白垩纪黑色页岩与大洋红层:缺氧到富氧的过程与机制

白垩纪是地球历史中一个重要的阶段,期间发生了以黑色页岩为特征的缺氧事件和以大洋红层为特征的富氧环境等许多重大地质事件,从白垩纪大洋缺氧到富氧转化的过程与机制,提出上述两个典型事件是同一原因形成的两个不同结果。一方面,白垩纪大规模的岩浆活动,引起大气中CO2气体浓度的升高和地球内部大量热能释放,并且改变了海陆面积的对比,最终导致大气温度的升高。海水温度的升高和CO2浓度的增加导致海洋环境中溶解O2的降低,缺氧事件随之而产生。另一方面,剧烈的岩浆活动在海底产生大量的富含铁元素的基性和超基性岩,在与海水发生反应时,岩石中的铁元素进入海水中。海水中的铁元素是海洋浮游植物宝贵的营养盐类,其含量的增加可激发浮游植物的大规模繁盛,而这一生命过程可以吸收海水中大量的CO2,并且产生等量的O2。随着海水中O2浓度的不断升高,以富含Fe3 的红色沉积物为特征的海洋富氧环境出现。然而,由岩浆活动引起的缺氧事件和同样由其造成的富氧环境,其机制存在明显的差异,前者以物理、化学过程为主,后者除此之外还演绎了更为复杂的生物—海洋地球化学过程。     

白垩纪大洋缺氧事件研究进展

系统总结了白垩纪OAEs的研究进展,重点讨论了OAE1a、OAE1b和OAE2时期的有机碳(TOC)含量、碳同位素、古温度和锶同位素特征及其古环境指示意义,综合分析了白垩纪OAEs的成因机制。结果表明白垩纪OAEs的发生可能与该时期海底大规模的火山活动以及由其引起的气温升高、碳水化合物大量分解、水文循环加快和海洋生物生产力提高等一系列变化有关。对于白垩纪OAEs演化特征和成因机制的深入研究具有重要借鉴意义。通过对白垩纪OAEs的综合分析发现,当前的研究区域主要集中在大西洋/特提斯盆地及其周边陆地,而对南半球高纬度地区的研究报道迄今未见,从而无法对白垩纪OAEs进行全球性对比和系统性研究。今后我们将重点围绕南半球高纬度地区白垩纪OAEs的演化特征、成因机制及其古气候环境效应等进行深入研究。     

冲绳海槽北部Rd—82和Rd—86孔氧同位素记录及其古环境分析

本文对冲绳海槽北部Ｒｄ－８２孔浮游有孔虫Ｎ．ｄｕｔｅｒｔｒｅｉ和Ｒｄ－８６孔Ｎ．ｄｕｔｅｒｔｒｅｉ及Ｇ．ｓａｃｃｕｌｉｆｅｒ的氧同位素记录进行了分析。Ｒｄ－８２孔浮游有孔虫的氧同位素组成可清晰地划分氧同位素１－４期，跨越地质时代０－７１ｋａ；Ｒｄ－８６孔可划分氧同位素１－４期及５ａ－５ｃ亚期，跨越地质时代为０－１１０ｋａ。     

溶解氧传感器校准过程氧浓度调节方法优化研究

针对当前溶解氧传感器校准中缺乏对水体氧浓度调节方法研究的现状,本文以AADI3835溶解氧传感器为实验对象,从重现性、稳定性及实用性三方面对亚硫酸钠、纯氮/氧气和氮氧混合气体等3种常用的水体氧浓度调节方式进行了对比分析,并在溶解氧传感器校准过程中进行了实际应用。研究结果表明：3种调节方式均可有效改变水体氧浓度,但具体表...     

冲绳海槽北部Rd－82和Rd－86孔氧同位素记录及其古环境分析

本文对冲绳海槽北部Ｒｄ一８２孔浮游有孔虫Ｎ．ｄｕｔｅｒｔｒｅｉ和Ｒｄ一８６孔Ｎ．ｄｕｔｅｒｔｒｅｉ及Ｇ．ｓａｃｃｕｌｉｆｅｒ的氧同位素记录进行了分析。Ｒｄ一８２孔浮游有孔虫的氧同位素组成可清晰地划分氧同位素１一４期，跨越地质时代０一７１ｋａ；Ｒｄ一８６孔可划分氧同位素１一４期及５ａ－５ｃ亚期，跨越地质时代为０一１１０ｋａ。根据氧同位素变幅分析，末次冰期极盛时冲绳海槽北部可能有黄河和长江的淡水影响，其影响强度Ｒｄ一８２孔强于Ｒｄ一８６孔。晚更新世以来，黑潮流一直影响着本区，冰期时黑潮流主流线向东转折段向南偏移，根据现有资料至少南移０．３４个纬度。此外，在氧同位第２期，即末次冰期极盛期内发生一个短暂的气候回暖事件，该事件发生在２１一２０ｋａＢ，Ｐ，之间。     

南海南部浮游有孔虫氧碳同位素记录的末次冰期以来古环境变迁

以南海南部86GC沉积物柱状样为研究对象,通过对浮游有孔虫氧、碳同位素组成和AMS14C测年的研究,初步确定该柱状样包含了氧同位素3期晚期以来约31 400 a的沉积。结合浮游有孔虫组合和沉积物地球化学记录,分析认为,研究区域末次盛冰期发生于大约29~19 kaBP,其中又以28~26 kaBP为顶峰时段;在大约21~20 kaBP之间,可能有过一次短暂的海平面快速上升事件。单从δ18O记录来看,全新世南海南部的气候和古海洋环境似乎保持着较为稳定的状态,但期间δ13C及其他一些古气候指标却记录了多次回返性事件,反映出由于冬季风的短暂加强,导致全新世该区域气候环境在总体适宜的背景下仍然具有不稳定性。     

现代大洋铁盐投放实验对古海洋学研究的启示:白垩纪大洋红层产生的背景与机制

白垩纪大洋红层代表典型的深水富氧沉积环境,笔者从现代海洋铁盐投放实验入手,探讨了大洋红层的产生机制,论述了铁元素在白垩纪大洋富氧环境发生过程中的作用。白垩纪剧烈的岩浆活动在海底产生大量的富含铁元素的基性和超基性岩石,在与海水发生反应时,岩石中的铁元素进入海水中。海水中的铁元素是海洋浮游植物宝贵的营养盐类,其含量的增加可激发浮游植物的爆发性繁盛,而这一生命过程可以吸收海水中大量的CO2,并且产生巨量的O2。伴随海水中溶解O2浓度的不断升高,以富含Fe3+的红色沉积物为特征的海洋富氧环境出现。中、晚白垩世大洋红层的产生是一个与火山活动密切相关、同时又涉及沉积学及生物—海洋地球化学作用的复杂过程。     

热带西太平洋沉积物浮游有孔虫壳体发育过程的三维重建与壳体形态对生态和古海洋的指示意义

浮游有孔虫钙质骨骼的生物学功能及其作用机制尚不完全清楚,之前的研究认为壳体通过提供负浮力在调节浮游有孔虫的受力平衡中起作用。然而,很少有研究对浮游有孔虫的个体发育过程进行重建和定量分析以揭示在其生命过程中壳体的功能。本研究利用同步辐射X射线断层显微术（SRXTM）重建了来自热带西太平洋沉积物岩芯中的6个不同属种的浮游有孔虫壳体的个体发育。通过计算每个腔室形成前后的壳体和细胞质的总质量,能够确定整个个体发育过程中的平均密度变化模式。不同生态位属种的平均密度变化模式差异显著,表明浮力调节可能与生命周期中的垂直迁移有关,尤其是对于无刺浮游有孔虫属种。个体发育过程中的平均密度变化模式揭示了整个个体发育过程中浮力调节的范围,这可能是影响无刺浮游有孔虫属种垂向迁移的因素之一。此外,浮游有孔虫的形态演化可能涉及对生活水体垂直结构变化的适应。     

夏季长江口缺氧区、低氧区和正常溶解氧海区浮游动物群落特征比较研究

夏季,长江口底层极易发生大面积低氧甚至缺氧.比较2016和2017年夏季长江口缺氧区(DO<2 mg/L)、低氧区(2 mg/L3 mg/L)浮游动物群落(>160μm)特征发现:2016年群落丰度和生物量均表现为缺氧区明显高于低氧区和正常海区;中小型桡足类、胶质浮游动物丰度表现...     

EUR-18地中海和中东地区古地理及古构造演化与早Aptian古大洋缺氧事件（OAE1a）有关的碳酸盐岩台地环境变化的沉积、成岩和化学地层证据

西班牙北部发育的La Florida碳酸盐岩台地受与早Aptian古大洋缺氧事件（OAE 1a）有关的全球环境变化影响非常显著。这一事件（OAE 1a）以强烈的温室条件为特征,导致大洋和大气圈温度增加、富有机质堆积、C（碳）循环紊乱和大陆风化、侵蚀作用加强。     

珠江口水域溶解氧与营养盐的关系

根据１９８７年２月至１９８８年２月的周年凋查资料，对珠江口水体中的溶解氧与营养盐的关系进行统计分析。结果表明：ＰＯ４－Ｐ与ＡＯＵ（表观耗氧量），ＮＯ３－Ｎ与ＡＯＵ，ＡＯＰ（表观产氧量）与Ｃｈｌ．ａ之间显著或高度显著相关。进而估算了ＰＯ４－Ｐ和ＮＯ３－Ｎ的氧化部分，丰水期各占测定值的６３．７％和５３．７％；枯水期各占３１．３％和６９．６％。     

长江口海域水文环境要素分布及溶解氧垂向输运

本文基于2016年长江口海域(舟山绿华山)的连续观测数据,分析了该海域水文环境要素分布,并估算了溶解氧跨跃层垂向输运。本次观测发现,水体的温度、盐度和溶解氧剖面具有明显的分层结构,三者跃层具有相同的变化趋势且主要受潮流变化影响。通过计算,得到跃层浮性频率的平方(N2)在10–3—10–2/s2之间,剪切的平方(S2)介于10–5—10–2/s2。潮流活动会激发水体剪切不稳定促进水体中溶解氧的垂向交换。最后,采用简化的一维溶解氧垂向输运模型,得到观测周期内跨跃层输运的溶解氧的含量为4.75mmol/(m2·d),佐证层化是长江口海域出现氧亏损现象的主要原因之一。     

珠江口伶仃洋水域溶解氧特征

根据１９８７年６，８，１１月和１９８８年２月４个航次珠江口伶汀洋的调查资料，分析了溶解氧的特征。结果表明：溶解氧含量表层均高于底层，周年变化呈现从夏季到冬季逐渐上升，且明显受珠江径流的影响，溶解氧（基本上是不饱和状态）与盐度成负相关。有机物和营养盐均影响溶解氧，但水温仍为溶解氧主要影响因素。     

台湾海峡上升流区夏季溶解氧的特征

本文根据1983—1984年,1987—1988年台湾海峡中北部海域调查资料,着重讨论了该海域夏季溶解氧分布特征及其与上升流、生物活动的关系。该上升流区温度、盐度、溶解氧含量及其饱和度的特征值分别为24.4℃,34.3,4.49mlO_2/L和93％。溶解氧含量及其饱和度与温度呈正相关关系,与盐度呈负相关关系。     

长江口外浮游植物死亡释放溶解有机质的降解及其溶氧消耗

浮游植物光合作用产生的溶解有机质(dissolved organic matter,DOM)是海洋中溶解有机质的重要来源,浮游植物死亡后释放的新鲜溶解有机质活性高、数量大、生物可利用性高,其降解过程中对溶解氧(dissolved oxygen,DO)的消耗显著。但到目前为止,对此类溶解有机质的降解过程以及其耗氧情况还鲜有研究。本文基于2013年8月东海航次,对浮游植物(硅藻为主)死亡后释放的新鲜有机质进行人工受控培养,研究其降解过程及对DO的消耗,并评估该降解过程对低氧现象形成的贡献。研究发现:培养体系中溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和DO浓度皆随时间呈指数下降,总溶解态碳水化合物(total carbohydrate,TCHO)也出现明显降解;体系的初始DOC浓度越高,降解速率常数k(DOC)、k(DO)越大,k(DOC)受DOC浓度、活性以及DO浓度的影响;培养过程中细菌丰度明显增加,添加Hg Cl2的对比实验表明细菌在降解过程中起到重要作用。本文的研究结果表明,浮游植物死亡后释放的溶解有机质的快速降解及其对溶解氧的消耗,对长江口低氧环境的促成具有重要意义。     

低温低溶解氧流动海水中阴极保护初期钙质层的形成

采用恒电流极化、线性极化和表面分析技术研究了Q235钢在低温低溶解氧流动海水中阴 极保护初期钙质层的形成情况.结果表明,在低温低氧流动条件下150～800mA/m2极化电流密度都可以达到Q235钢的最低保护电位,但钙质层难以形成,要得到致密良好的钙质层需要在阴极保护初期提高极化电流密度.低温低氧条件下钙质层的主要成分是...     

春末黄东海域溶解氧分布与水团关系

以１９８７年５—６月中日台作黄东海域综合调查的溶解氧资料为主，探讨调查海区溶解氧分布特征与水团的对应关系。指出：近岸水团溶解氧合量高，远海低；上层水团高，下层低。在黄海冷水和东海北部底层冷水的上界出现明显的溶解氧垂直分布最大值及封闭形高氧区。水团边界区，氧跃层明显。溶解氧含量变化与水团温盐特性有关。通过分析发现，溶解氧对鉴别次表层以深各水团，特别对鉴别东海次表层水及黑潮次表层以深各水团，可作为一种有效的指标。     

春末黄东海域溶解氧垂直结构及氧最大值初步分析

根据1987年5～6月中日合作对黄东海域进行综合调查的溶解氧资料,讨论了该海区溶解氧垂直结构及氧最大值分布。指出在南黄海北部、中部及东海北部和中部的中层存在明显的溶解氧垂直分布最大值,它总是和冷水同存。并对氧最大值及垂直结构同温跃层及冷暖水之间关系进行了初步分析。     

烟台-威海北部海洋牧场底层溶解氧浓度的季节变化研究

基于2021年4~12月山东半岛烟台-威海北部海洋牧场区域4处连续观测站的长期观测数据, 研究了该海域底层溶解氧(dissolved oxygen, DO)浓度的季节变化特征, 并探讨了物理机制。该海域底层DO从春季到夏季逐渐降低, 而从夏季到秋季逐渐升高, 主要受温度控制; 各观测站DO均在8月达到最低值, 受垂向层结增强和底层生物化学耗氧增多的共同影响。底层DO浓度在东西方向差异较小, 而在南北方向上差异明显; 在春季和秋季DO浓度南高北低, 是由于层结较弱, 海水垂向混合向底层提供DO, 且南边水深更浅, DO更容易达到饱和或过饱和状态, 而水深更深处DO仍处于不饱和状态; 夏季DO浓度南边大于北边是季节性层结强度的空间差异所致, 同时南边底层DO浓度下降更快, 使其南北差异在夏季有所减小。在11月中旬, 近岸3个观测站底层DO快速增多, 可能是由于此前的大风过程引起浮游植物繁殖, 晴朗天气促进其光合作用使海水中DO增多, 之后海水层结消失, 海水充分垂向混合使丰富的DO到达底层。