南海晚第四纪表层古生产力与东亚季风变迁

根据南海南北陆坡两个站位的柱状样中底栖有孔虫分布,结合有机碳、稳定同位素分析,获得南海近4万年来高分辨率的表层古生产力记录,进而探讨晚第四纪东亚古季风的变迁。研究表明,由于冬季风在本次冰期、夏季风在全新世早期约10000aB．P．急剧增强,分别在南海南北陆坡产生海岸上升流,加上陆源营养物输入增多,使得表层古生产力明显增高、有机碳通量增大至3．5gC／(m²·10³a)以上,从而底栖有孔虫群中Buliminaaculeata和Uvigerinaperegrina占绝对优势。     

南海北部5万年来的表层海水盐度及东亚季风降水

为了探讨末次冰期以来南海北部区域降水变化对东亚夏季风强度变化的响应,利用南海北部191PC柱状样有孔虫壳体氧同位素和镁钙比值,重建了过去5万以来的表层海水温度和海水氧同位素变化。通过分析南海北部淡水收支的主要影响因素,认为夏季风降水是本研究站位海水盐度的主要影响因素,而海平面变化导致的冲淡效应变化并非主导因素。基于此前提,将剩余海水氧同位素作为区域降水变化的指标,结果表明,南海北部降水量与东亚季风强度在50~10kaB.P.间变化趋势较一致,10kaB.P.以来则呈相反的变化趋势。本文通过对比分析南海和西太平洋相关站位的古盐度变化、东亚陆地的干湿变化,结合数值模拟结果,认为50~10kaB.P.之间,北半球大陆冰盖对东亚夏季风的影响较强,东亚内陆和南海北部降水同时响应北半球高纬气温变化,表现出冷事件时降水少而暖事件时降水多的特点。而在10kaB.P.以来,南海北部和华南地区降水量与东亚季风强度变化趋势相反,表现出东亚-西北太平洋区域降水量分布的海陆差异特征。此现象与中全新世南北半球夏季辐射量不对称变化和海陆热容差异导致的温度、水汽重新分布有关。     

南海西部晚更新世以来表层海水剩余氧同位素及盐度变化

根据南海西部越南岸外MD05-2901岩芯成对的有孔虫壳体氧同位素和U3k7′-SST计算出过去450ka以来南海西部表层海水氧同位素～δ18Owater和盐度Swater变化记录,二者的变化范围在冰期分别为0.2‰～0.6‰和34.2‰～35.1‰,间冰期分别为-0.6‰～0和32.4‰～33.7‰,表现为冰期高、间冰期低的特征。相反扣除冰盖影响后的剩余氧同位素～δ18Oresid和剩余盐度Sresid,呈现冰期低、间冰期高的特征,在冰期分别平均为-0.5‰和32.7‰,间冰期分别平均为-0.3‰和33.1‰。研究认为该现象主要与赤道太平洋海域冰期纵向的ITCZ平均位置偏南导致的降雨增加有关,同时冰期温度低蒸发弱,间冰期温度高蒸发强以及冰期海平面下降,南海地理格局的改变、河流输入增多等因素也有一定影响。     

珠江三角洲南部晚第四纪环境变化的稀土元素记录

珠江三角洲南部平原PRD05孔稀土元素（REE）的分布特征与晚第四纪沉积环境变化密切相关。随着不同时期沉积环境的波动,稀土元素分布也发生相应的变化。约31000 cal a BP 以前,研究区发育河流环境,受矿物组成和沉积物粒度的影响,REE含量偏低,且重稀土元素（HREE）相对富集。31000-16600 cal a BP 期间,REE含量明显高于前一阶段,并显示轻稀土元素（LREE）富集;稀土元素分布模式表现为河口半咸水环境特征;其上部沉积物经历了末次冰盛期的风化作用,稀土元素分布模式与下部近平行,但LREE的富集程度略高。16 600-10 300 cal a BP 为冰后期海平面上升初期,研究区发育沼泽环境,由于有机质含量高而导致稀土元素含量普遍较高。10 300-5600 cal a BP 为全新世海侵期,研究区持续发育河口湾-浅海环境,其REE含量总体较高,并显示LREE富集;随着水体深度和盐度条件发生多次波动,稀土元素分布特征也表现出小幅度变化。5600 cal a BP 以来,河流作用逐渐增强,并受到潮汐作用间歇性影响,其含量显著下降,但波动频繁。     

热带东太平洋晚第四纪的古海洋及古气候记录

热带东太平洋8001柱状样晚第四纪以来放射虫标志种Buccinospharea invaginata和Collosphaera tuberosa的研究发现, 它们的初现面(FAD) 出现于柱深22cm和45cm处, 年龄分别为0.21Ma和0.42Ma.它们的初现面年龄与SPECMAP氧同位素记录结合为该柱建立了地层框架.该柱放射虫丰度、生源蛋白石和有机碳含量、粒度的分析显示, 大约在氧同位素11、9~8.4、5~3和1期, 高的放射虫总丰度、第四纪常见种丰度和始新世-渐新世种丰度大致对应于高的中值粒径和平均粒径, 以及大约氧同位素5期以来增加的有机碳含量, 表明此期间贸易风增强, 搬运的陆源颗粒增大, 北赤道洋流加强, 导致上升流增强, 表层水生产力提高, 同时, 南极底层流的活动也加强.大约在氧同位素10、8.3~6和2期, 低的放射虫总丰度、第四纪常见种丰度和始新世-渐新世种丰度大致对应于减小的中值粒径和平均粒径, 反映此期间贸易风减弱, 搬运的陆源颗粒减小, 北赤道洋流减弱, 导致上升流消失, 表层水生产力降低, 同时, 南极底层流的活动也减弱.      

南海南部120ka以来元素地球化学记录的东亚夏季风变迁

利用XRF岩芯元素扫描仪对南海南部MD05-2896孔岩芯样品进行1 cm间隔的元素测试。该孔底部年龄约为120ka。研究表明,南海南部间冰期夏季风活动增强,上升流发育;夏季风和降雨带来的陆源有机物输入增加,提高了表层的生产力;冰期夏季风减弱,陆源有机物输入减少,表层生产力降低。海洋表层生产力在MIS3早期(60~40 ka)较高,指示该时有特强的夏季风,上升流作用增强。Ba/Ti值表明东亚夏季风的强弱变化,并与北半球夏季日射量基本呈线性关系,体现了东亚夏季风演化的天文驱动机制。     

南海北部晚第四纪高分辨率元素比值反映的东亚季风演变

选取大洋钻探ODP 184航次在南海北部钻取的1144站(20°3.18'N,117°25.14'E;水深2037m)上部岩芯为研究材料.通过X荧光光谱(XRF)岩芯扫描仪获取晚第四纪100ka以来时间分辨率高达10年的元素记录,并与德国"太阳号"95航次在同一站位获得的17940-2柱状样(20°07.0'N,117...     

孟加拉湾晚第四纪的季风气候及其古海洋学记录

分析了研究区季风的形成、演变及其控制因素 ,指出强烈的盐度对比是在北印度洋占主导地位的季风气候系统的直接反映。通过位于孟加拉湾地区的 3支岩心 MD771 81、MD771 83和MD771 69的 δ1 8O值所反映的表层海水盐度变化的分析 ,认为研究区全新世及末次冰期—间冰期氧同位素第 3期西南季风强烈 ,末次冰期最盛期氧同位素第 2期西南季风微弱。通过与阿拉伯海等地区进行对比 ,进一步证明南亚季风的主要驱动因素是周期为 2 3 ka的低纬度太阳辐射。     

对“中白垩世(Albian-Santonian)热带大西洋表层海水温度记录”的评述

Forster等依据与δ18O无关的TEX86值来推算古温度的方法,获得了中白垩世(阿尔布期—三冬期)的表层海水温度(SST)记录。中白垩世期间,南美Demerara海隆位于热带大西洋西部,从赛诺曼期SST逐步升高(达31℃—35℃),至赛诺曼期-土仑期界线附近,SST的最高值明显高过35℃;土仑期内出现两次变凉事件(降温约2℃—3℃),打断了中白垩世稳定变暖的趋势;康尼亚克期,SST逐步下降,至三冬期降到了最低值(约32℃—33℃)。这一研究结果表明,在地质时期内,尽管中白垩世代表了典型的温室气候,但仍然很不稳定。驱动气候变化的因素是综合的,主要受地轴与地球赤道间的夹角变化、太阳辐射程度,及地球深部物质和构造运动等因素的影响,其他孤立的事件则很难影响全球性气候变化。气候的变化影响着生物的演化,古气候是研究重大地质事件的重要参数,古生物为研究古气候的最主要的标志之一。     

南海南部50万年以来碳酸钙和有机碳记录及其揭示的东亚夏季风演化

为了解南海南部第四纪冰期旋回中表层生产力的变化与东亚夏季风的演化关系,通过对南海南部MD05-2897孔晚第四纪500ka以来碳酸钙和有机碳含量及堆积速率高分辨率的研究发现,碳酸钙含量及堆积速率表现出明显的冰期-间冰期旋回变化,而有机碳的含量及堆积速率则主要呈现频率更高的周期性变化.碳酸钙和有机碳含量及堆积速率都在间冰期时增加,冰期时降低,反映了间冰期时夏季风的增强导致上升流的加强和营养物质的增加,促使表层生产力提高.碳酸钙和有机碳含量及堆积速率具有100ka偏心率周期、40ka斜率周期、20ka岁差和10ka半岁差周期等最为丰富的频谱,显示出低纬海区对轨道周期响应的特色.碳酸钙和有机碳的堆积速率与北半球低纬夏季日射量吻合较好,说明岁差相关的北半球低纬夏季太阳辐射量的变化可能是东亚夏季风强度变化的主要控制因素,而与全球冰量相关的气候变化可能是次要因素.      

南海晚第四纪陆源沉积:粒度组成、动力控制及反映的东亚季风演化

对南海北部MD05-2904孔、西部MD05-2901孔、南部MD05-2897孔的有孔虫氧同位素进行测定,建立了高分辨率的年代地层。对3个孔的陆源碎屑组分的粒度分布进行了测定和主成分因子分析,结果发现,南海北部陆坡（南部陆坡）的陆源碎屑沉积特征主要受单一的因子Fn（Fs）控制,它可以控制62%（59%）的粒度变化特征。与Fn密切相关的粒度组分为1.52～2.92μm和11.8～27.4μm,与Fs相关的粒度组分为<2.42μm和6.76～14.30μm。南海西部陆坡获得两个主控因子Fw1和Fw2,分别控制46%和32%的粒度变化特征,与Fw1相关的粒度组分为1.26～2.66μm和10.8～14.3μm,与Fw2相关的粒度组分为4.24～7.42μm和30.1～43.7μm。对敏感粒级的变化序列进行分析发现,北部的Fn与海平面升降作用紧密相关,呈现冰期/间冰期旋回尺度的周期性。而南部的Fs呈现高频的岁差周期波动,可能与夏季风演化引起的源区风化、河流搬运等的变化有关。南海西部的陆源沉积物主要来自南海的西南和北部两个地区,分别由东亚夏季风和冬季风驱动的洋流搬运,Fw1和Fw2恰恰代表了这两种动力控制。因此,Fw1和Fw2控制的粒度组成变化间接指示了东亚夏季风和冬季风的演化。研究认为,晚第四纪以来东亚夏季风受控于低纬区的夏季日射量的变化,呈现典型的岁差周期性,而冬季风主要受高纬冰盖变化驱动,呈冰期/间冰期旋回尺度的波动,这反映了东亚季风演化的双重驱动机制。     

南海第四纪古海洋学研究进展

南海第四纪古海洋学研究,在近5年来取得迅速发展。从1994年的中德合作太阳号SO-95航次到1999年的ODP184航次,南海已经成为国际古海洋学研究的新热点。在地层学方面,南沙海区首次建起中国海第一个更新世深海地层序列,使用了包括4类微体化石的生物地层学、磁性地层学、同位素地层学和碳酸盐地层学的依据;至于最近4万年来的记录,东沙附近站位的时间分辨率精度已超过20a.文章还综述了海水表层温度等古海洋学参数测定,深海沉积中古气候,特别是古季风演变记录,以及深海沉积作用和突变事件等方面的研究进展。     

南海南部末次冰期以来的孢粉记录及其气候意义

本文通过分析南海南部17964柱状样的孢粉记录,重建了该地区26000aB.P.以来的植被和气候变化历史。南海南部末次盛冰期时高山雨林的范围可能是现在的2～3倍,表明气温明显下降;从末次盛冰期到冰消期,巽他陆架一直为热带低地雨林及红树林占据,表明在此期间湿度没有明显变化,但存在着千年级的准周期波动。这种波动一直持续到全新世中期。本地区在2000aB.P.以来芒萁孢子大量增加,一些高山雨林的成分重新出现,可能与人类活动所导致的低地植被的破坏有关。     

27万年来南海南部上部水体结构和古生产力变化的古海洋学记录

浮游有孔虫属种的分布与表层海水温度和上部水体结构的变化以及古生产力水平的高低密切相关,其壳体的地球化学特征也运载着诸多古海洋学信息。本文对南海南部TX05站（6°20.6'N,111°16.2'E;水深1750m）钻孔91个沉积物样品中的浮游有孔虫Globigerinioides ruber、Globigerinoides sacculifer和Pulleniatina obliquiloculata壳体进行了氧、碳稳定同位素（δ ¹⁸O和δ ¹³C）分析,结合5个AMS ¹⁴C测年数据点和5个氧同位素年龄控制点,重建了氧同位素期（Marine Isotope Stage,简称MIS）8期（大约27万年）以来该站温跃层深度和古生产力变化的历史。结果表明,G.ruber、G.sacculifer和P.obliquiloculata壳体δ ¹⁸O记录的冰期-间冰期温跃层海水温度变化幅度大于表层海水,表层海水温差约为3.4℃、温跃层海水温差约为3.7℃。有孔虫温跃层与表层属种壳体的δ ¹⁸O差值（△δ ¹⁸O_{（P.obiliquloculata-G.ruber）}）表明温跃层整体上呈变浅的趋势,特别是自倒数第二个冰消期以来最为明显,且在间冰期时浅、冰期时深。在MIS 8来,上述所有壳体的δ ¹³C呈现逐渐变重的趋势,且在间冰期时相对其前一个冰期时重。3个属种壳体的碳同位素记录表明研究站位的初级生产力自表层向下逐渐增大,到水深50m左右达到最大值,再往深层则递减;其差值（△δ ¹³C_{（G.ruber-P.obliquiloculata）}）、以及浮游有孔虫绝对丰度和高生产力属种的百分含量均显示古生产力水平以倒数第二个冰消期为界呈现阶段性的上升,且总体上在间冰期时较高、冰期时较低。温跃层深度和古生产力的变化可能主要与冰期-间冰期差异逐渐增大背景下的东亚冬、夏季风的强化有关。

     

中更新世气候转型期南海北部和南部的气候变化差异

选取大洋钻探ODP184航次在南海北部采集的1144站为研究材料,通过分析中更新世0.4～1.4Ma期间506个样品中浮游有孔虫氧、碳稳定同位素的变化特征,并与南海南部ODP 1143站和西太平洋暖池ODP 807站的同位素资料进行比较,发现南海北部的氧、碳稳定同位素及其差值的变化响应中更新世气候转型事件,在中更新世距今约0.9Ma之后100ka的偏心率周期明显增强。在中更新世气候转型之前,南海北部、南海南部和赤道西太平洋都呈现出典型的热带气候特征,具有岁差和半岁差的气候周期;转型之后,随着北半球冰盖的进一步扩张,南海北部受东亚冬季风增强的影响而导致温度下降、温跃层变深,但南海南部与赤道西太平洋的温度变化较小且温跃层变浅,说明同属季风区的南海北部和南部对气候变化的响应有所不同。     

南海南部地洼区新构造运动及其动力学机制

本文根据南海南部地洼区的岩石圈动力学环境，把本区新构造运动类型划分为拉张型、挤压型、平移剪切型和旋动型，并对其构造演化与动力学模式进行了初步分析。     

内蒙古、冲绳海槽和中国南海末次冰期盛冰期以来古气候记录

来自东亚夏季风北界内蒙古一个盐湖的岩心沉积物内发现粗粒沉积物 ,既可沉积在湖泊收缩期 ,也可以沉积在沙丘再次活动时期。这些沉积物有机磷含量低而碎屑组分高 ,说明它沉积在一种干旱的环境中 ;反之 ,有机质含量高而碎屑组分低的细粒沉积物则最终沉积在高湖面期 ,这是因为砂坪呈围迁状态及风成尘埃较好地保存于水体中。所揭示的三个湿期分别是 13.4～ 8kaBP、6 .4～ 5 .8kaBP和4.2～ 3.1kaBP ,第一期最湿 ,其次是第三期、第二期。上述干和湿期自始至终和早先发现的同一个干旱和半干旱转换带一致 ,但是 ,这和中国大陆东部、台湾岛、冲绳海槽和中国南海所揭示的湿润的全新世大暖期不一样 ,而且 ,全新世最冷期 (4～ 2kaBP)则对应内蒙古的一个湿期 (即 4.2～ 3.1kaBP) ,这些差别可能是由于高蒸发量远远地超过了较高的季风降水量 ,这是确定夏季风北界在该地区有效湿度的一个关键标志。