南海中部沉积物捕集器中浮游有孔虫的稳定同位素分析

通过对南海中部沉积物捕集器中浮游有孔虫的氧，碳稳定同位素分析，探讨了它们与海洋学参数之间的关系。分析结果显示，G.ruber的δ^18O值和δ^13C值都比G.sacculifer的轻；两者的δ^18O差值（△δ^18O)平均为0.520‰，δ^13C差值（△δ^13C)平均为0.544‰，证明G.ruber的生活水深（约30m)比G.sacculifer的（约50m)浅。G.ruber与G.sacculifer之间的△δ^18O呈现夏季大，冬季小的特点，可能与海水的垂向温度梯度在夏季较大有关，G.ruber幼体的δ^13C比成年个体的轻，幼体的δ^18O比成年个体的重，揭示了该种在繁殖期前，随着个体发育，生活的水层深度逐渐变浅。     

南海南部水体和沉积物中的浮游有孔虫氧碳

通过对2002年南海南部春季水体和表层沉积物中浮游有孔虫的δ18O和δ13C分析,初步探讨该区有孔虫氧碳同位素的海洋环境指示意义及其与沉降过程的关系. 结果表明,南海南部春季表层水体中Globigerinoides ruber (G. ruber)与Globigerinoides sacculifer(G. sacculifer)的δ18O均值基本相似,相对它们在表层沉积物中的δ18O明显要小;但在表层沉积物中G. ruber 的δ18O则比G. sacculifer相对要小0.34‰.这种差异可能与G. sacculifer的配子生殖二次钙化以及2个种属的季节性差异有关.Pulleniatina obliquiloculata(P. obliquiloculata)的δ18O在沉积物和水体中均较G. ruber和G. sacculifer明显偏大,表现出较大的种间差异.P. obliquiloculata的δ18O在春季水体中比其在沉积物中平均约小0.7‰,差值较大,可能是因为P. obliquiloculata为冬季种,主要出现在冬季低温水体中.3种浮游有孔虫的δ13C以G. sacculifer最大,G. ruber次之,P. obliquiloculata最低,这种差异可能主要由属种间的生命效应所引起.表层沉积物中G. ruber和G. sacculifer的δ18O从区域的西北往东南有逐渐变小的趋势,可能受区域年均表层水温西北低东南高的影响.在上升流发育区,P. obliquiloculata的δ18O和δ13C均明显偏高,其δ13C与水体营养的关系与南海北部的明显相反,有待进一步深入研究.     

南海南部水体和沉积物中的浮游有孔虫氧碳同位素分析

通过对2002年南海南部春季水体和表层沉积物中浮游有孔虫的δ^18O和δ^13C分析,初步探讨该区有孔虫氧碳同位素的海洋环境指示意义及其与沉降过程的关系。结果表明,南海南部春季表层水体中Gltbigerinoides ruber （G．ruber）与Globigerinoides sacculifer（G．sacculifer）的δ^18O均值基本相似,相对它们在表层沉积物中的δ^18O明显要小;但在表层沉积物中G．ruber的δ^18O则比G．sacculifer相对要小0．34‰。这种差异可能与G．sacculifer的配子生殖二次钙化以及2个种属的季节性差异有关。Pulleniatinaobliquiloculata（P．obliquiloculata）的δ^18O在沉积物和水体中均较G．ruber和G．sacculifer明显偏大,表现出较大的种间差异。P．obliquiloculata的δ^18O在春季水体中比其在沉积物中平均约小0．7‰,差值较大,可能是因为P．obliquiloculata为冬季种,主要出现在冬季低温水体中。3种浮游有孔虫的δ^13C以G．sacculifer最大,G．ruber次之,P．obliquiloculata最低,这种差异可能主要由属种间的生命效应所引起。表层沉积物中G．ruber和G．sacculifer的δ^18O从区域的西北往东南有逐渐变小的趋势,可能受区域年均表层水温西北低东南高的影响。在上升流发育区,P．obliquiloculata的δ^18O和δ^13C均明显偏高,其δ^13C与水体营养的关系与南海北部的明显相反,有待进一步深入研究。     

南海北部东沙海域沉积物地球化学特征及其反映的冷泉活动

南海北部东沙海域是典型的水合物成藏区,冷泉活动对其沉积物地球化学特征有显著影响。分析了东沙海域冷泉区973-4站位1 375 cm(水深1 666 m)和973-5站位935 cm(水深2 998 m)长的柱状样的总有机碳(TOC)、总硫(TS)含量,并挑选其中的底栖有孔虫进行了碳氧同位素测试。通过沉积物总硫含量分析和临近站位孔隙水数据分析表明,2个站位沉积物均有较浅的硫酸盐甲烷还原界面(SMI)深度和较大的甲烷通量,其中973-4站位硫酸盐甲烷界面深度为海水-沉积物界面以下约900 cm,973-5站位硫酸盐甲烷界面深度为海水-沉积物界面以下约750 cm。总碳/总硫比值表明冷泉流体活动对沉积物硫埋藏起主导作用。Uvigerina spp.的δ13C表明末次盛冰期(LGM)之前东沙海域有持续的冷泉活动,而自末次盛冰期以来Uvigerina spp.的δ13C其偏负程度逐渐变小、冷泉活动逐渐减弱,这可能是海平面上升扩大了天然气水合物稳定区范围,从而抑制了冷泉流体上涌的结果。     

赤道西太平洋末次盛冰期以来的浮游有孔虫氧碳稳定同位素记录

对西太平洋暖池核心区MD01—2386柱状样最上部5m进行了高分辨率的浮游有孔虫Globigerinoides ruber和Pulleniatina obliquiloculata的氧、碳稳定同位素分析,结合AMS^14C测年,研究表明其属于末次盛冰期-全新世的沉积。赤道西太平洋海区末次盛冰期以来δ^18O值显著降低,但有几次回返事件。表层浮游有孔虫G．ruber比次表层温跃层属种P．obliquiloculata对于环境变化的响应要快,但后者变化的幅度较大。这两个种的氧、碳同位素差值反映出温跃层深度自末次盛冰期以来逐渐加深,并存在周期性的回返事件,说明西太平洋暖池晚第四纪冰期旋回存在气候不稳定性。     

浮游有孔虫壳体氧同位素的古水温及古盐度意义--以东北印度洋260ka以来沉积记录为例

以东北印度洋的两支岩心为研究对象,由稳定同位素质谱仪获得浮游有孔虫壳体Globigerinoides ruber的δ^18O.研究表明,利用壳体δ^18o计算表层海水温度必须充分考虑盐度效应的影响,在近岸的边缘海,盐度影响甚至大于温度的影响。通过分析SSTMg/Ca与SSTδ^18O的关系以及海水背景值δ^18Ow与盐度的关系,计算出了东北印度洋260ka以来各时期较准确的海水盐度值。结果表明,冰期盐度高而间冰期盐度低,且冰期时南北盐度梯度明显小于间冰期是该区显著的盐度分布和变化特征,这是特定的地理位置受南亚季风带来的蒸发-降水-淡水输入等诸多因素控制的结果。     

2009-2010年南海北部浮游有孔虫通量和稳定同位素季节变化及其对东亚季风的响应

通过对南海北部2009-2010年获得的浅层、中层和深层时间系列沉积物捕获器的样品分析,发现浮游有孔虫总通量和主要属种Globigerinoidesruber,Globigerinoidessacculifer,Pulleniatinaobliquiloculata和Neogloboquadrinadutertrei的通量和百分含量存在明显的季节性变化,在东北季风和西南季风盛行期出现高值,特别在冬季风期间高值明显,在季风间歇期出现低值,展示出"双峰型"通量模式。浮游有孔虫通量与颗粒总通量、有机碳通量、总碳通量、总氮通量、碳酸钙通量和蛋白石通量变化一致,随叶绿素a浓度和风速大小变化而改变,表明南海北部生源颗粒通量主要受季风影响的表层生产力所控制。浮游有孔虫壳体氧同位素与表层海水温度的季节变化相吻合。壳体δ18O主要受海水温度变化的影响,不同深度属种的δ18O变化反映了上层海水温度梯度。此外,壳体碳同位素值总体上在东亚季风强盛期低、季风间期高,与表层海水中叶绿素a浓度和海表风速的变化趋势相反,说明浮游有孔虫δ13C值反映了水体营养和表层生产力的变化。     

南海北部沉积物中浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体氧同位素指示的冬季表层海水温度

有孔虫壳体的氧同位素值(δ18O)是由其生长时海水δ18O和温度决定的,在海水δ18O已知的情况下,可以由壳体的δ18O值估算海水温度。本文以南海北部沿岸地区9个站位的柱状沉积物中浮游有孔虫Globigerinoides ruber为研究对象,测试了其壳体的δ18O值。分别以相应站点夏季与冬季表层海水的实测δ18O值代入温度公式,估算了对应的夏季与冬季的海水温度值。然后把计算结果与World Ocean Atlas (WOA)数据库相应站点的海水温度数据作比较。结果表明,计算出的夏季海水温度与WOA的夏季温度有较大差别,而计算出的冬季海水温度则与WOA的冬季海水温度基本相当。这说明δ18Oruber记录的是该区域冬季表层海水的温度,此区域内G.ruber这一属种的生产力和沉积通量在东亚冬季风盛行期间出现了最高值。     

岁差驱动的全新世热带太平洋—印度洋水汽输送

大洋内部蒸发、水汽输送和降水过程构成了全球水文循环的主体,但长久以来对全新世大洋内部水文循环的演变历史和驱动机制缺乏认识。利用全球热带海区98个站位混合层浮游有孔虫壳体的δ¹⁸O和Mg/Ca温度记录,计算了全新世以来表层海水δ¹⁸O以及海水剩余δ¹⁸O的波动历史。发现最显著的特征是全新世以来热带西太平洋和东印度洋表层海水剩余δ¹⁸O具有不同的变化趋势。早—中全新世时期(11.5～6.0 ka BP),热带西太平洋表层海水剩余δ¹⁸O比东印度洋偏重约0.2‰,而晚全新世(2.0～0 ka BP),两个海区的重建值几乎相同。结合同位素数值模拟结果,发现岁差通过一系列机制控制了两个大洋不同的剩余δ¹⁸O变化信号。早全新世较低的岁差值可以驱动西太平洋往印度洋的大气水汽净输送并降低印度洋降水同位素,同时强盛的南亚季风通过河流体系向孟加拉湾倾注了大量陆地冲淡水。这些机制都有利于东印度洋海水剩余δ¹⁸O出现相对负偏移信号。但较低的岁差值导致开放的西...     

东北太平洋胡安·德富卡隆起西翼晚第四纪以来的碳酸盐记录

通过对东北太平洋胡安·德富卡隆起西翼沉积柱样中的碳酸盐含量和浮游有孔虫氧同位素测试以及浮游有孔虫丰度、溶解指数和粗组分的统计,发现在晚第四纪约65 ka以来碳酸盐含量变化幅度大(0 4%~77 2%),相差非常悬殊,但其变化未呈现出冰期时溶解作用减弱、间冰期时溶解作用强烈这样明显的旋回性。粗组分分析结果显示,地层中有明显的浊流沉积发育。另外,碳酸盐含量和浮游有孔虫丰度分析结果揭露了研究区的 CCD在3 500 m左右。研究认为,在约65 ka来水深浅于3 500 m的区域碳酸盐含量的无规律性变化应与浊流沉积影响有直接的关系,而水深深于3 500 m的区域碳酸盐含量主要受控于深海碳酸盐的溶解作用。     

南海南部活体浮游有孔虫分布特征及其影响因素初探

通过对2002年5月采自南海南部海区11个站位20个垂直分层浮游拖网样品的浮游有孔虫组成和分布特征的初步分析,发现该区表层水体中浮游有孔虫分布广泛,共鉴定属种20种,以热带暖水种占绝对优势,广适应性冷水种有零星出现。深水种Globorotalia menardii在南海南部50 m水层中广泛出现,但壳体相对较小,壳壁较薄。该区0—50m水层活体浮游有孔虫丰度范围为(6 138—64 174)枚.1 000 m-3海水,大致呈西高东低的分布趋势,在西南部浅水区和西北部上升流区丰度最高,与表层水体的营养水平密切相关。将水样浮游有孔虫分布数据与该海区23个站位表层沉积样数据进行对比分析,发现遗壳浮游有孔虫与活体的分布关系密切,虽然在种属丰度以及分布范围等方面有明显差异,但两者具有相似的优势种组合。主要差异在于水体中浮游有孔虫优势种相对丰度差异较大,易溶种Hastigerina pelagica含量较高,而遗壳中浮游有孔虫各种属分布趋向于均匀化。此外,陆源物质的释稀作用对沉积物中的有孔虫丰度分布有明显的控制作用。     

南海北部表层沉积物中浮游有孔虫分布特征与环境意义

对南海北部12°以北海域表层沉积物中的浮游有孔虫丰度、属种数量与组合、碳酸盐含量以及硅质生物相对丰度等进行了分析和鉴定,结果表明:随水深的增加,浮游有孔虫的丰度降低、属种数量减少,碳酸盐含量降低,硅质生物相对丰度升高,浮游有孔虫优势种由易溶种转变为抗溶种。浮游有孔虫以及碳酸盐含量等的这些变化与深海碳酸盐的溶解作用密切相关,同时,浊流沉积作用和水团等环境因素也是影响浮游有孔虫丰度与组合以及碳酸盐含量变化的重要因子。     

南海南部上层水体浮游有孔虫的组成与分布特征

通过分析2012年4月在南海南部获取的浮游生物拖网样品,对水体中浮游有孔虫的区域分布特征及其影响因素进行了初步探讨。南海南部上层水体中共鉴定出现代浮游有孔虫19种,其中优势种为Globigerinoides sacculifer、Globigerinoides ruber、Globigerinella calida、Globigerinella siphonifera、Globorotalia menardii、Orbulina universa、Neogloboquadrina dutertrei。浮游有孔虫种属组成整体上呈现为热带-亚热带群落特征,浮游有孔虫生物丰度与西太平洋北赤道流区域的生物丰度相当。南海南部春季上层水体中浮游有孔虫整体表现为西高东低的区域分布特征,在垂直分布上浮游有孔虫集中分布在上部0~50m水层中,50m以深水体中浮游有孔虫生物丰度迅速降低。认为浮游有孔虫的分布受到温度、水体层化、初级生产力等多方面环境因子的综合作用。个别深水种(如Globorotalia menardii)出现了主要分布在0~50 m水深的特殊现象。     

南海中沙海域表层沉积物浮游有孔虫的分布特征及其指示意义

对南海中部中沙海域海底采集的93个表层沉积物样样品进行浮游有孔虫的鉴定分析,获得13属28种浮游有孔虫,依据其中20个主要浮游有孔虫属种的Q型因子分析结果及其抗溶性和生活的气候地带特征,共划分出3个浮游有孔虫组合（占解释总方差的92.3%）,包括抗溶性不同的2个热带组合和1个温带-亚热带组合。易溶性的热带组合以Trilobatus sacculifer-Globigerinoides ruber为代表,主要分布于碳酸盐岩台地斜坡区和海岭区。抗溶性热带组合主要以Globorotalia menardii-Pulleniatina obliquiloculata为主,主要分布在中沙海槽和南海深水海盆区。温带-亚热带组合以Globigerina rubescens为代表,主要分布在中沙碳酸盐岩台地北部斜坡区。研究发现,本区浮游有孔虫的分布主要受海水深度控制,而不同温盐性质水团的入侵影响也不容忽视,其中,Globigerina rubescens在中沙碳酸盐岩台地北部斜坡区的富集就是响应研究区以北低温高盐水团的佐证之一。同时,浮游有孔虫的相关分布特征（丰度、简单分异度、碎壳率和易溶种/抗溶种）进一步指示研究区的碳酸钙溶跃面约为2 750 m,碳酸钙补偿深度约为3 400～3 700 m。     

黄、东海陆架2011年秋季活体浮游有孔虫生态分布

现代活体浮游有孔虫的生态研究是其古环境重建应用的重要基础。根据黄、东海陆架2011年秋季采集的20个垂直浮游拖网样品,分析了该海域浮游有孔虫的秋季生态分布特征。结果表明,黄海秋季基本上没有浮游有孔虫的出现。东海共发现13种活体浮游有孔虫,主要优势属种依次为Globigerinoides sacculifer、Pulleniatina obliquiloculata、Globigerina bulloides、Neogloboquadrina dutertrei和Globigerinoides ruber。浮游有孔虫丰度整体上呈现东南高,西北低的分布格局,这种分布格局反映了浮游有孔虫在黄、东海陆架区的分布主要受外海水影响强弱控制。浮游有孔虫主要属种在东海陆架呈现明显的区域分布差异:暖水种G. sacculifer是秋季陆架海区的主要优势种,其分布格局与总丰度基本一致,相对含量从南至北、从东至西逐渐降低,主要受区域表层海水温度变化的控制。G. bulloides与G. sacculifer呈相反的含量分布变化,其高含量主要出现在东海中陆架,从北往南逐渐降低,此外,在闽浙沿岸也有较高含量,表明了温度和生产力是影响G. bulloides在黄、东海陆架分布的主要因素。秋季P. obliquiloculata和N. dutertrei的高含量主要出现在东海南部中陆架区和济州岛西南黄海暖流影响区,可能受暖水与生产力的共同制约。     

南海北部海域表层沉积物底栖有孔虫分布特征及影响因素

有孔虫在海洋环境指示方面具有重要意义,对现代环境中有孔虫的分布及影响因素进行研究有助于利用有孔虫对地质历史时期的沉积环境进行还原。我国南海海域辽阔,南海有孔虫的相关研究很早便有报道。对我国南海北部海域表层沉积物中的底栖有孔虫分布特征进行了描述,研究区以玻璃质壳底栖有孔虫占主导,胶结壳其次,瓷质壳最少。根据底栖有孔虫的分布特征划分了4个底栖有孔虫组合,组合1为Heterolepa subpraecincta - Hanzawaia mantaensis - Rotalinoides gaimardii;组合2为Bulimina marginate - Lagena substriata;组合3为Elphidium advenum - Pararotalia nipponica;组合4 为Recurvoides contortus - Ammodisus cretaceous - Bulimina aculeata。对影响该区域底栖有孔虫分布的环境因素进行了探究,结果表明,温度、盐度、底质类型等对底栖有孔虫的分布均存在一定程度的影响,海流对研究区底栖有孔虫时空分布的影响值得进一步探究。     

南黄海牡蛎壳元素组成的原位微区分析及环境指示

碳酸盐生物壳体的周期性生长纹层是记录气候环境变化的天然材料。随着原位微区测试技术的快速发展,高分辨率的同位素和化学元素组成的快速分析显著推动了古气候环境变化及生物地球化学研究。应用激光剥蚀等离子体质谱仪（LA-ICP-MS）对南黄海现代牡蛎Crassostrea gigas壳体韧带部的元素组成进行原位微区测试,利用内标元素43Ca进行元素比值的校正,探讨了牡蛎壳中化学元素特征及其环境意义。研究的长牡蛎壳体中Mg/Ca、Sr/Ca、Na/Ca比值具有显著的季节性周期变化。环境水体物理化学性质的变化对壳体生长速率影响较大,壳中白垩质方解石和叶片方解石生长层分别对应较高和较低的环境温度,白垩方解石层具有较高的Mg/Ca、Sr/Ca和较低的Na/Ca比值。Mg/Ca比值可指示牡蛎壳体生长环境水体温度,利用前人Mg/Ca比值公式计算可以恢复与器测资料相符的近岸海水温度结果。本研究对应用LA-ICP-MS分析技术开展高分辨率的生物壳体元素组成和环境示踪研究具有借鉴意义。     

南海黄岩岛珊瑚记录的1780-2013年的表层海温年代际变化特征

基于南海中部黄岩岛滨珊瑚生长率与表层海温距平（SSTA）的正相关关系,重建了1780-2013年（共234年）黄岩岛海域SSTA年际变化序列。结果表明,1780-1890年SSTA总体偏低,平均为-0.2℃,最低SSTA为-1℃（1837年）,对应于小冰期晚期;1890年以来SSTA总体呈阶段性上升,其中1971-1998年升温最快,1998年达到峰值（2℃）,之后SSTA略呈下降趋势,冷暖变化与北半球陆地温度变化基本是同步的。频谱分析显示,黄岩岛海域SSTA在过去234年主要呈现出26~34 a的冷暖周期波动,其相位转变基本与太平洋年代际振荡冷-暖位相同步。近234年来南海中部黄岩岛海域SSTA的年代际变率并不是持续不变的,1890年以来该海域SST年代际变率出现明显增强,可能与全球变暖导致的海洋内部变率的变化有关。考虑到热带西南太平洋SST年代际变率同样在1890年也发生了一次转变,我们认为这些证据可能指示了整个热带太平洋内部变率在1890年以后发生了一次转变。     

再探温跃层有孔虫B/Ca与温度和[CO32-]的依赖性及其在24 ka以来热带西太平洋次表层碳酸盐系统重建中的应用

The B/Ca ratio of planktonic foraminifer shells has been used as a proxy for reconstructing past ocean carbonate chemistry. However, recent studies have revealed significant uncertainties associated with this proxy, such as whether seawater temperature or [ CO_3~(2-)] is the dominant control on the partition coefficient(K_D) of planktonic foraminiferal B/Ca. To address these uncertainties and thus improve our understanding of the planktonic foraminiferal B/Ca proxy, we analysed B/Ca ratios in the tests of Neogloboquadrina dutertrei(300–355 μm) and Pulleniatina obliquiloculata(355–400 μm) in surface sediment samples from the tropical western Pacific and South China Sea. The relationship between these B/Ca ratios and bottom water calcite saturation states(Δ[ CO_3~(2-)]) is weak, thus suggesting only a small dissolution effect on the B/Ca of the two species. The correlation coefficients(R~2) between the B/Ca ratios of N. dutertrei and P. obliquiloculata and environmental parameters(e.g., temperature, salinity, phosphate, DIC and ALK) in the tropical western Pacific and South China Sea are not high enough to justify using B/Ca ratios as a palaeoenvironmental proxy in the study areas. The significant correlation between K_D values of N. dutertrei and P. obliquiloculata and carbonate system parameters(e.g.,[ CO_3~(2-)], DIC, ALK, pH and [ HCO_3~-]) in the study area reflect chemical links between the K_D denominator and these variables. Based on our surface sediment calibration, an empirical relationship between the K_D of N.dutertrei and temperature is proposed in the tropical western Pacific. We also generated a record of B/Ca ratios in N. dutertrei(300–355 μm) from Core MD06-3052 in the tropical western Pacific over the past 24 ka to evaluate the application of the revised B/Ca proxy method. Based on the reconstructed empirical relationship for B/Ca and subsurface seawater ALK, we estimated subsurface seawater carbonate system parameters in the tropical western Pacific since 24 ka. In general, the estimated subsurface seawater pH and [ CO_3~(2-)] show an increase with time, and the record of subsurface seawater pCO_2 shows a decrease with time, in the tropical western Pacific over the past 24 ka. The consistent trends in subsurface seawater pCO_2 and opal flux during deglaciation may imply that the reported increase in subsurface water pCO_2 in the study area was promoted by enhanced upwelling in the Southern Ocean.