有孔虫小虫超科中葡萄虫和小虫和相对丰度以及浮游有孔虫壳体的δ＾１３Ｃ记录表明，晚第三纪期间表层以水生产力总体上呈增高趋势，其中早中民为表层水生产力较低的时期但由Ｎ４至Ｎ８带表现为递增趋势，中一晚中新世为高生产力晚期，早上新世为又一个高生产力时期。中－晚世时期本区最可能处于非上升流的高生产力地区，而早上新世为受上升流影响的     

南海南部第四纪表层海水古生产力变化的钙质超微化石证据

深海沉积中的钙质超微化石是古海洋表层生产力的替代性标志之一。通过对南海南部ODP1143站第四纪沉积中超微化石分析，从绝对丰度和堆积速率、Florisphaera profunda百分含量及碳同位素三个方面探讨了该区第四纪表层海水古生产力的变化特征。结果显示，1．56Ma以来南海南部表层海水古生产力呈现两种不同时间尺度的变化。一是随冰期－间冰期旋回而变化，间冰期时，表层海水生产力高，而冰期时则降低；另一种则是大约40万年的长周期变化，自1．56Ma以来，可以分成四个大的旋回，每个旋回内表层海水古生产力又经历了从低到高再到低的变化。     

西太平洋翁通-爪哇海台晚第四纪浮游有孔虫群与古温度变化

通过对翁通-爪哇海台ODP807站的浮游有孔虫进行定量分析,结合已有的氧、碳稳定同位素数据,揭示了晚第四纪赤道西太平洋表层海水温度及上部海水垂向结构的冰期／间冰期变化特征。研究表明,自530kaBP以来,西太平洋暖池区的表层海水温度(SST)和温跃层深度(DOT)都经历过显著的变化,其中年平均SST的冰期／间冰期变化幅度达4．2℃,DOT的波动范围更是超过100m,这进一步论证了西太平洋暖池的不稳定性。频谱分析还揭示出SST和DOT变化不仅具有典型的100ka冰期／间冰期旋回,还有热带地区特有的半岁差周期,说明研究区的古海洋学变化既有高纬驱动的作用,也有热带驱动的影响。     

南海北部晚第四纪颗石藻生产力变化及其影响因素

通过对南海北部MD05-2904岩心进行有机地球化学分析,以长链不饱和烯酮作为颗石藻生产力的替代性指标,讨论颗石藻生产力的变化及其影响因素。结果显示,260ka以来,颗石藻生产力有着明显的冰期/间冰期变化:冰期高,间冰期低;冰阶高,间冰阶低;在轨道尺度上岁差周期明显,反映出太阳辐射、东亚季风对颗石藻生产力在长期尺度上起调控作用;而由于特殊的地理位置,河流输送的营养盐对本区海洋初级生产力的影响可能也较大;与前人研究结果一致,同时认为,在地质历史上沉积速率变化大的区域,对生物标记物的含量和堆积速率的对比讨论,更有利于反映生产力的变化。     

南海第四纪海水Sr同位素组成演化

本文分析了南海ＮＳ９０－１０３孔沉积物中浮游有孔虫Ｓｒ同位素组成，获得南海２４０ｋａ以来海水￣８７Ｓｒ／￣８６Ｓｒ演化曲线。结果表明，２４０ｋａ以来南海海水￣８７Ｓｒ／￣８６Ｓｒ比值呈较大幅度的脉动式波动，幅度一般在±０．００００７０以上；南海的半封闭性，高Ｓｒ通量和高￣Ｓｒ／￣８６Ｓｒ比值的河流输入以及南海较高的沉积速率导致了这种大幅度脉动式海水Ｓｒ同位素变化。     

海桑属花粉在南海晚第四纪地层中的分布及其意义

海桑属(Sonneratia)植物是热带滨海特有的盐滩植物,是气候和环境的指示植物,其花粉可作为滨海相沉积的重要标志。此属花粉在南海南部晚第四纪地层中分布较广,在南海中部的深海盆地,由于海流的影响,也有少量的断续分布,而处于南海北部的香港地区,在晚更新世中晚期的地层中,曾大量出现过。分析海桑属花粉在晚第四纪地层中的分布,对深入研究南海海区的物质来源、古环境和古气候等有着重要的意义。     

南海南部中上新世以来沉积有机碳与古生产力变化

对南海南部ODP1143站上部150m的1005个沉积物样品进行了有机碳分析,求取中上新世3．5Ma以来表层生产力长期的演化趋势和短期的变化规律。有机碳含量、有机碳堆积速率和输出生产力在2．85～1．58Ma和0．9～0Ma两个时期呈现相对高值,反映具较高的古生产力,推测分别与上新世晚期北极冰盖形成和“中更新世革命”之后北极冰盖扩大事件密切相关。与有孔虫δ^18O记录对比,有机碳含量、有机碳堆积速率和输出生产力都显示在冰期增加,间冰期降低,反映了冰期具较高的表层生产力。冰期时较高的沉积物堆积速率和C／N比值反映低海平面时期陆源营养物质供应增加,是造成冰期表层生产力高的重要原因。同时推测冰期时低氧含量的底层水有利于有机物质的保存。频谱分析揭示,中上新世以来有机碳含量变化复杂,说明其变化除主要受到地球轨道周期变化的驱动外,还受到陆源物输入等其他因素的影响;而有机碳堆积速率和输出生产力主要受地球轨道周期变化的驱动。     

南海西北部晚第四纪典型地震相—沉积相特征

南海西北部地形变化大,水深由近岸几十米变化至深海盆区的3 500 m,跨越了陆架、陆坡、深海盆、岛礁等地貌单元。南海西北部也是深水油气的重要勘探地区。利用高分辨率单道地震资料,采用地震相分析方法,对研究区晚第四纪典型地震相—沉积相分布特征开展深入分析。研究区内的主要地震相包括:①席状、亚平行、强振幅、低连续、中频地震相;②披盖状、波状、中振幅、中—低连续、中低频地震相;③披盖状、平行—亚平行、中—弱振幅、中连续、中—低频地震相;④披盖状、平行、强振幅、高连续、中—高频地震相;⑤席状、平行、中—弱振幅、高连续、中—低频地震相;⑥披盖状、波状、弱振幅、低连续、低频地震相;⑦前积相;⑧下切充填地震相;⑨杂乱地震相;⑩条带状、波状、中—弱振幅、中—低连续、低频地震相; B11 披盖状、平行、强振幅、高频、高连续地震相共11种。对地震相—沉积相及其分布特征的分析结果认为,区内晚第四纪主要发育有三角洲相、河道相、滨浅海相、浅海相、半深海相、深海相、滑塌相、斜坡相、浊流相、生物礁相等沉积相,其分布主要受海底地形地貌、构造运动等多种因素所控制。     

南海巽他陆坡晚更新世以来的微体化石和古环境

柱状样 182 88- 2采自于南海南部巽他陆坡 (5°4 4′N、 110°4 4′E,水深 788m ,柱长 6 .8m ) ,通过与邻近柱状样同位素的对比 ,其揭示了末次冰盛期以来的沉积。柱状样中指示水深较大的介形类和浮游有孔虫丰度自下而上呈现明显增加的趋势 ,而指示水深较浅的介形类丰度及介形虫 /浮游有孔虫比值和底栖有孔虫在有孔虫全群中的丰度都呈下降趋势 ,反映了研究区末次冰盛期以来海面上升和海水加深的过程。这两类的变化在 YD至全新世早期最为显著 ,与该时期海面快速上升造成的环境急剧变化相对应。异地介形虫广见于末次冰期和全新世早期的沉积中 ,反映冰期低海面和冰后期海侵初期频繁发生源于陆架的顺坡搬运。依据末次冰期沉积中含较多的底栖有孔虫 Uvigerina和 Bulimina、介形虫 Polycope和 Cytherella,及底栖有孔虫 U.peregrina较低的δ1 3C,推测冰期低海面时底层水状况为低氧和高营养 ,在冰盛期尤为发育     

南海东北部表层沉积中有孔虫的分布及其环境意义

为了探讨南海东北部表层沉积中有孔虫分布的规律，选取184个表层样进行分析，结果发现有孔虫的垂向分布与碳酸盐的溶解作用密切相关。在2300－2500m水深以下，浮游有孔虫丰度迅速减小，而底栖有孔虫占有孔虫全群的比值BF／（BF＋PF）以及底栖有孔虫胶结质壳类的百分含量则迅速增加，这三者随水深的变化在3400－3500m处有一明显的转变，被认为是南海东北部CCD面（碳酸盐补偿深度）所在的位置，且该研究区内碳酸盐补偿深度南部较北部深100m。浮游有孔虫水平分布除了受表层海水温度的的控制外，黑潮南海分支以及吕宋岛北端上升流区带来的富营养水体的存在也起很重要的作用。     

南黄海西北部SYS-0803孔第四纪晚期底栖有孔虫群落特征及其古环境意义

SYS-0803孔取于南黄海西北部(35°02'N、121°45'E,水深49.00 m),其60.30 m长的柱状样记录了约140 ka以来的沉积环境演变。对248个样品中25个底栖有孔虫变量的Q型因子分析得到4个主因子,累计方差贡献为93.0%。通过底栖有孔虫组合分析,在140 ka以来的沉积中共发现4个海相层和4个陆相层,其中MIS 6晚期海侵层(孔深53.06~50.28 m)中以含典型暖水底栖有孔虫为特征,推测该时期可能存在有暖流;MIS 5e期高海面海相层(孔深33.76~30.55 m)中的微体化石群以典型的冷水底栖有孔虫和介形虫占优势,推断当时的黄海与现代一样,发育有强盛的冷水团。在冰后期海侵层位中发现了以短期海退为特征的YD事件(孔深13.80~12.91 m,12 460~11 572 cal.aBP)。     

东海陆缘地区晚第四纪沉积的孢粉及其古环境意义

通过对东海陆缘地区东海1井、高桥G2孔、人民广场孔等晚第四纪地层的孢粉研究，划分出了6个孢粉组合带，并恢复了本地区植被演替、气候波动的6个阶段：第1阶段为稀疏的针叶、落叶阔叶混交林，反映气候冷干(晚更新世晚期)；第2阶段为针叶、阔叶混交林-草原，反映气候温凉略湿(前北方期)；第3阶段为舍常绿阔叶树的针叶、阔叶混交林，反映气候温和略干(北方期)；第4阶段为以栲属、青冈栎为主的常绿阔叶林，反映气候暖热潮湿(大西洋期)；第5阶段是以栎、松、蒿为主的针叶、阔叶混交林，反映气候温和略干(亚北方期)；第6阶段是以落叶栎类、常绿栎类、松为主的落叶阔叶、常绿阔叶、针叶混交林-草原，反映气候温暖湿润(亚大西洋期)。这种气候波动与世界性气候变化相一致，为本地区的地层年代划分和对比提供了可靠的证据，为晚第四纪古植被、古气候、古环境的重建提供了重要的孢粉学资料。