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。     

西北冰洋楚科奇海台晚第四纪以来陆源沉积物搬运机制及其古环境意义

通过对西北冰洋楚科奇海台的ARC7-P12岩心的沉积物颜色旋回、XRF-Ca和Mn元素相对含量,有孔虫丰度,粗组分含量,粒度组成及其端元的综合分析,并与该地区其他沉积物岩心对比,将ARC7-P12岩心划分为深海氧同位素(Marine Isotope Stages, MIS)5期以来的沉积序列。该岩心的粒度端元分析结果显示,该岩心峰态中值2和9 μm组分的端元分别代表由雾状层和底流搬运的沉积物; 峰态中值为30以及110μm组分的端元代表海冰以及冰山搬运的沉积物。MIS 5以来的冰消期和间冰期,由于海冰和冰山融化以及海域开阔,沉积物主要由海冰以及冰山搬运,粗组分含量显著升高。冰期由于海冰覆盖,冰盖的生长和阻挡,以及表层洋流减弱,底流和雾状层搬运相对增强,细颗粒沉积物增加。     

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。     

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...     

近百年来楚科奇海域沉积环境变化的有机碳、氮记录

对“中国第五次北极科考”和“中国第六次北极科考”采集的楚科奇海陆架、海台及海盆区的5个多管样品进行210Pb、粒度、有机碳(OC)和总氮(TN)含量及有机碳同位素(δ13C)、总氮同位素组成(δ15N)分析,初步获得5个多管样品近百年来的沉积速率,陆架区沉积速率为0.19~0.41cm/a,海台和海盆区沉积速率为0.03~0.04cm/a;近百年来陆架有机碳、总氮含量分别为1.21%~1.62%、0.17%~0.21%,有机碳、总氮同位素组成分别为-22.30‰~-22.25‰PDB、7.24‰~8.12‰;海台与海盆区有机碳、总氮含量分别为0.80%~1.26%、0.13%~0.16%,有机碳、总氮同位素组成分别为-22.52‰~-22.07‰PDB、7.38‰~7.81‰。陆架与海台和海盆相比,具有沉积速率高、沉积物颗粒粗、有机碳和总氮含量高的特点。近百年来楚科奇海域陆架、海台和海盆区有机碳以海洋生源输入为主,反映了北极气候变暖,水体初级生产力增加。     

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.     

末次冰消期后大西洋水进入楚科奇海台:来自介形虫化石群的证据

基于西北冰洋楚科奇海台ARC3-P31岩心(水深435m)中介形虫化石群的研究,复原了50ka以来的古水团变迁史。该岩心中介形虫化石较丰富,主要由Krithe、Polycope和Cytheropteron 3个属构成,另有Rabilimis mirabilis、Microcythere medistriatum、Cluthia australis、Pedicythere neofluitans、Pseudocythere caudata等几个种零星分布于不同层位。与MIS3-MIS2相比较,MIS1以来该岩心中的底栖有孔虫和介形虫丰度明显增加,指示了底栖生物生产力有了大幅度的提升,响应于气候的变暖。以末次冰消期为界,介形虫化石群属种构成发生了显著翻转:在末次冰消期之前以Cytheropteron-Polycope组合为主,这两个属占总个体数的81%;而从末次冰消期至全新世,Polycope百分含量快速减少,被更替为Cytheropteron-Krithe组合,该组合的两个属占总个体数的79%。根据现代介形虫属种在北冰洋的分布规律可以推测,冰期里Polycope属成为绝对优势分子,是由于北冰洋中层水的顶部变浅,占据了原本属于大西洋水的空间;而全新世以来Krithe属含量增高是由于海平面上升导致水深增加。以上结果说明,在楚科奇海台一带温暖的大西洋水在末次冰期很可能是完全缺失的,到全新世才进入该海域。     

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。     

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。