实验模拟氧化条件对微生物四醚脂的环境替代指标的影响

以古菌和细菌细胞膜脂甘油四烷基甘油四醚(GDGTs)为基础建立的古温度指标四醚指数(TEX86)与甲基化/环化指标(MBT/CBT),以及陆源输入指标(BIT)与干旱和盐碱化指标Ri/b,在海洋、湖泊、黄土-古土壤等沉积物的古环境重建中得到了广泛的应用。然而,利用这些微生物分子指标来重建古环境时,氧化等降解因素对GDGTs化合物,尤其是对细菌支链GDGTs的影响目前还不是很清楚。本研究通过过氧化氢模拟不同氧化程度对土壤中GDGTs化合物产生的影响,进而分析古菌和细菌GDGTs不同结构化合物抗氧化能力的差异,了解化学氧化降解对GDGTs各指标的影响。结果表明,古菌类异戊二烯GDGTs抗氧化能力低于细菌支链GDGTs,同时含环的古菌和细菌GDGTs抗化学氧化能力均要低于无环GDGTs。古菌GDGTs古温度指标TEX86在氧化过程中逐渐降低,在氧化条件下沉积的古菌GDGTs的TEX86指标用于古温度的重建存在低估的可能。在以无环细菌支链GDGTs为主的环境中,细菌 MBT/CBT 指标随氧化程度加深其重建温度基本不受影响。古菌与细菌GDGTs抗降解能力的差异导致陆源输入指标BIT指数随着氧化程度增加而升高,在地质体中应用此指标恢复古陆源输入存在高估的可能性。干旱化和盐碱化指标Ri/b随着氧化程度加深表现出逐渐降低的趋势,从而在应用上也可能存在低估。需要指出的是,实验室用的过氧化氢比自然条件下氧气的氧化作用强得多,本文的结论反映了一种比较极端的状况。     

白令海表层沉积物中硅质生物的变化及其环境控制因素

中国首次北极科学考察在白令海采取了12个表层沉积物样品, 其中对硅质生物和陆源碎屑的详细研究发现, 它们主要由硅藻、放射虫和海绵骨针组成.其中, 硅藻在样品中的丰度均占绝对优势, 高出放射虫和海绵骨针一个数量级.它们与环境控制因素关系的分析表明, 硅藻、放射虫和海绵骨针丰度的高低及其保存程度与深度、温度、盐度和受大规模季节性气候变化控制的表层海水的高营养和高生产力, 以及陆源物质输入的变化密切相关.这一研究结果对白令海第四纪的古气候与古海洋学研究具有十分重要的意义.      

样品保存过程中降解对GDGTs环境代用指标的影响

微生物细胞膜脂甘油二烷基甘油四醚（GDGTs）样品在实验室冰箱储存过程中可能会遭受降解,进而对GDGTs各指标应用的准确性产生影响.了解GDGTs各类化合物抗降解能力的差异能够为指标的准确应用提供重要的判别手段.2017年,通过对2012年的石笋样品提取物（GDGTs）进行二次测试,发现GDGTs化合物绝对含量明显减少且各化合物的相对含量变化明显:细菌brGDGTs含量相对于古菌isoGDGTs含量变化较小,对应的干旱化指标R_i/b值略有减小,陆源输入指数BIT值增大,故细菌brGDGTs化合物在保存过程中更稳定;古菌isoGDGTs含环少的化合物变化较小,环化指数CBT值增加,表明少环的化合物在降解过程中更稳定;基于古菌isoGDGTs建立的古温度指标TEX₈₆值显著降低;基于细菌brGDGTs建立的甲基化指数MBT值增加,表明甲基越多的化合物越易降解.      

冲绳海槽南部表层沉积物地球化学特征及其物源和环境指示意义

对冲绳海槽南部陆架、陆坡和海槽 33个表层沉积物进行了元素地球化学分析,结果表明研究区沉积物的主要化学组成为SiO₂ 、Al₂ O₃ 和CaO,这三种组分占沉积物总量的 6 8%左右。多数元素在陆架和陆坡的变化范围较大,在海槽区相对稳定。向海槽方向随沉积物粒径变细,SiO₂ 和CaO减少、Al₂ O₃ 和其它多数元素含量增加。常量元素和Al₂ O₃ 的比值分布特征表明,本区沉积物由物源区经由陆架向海槽输送,沉积物主要由陆源碎屑沉积组成,此外还有生物碎屑沉积和自生沉积。陆架区部分微量元素富集因子 (EF)与长江和黄河沉积物的富集因子对比结果表明,本区的沉积物与长江沉积物的关系更为密切。陆坡区Cu、Pb、Zn、Co、Ni和Cr的富集因子较高是由于生物的富集作用造成的,Mn的富集主要是自生沉积的结果。用R型因子分析方法对沉积物的化学组成进行了分析,结合元素的分布特征,给出了四个主因子所对应的沉积环境和特征元素组合,分别为 1)陆架型的元素组合 :SiO₂ 、TiO₂ 、Zr、CaO和Sr,2 )陆坡型的元素组合Fe₂ O₃ 、MgO和P₂ O₅,3)海槽型的元素组合 :Al₂ O₃ 、K₂ O、Cu、Zn、Co、Ni、Cr和Ba,4 )反映沉积环境氧化-还原属性的元素组合 :MnO和FeO。     

湛江湾海域表层沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

通过对湛江湾近海海域表层沉积物样品粒度和稀土元素(RE E)测试分析,系统地研究海域沉积物稀土元素地球化学特征并探讨其物质来源.结果表明,研究区沉积物的稀土元素含量变化较大,平均值为163.23μg/g,湾外的REE含量(168.61μg/g)高于湾内的REE含量(142.17μg/g);不同类型沉积物的稀土元素含量存...     

南极普里兹湾表层沉积物微量元素分布特征及其物源指示意义

利用电感耦合等离子体质谱仪测定了中国南极科考21~27航次期间获取的普里兹湾表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Al、Fe、Mn的含量,分析了普里兹湾微量元素的分布特征,结合沉积物粒度分布、生物硅含量,并利用富集系数和主成分分析的方法,探讨了微量元素的物源指示意义。研究结果表明:普里兹湾沉积物中的微量元素含量与南大洋其他海域具有很好的可比性。Cu、Zn、Cr、Co、Fe、Mn含量在陆坡深海区明显高于冰架边缘区和陆架区;Al、Pb含量在冰架边缘区较高;而Cd含量在陆架区相对较高。人类活动对普里兹湾沉积物中的微量元素没有明显的影响,南极大陆岩石风化产物和海洋生物源性沉降是其主要来源。冰架边缘区及陆架破折处P2-9站位的微量元素主要为岩源性输入。陆架区、陆坡深海区的微量元素Cu、Zn、Cr、Co、Fe、Mn明显受到生源性物质输入的影响。而普里兹湾沉积物中Cd则主要来源于硅藻的吸收利用及硅质软泥的富集。     

西北冰洋加拿大海盆MIS 8期以来的物源变化及其指示的北极冰盖和洋流的演化

基于对中国第七次北极考察在西北冰洋获得的ARC7-LIC岩芯上部1 m（加拿大海盆近阿尔法脊一侧）自MIS 8期（约300 ka）以来的粘土矿物和全样Sr-Nd-Pb同位素的分析,判断北冰洋中心沉积物源的变化及其所反映的冰盖和表层洋流的演化。结果显示：在MIS 8、MIS5.4、MIS5.1、MIS3期中期冰筏事件以及末次冰消期,北美劳伦冰盖生长规模较大,研究区域的沉积被北美物源主导;相对地,MIS 6、MIS4期的沉积由西伯利亚物源-穿极流模式主导,反映了欧亚大陆冰盖的大规模发育。同时,研究区域在MIS 7、MIS5期的间冰期/间冰阶的沉积也与MIS 3、MIS1期的沉积有所区别。MIS 7、MIS5期的间冰期/间冰阶表现为西伯利亚物源以及穿极流控制下的沉积,而MIS 3期和全新世则表现为北美物源以及波弗特环流作用下的沉积特征,这一差异说明中-晚第四纪间冰阶段北冰洋表层洋流的位置在晚更新世前后发生了变迁。

     

海南岛周边海域表层沉积物中粘土矿物组合及其气候环境意义

X射线衍射分析结果显示,海南岛周边海域表层沉积物中粘土矿物主要由伊-蒙混层矿物、伊利石、高岭石和绿泥石等组成,其含量分别为34.2%,27.3%,21.1%和17.4%。采用人工判别分区和Q型聚类分析分区相结合的方法,将研究区按粘土矿物的相对含量和分布水深,划分出3个粘土矿物组合区,各分区的矿物组合特点显示它们的赋存现状受控于各种粘土矿物本身的粒度、形态特征、水动力条件和水深等因素。在南海海域首次鉴别出有较高含量的伊-蒙混层矿物存在,根据前人对伊-蒙混层矿物、伊利石和高岭石所指示气候条件的研究结果和本研究区内这些表层粘土矿物的含量、组合特征,判断海南岛及周边区域1 500 a以来一直处于比较温湿的气候环境。     

东海表层沉积物碎屑矿物组合分布特征及其物源环境指示

为进一步明确东海陆架区的沉积物物源及水动力环境,对研究区表层沉积物的碎屑矿物进行了鉴定分析。研究区共鉴定出49种重矿物、8种轻矿物。根据碎屑矿物的组合分布结合矿物形态特征,将东海陆架区划分为三个矿物区,内陆架矿物区、外陆架矿物区及虎皮礁矿物区。内陆架矿物区,动力分选是影响碎屑矿物分布的主要因素,物质来源相对单一,碎屑矿物主要来源于现代长江物质,闽浙沿岸近岸河流的输入,人类活动也对该区的矿物组成产生一定的影响;外陆架矿物区,重矿物分布的主控因素是长期的分选作用,主要是长江物质经后期改造形成,现代长江物质可从内陆架中北部扩散至124.5°E左右,此外外陆架东南部地形的变化也对碎屑矿物的分布起到一定控制作用;虎皮礁矿物区,有来自黄河、长江、火山物质的多重影响,且水动力环境相对复杂。     

New evidence from the western Canadian Arctic Archipelago for the resubmergence of Bering Strait

Widespread molluscan samples were collected from raised marine sediments to date the last retreat of the NW Laurentide Ice Sheet from the western Canadian Arctic Archipelago. At the head of Mercy Bay, northern Banks Island, deglacial mud at the modern coast contains Hiatella arctica and Portlandia arctica bivalves, as well as Cyrtodaria kurriana, previously unreported for this area. Multiple H. arctica and C. kurriana valves from this site yield a mean age of 11.5 ¹⁴C ka BP (with 740 yr marine reservoir correction). The occurrence of C. kurriana, a low Arctic taxon, raises questions concerning its origin, because evidence is currently lacking for a molluscan refugium in the Arctic Ocean during the last glacial maximum. Elsewhere, the oldest late glacial age available on C. kurriana comes from the Laptev Sea where it is < 10.3 ¹⁴C ka BP and attributed to a North Atlantic source. This is 2000 cal yr younger than the Mercy Bay samples reported here, making the Laptev Sea, ~ 3000 km to the west, an unlikely source. An alternate route from the North Atlantic into the Canadian Arctic Archipelago was precluded by coalescent Laurentide, Innuitian and Greenland ice east of Banks Island until ~ 10 ¹⁴C ka BP. We conclude that the presence of C. kurriana on northern Banks Island records migration from the North Pacific. This requires the resubmergence of Bering Strait by 11.5 ¹⁴C ka BP, extending previous age determinations on the reconnection of the Pacific and Arctic oceans by up to 1000 yr. This renewed ingress of Pacific water likely played an important role in re-establishing Arctic Ocean surface currents, including the evacuation of thick multi-year sea ice into the North Atlantic prior to the Younger Dryas geochron.     

云南高原湖泊表层沉积物粒度特征及环境指示意义

选取云南15个高原湖泊,利用瑞典产HTH重力采样器提取沉积物短钻,取顶部0~0.5 cm作为湖泊现代沉积物进行粒度分析并利用分析软件对粒度频率曲线进行拟合,探讨各组分的沉积特征和环境指示意义。结果显示,滇池等15个云南湖泊表层沉积物频率曲线呈多峰态,含有2至5个组分,从细到粗分别为黏土组分（C1）、细粉砂组分（C2）、粉砂组分（C3）、细-中砂组分（C4）、粗砂组分（C5）,拟合众数粒径范围为0.6~423.0 μm。C1组分来自大气中长期悬浮的超细粉尘和气溶胶,通过自然沉降和降水进入湖泊水体,反映西南地区大气粉尘背景值;C2和C3是湖泊沉积物中的主要组分,反映流域内降水和水动力大小;C4和C5组分只出现在洱海、滇池、差黑海等部分湖泊湖心沉积物中,且含量非常低,该组分与湖泊水动力密切相关。对于滇池、抚仙湖等大型湖泊而言,粗颗粒进入湖心需两个过程:从流域地表进入湖泊水体的输入过程和从湖滨到达湖心的传输过程。湖心沉积物中粗粒含量主要受第二个过程影响,而该过程的强弱与湖流、水深、湖盆坡度等因素有关。西南地区干旱背景下湖泊快速收缩直至消失时,降水量的大幅减少使得地表径流动力减弱,加之大气环流偏弱以及水生植物覆盖面积比例增大,湖水动力减弱,由湖滨向湖心传输的物质以细粒碎屑为主。位于山地地区的小型湖泊,由于汇水面积有限、地形坡度较大,坡面径流可将地表风化碎屑物带入湖盆甚至湖心位置,这类湖泊沉积物中粗粒物质的增加反映流域内降水量或降水强度增大。     

南海表层沉积物中放射虫的组合特征与海洋环境

南海拥有较齐全的边缘海地理地貌与生态环境, 沉积物中保存的放射虫种类繁多, 个体丰富.本文采用数理统计与聚类分析方法, 对表层沉积物中放射虫的组合特征进行了较为详细的定量分析, 以期获得可靠的放射虫组合与分布的特征.聚类分析结果显示, 放射虫组合在南海表层沉积物中的分布大致可区分为5种类型: 陆架浅水区型、陆坡珊瑚礁区型、中央海盆区型、南部富营养区型和夏季上升流区型, 它们分别对应于特有的海洋环境, 并由含有某些优势种类的放射虫群落所组成.进一步分析还表明, 南海的北部、中部和南部分别表现为3个不同生态环境的海区: 北部海区受陆源影响较为明显; 中部海区被中央水团、海底火山活动和夏季上升流活动所控制; 南部海区总体上属于典型的珊瑚礁海洋环境, 生态与沉积环境明显优越于北部海区.南海表层沉积物中放射虫的组合分布特征较好地响应和反映了所在海区的生态环境与沉积条件, 是探讨古海洋环境的重要依据.      

Freshwater pulses in the eastern Arctic Ocean during Saalian and Early Weichselian ice-sheet collapse

Improved multiparameter records from the northern Barents Sea margin show two prominent freshwater pulses into the Arctic Ocean during MIS 5 that significantly disturbed the regional oceanic regime and probably affected global climate. Both pulses are associated with major iceberg-rafted debris (IRD) events, revealing intensive iceberg/sea ice melting. The older meltwater pulse occurred near the MIS 5/6 boundary (∼131,000 yr ago); its ∼2000 year duration and high IRD input accompanied by high illite content suggest a collapse of large-scale Saalian Glaciation in the Arctic Ocean. Movement of this meltwater with the Transpolar Drift current into the Fram Strait probably promoted freshening of Nordic Seas surface water, which may have increased sea-ice formation and significantly reduced deep-water formation. A second pulse of freshwater occurred within MIS 5a (∼77,000 yr ago); its high smectite content and relatively short duration is possibly consistent with sudden discharge of Early Weichselian ice-dammed lakes in northern Siberia as suggested by terrestrial glacial geologic data. The influence of this MIS 5a meltwater pulse has been observed at a number of sites along the Transpolar Drift, through Fram Strait, and into the Nordic Seas; it may well have been a trigger for the North Atlantic cooling event C20.     

Benthic foraminifers in upper Quaternary sediments of the southern Bering Sea: Distribution and paleoceanographic interpretations

Composition and distribution of benthic foraminifers, being coupled with isotopic-geochemical data on Upper Pleistocene and Holocene sediments from the southern Bering Sea (Core GC-11; 53°31′ N, 178°51′E, water depth 3060 m), demonstrate variations in bottom water properties during the last 54 kyr. Their abundance increased to some extent during short periods corresponding to warm Dansgaard-Oeshger interstadials 14, 12, 8, and 2 of marine isotopic stages (MIS) 3 and 2. The first and second deglaciation phases separated by the Younger Dryas cooling episode are marked by significant abundance peaks of benthic foraminifers (an order magnitude higher than in the glacial period), although their share in community of benthic and planktonic foraminifers taken together decreases. Species typical of stable high-productivity areas gain the dominant position. A significant proportion of agglutinated species in the Holocene sediments is indicative of Ca ions deficiency that accelerates dissolution of carbonate tests up to their disappearance approximately 2.5–3 ka ago.     

渤海西部表层沉积物的稀土元素分布特征与物源约束

对渤海西部44个表层沉积物样品进行电感耦合等离子体质谱法测试,分析了稀土元素(REE)含量,探讨了渤海西部稀土元素分布特征及其物源约束。结果表明,渤海西部表层沉积物的稀土配分模式与中国黄土的接近,表明研究区沉积物主要来自于周边大陆。渤海西部表层沉积物稀土元素富集与粒度效应研究表明,∑REE与Mg、Ti、Co、Cr、Li和细粒沉积物呈明显正相关,而与砂质沉积物呈显著负相关,与Zr无明显正或负的相关性。渤海西部表层沉积物稀土元素参数特征值离散图和Q-型聚类分析结果,可将研究海域沉积物划分为3个不同的地球化学分区,研究区中部和西北部海域为∑REE高值区,其物质主要来源于海河和黄河;研究区南部、东南部沉积物主要来源于黄河物质输入;研究区东北部滦河口外沉积物主要来源于滦河物质。     

Arsenic and mercury contamination in 31 cores taken in 1965, St. Anna Trough, Kara Sea, Arctic Ocean

 Several cores of 31 collected in 1965 in the St. Anna Trough, Kara Sea, have very high concentrations of Hg and As in surface/near-surface samples. Mercury contents range from 94 to 3915 ppb with a mean of 444 ppb and a baseline value of 314 ppb. Arsenic contents range from 5 to 710 ppm with a mean of 51 ppm and a baseline value of 23 ppm. The Hg and part of the As loading is likely anthropogenic from industrial activities in Siberia via atmospheric emission and deposition onto catchments. This is followed by mobilization into fluvial systems and is added to by industrial effluent discharge. Post-depositional diagenesis from depth in the cores contributes to high As values. A north-flowing bottom current transports Hg- and As-bearing suspended material from the Ob River sea discharge zone to depositional environments in the St. Anna Trough. Dumping of military materials and other wastes into the Kara Sea from the late 1940s to 1991 has likely added to Hg and As loading in the trough sediments. The bioavailability of mercury from suspended materials may be the reason why higher than normal levels of these potentially toxic elements are found in European Arctic seabirds, ringed seal and polar bear. Received: 12 December 1999 · Accepted: 23 May 2000     

南海表层沉积物中放射虫多样性与丰度的分布与环境

采用定量分析方法, 较系统地探讨了整个南海不同环境表层沉积物中放射虫的分布特征及其环境指示意义.结果显示: 南海表层沉积物中放射虫的种类多样性和个体丰度随着水深而增加, 表明南海较深水处的放射虫壳体溶解现象不明显; 上升流活动和海底火山喷发有利于放射虫的大量繁殖, 产生区域性的沉积富集; 反之, 较深水的陆坡区沉积物中出现放射虫种类与丰度异常减少, 可能属浊流搬运再沉积的结果, 物源来自陆架或上陆坡; 种类组成以热带-亚热带特征为主, 还包含了一定数量的冷水种或极区种, 表明在特定海区的古环境分析中采用单一指标判断可能会造成误解.沉积物中放射虫的综合指标较好地反映了南海的生态与沉积环境特征.      

融冰期北极楚科奇海陆架中心区硅限制与来源补充

相对氮亏损(N:P约为7,小于16)的太平洋入流水携带的营养盐是支撑北冰洋上层生态系统的重要物质基础。海冰消退,光限制消失,楚科奇海陆架存在强烈的营养盐消耗与利用,广泛认为其表现为氮限制,因此该区域重点关注氮元素循环,对于硅元素的相关研究较少。本文基于2016年中国第七次北极科学考察和中国-俄罗斯首次联合北极科学考察两个同步进行的航次调查结果,全面展示了融冰期整个楚科奇海陆架区的营养盐分布格局。结果显示,硝酸盐和亚硝酸盐表层基本耗尽;硅酸盐表现为中心低,周围高,陆架中心区是强烈的硅限制区域,受到硅和氮的共同限制。沿着太平洋入流方向,S01、R01、LV77-01站位30 m以深硅酸盐浓度高于太平洋入流水端员,说明沉积物孔隙水向底层水释放硅酸盐,因此在浅水陆架区孔隙水可作为上层海洋硅酸盐的潜在来源。本研究结合文献数据计算得到楚科奇海陆架沉积物-水界面硅酸盐年通量为630.78 mmol·m^-2·a^-1,总量为3.75×10¹¹ mol·a^-1,是太平洋入流水所携带硅酸盐年通量的一半(6.59×10¹¹ mol·a^-1),表明沉积物孔隙水也是楚科奇海陆架硅酸盐的重要来源。