南沙ODP1143站有孔虫同位素变化对地球轨道驱动的响应

1143站5 Ma有孔虫稳定氧、碳同位素记录揭示了南海南部上新世至更新世气候变化在斜率和岁差周期上对地球轨道驱动的线性响应. 赤道太平洋地区频繁爆发的厄尔尼诺现象可能与氧、碳同位素相对于地球轨道驱动呈相反相位相关. 北极冰盖在3.3 Ma的扩张可能影响了气候变化100 ka周期的发展, 它的进一步扩张可能导致该周期成为晚更新世冰期旋回的主要周期. “中更新世转型”事件对南沙海区同位素变化的影响具有局限性. 1143站有孔虫的碳同位素在长偏心率周期上与地球轨道驱动高度相关, 且在短偏心率周期上领先于氧同位素的变化, 这进一步突显了碳循环在全球气候变化中的重要地位.     

从超微化石看南沙海区近2 Ma海水上层结构的变化

位于南沙深海区的ODP1143站2.32Ma以来沉积物中钙质超微化石极为丰富,平均每克沉积物中含16×106枚,最高可达53×106枚,最低也有0.5×106枚,超微化石堆积速率变化在1×106枚到278×106枚/cm2ka之间.其中以生活在下透光带的Florisphaera profunda为主,平均占70%.超微化石绝对丰度和堆积速率及F.profunda百分含量在垂向上呈现出两种不同时间尺度的变化.一种是随冰期-间冰期旋回而波动,另一种是历时数十万年的较长演化阶段.从2Ma来的6个阶段中可以看出南沙海区营养跃层深度的相应变化.文中还初步讨论了引起这种变化的可能机制.     

南海北部近6 Ma以来的氧同位素地层与事件

通过对南海北部大洋钻探ODP1148站位1000余个浮游和底栖有孔虫样品进行稳定同位素分析,首次在南海将氧同位素地层学应用到距今约3Ma前,并揭示了南海北部近6Ma以来的古海洋学变化.底栖有孔虫δ18O表明南海深层水在约3.1Ma之前受温暖的太平洋中层水影响较强,在约3.1～2.5Ma之间显著降温,指示了北半球冰盖的形成.而浮游有孔虫δ18O反映的早、中上新世表层水的几次降温可能与南极冰盖波动有关,只有在约2.2～0.9Ma之间不可逆转的阶梯状降温才可能是对北半球冰盖形成与增长的响应.     

东菲律宾海晚中新世末期以来古海洋环境演化的新型铁锰结壳记录

通过对东菲律宾海新型深水铁锰结壳典型样品显微结构构造、地球化学、铀系和铍同位素年代学的系统研究, 恢复了该海区晚中新世末期以来的古海洋环境演化. 该区结壳的垂直剖面结构构造和化学组成的变化相一致, 指示了结壳的3个主要生长阶段及其对应的古海洋环境演化.晚中新世末期(5.6 Ma)底部壳层开始生长, 壳层结构疏松且具有较高的碎屑含量和生长速率; 成矿元素含量、生长速率和铈正异常程度在4.6 Ma处的降低表明了此时气候的转暖, 开始不利于壳层生长, 并最终在中上新世末期(2.8~2.7 Ma)形成壳层生长间断. 晚上新世时(2.7 Ma)南极底流活动性的再次增强, 有利于向高纯顶部致密壳层的快速转型. 此后, 随着火山物源的进一步远离和陆源风尘物质的继续增加(1.0 Ma), 尽管周边环境依然有利, 壳层成矿元素含量却表现出明显的降低趋势. 该结壳为研究区晚中新世末期以来不甚明了的古海洋学研究提供了新的载体和资料.     

南海北部上部水体4 Ma以来的古海洋学演化

通过对大洋钻探1146站浮游有孔虫组合, 及其表层海水古温度转换函数, 底栖有孔虫堆积速率的研究, 恢复了南海北部表层海水4 Ma以来的古温度和古生产力变化. 结果表明: 表层海水温度4 Ma以来阶段性降低, 而冬、夏季节温差、表层海水生产力逐渐增加, 时间主要发生在3.1, 2.7, 2.1, 1.6, 0.9和0.5 Ma. 浮游有孔虫混合层、温跃层属种含量除受温跃层的变化外, 还受表层海水温度和生产力变化的影响. 结合构造运动和地球轨道参数的变化, 认为南海北部上部水体晚上新世以来不同时间的变化可能是青藏高原新生代以来的阶段性隆升、 太平洋海道关闭和地球轨道参数变化作用的结果.     

中新世"碳位移,,事件在南海的记录

南海北部ODP1148A孔(18°50.17′N,116°33.93′E,水深3308.3m)中新世24～5Ma底栖有孔Cibicidoides wuellerstorfi和C.kullenbergi及18～5Ma浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer两者的δ13C曲线总体上同步波动,呈现由早-中期重值向晚期轻值的演化趋势;记录了早-中期23.1～22.2和17.3～13.6Ma两次显著的正位移和晚期10.2～9.4和6.9～6.2Ma的两次负位移,这些位移都具全球意义,为南海与全球进行同位素地层学对比提供了基础,更是研究全球碳储库及其相关的气候变化的重要资料.     

冲绳海槽南部20ka来深水底栖有孔虫的古海洋学记录

对冲绳海槽南部255柱状样的66个样品进行底栖有孔虫定量研究。结合浮游与底栖有孔虫稳定同位素分析和AMS~(14)C测年,追溯20ka来深海环境和表层古生产力的变化历史。底栖有孔虫胶结质壳比例和浮游有孔虫碎壳率的变化揭示冰后期的碳酸盐溶解作用比冰期的强。属种分布和Q型因子分析结果显示冲绳海槽区近20ka来存在冰期、冰消期和冰后期3个明显不同的底栖有孔虫组合,其中冰期的Bulimina aculeata组合(特别是优势种Uvigerina peregrina)与高的表层初级生产力和沉积物中富有机质含量有关,冰后期的Uvigerina asperula组合对应于较低的表层初级生产力,而冰消期的Chilostomella oolina组合则可能反映底层水体低氧含量。     

第四纪冰期旋回转型在南沙深海的记录

对南沙海区水深2772 m的ODP1143井上部105.08 m岩芯进行高分辨率氧同位素分析, 取得MIS 1～86期即2.25 Ma以来的历史, 时间分辨率约2 ka, 为迄今所知的最好记录之一. 氧同位素曲线详细展示了更新世的冰期旋回, 由早期的40 ka周期为主, 向晚期100 ka周期为主的"转型", 证明两者之间有一个长达近300 ka的过渡期, "中更新世革命"并非一次简单的突变. 而且在100 ka的冰期旋回中, 低纬区热带表层水的变化在先, 高纬区冰盖的反应在后. 对比表明, 北半球冰盖增大、冰期延长的原因不在冰盖本身, 而在北半球高纬区之外.     

中中新世秦安黄土-古土壤序列磁性增强机制及其环境意义

中中新世黄土高原风尘堆积序列磁化率显著增高,在区域内已成为地层对比标志,然而其磁性增强机制依然不清楚.本文对秦安地区QA-I剖面约14～17.1 Ma期间的黄土-古土壤样品进行了系统的环境磁学、岩石磁学(热磁性质、磁滞性质、非磁滞剩磁与饱和等温剩磁比值χ_ARM/SIRM等)和色度指标分析.结果表明,QA-I剖面黄土-古土壤序列样品中磁性矿物为准单畴(PSD)磁铁矿、超顺磁/单畴(SP/SD)磁赤铁矿和赤铁矿,古土壤中细粒磁赤铁矿含量高于上下相邻黄土层.CBD(Citrate-Bicarbonate-Dithionite)处理方法显示,中中新世风尘序列中碎屑成因的PSD磁铁矿含量变化不大,约14.5～16.0 Ma期间成壤成因SP/SD磁赤铁矿含量的增多,是导致该时期风尘堆积序列磁化率增强的主要原因;这与该时期较低的土壤发育程度并不一致,表明CBD处理方法虽然可有效获取成壤成因SP/SD磁赤铁矿信息,却无法区分其为当地还是源区成壤成因.低温磁学研究表明,QA-I剖面约14.5～16.0 Ma期间SP/SD磁赤铁矿可能为碎屑磁铁矿颗粒的风化外壳,其含量高低变化与风尘样...     

渐新世以来南海北部陆坡区沉积演化及其对构造的响应

通过对南海北部陆坡下部ODPl148站位沉积物中陆源矿物组分的含量、堆积速率、粒度、石英氧同位素及石英扫描电镜的分析,探讨南海沉积演化及其构造响应.结果显示,根据综合指标的变化特征可将南海海盆的沉积演化划分为5个阶段:扩张初期(34～28.5 Ma)、构造活动剧烈期(28.5～23 Ma)、构造活动减弱期(23～16....     

晚渐新世-早中新世气候变化在赤道大西洋的天文响应

从晚渐新世到早中新世转换时期,大气二氧化碳浓度降低,极地冰盖扩张,全球海平面大幅下降等现象表征的全球性极端气候变冷事件,其发生的原因和机制至今仍存在争议.本文选取赤道大西洋ODP154航次的926站为研究对象,该钻孔的地层记录主要以浅灰色含有孔虫的超微化石白垩软泥与绿灰色的黏土质的超微化石白垩软泥互层沉积为主,从岩芯上可见明显的浅灰色(碳酸钙含量高达80%)-灰绿色(碳酸钙含量60%左右)的米级旋回,据此本文选用能反映碳酸钙含量变化的颜色反射率亮度为古气候替代性指标,对沉积记录进行旋回分析.通过对识别出来的405kyr长偏心率旋回与~40kyr斜率旋回分别进行天文调谐,以渐新世与中新世转换界线处为绝对年龄控制点建立该钻孔的绝对天文年代标尺.通过对时间域序列的亮度指标的频谱变化分析,观察到从晚渐新世到早中新世沉积记录中偏心率周期信号减弱,而斜率周期信号增强;并且在界线处405kyr偏心率周期与~1.2Myr斜率长周期极小值重合,这可能与这一时期的极端气候变冷事件有关.此外,沉积物堆积速率、底栖有孔虫氧同位素及西班牙中部啮齿类动物演替速率都具有~2Myr的变化周期,这或许说明了百万年尺度的地球轨道周期对于地球系统及生态演化有着重要的影响.     

青藏高原东北缘中新生代构造演化:来自磷灰石和锆石裂变径迹的证据

青藏高原东北缘隆升机制和过程一直以来备受争议,本文为了进一步限定北祁连山及其北缘地区山体的隆升历史,在旱峡、白杨河和红山以及酒泉盆地以北的黑山和金塔南山进行了磷灰石和锆石裂变径迹分析.测试结果表明,研究区基岩样品的磷灰石裂变径迹年龄分布在晚白垩世上新世(82～4.2 Ma),径迹长度介于9.6～13.6 μm;锆石裂变径迹年龄分布范围为106.3～480.5 Ma,多数介于106～195 Ma.结合镜质体反射率,热史模拟曲线揭示了中新生代三期主要的冷却降温事件:早白垩世期间(140～100Ma)、始新世期间(55～30Ma)、中新世(10～8 Ma)以来.早白垩世期间的隆升剥露冷却过程可能由于拉萨地块的北向拼贴碰撞引起;始新世期间的隆升剥露冷却事件可能是印度与欧亚板块碰撞远程快速响应的结果;中新世以来的隆升剥露冷却过程与北祁连山逆冲断层的构造活动有关.     

末次冰期最盛期与全新世海洋浮游有孔虫硼同位素与微量元素的对比分析

海洋浮游有孔虫硼同位素能够反映海水酸碱度值的变化,重建大气二氧化碳浓度变化历史．对比分析了末次冰期最盛期（LGM）和全新世（Holocene）赤道太平洋、赤道大西洋和加勒比海地区3个钻孔的Globigerinoides sacculifer和Globigerinoides ruber有孔虫样品中的硼同位素和各种微量元素的变化,发现G．ruber更加适合进行钻孔下部硼同位素的分析,而G．sacculifer可能容易受到溶解作用的影响导致其冰期硼同位素可能偏低．微量元素分析表明浮游有孔虫中的Mg／Ca,B／Ca,U／Ca和Li／Ca比值能在一定程度上反映海水温度和[CO3^2的变化,但都受到不同种属以及其他次要因素的影响,在将其应用到钻孔下部样品时,需要进行必要的校正工作．     

富营养水体中沉水植物与浮游藻类相互竞争的研究

本文就沉水植物与浮游藻类在富营养水体中的相互竞争现象及机制作了初步研究。室内外实验结果表明,二者之间存在着复杂的相互竞争关系。在光资源竞争上,浮游藻类占有相对优势;对水中营养盐的竞争是单向的,沉水植物因可以从底泥中得到营养盐而处于优势地位;当光照和营养盐充足时沉水植物对浮游藻类有明显的生化抑制效应,这种抑制可能通过促进藻类沉降而起作用。二者的互竞争受水深、水温及水中营养盐含量的强烈影响,高水温、高营养盐含量及深水均不利于沉水植物,而助长了浮游藻类的竞争优势。沉水植物群落一旦形成较大的密度,就能对浮游藻类产生强烈的抑制,保持自己的优势地位。因此,沉水植被恢复应从水温和水位均较底的冬季开始,严格控制营养盐输入量是非常重要的。     

大型深水水库溶解氧层化结构演化机制

深水水库溶解氧(DO)的演化成因目前尚不完全清楚,研究其演变机制对制定水库水质保护和管理策略十分重要.本文以我国京津冀地区重要的大型深水水源水库潘家口水库为例,系统分析了水库水温和DO浓度的时空分布特征、演化成因,以及水库的水质响应情况.结果表明:4月中旬-11月底该水库存在显著的季节性热分层,水库热分层为DO层化结构的形成提供了垂向分异性物理环境;与热分层类似,DO层化表现为3层结构,本文从上至下将其分别定义为混合层、氧跃层和氧亏层.垂向各层不同生化过程的作用为DO浓度空间差异性演变提供了驱动力,其中混合层受浮游藻类过量生长的影响,DO往往处于过饱和状态;氧跃层受大量生物的呼吸及有机物分解等耗氧的影响,DO浓度急剧下降,7-8月一般处于缺氧状态(DO2 mg/L);氧亏层受重污染沉积物耗氧的影响,DO浓度持续下降,热分层末期水库底部可能出现缺氧.热分层末期DO浓度降低的同时,沉积物中会发生Mn的还原、Mn-P解吸释放等现象,但沉积物中含量较高的Fe没有发生还原以及Fe-P的解吸释放现象.潘家口水库目前正在逼近缺氧、内源污染大量释放的临界点,其水环境治理应予以高度重视.     

西太平洋晚全新世变冷事件

对取自冲绳海槽和南海的3个重力柱状样(255,170,17940-2柱状样)进行浮游有孔虫分析后发现:所有属种中,Pulleniatina obliquiloculata显示出对西太平洋晚第四纪冬季表层海水温度反应灵敏,其相对丰度的变化显著,且在各柱状样间可以对比。全新世最显著的变化是约4～2kaBP前的P. obliquiloculata最小值带,可能与新冰期变冷有关。这一变冷事件在西大平洋的广泛存在表示P obliquiloculata可以作为古海洋和气候变化的示踪器,对于海-陆气候对比亦较重要。     

T0ba火山喷发在南海沉积物中的记录 ——ODP 1143站钻孔火山玻璃的证据

ODP1143站最上部的3层火山灰深度(mcd)分别为5.55m(本文称之为A层)、42.66m(B层)、48.25m(C层),其厚度均为～2cm.微古生物资料初步限定它们的年龄分别为～0.07Ma、～0.80Ma和～1.0Ma.这些火山灰层主要由70～150μm的火山玻璃碎屑组成.电子探针分析结果的对比表明,这3层火山灰分别与Toba第四纪3次火山喷发物(YTT,OTT及HDT)相对应.Toba火山喷发物在南海的发现暗示其喷发作用多发生在为南海夏季风期间,喷发强度可能要比原先估计的更强.     

贵州红枫湖沉积物磷赋存形态的空间变化特征

选取贵州省红枫湖这一典型的亚深水型人工湖泊作为对象,研究了6个代表性湖区沉积物柱芯磷的赋存形态,结合水体温度和溶解氧现场监测结果,探讨了该类型湖泊沉积物内源磷释放风险.研究结果表明,红枫湖沉积物总磷含量普遍较高,表层沉积物总磷含量均值大于1500 mg/kg,明显高于下部沉积物.NaOH-SRP和rest-P是沉积物磷的主要赋存形态.NH4Cl-P和BD-P含量表层最高,随深度增加明显降低,rest-P含量在垂向上变化不大.人为活动是造成沉积物总磷及赋存形态空间分布差异的主要原因,工业废水和网箱养鱼活动等大大增加了沉积物NaOH-SRP含量.红枫湖深水湖区底部水温多在14.5～23.5℃之间,随季节变化底部水温差异明显,溶解氧含量通常不高于1.5 mg/L,整体处于季节性缺氧或厌氧状态.以NaOH-SRP为主的沉积物磷赋存形态和深水缺氧环境大大增加了红枫湖沉积物内源磷释放的风险,在未来的研究中亟待加强对该类型湖泊沉积物内源磷释放机制、控制因素及治理措施的研究.     

六盘山地区新生代构造演化：来自锆石和磷灰石裂变径迹的证据

青藏高原的隆升与扩展不仅导致欧亚大陆内部发生强烈的构造变形,亦对高原周缘的地貌格局及气候变化产生了重大影响.青藏高原东北缘新生代以来的隆升时代与响应过程一直备受争议,而界定青藏高原东北缘构造带隆升时序是解决争议的关键之一.本研究围绕青藏高原东北缘,在陇中盆地、六盘山褶皱逆冲带和鄂尔多斯地块西南缘地区进行了磷灰石和锆石裂变径迹测试分析和热史模拟.测试分析结果表明研究区样品的磷灰石裂变径迹年龄范围分布于136～16 Ma,裂变径迹的长度范围介于11.9～13.3μm;锆石裂变径迹年龄结果为258～79 Ma,但多数样品的年龄介于160～99 Ma;热史模拟结果揭示了研究区新生代以来至少经历了两期隆升和冷却降温事件,即始新世期间(55～30 Ma)和中中新世(17～12 Ma)以来.始新世期间(55～30 Ma)发生的隆升事件可能是印度大陆与欧亚大陆陆陆碰撞远程效应的直接响应,表明印度与欧亚大陆碰撞之初或不久,其应力即已传导至东北缘边界;中中新世(17～12 Ma)以来的隆升剥露冷却事件奠定了青藏高原东北缘现今构造格局.     

南海更新世的放射虫生物地层学

根据南海南沙海区 1795 7 2柱的放射虫定量分析 ,发现 6个放射虫事件并据此建立了 5个放射虫带 (NR1～NR5 ) .这 5个放射虫带的绝对年龄和 6个标志种的分布是直接根据古地磁和氧同位素记录的对比而确定的 .南海南沙海区 1795 7 2柱放射虫生物地层资料与赤道太平洋和热带印度洋的放射虫生物地层资料的比较显示 ,它们与赤道太平洋的年龄较接近 .