北冰洋西部表层沉积物矿物学特征及其物质来源

对北冰洋西部79个表层沉积物样品进行了全岩X射线衍射矿物组成分析,结合洋流和地质背景,探讨各矿物分区的物质来源。矿物组合分区表明研究区物质来源变化较为复杂:(1)在楚科奇海的中部靠近白令海峡处长石含量很高,主要是阿纳德尔流携带的来自阿纳德尔河的沉积物;在楚科奇海的西侧的长石含量也较高,且与其他矿物组合分区相比,角闪石含量较高,这是因为受阿纳德尔流和东西伯利亚沿岸流的双重影响,沉积物来自西伯利亚陆地的一些高含长石的火山岩及沉积岩等。在楚科奇海的东侧,石英含量很高,来源为阿拉斯加沿岸流携带的育空河及卡斯奎姆河的沉积物。在阿拉斯加北部,碳酸盐岩和石英含量高,这与马更些河搬运的沉积物有关;(2)北冰洋西部深水区中加拿大海盆的南端和中部方解石和白云石的含量较低,说明受波弗特环流携带的加拿大北极群岛的碳酸盐影响相对较小,且与其他矿物组合分区相比,云母含量最高,说明沉积物主要来源为来自拉普捷夫海的海冰沉积物;此外,一些黏土级细粒物质可能由大西洋中层水携带而来。深水区的其他海域以方解石和白云石含量高为特点,主要受波弗特环流的影响,来源主要为加拿大北极群岛的班克斯岛和维多利亚岛;此外,还受来自西伯利亚陆架,主要是拉普捷夫海沉积物的影响。     

北冰洋西部表层沉积物重矿物特征

对中国首次(1999年)和第二次(2003年)北极科学考察在楚科奇海及邻近的北冰洋深水区采取的47站表层沉积物进行了碎屑重矿物鉴定分析。结果表明北冰洋西部表层沉积物中重矿物以抗风化能力较弱的绿帘石、紫苏辉石和普通角闪石为优势矿物,钛铁矿、石榴子石、磷灰石和赤铁矿为特征矿物。矿物组合分区表明研究区物质来源和水动力变化较为复杂:白令海峡以南沉积物中重矿物含量高,水动力强;白令海峡以北的洋流变化与所经区域沉积物重矿物种类和含量变化相一致,即楚科奇海中部沉积物富集紫苏辉石、钛铁矿和石榴子石,物质来源可能与楚科奇山原相关,而在阿拉斯加沿岸沉积物中富集绿帘石和紫苏辉石,与阿拉斯加沿岸流携带物质相关;楚科奇海北部深水区碎屑矿物沉积速率低且矿物多有蚀变。     

北冰洋阿尔法脊晚第四纪沉积有机质的来源变化及其古环境意义

为探讨晚第四纪有机碳埋藏情况变化与海冰覆盖和环流等变化之间的关系,分析了北冰洋阿尔法脊08B85-D孔沉积物的Mn和Ca含量、粒度组成、有机碳含量和有机碳δ13C组成。结果表明有机碳含量并不具备冰期-间冰期旋回性,有机碳来源具有4种不同模式,海冰覆盖程度和波弗特环流的强度共同决定了阿尔法脊处有机碳来源的构成,在MIS7内若干时段海冰覆盖极少,极盛的波弗特环流可将陆源有机质直接输送至阿尔法脊处,使沉积有机质中陆地来源占主导,形成了具有地层对比意义的独特信号。在MIS6-MIS1,08B85-D孔有机碳始终以海洋源贡献占主导,与海冰覆盖程度维持在较高水平,限制了陆源有机碳的输送有关,特别是在MIS6和MIS4-MIS3时,海冰很盛,波弗特环流有可能消亡。     

北极楚科奇海地区沉积物生源物质的来源和分布

对2003年7月-9月第二次北极科学考察期间在楚科奇海及其邻近海域所采集四个站位的沉积物柱状样的生源物质含量进行分析,并对沉积物TC、TOC、TN和TP的空间分布和垂直剖面分布进行讨论。四个站位的TC含量为0.89%-2.17%,TN含量为0.24-1.66mg/g,TP含量为0.15-0.96mg/g,其中C21、S11和M07的总碳中均以有机碳为主,分析结果证实了楚科奇海区是一个高效的有机碳“汇”区的结论。四个站位的有机质主要来源于海洋,其中P24站和M07站的TN随着TOC增加而增加,两者呈极显著的正相关关系,说明这两个站位所在区域的沉积物中氮和有机碳之间的关系密切,氮主要以有机氮形式存在。     

南海南部陆坡晚第四纪沉积物稀土元素及环境意义

采用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)法,对南海南部86GC柱状沉积物样品的稀土元素(REE)含量进行测量,并对其地球化学特征进行系统分析。结果表明,自大约31kaBP以来,该海域的沉积物具有基本相同的物质来源,物源区的气候环境变化可能是影响沉积物中REE指标纵向变化的主要因素。各指标的综合分析显示,末次冰期南海南部海域的沉积物源区具有较强的化学风化作用,冰后期则相对减弱,这就意味着南海南部及周边地区末次冰期期间依然盛行热带气候,冰后期的气候环境则可能较为多变。另外,在柱状样深度分别为17cm和100cm处均记录了指标的突变,前者可能是8k事件在南海南部的记录,后者代表的事件还有待进一步研究。     

白令海北部陆坡晚第四纪的古海洋与古气候学记录

白令海北部陆坡B2 9柱状样中放射虫Cycladophoradavisiana含量曲线和深海SPECMAP氧同位素记录的对比 ,为该柱状样建立了晚第四纪约 1 0万年以来的地层年代框架。该柱状样中微体化石、碳屑颗粒、筏冰碎屑 (石英和岩屑颗粒 )的定量分析结果表明 ,作为表层生产力指标的粗组份自氧同位素 5 .3期以来呈阶梯状增加 ,反映表层生产力阶段式的增长 ;碳屑颗粒丰度自氧同位素 5 .3期至末次冰消期的增加说明白令海末次冰消期以前气候较全新世干冷 ,天然火灾发生的概率较全新世大大增加 ;冰期和早、中全新世较高的筏冰碎屑反映了冰期和早、中全新世白令海陆架海冰的扩大以及气候转暖所导致的海冰消融的过程 ,揭示了白令海对过去全球气候变化的响应。     

塔克拉玛干地区第四纪沉积物的机械组成特征及其意义

塔克拉玛干沙漠覆盖了塔里木盆地广大的中央地区。第四纪沉积物的粒度特征表明沙漠是在广大的冲积平原上发育的,由于中、晚更新世直到全新世早期在沙漠腹地仍有不少河流到这里,长期处在一个由水成沉积物到风成沉积物的不断交替循环过程中,而且流水或风不断地从上游或上风地区带入新的物质加入循环。在沙漠周围地区的沙丘粒度成份证明,沙丘的迁移和风沙流对沙化地段有促进作用,不仅直接扩展沙漠范围,还直接危害人类生产与生活.     

伶仃洋ZK19孔晚第四纪沉积地球化学特征 及其古环境意义

依据对珠江口伶仃洋海域ZK19孔岩芯材料的沉积学、年代学和沉积地球化学研究,探讨了该海域古环境演变特征。该孔以末次盛冰期风化层为界,存在2个沉积旋回和2次海侵事件。微量元素质量分数、主量元素（Al2O3/Na2O值、MgO/Al2O3值、Sr/Ba值及V/Cr值等）,化学蚀变指数（CIA）和化学风化指数（CIW）的变化特征,反映了MIS4晚期至MIS3初期,该地由陆相向滨海相过渡,气候从偏冷逐渐升温,海平面逐渐上升,但速度较慢;MIS3该地为河口湾相,气候进一步转暖,海平面以较大幅度上升;MIS2阶段（末次盛冰期）海平面大幅下降,气候变冷;MIS1的8―12 cal. ka B.P.气候逐渐转暖,海平面快速上升,为河流相―滨海潮滩相―河口湾浅滩相―河口湾相;中全新世大暖期,受水下滩槽地貌侧向迁移影响,该孔地层遭剥蚀;晚全新世3 cal. ka B.P.以来,气候整体相对稳定,较早全新世温暖,沉积环境依次为河口湾相―三角洲前缘斜坡相―三角洲前缘浅滩相。     

上海东部地区晚第四纪沉积的孢粉组合及古环境

通过对上海东部地区南汇鹤鸣孔、东海1井、高桥G2孔3口钻井晚第四纪地层的孢粉研究,划分出了6个孢粉组合带和3个亚带,恢复了本地区植被演替、气候波动的6个阶段:第1阶段晚更新世晚期,反映气候凉冷稍湿;第2阶段前北方期,反映气候温凉略湿;第3阶段北方期,反映气候温和略干;第4阶段大西洋期,反映气候热暖潮湿;第5阶段亚北方期,反映气候温暖略干; 第6阶段亚大西洋期,反映气候温暖湿润。这为本地区晚第四纪古植被、古气候、古环境的重建提供了重要的孢粉学资料。     

西南极乔治王岛长城站区晚第四纪燕窝湖岩芯元素地球化学特征

本文阐述了乔治王岛长城站区燕窝湖沉积物中微量元素及某些常量元素的含量、分布、富集系数和相关系数的变化规律 ,探讨了该湖岩芯物质来源及气候环境的阶段性变迁 ,认为一方面燕窝湖周围碎屑沉积岩 (包括火山沉积岩 )是进入沉积体系的主要物源 ;另一方面 ,地幔物质也是其物源之一 ;同时 ,并不排除南极大陆冰进期搬运来的陆源物质进入沉积体系。     

北极新奥尔松地区湖泊沉积物色素含量变化及环境意义

大量的古气候资料和现代器测数据表明,最近100年来北极气候经历了明显的变暖过程,这必然会对脆弱的极地湖泊生态系统产生影响。以北极新奥尔松地区的湖泊沉积柱样为研究对象,对其中4种色素(叶绿素及其衍生物CD、总胡萝卜素TC、蓝藻叶黄素Myx和颤藻黄素Osc)进行了分析,结合其他物化指标如碳酸钙含量、TOC等,从历史演化的角度重点探讨了新奥尔松地区最近100年以来湖泊初级生产力演化过程。结果表明,在相对寒冷的小冰期,气候对湖泊中藻类的生长不利,湖泊生产力下降,沉积物中色素含量出现低值,生物硅含量降低;表层5cm(对应约1890AD)沉积物中有机质含量显著升高,各色素含量均明显增加,表明小冰期后气温上升,导致湖泊藻类生长迅速,湖泊生产力大大提高,但此时生物硅仍保持在相对较低的水平,这可能与其他藻类的竞争生长有关。最近100年,沉积物中Osc/Myx比值不断降低,表明该湖泊中蓝藻含量不断上升,暗示北极地区人类活动的增强可能导致湖泊营养水平增加。     

西北冰洋楚科奇海台08P23孔氧同位素3期以来的古海洋与古气候记录

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08P23孔样品的多项指标分析以及与其他孔的沉积记录综合对比,将08P23孔沉积物初步分为氧同位素3期(MIS 3)-MIS 1的沉积序列。MIS 3以来,楚科奇海台08P23孔可以识别出5个显著的冰筏碎屑(Ice-Rafted Detritus,IRD)事件,分别出现在MIS 2和MIS 3。其中,MIS 3的IRD事件中碎屑碳酸盐岩主要来自于加拿大北极群岛分布广泛的古生代碳酸盐岩露头,MIS 2的IRD事件中碎屑石英可能来源于欧亚大陆边缘。该孔大部分层位浮游有孔虫左旋厚壁新方球虫Neogloboquadrina pachyderma(sinistral)(Nps)的δ18O和δ13C都轻于表层沉积物中的平均值。MIS 3中两个褐色层中偏轻的Nps-δ18O和Nps-δ13C值是由冰融水造成;MIS 1和MIS 3灰色层中偏轻的Nps的δ18O和δ13C值指示海冰形成速率的提高,导致轻同位素卤水的生产和下沉。MIS 2的Nps的δ18O和δ13C值变化趋势相反,是因为温度急剧降低导致Nps-δ18O变重,海水冻结成冰,海气交换明显降低使得Nps-δ13C偏轻。MIS 1和MIS 3的Nps的δ18O和δ13C受到融冰水或轻同位素卤水影响导致同时偏轻。     

夏季西北冰洋表层淡水分布的总碱度示踪研究

利用中国第三次北极科学考察在西北冰洋所进行的海水总碱度的测量,通过海水、海冰融化水以及河源淡水三个端元总碱度特征的显著差异计算西北冰洋夏季表层海水中淡水所占的比例。研究表明,西北冰洋海冰融化水所占比例最大区域在加拿大海盆区75°N附近,这是冰缘带位置,往北向高纬度的冰密集中逐渐增加。而河源淡水的组份则与北冰洋的环流密切相关,并且在西北冰洋水体中逐渐累积。     

北冰洋加拿大海盆南缘的管水母类及其分布

本文分析了 1 999年夏季我国首次北极科学考察楚科奇海及邻近的北冰洋加拿大海盆南缘海域管水母类的种类组成、丰度和垂直分布。仅在加拿大海盆南缘出现 2种管水母 ,而楚科奇海未发现管水母类。对柔弱五角水母和北极单板水母多营养体期 (无性 )和单营养体期 (有性 )的主要形态特征作了较完整的记述和作图 ,并讨论了它们的形态类型及生态习性。加拿大海盆南缘海域北极单板水母的丰度 (平均 42× 1 0 - 3 个 m3 )大于柔弱五角水母 (2 4× 1 0 - 3 个 m3 )。这 2种管水母均仅出现在水深 1 0 0～ 80 0m ,而且最大丰度也都在 3 0 0— 2 0 0m层 ,即刚好聚集于强盐度跃层中和跃层下面     

西北冰洋总碱度与溶解无机碳的分布

2008年7～9月,中国进行了第三次北极科学考察。本研究即利用此次宝贵的科学考察机会,在西北冰洋现场采集大量的海水样品,进行二氧化碳体系（主要包括总碱度(TA),和溶解无机碳(DIC)等）研究。得到了西北冰洋二氧化碳体系参数的分布,并对其控制因素进行了讨论。夏季西北冰洋表层海水总碱度（TA）、盐度归一化总碱度（nTA,nTA =TA*35/S）、溶解无机碳（DIC）和盐度标准化溶解无机碳（nDIC,nDIC=DIC*35/S）的范围分别为1757～2229μmol kg-1,2383～2722μmol kg-1,1681～2034μmol kg-1,2119～2600μmol kg-1。由于受到河水和海冰融化水的稀释,表层DIC和TA的浓度都比较低。78°N以南西北冰洋上层水柱中TA与盐度有良好的正相关关系,比较保守,在盐度大于30时,主要是海水端元与河水端元混合,在盐度小于30时主要是海水端元与海冰融化水端元的混合。在楚科奇海,DIC分布主要受到有机质生产或降解的主控,而加拿大海盆无冰区混合层DIC分布的主控因素是海水与海冰融化水的保守混合。     

北冰洋海冰和海水变异对海洋生态系统的潜在影响

最近30年来,北冰洋海冰和海水发生了急剧变化:海冰覆盖面积减少、冰层变薄、水温升高、淡水输入增加、污染加剧,正威胁着现有与海冰关系密切的生态系统。预期随着变化的持续,与海冰相关的食物链将在部分海域消失并被较低纬度的海洋物种所取代、总初级生产力有望增加并为人类带来更多的渔获量、而北极熊和海象等以海冰作为栖息和捕食场所的大型哺乳动物的生存前景堪忧。今后人类将更为重视对北冰洋生态环境变化规律的认识并加以运用、关注北冰洋特有物种的命运并加以力所能及的保护、评估北冰洋生态系统的变化对人类社会经济的影响以期及早采取应对措施。数据积累是目前制约北极研究的最大障碍,但随着 SEARCH 等大型国际研究计划的实施,对北冰洋生态系统的监测和研究将更为系统和全面。