西太平洋暖池核心区新不列颠海沟有机质来源及碳酸盐含量变化

深海有机质的来源与演化及其碳酸盐含量变化是碳循环的重要环节之一。通过分析新不列颠海沟水深3908 m采集的柱状沉积物总有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量、有机碳的δ¹³C值和AMS-¹⁴C定年以及CaCO_3含量变化,探讨该海区的有机质来源与演化及碳酸盐含量变化与控制因素。研究发现:(1)该地区的有机质主要来源于海洋自生有机质,但受到陆源有机质输入的影响,其中在末次冰消期和全新世早期,海平面相对较低,但海平面逐渐上升会带来部分侵蚀的陆源土壤输入,而且作为降水带的赤道辐合带(ITCZ)位置偏南引起的陆源剥蚀物质输入增强,使陆源有机质贡献比例较高,主要来自巴布亚新几内亚森林土壤的有机质贡献;(2)该地区的CaCO_3含量在末次冰消期以来呈现出末次冰消期和全新世中晚期较低,而全新世早中期较高的特征,其变化主要受海平面变化和ITCZ迁移引起的陆源碎屑物质输入强弱的影响。     

南海西部表层沉积物碳酸盐分布特征及其溶解作用

碳酸盐是海洋沉积物的重要组成部分,在南海表层沉积物中含量最高可超过 70%,因此深入研究现代碳酸盐的分布特征具有十分重要的意义.对南海西部底质的大量取样分析表明,该区 CaCO3含量在上陆坡最高,其中在北部和中南部含量较高,中部和东南部含量较低,其分布特征主要受陆源物质供给量的控制,与陆架的宽度和陆坡的坡度密切相关.CaCO3最富集区出现在水深 400～600 m的上陆坡区,其中水深 500～600 m内的平均含量最高,达 44.37%,水深超过 1 300 m时含量开始明显下降,表明溶解作用增强.对 CaCO3含量与水深关系进行多项式拟合,结果表明,本区没有出现碳酸盐溶解作用突然增强的溶跃面;但在水深 3 500 m附近,拟合曲线出现转折点, CaCO3含量由随水深迅速下降变为相对稳定,因此该水深应为碳酸盐临界补偿深度.     

近190ka BP以来菲律宾海黑潮源区的碳酸盐旋回及其控制因素

对取自西菲律宾海黑潮源区的Ph05-5和WF3岩芯进行了CaCO3和钙质超微化石研究.在利用氧同位素曲线对比和AMS14C数据进行地层划分的基础上,结合钙质超微化石的碳酸盐溶解指数和初级生产力指标,分析了晚第四纪黑潮源区碳酸盐旋回特征及其控制因素.约190ka BP以来CaCO3含量整体上都表现为冰期高、间冰期低的"太平洋型"旋回特征,但菲律宾以东海区在末次冰期(MIS 4到MIS 2期)内部又显示出间冰段含量高、冰段含量低的"大西洋型"旋回特征.碳酸盐旋回的控制因素在黑潮源区内部也有明显的差异,菲律宾以东海区以碳酸盐溶解作用为主,初级生产力起次要作用;而台湾东南部海区的主要因素则是初级生产力变化引起的钙质生物输入量的波动.菲律宾以东海区末次冰期内部表现出的"大西洋型"旋回特征则是溶解作用和初级生产力共同影响的结果.     

孟加拉湾晚第四纪的碳酸盐溶解旋回

孟加拉湾由于陆源物质大量输入产生稀释效应,使碳酸盐含量表现为冰期时减小、间冰期时增大的“大西洋型”旋回。通过对该区四支活塞岩芯的有孔虫溶解指数、浮游有孔虫沉积通量、CaCO₃ 沉积通量和 >16 0 μm粗组分沉积通量的分析发现,研究区碳酸盐溶解作用强烈,表现出冰期减弱而间冰期增强的总趋势,且溶解作用滞后于浮游有孔虫壳的氧同位素旋回,尤以氧同位素 4、5期的高溶解度情况与印度洋和太平洋氧同位素 5期晚期至 4期为CaCO₃溶解高峰一致。因此,孟加拉湾地区的CaCO₃ 旋回是大西洋型稀释作用与太平洋型溶解作用两者叠加的产物.     

浮游有孔虫标准化壳体重量测试方法及在西太平洋的应用

使用标准化壳体重量法和传统壳体重量法分别对中国南海(South China Sea,简称SCS)站表层沉积物和MD06-3052岩心沉积物样品进行了测试,获得了浮游有孔虫种属Globigerinoides ruber(G. ruber)的标准化壳体重量和传统壳体重量.通过对SCS站表层沉积物中G. ruber标准化壳体重量与传统壳体重量的比较,认为在该海域使用标准化壳体重量替代性指标能够更好的排除壳体粒径的干扰.通过对MD06-3052岩心中G. ruber标准化壳体重量与南极Vostok冰心的CO₂浓度(pCO₂)曲线进行对比,认为标准化壳体重量方法能够较好的反映出表层海水[CO₃2-]的变化.标准化壳体重量方法快速简便,指示性好,在探讨晚更新世以来表层海水在全球碳循环的重要作用中,是一个很有潜力的指标.      

MIS6期以来热带西太平洋降雨与ITCZ的关系

通过Ontong-Java海台KX97322-4孔沉积物中浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber的Mg/Ca海表温度(SST)并结合其 δ18O得到过去约200ka B.P. 以来当地水文(盐度和降雨)指标,结果表明从MIS 6期以来,热带太平洋暖池区温度变化存在明显的冰期-间冰期波动,降温幅度超过3℃.通过与赤道东太平洋对比表明热带太平洋在过去冰消期和冰期中的升温阶段呈现出类 El Niño 的状态,向两极输送水汽和热量.在冰消期,热带太平洋纬向温度梯度降低,全球升温,全球冰量下降.在冰期中升温阶段(MIS 6)热带太平洋纬向温度梯度降低时全球冰量却持续增加,可能此时输送热量不足以使两极冰川融化,带来的水汽又促进了两极冰川的形成.通过与中国石笋记录和热带降雨记录对比,表明热带太平洋纬向温度梯度的变化与热带辐合带(ITCZ)的移动密切相关,并且影响到东亚夏季风的降雨状况,热带太平洋类ENSO过程可能对ITCZ的变化存在内部系统调谐的作用.     

西太平洋暖池近3万年来的沉积序列及其环境特征-WP92-3柱样的REE记录

WP92-3柱样采自西太平洋暖池核心区。利用稀土元素(REE)特征参数研究了该柱样的沉积物来源和地层序列划分,并对其所揭示的环境变化特征进行了探讨。研究认为:样品的REE分布模式揭示了该海域的沉积物源主要为海相自生沉积;基于REE指标的垂向深度变化特征可将该柱样划分为3个地层序列;∑REE,LREE/HREE和δCe几个指标对环境的温度变化以及地磁场的极性变换均有良好的响应,∑REE高值段基本对应于δ18O和SST所揭示的暖池低温期,而地磁场极性转变的时间正好对应着稀土指标(∑REE,LREE/HREE和δCe)快速大幅波动的层位。REE特征参数较好地记录了暖池区近3万年来的沉积和环境变化信息,是一组对气候环境演化具有潜在良好指示作用的地球化学指标。     

西沙海域中新世碳酸盐台地的时空分布及其油气成藏模式

本文基于南海北部西沙海域地震数据及钻井资料,结合碳酸盐台地的边缘特征及其地震反射特征,首次建立了研究区中新世碳酸盐台地边界的三个识别标志:岩性突变界面、断层界面和潮汐水道。在对地震数据系统的解释和钻井资料分析基础之上,厘定了该区生物礁及碳酸盐台地的时空分布,总结其分布规律,西沙海域中新世碳酸盐台地可以分为六期,进一步划分三个演化阶段,分别为中中新世早期的繁盛阶段、中中新世晚期的衰退阶段、晚中新世以来的淹没阶段,各阶段碳酸盐台地的沉积相带发育完整,其中生物礁主要分布台地的西-西南缘。统计结果显示,生物礁及碳酸盐台地全面发育时期的面积达到了80000km~2,后期随着台地的衰退而规模有所减小。西沙海域中新世碳酸盐岩分布广泛、规模巨大,而且在发育过程中经历了多期暴露而遭受淋滤,进一步增大了其孔隙度,具备形成优质储层的前提。结合区域油气地质条件分析与探讨,建立生物礁及碳酸盐台地的成藏模式,提出西沙海域碳酸盐台地具有典型"下生上储上盖"的成藏过程,指出西沙海域邻近华光凹陷和中建南盆地北部的碳酸盐台地是油气勘探的两大有利区带。     

土壤蚀变碳酸盐的区域性分布特征及其地球化学意义

土壤蚀变碳酸盐(?C)是油气化探的一个重要指标,在油气化探中得到广泛的使用,并取得了较好的效果。然而由于对?C 的碳源及其具体矿物形态相知较少,导致该法在业内存在一定的质疑。本文通过对不同地区地表土壤样品、海底沉积物以及钻井岩屑样品进行对比分析,研究其碳源、分布特征及矿物形态。结果表明,不同化探样品中?C的含量与所处的地质环境有关,陆地地表土壤样品中?C的含量普遍较高,其次为海底沉积物样品,钻井岩屑样品中的最低;而钻井岩屑样品(还原环境)中?C 的δ13C 值比地表土壤样品及海底沉积物样品(近地表氧化环境)都要偏轻;由此推测形成?C的碳源有无机、有机以及混合源三种,各种来源的 C 对?C 的贡献因化探样品所处的地质环境的不同而不同; X 射线衍射物相分析结果表明,形成ΔC 的CO2除了由方解石和白云石的分解产生外,还有少量的由未知矿物提供。     

松辽盆地北部下白垩统泉头组三、四段碳酸盐胶结物分布及其主控因素*

在高分辨率层序地层学研究的基础上,结合镜下薄片观察、电子探针分析、包裹体测试和物性分析数据,对松辽盆地北部地区下白垩统泉头组三、四段碎屑岩储集层碳酸盐胶结物的分布及其主控因素进行分析。结果表明：泉头组三、泉四段地层平缓、埋深跨度小、成岩作用变化弱,碳酸盐胶结物主要受沉积微相和基准面旋回控制;由物源向盆地方向依次发育的曲流河水上分流河道和水下分流河道中,碳酸盐胶结物含量在岩性特征、分选磨圆和泥质含量等因素的影响下呈逐渐增加的趋势;不同中期旋回相同沉积微相的储集层中,碳酸盐胶结物含量不同,并随着长期基准面上升而表现为逐渐减小的趋势;由沉积微相和基准面旋回共同引起的沉积环境差异,而导致碳酸盐胶结物含量的规律性变化,是影响河流相储集层非均质性的重要因素之一。     

Planktonic Foraminiferal Assemblage Variations of Ontong-Java Plateau during Late Quaternary and Their Implications for Paleotemperature in the Western Pacific Warm Pool

Ocean Drilling Program (ODP) Site 807A was recovered from the Ontong-Java plateau, western equatorial Pacific. Quantitative analysis of planktonic foraminifera, combined with oxygen and carbon isotope data, reveals the glacial-interglacial variations of sea-surface temperature and the upper water vertical structure in this region during the late Quaternary. Our results indicate that since 530 ka sea-surface temperature (SST) and the depth of thermocline (DOT) have changed significantly in the western Pacific warm pool (WPWP). The average glacial-interglacial annual SST difference was up to 4.2 ℃ , and the DOT fluctuations could exceed more than 100 m, further suggesting the instability of the WPWP. The spectral analyses of SST and DOT reveal two dominating cyclicities--the typical 100 ka cycle and the semi-precessional cycle, which is significant in the tropical spectrum, indicating that late Quaternary paleoceanographic changes in the study area were influenced not only by a high latitude forcing but also by tropic-driving factors.     

西太平洋782A钻孔新生代的有孔虫

大洋钻探工程” 1 2 5航次的 782 A钻孔位于西太平洋菲律宾海东北部 ,井深 4 76.8m。基底为安山岩 ,上覆盖层为中始新统—更新统的沉积层 ,其中保存有低丰度的有孔虫。自下而上可划分出 8个浮游有孔虫带。由于出现 Catapsydrax dissimilis,C.stainforthi为 N5 、N6 带的带化石 ,表明本钻孔存在早中新世的地层。同时由于缺失浮游有孔虫带 P1 5 — P1 6 下部 ,N3上部—N4,N7—N1 1 带的带化石 ,说明在中始新世与晚始新世之间、晚渐新世与早中新世之间、早中新世与中中新世之间存在 3个沉积间断。钻孔中的有孔虫标志本区当时处于温暖亚热带环境。根据不同时期温度的变化 ,可划分出 5个阶段 ,包括 3个偏暖时期和 2个温凉时期。     

大洋碳循环与气候演变的热带驱动

20世纪气候演变研究的最大突破,在于地球轨道变化驱动冰期旋回的米兰柯维奇理论。然而近年来学术界对热带过程和大气CO2浓度变化的研究进展,暴露了传统的轨道驱动理论存在着对低纬区和碳循环在全球气候系统中作用估计不足的严重缺陷。国家重点基础研究发展计划项目"大洋碳循环与气候演变的热带驱动"拟以南海与西太平洋暖池的深海记录为依据,进行全球性对比和跨越地球圈层的探索,通过观测分析结果与数值模拟的结合、地质记录与现代过程的结合,检验和论证大洋碳储库长周期变化机制的假说,对于不同时间尺度上低纬过程如何通过碳循环在全球气候环境演变中的作用,实现理论上的突破。同时简要介绍了该项目的目的、科学意义、关键科学问题及预期目标等。     

西太平洋暖池区第四纪钙质超微化石氧碳同位素特征及意义

对西太平洋暖池区MD97—2140柱状样1．75Ma以来的钙质超微化石进行了氧碳同位素分析．结果表明超微化石占δ^18O值与浮游有孔虫Globigerinoides ruber δ^18O值在变化趋势和周期上都具有明显相似性．根据超微化石占δ^18O值也可以划分出59个氧同位素期,1748ka到900ka期间超微化石占δ^18O值的变化周期以41ka为主．而850ka到6ka期间则以100ka为主．这说明超微化石氧同位素分析可以像有孔虫氧同位素分析一样在大洋地层学和古海洋学、古气候学研究中发挥重要作用．超微化石占δ^13C值变化则呈现阶段性变化的特点．以900ka,480ka和250ka时间面为界,可分四大阶段．同时,MD97—2140柱状样超微化石占δ^13C值的这种变化规律与邻近ODP807站揭示的海水初级生产力变化趋势极为相似,意味着超微化石占δ^13C值是反映海水初级生产力变化的一项重要指标．     

西太平洋次表层海温异常与北赤道流异常海温西传

通过对热带太平洋上层XBT温度资料分析,探讨了对厄尔尼诺(El Nino)事件发生起重要作用的西太平洋暖池区次表层海温变暖异常的变化规律,揭示了影响西太平洋暖池区次表层海温变暖异常的形成机制.分析表明:西太平洋暖池区的次表层海温异常变暖与赤道太平洋的北赤道流(10°N)的海温异常存在密切关系.在El Nino事件发生的前期,位于赤道中东太平洋的异常暖水沿北赤道流温跃层潜沉向西太平洋暖池区输送,在西太平洋暖池堆积并向赤道西太平洋扩展,当异常暖水达到一定强度,并在大气的强迫下,异常暖水沿温跃层东传至赤道中东太平洋并上浮于海面,最终导致El Nino事件的爆发.北赤道流的异常海温西传是导致西太平洋暖池区次表层海温异常的重要机制,是导致El Nino事件发生的关键.     

热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应

热带西太平洋暖池是引发强烈的大气对流、驱动Walker环流和Hadley环流系统的主要热源之一,对全球、尤其是东亚气候有重要影响。针对我国在提升气候预测水平方面的重大和迫切需求,国家重点基础研究发展计划项目"热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应"于2011年7月正式立项。项目拟解决的关键科学问题包括:①调控暖池形成和变异的海洋环流多尺度相互作用过程;②海洋动力过程在暖池热盐结构变异中的作用及其机理;③暖池变异对不同类型El Nio影响机理的异同和对东亚季风变异的调制机理。围绕上述关键科学问题,项目将以暖池变异为中心,关注影响和控制暖池结构与变异的关键海洋过程,以及暖池海气相互作用影响ENSO循环、东亚季风年际变异的过程和机理,重点组织开展以下3个方面有针对性的调查研究:①热带太平洋环流和暖池的结构和变异特征;②热带太平洋环流与暖池相互作用的关键过程和机理;③暖池变异的海洋—大气耦合过程及其气候效应。在此基础上,项目将力争阐明暖池影响东亚季风和我国气候变异的过程、机理与敏感区,改进模式的混合参数化方案,提出有效提高ENSO预报技巧的同化方案,为我国短期气候预测能力的提高提供科学支撑。     

北极冰盖形成对东西太平洋及边缘海古海洋学演化的影响*

上新世最重要的古气候事件就是北极冰盖的形成和扩张（3.2—2.5Ma）。根据北极冰盖的形成过程,文中将上新世—早更新世（4.5—1.6Ma）西太平洋暖池核心区ODP807A孔2个浮游有孔虫属种Globigerinoides ruber和Pulleniatina obliquiloculata的δ¹⁸O（氧同位素）、δ¹³C（碳同位素）记录数据细分为3个阶段：形成前（4.5—3.2Ma）、形成中（3.2—2.5Ma）和形成后（2.5—1.6Ma）。研究结果表明,北极冰盖形成以来,G.ruber和P.obliquiloculata的 δ¹⁸O值均呈增大趋势;北极冰盖形成中,G.ruber 的δ¹⁸O值基本不变,P.obliquiloculata的 δ¹⁸O值略增大,反映出西太平洋暖池次表层海水受北极冰盖形成的影响更甚;Δδ¹⁸O_（P-G）（G.ruber和P.obliquiloculata的 δ¹⁸O 的差值）反映出温跃层无明显变化,受北极冰盖形成影响微弱。根据用Ma/Ca值得到的ODP806站SST值（Wara et al.,2005）以及用U^K′₃₇得到的东太平洋ODP847站SST值数据（Herbert and Laura,2010）,对北极冰盖形成以来东西太平洋古海洋学演化进行比较发现：冰盖形成以来东西赤道太平洋海水表层温度均有所下降,且东太平洋降温幅度更大;对比同时期的西太平洋ODP807A孔Δδ¹⁸O_（P-G）与东太平洋ODP847站Δδ¹⁸O_（T-S）的变化趋势,发现东太平洋温跃层变浅,表明受北极冰盖形成和扩张的影响,东西太平洋温跃层深度梯度增大。对比ODP807A孔与南海南部1143站、南海北部1148站G.ruber的 δ¹⁸O 和δ¹³C记录,揭示西太平洋边缘海如南海北部和南部受北极冰盖形成的影响有所不同,北部的表层海水温度和生产力水平受冰盖形成的影响更加明显。     

西太平洋暖池扩张对华北平原气候变化的影响——华北平原4万年以来升温事件的新证据

河北省黄骅市关家堡孔（ＨＧ１）,孔深４１．３ｍ,地层连续、化石丰富、分辨率高,其所含微体化石,清楚地揭示了华北平原４万年以来两次大的突发性升温事件,据研究这两次升温事件在时序上与全球性的升温事件是同步的：第一次由冷变暖起始于４００００ａＢ．Ｐ．（沧州海进期）;第二次为１００００ａＢ．Ｐ．（天津海进期）。第一次升温事件（沧州海进期）华北平原的年平均温度比今高７℃左右;比其以前的降温事件期（沧州海进与白洋淀海进之间的海退期）至少高１３℃,如此大幅度的升温事件可能是受西太平洋赤道暖池扩张影响的结果。第一次升温事件期间存在着一个短暂的变冷事件。第二次升温事件期（天津海进期）,其年平均温度比今高２～３℃。     

Palaeoproductivity evolution in the centre of the western Pacific warm pool during the last 250 ka

To reconstruct the palaeoproductivity evolution history of the centre of the western Pacific warm pool (WPWP) over the last 250 ka, multi‐proxies were analysed in sediment core WP7 recovered from the Ontong–Java Plateau. Palaeoproductivity evolution at the centre of the WPWP during the last 250 ka is closely related to glacial–interglacial cycles and the insolation controlled by precession. The glacial higher primary productivity relative to the interglacial conditions could have resulted from both thermocline shoaling associated with persistent El Niňo‐like conditions and the increased influx of dust resulting from intensified winter monsoon together with important changes in the thermocline. The minimum primary productivity values during the last three terminations could be resulted from deglacial thermocline deepening and intensified stratification associated with persistent La Niña‐like conditions, and the concurrent Neogloboquadrina dutertrei δ¹³C minimum events probably reflect the chemical signatures of Subantarctic Mode Water and Antarctic Intermediate Water. In addition, primary productivity values are also controlled by the thermocline variations resulting from El Niño/La Niña‐Southern Oscillation processes responding to precession forcing, and lead the δ¹⁸O by about 4 ka. The 33.1 ka, 19 ka and “half‐precession” periods are prominent in the palaeoproductivity records. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.