白令海北部陆坡全新世以来的生物标志物记录及其古环境意义

通过白令海北部陆坡区B2-9站位沉积物柱样高分辨率的生物标志物(菜子甾醇、甲藻甾醇、长链烯酮、n-C30-diol)提取和分析,获得了近1万年来浮游植物群落和初级生产力、高碳烷烃输入与陆源植被变化等相关记录,研究结果显示,全新世以来表层浮游植物和初级生产力都经历了"高-低-高"的变化过程,并具有明显的阶段性,可能受控于陆架坡折处海冰的分布、上层海洋营养盐供应和全新世气候与环境的变迁;浮游植物群落结构较为稳定,硅藻是初级生产力的主要贡献者,甲藻次之,颗石藻和黄绿藻比前两者低了1个数量级,硅藻与甲藻之间具有明显的竞争关系,前者明显占据优势,是白令海有机碳汇的主要贡献者;正构烷烃总量分别在7.8 ka BP,6.7 ka BP和5.4 ka BP,经历了3次阶梯状的下降过程,并呈现出4个相对稳定的阶段,其主要受控于早全新世海平面上升以及周边陆地植被源区的气候与环境变化;正构烷烃分子组合特征显示其来自陆地高等植物、且陆源植被结构较为稳定,木本植物占据优势;单体碳同位素研究表明正构烷烃的主碳峰为n-C27,对烷烃总量的贡献最大,可能与当时陆源繁盛的木本植物及输入有关,含量较高的n-C23则可能主要来源于北半球沿海广泛分布的一类沉水植物。     

白令海盆17ka以来的古海洋与古气候记录

通过白令海盆08BR02钻孔(57°0.06'N,174°29.97'E,水深3 805 m)的AMS14C测年数据、颜色反射率b*与NGRIP(North Greenland Ice Core Project)氧同位素曲线及白令海4个钻孔颜色反射率b*记录作对比,建立该孔的地层年代框架,顶、底部沉积物年龄分别为4.2 ka和17.0 ka。该孔自17 ka以来,IRD(ice-rafted detritus:冰筏碎屑)、粒度的砂组分以及敏感组分中的33—63μm组分百分含量在全球性冷事件H1(Heinrich event 1)、B/A(Blling/Allerd)中期和YD(Younger Dryas)期间明显增加。IRD和有孔虫丰度在H1、B/A和YD期间同步增加,可能反映海冰融化为表层水提供营养物质,促使表层钙质生产力勃发并将有机质进一步输送至海底,为底栖生物提供营养物质。     

中国第四纪冰川作用与深海氧同位素阶段的对比和厘定

随着冰期(阶)与间冰期(阶)旋回的不断细化,第四纪冰期系列与深海氧同位素阶段(MIS)对比之间所反映的问题开始逐步显现。通过中国第四纪冰期与MIS阶段对比,结合分析气候旋回与构造运动对地貌演化的控制作用,研究表明:①冰期(阶)或者间冰期(阶)发生的时段应尽可能对应于MIS的偶数或奇数阶段,有助于MIS框架下新的冰期(阶)的发现;②中更新世以来,中国第四纪冰期-间冰期旋回可能受控于100 ka轨道偏心率变化的气候大背景,昆仑冰期-倒数第二次冰期的冰川规模总体上与全球冰量变化一致。然而,末次冰期早、中期的冰川规模却与MIS所记录的全球冰量变化不尽一致,强烈显示气候与构造环境对冰川作用的影响;③目前在中国第四纪冰期划分方案中,存在着冰期系列由时间和地点双重命名的现象,建议用大理冰期、古乡冰期分别代替末次冰期和倒数第二次冰期。     

末次冰消期以来白令海盆的冰筏碎屑事件与古海洋学演变记录

通过对白令海盆中部BR02岩芯高分辨率的颜色、粒度和元素地球化学地层的研究发现:(1)该岩芯较为完整地记录了末次盛冰期结束以来(约16.3 ka BP)的多期冰筏碎屑事件,包括H1、OD、YD和北方2期,其中以H1和YD最为显著,反映了末次冰消期以来该地区海冰/冰山以及区域性冰川的消长变化;(2)BR02岩芯上部17—25 cm段出现富Mn、富Ba的氧化型沉积,说明在全新世高海面时期,白令海与北太平洋、北冰洋之间的水体交换达到极点,白令海环流加强,海盆底层水含氧状况明显改善,并引发海洋生产力增加;(3)CaO、Na2O、Sr、Zr及Na2O/K2O比值的分布说明,海盆冰筏碎屑主要来自富碳酸盐的育空河流域,其次为阿拉斯加半岛和阿留申群岛等火山岩区;岩芯上部Na2O/K2O比值的递增暗示10 ka BP以来与火山物质输运有关的北太平洋入流(阿拉斯加流)可能增加。     

新疆地区沙漠形成与演化的古环境证据

通过回顾新疆沙漠形成演化过程的研究与进展,指出新疆构造地貌特征使塔里木和准噶尔两大盆地区域受行星系西风、海陆季风或地形山谷风等的焚风效应的影响,第四纪以来的气候环境格局总体表现为持续的干旱化过程并伴随次级规模的波动过程;盆地及其边缘风成沉积的形成,是对青藏高原隆升引起的全球气候环境变化尤其是亚洲内陆干旱化的响应。在塔克拉玛干沙漠的形成时代上,由于研究方法、对象和信息载体的不同,目前存在较多争议;来自沙漠边缘及腹地的古风成沉积及其年代学证据指示塔里木盆地边缘或腹地在第三纪时即已存在干旱性的气候和地表的风营力过程;但在沉积规模和连续性上,它们的存在是否代表大范围沙丘地乃至古塔克拉玛干沙漠的出现以及其后是否与现今规模的塔克拉玛干沙漠有继承关系,需要进一步的研究来解释。来自沙漠外围昆仑山北坡和天山北坡的风成黄土沉积表明现代规模的塔克拉玛干和古尔班通古特沙漠都是在中更新世以后形成的,并在末次冰期时经历了显著的气候变化,但不同区域有不同的干湿波动过程。     

中国第四纪冰川演化序列与MIS对比研究的新进展

近年来,随着多种可对冰川地形进行直接定年的测年技术的发展与应用,中国第四纪冰川研究取得了新进展,较为突出的是获得了大量与地貌地层关系相符的年代学资料、建立了冰川演化若干典型范例以及进一步确立了青藏高原构造隆升与冰川发育的耦合关系。中国第四纪冰川演化序列与海洋氧同位素阶段(Marine Oxygen Isotope Stage,MIS) 比较经历了2000 年、2002 年两次立案与改进。笔者基于近年来新测得的年代学数据、已建立的冰川演化序列以及青藏高原隆升与冰川发育的耦合关系等新的研究资料,提出了中国冰期与海洋氧同位素阶段比较的2011 年改进方案,包括近百万年冰川变化的15 个特征时段及其对应的时间与中国冰期名称等信息。     

珠江三角洲晚第四纪地层、海平面变化 与构造运动的关系

在回顾南海北部海岸和陆架地层证据的基础上,梳理了珠江三角洲晚第四纪演变历史。结果显示：1）本区晚第四纪地层拥有2套海相沉积,上（新）海相层是当前间冰期（或10.5 ka B.P.以来）高海平面期间形成的沉积物,而下（老）海相层最可能是末次间冰期（126―120 ka B.P.）高海平面阶段留下的沉积物;2）老海相层顶面埋深在三角洲盆地内至少比现今海平面低10~15 m,在珠江口一带则低于20 m,这说明珠江三角洲盆地存在构造沉降,因为2次间冰期的海平面高度是相近的;3）在新生代欧亚板块大陆向东南伸展的构造格局下,南海北部陆架和海岸带经历长期连续的沉降,而长期平均沉降率在0.12 mm/a左右,明显低于GPS测出的现代沉降率;4）在这种板块运动基础上,晚第四纪断裂活动增强了三角洲盆地的沉降,为2次海侵提供了可容沉积空间。     

青海湖湖东沙地河湖-风成沉积记录的中晚全新世以来环境变化

青海湖盆地因其独特的地理位置和气候环境,对气候变化响应敏感,是研究环境变化重要的场所。本研究在青海湖湖东沙地获取两个剖面,采用AMS¹⁴C测年,结合岩性、粒径组分和常量元素氧化物及其比值等多指标分析方法,重建了湖东沙地8.4 ka BP以来的环境演变过程。结果表明：除少量沉积物处于中等化学风化阶段外,大部分沉积物处于物理风化和初级化学风化阶段,说明自8.4 ka BP以来研究区气候环境总体上相对寒冷干燥。在千年尺度上,研究区不同时间段的气候环境存在较大的差异。8.4—4.2 ka BP气候相对温暖湿润;其中,8.4—6.2 ka BP河湖相和风成相沉积互层,表明存在明显的百年尺度气候波动;6.2—4.2 ka BP化学风化和淋溶作用较强,表明季风降水较多,径流较强,发育了较为稳定的湖泊沉积环境。4.2 ka BP以来湖泊消失,化学风化和淋溶作用减弱,沉积物从砾石转变为砂质黄土,显示气候较为冷干且波动较大。对比分析表明,中晚全新世以来青海湖湖东沙地的气候变化特征与东亚季风边缘区其他区域基本一致,并主导了区域沉积环境的演变过程。     

白令海和楚科奇海表层沉积硅藻分布特征

对我国第二次和第三次北极科学考察在白令海和楚科奇海获取的部分表层沉积物样品进行了详细的硅藻分析,旨在了解白令海和楚科奇海表层沉积硅藻的主要分布情况。研究发现海冰对北极硅藻有着显著的影响,在最小冰边缘线以北海域,由于常年被海冰覆盖,表层沉积物中的硅藻数量极少甚至缺失,而在此范围以南海域,硅藻含量则甚为丰富。白令海和楚科奇海表层沉积物中最主要的硅藻种类及组合有：角毛藻休眠孢子(Chaetoceros resting spores),海冰硅藻组合(以Fragilariopsis oceanica和Fragilariopsis cylindrus为代表),极地硅藻组合(优势种有Bacterosira bathyomphla,Thalassiosira antarctic v. borealis及其休眠孢子),沿岸底栖硅藻组合(主要有Paralia sulcata和Delpheneis surirella),诺氏海链藻(Thalassiosira nordenskioeldii)和塞米新细齿藻(Neodenticula seminae)等。上述硅藻种类及组合具有显著的空间分布差异性,并与现代海洋环境因素密切相关,因此对于白令海和楚科奇海古海洋环境研究具有重要意义。     

北冰洋西部楚科奇海盆晚第四纪生源沉积物及其古海洋学意义

通过北冰洋西部楚科奇海盆M03孔晚第四纪以来生源沉积物,有孔虫丰度和冰筏碎屑(Ice．Rafted Detritus,IRD)的综合研究表明,海洋氧同位素(Marine Isotope Stage,MIS)7期以来,碳酸钙(CaCO )含量和浮游有孔虫丰度在间冰期的增加和冰期的降低,分别指示大西洋水输入的加强和减弱。而有机碳(TOC)和生源蛋白石(Biogenic Opa1)含量的变化可能主要与输入到海底的TOC降解和Opal溶解作用与底层水中的溶解氧有关。间冰期低的TOC和Opal含量可能反映楚
科奇海盆海冰覆盖减少,营养盐供给多,表层生产力增加,通气作用好,底层水富氧,降解和溶解作用增强,保存在沉积物中的TOC和Opal减少;而冰期相对高的TOC和Opal含量可能反映楚科奇海盆海冰覆盖时间较长,营养盐供给少,表层生产力较低,通气作用差,底层水少氧,降解和溶解作用减弱,保存在沉积物中的TOC和Opal增多。     

白令海和楚科奇海水文特征和水团结构的初步分析

根据我国首次北极科学考察所获 CTD资料 ,分析了白令海和楚科奇海的水文特征和水团结构。研究表明 :(1 )该两海域温、盐度的分布有着明显的区域性差异。楚科奇海的温、盐度普遍低于白令海。 (2 )夏季 ,白令海大部分水域温度垂直分布的突出特点是 :在 2 0 m和 2 5 0 m间存在温度低于 3°C的中层冷水。 (3 )在楚科奇海北纬 70°以北海域 ,不论是水温或盐度皆明显减小 ,从而在此区域形成强的温、盐度锋带。 (4)在白令海存在三种水团 ,而楚科奇海的水团则大致分为两类     

白令海和楚科奇海测区沉积物硫酸盐还原菌初步研究

用 MPN法测定了取自白令海和楚科奇海 35个沉积物样品中的硫酸盐还原菌 (SRB)含量。所有样品的 SRB平均含量约 1 .68× 1 0 5个 .g- 1,变幅约为 0～ 2 .2 8× 1 0 6个 .g- 1。分析并比较了 SRB含量在表层、次表层或混合层样中及不同站位、测区间的差异 ,大体看来 ,SRB含量表层少于次表层。若以白令海峡为界 ,在海峡两侧 SRB含量的增加呈相反趋势 :即在白令海呈向南增加、在楚科奇海呈向北增加的趋势 ;经向分布也显示出相反的趋势 :在白令海呈向东增加、在楚科奇海呈向西增加的趋势。结果还表明 SRB在不同培养温度中有各自的出现率 ,反映测区SRB以适冷菌为主。温度是其主要控制因子。相当多的中温菌也有出现     

白令海北部表层沉积物中细菌多样性的研究

提取白令海表层沉积物样品总DNA,构建沉积物中的细菌16SrDNA文库,通过RFLP酶切分型与序列测定,进行沉积物中的细菌多样性及系统发育分析。结果表明,该沉积物中细菌多样性丰富,获得的125条序列归属于10个细菌类群,包括占据优势地位的变形细菌(Pro-teobacteria,49.6%)、酸杆菌门(Acidobacteria,20.8%),以及拟杆菌门(Bacteroidetes,6.4%)、放线菌门(Actinobacteria,5.6%)、浮霉菌门(Planctomycetes,5.6%)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae,4%)、疣微菌门(Verrucomicrobia,2.4%)、绿弯菌门(Chloroflexi,1.6%)、纤维杆菌门(Fibrobacteres,0.8%)、螺旋体(Spirochaetes,0.8%)。此外,还有一部分分类地位尚不明确的细菌(2.4%)。而在变形细菌中,δ、γ亚群为其中的优势类群。     

1999年夏季白令海陆坡区海流动力分析

利用中国首次北极科学考察白令海调查资料计算了白令海东部陆坡区 58- 60°N范围内海流的流幅、流速和流量 ,并获得如下结论 :(1 )白令海东陆坡区陆坡流由东南向西北变化 ,流速由东南向西北逐渐增加 ,在 58°N处 ,最大流速达到 1 0cm/s,到 60°N处 ,最大流速达到 30cm/s,是历年调查中最高的 ;流幅由东南向西北不断增宽 ,在 58°N处 ,最大流幅约 1 0 0km ,到 60°N处 ,最大流幅达到 2 1 0km ,流量由东南向西北也不断增加 ,在 58°N处 ,最大流量 5 .3Sv ,到 60°N处 ,最大流量达到 1 0 .2Sv ;(2 )陆坡流的近陆架一侧陆坡逆流的北界位置在 58°N处 ,其表层流幅宽度为 70km ,流速达到 5cm/s以上 ,在 59°N处其影响深度可以直达海底 ,,陆坡逆流的流速降低 ,流幅增宽到 1 1 0km ,60°N附近为陆坡逆流的北界 ,未观测到陆坡逆流 ;(3)陆架坡折锋强化了陆坡流。     

楚科奇海和白令海沉积地层中甾醇的物源组成及其周边气候效应

楚科奇海 C-8短柱沉积样中检出甾醇化合物碳数 C_(27)、C_(28)、C_(29)和C_(30)双键位置在5-和5,22-及22,24-的甾醇;白令海 B2-9短柱沉积样中检出甾醇化合物碳数 C27、C28和 C29双键位置在5-和5,22-及22-的甾醇。从两个海域的甾醇组合特征来看,主要来自陆源碎屑物质以及海洋硅质生物自生源组成。研究还表明楚科奇海和白令海沉积地层(2-0cm)中甾醇异常记录对应时间段约20世纪80年代-90年代未,保存着北极增暖的信号,这是北极海域生态环境对周边气候变化作出的响应。