探索晚中新世大洋碳位移与生产力的关系

LMOCS(Late Miocene Ocean Carbon Shift)是距今最近的一次全球范围内表层水和底层水的碳同位素(δ~(13 )C)同步负偏事件。生物泵假说是解释LMOCS的经典理论之一。当生物勃发时,生物泵可促进海水δ~(13 )C的分馏,最终导致底栖有孔虫壳体的δ~(13 )C偏负。然而这一推论正被越来越多的证据所质疑。古生物和地球化学两大类替代性指标可重建过去生产力的变化、生物勃发以及生物泵的作用和效率。时间上,大部分生物勃发事件比LMOCS开始更早而结束更晚。空间上,LMOCS已被证明具有全球性,而生物勃发则不是。而且,表层水和底层水的同向变化也和生物泵原理相悖。因此我们认为除生产力的变化之外,还有其他导致LMOCS的原因。未来有待从全球水碳循环的集成研究、大气CO_2的精确重建、计算机气候模拟等方面揭示LMOCS的驱动机制。     

EUR-18地中海和中东地区古地理及古构造演化与早Aptian古大洋缺氧事件（OAE1a）有关的碳酸盐岩台地环境变化的沉积、成岩和化学地层证据

西班牙北部发育的La Florida碳酸盐岩台地受与早Aptian古大洋缺氧事件（OAE 1a）有关的全球环境变化影响非常显著。这一事件（OAE 1a）以强烈的温室条件为特征,导致大洋和大气圈温度增加、富有机质堆积、C（碳）循环紊乱和大陆风化、侵蚀作用加强。     

东海海水中的溶存甲烷

基于1994年秋季航次在东海的调查资料,较详细地分析了溶存甲烷在水体中的分布规律、成因和来源.表层水中溶存甲烷呈过饱和状态,饱和度127%～254%,温跃层以上水体中,甲烷的断面分布不同于营养盐的分布,各站测值相近,没有显示出受长江冲淡水的影响,而呈现的舌状分布,在陆架底层水中有明显的高浓度甲烷水体,表明甲烷从沉积物中迅速扩散进入底层水.黑潮次表层水的涌升过程稀释了陆架边缘底层水中的甲烷.在陆架和大洋区测站上,甲烷的垂直分布不同,前者主要受物理混合过程所控制;后者呈大洋区分布特征,在温跃层附近出现甲烷的次表层最大,这可能是陆架底层高浓度甲烷沿等密度面的输送所致.     

48ka以来日本海古生产力和古氧化还原环境变化的地球化学记录

通过对日本海Ulleung盆地KCES-1孔元素地球化学分析,探讨了过去48 ka以来日本海古生产力和古氧化还原环境的变化规律和影响因素。多种替代指标质量累积速率(总有机碳、CaCO3,磷、过剩钡、镉含量)显示日本海古生产力自48 ka以来发生了显著的变化。在48~18 ka低海平面和有限的水体交换导致表层水古生产力相对较低。在18~11 ka随着海平面的上升,富营养盐水团(亲潮和东海沿岸流水团)的流入导致古生产力逐渐增大,在12.6~11.5 ka古生产力达到最大值。在全新世对马暖流成为影响古生产力变化的重要因素,并且自5 ka以来古生产力保持相对稳定。古氧化还原替代指标(总有机碳、钼、铀、锰、碳与硫含量之比、自生铀、自生钼含量)显示在12~9 ka日本海底层水可能为无氧环境。古生产力高和底层水体有限的交换是诱发底层水缺氧的主要因素,而这又与全球气候变化和海平面变化有关。     

胶州湾可溶态碳水化合物的分布

海洋中含有大量可溶态和颗粒态有机物质,它们主要来源于海洋生物的分解、分泌产物以及浮游生物的尸骸、碎屑等,近岸海水则又有河流带入陆地的复杂有机物(包括人造有机物质)。大洋表层水的溶解有机碳浓度为0.6—1.0mgC/1,深层水为0.5mg C/1|左右。颗     

南极普里兹湾及其邻近海域水团研究

普里兹湾及其邻近海域是中国南大洋调查研究的传统优势海域与重点区域。围绕夏季表层水、冬季水、陆架水、绕极深层水、南极底层水、普里兹湾底层水、冰架水等研究海区主要水团的特征和分布,总结了前人在南极普里兹湾及其邻近海域基于调查资料开展的水团研究中所取得的成果。研究表明,前人在对陆架水的示性指标界定上,将陆架水是否区分为高盐陆架水和低盐陆架水存在较大争议,在高盐陆架水和普里兹湾底层水的定义上存在重叠;目前尚没有证据表明绕极深层水向南可以伸展到普里兹湾的陆架区域,也没有发现在普里兹湾附近海域生成南极底层水的直接证据。     

南海中部管水母类生态的初步研究

根据1983年9月,1984年4-5月,7-8月和12月4个航次采自南海中部0-200m水层的166份浮游动物定量样品,报道了南海中部管水母的种类、总个体数和优势种的季节变化和平面分布,并就其与环境的关系做了分析.着重讨论了近岸性生态类群的分布与近岸水的关系;大洋深水性生态类群的分布与底层水抬升的关系.认为,春季、夏季和秋季,影响调查区的近岸水源自爪哇海及巽它陆架;冬季,影响调查区的近岸水有广东近岸水和部分菲律宾近岸水.调查区西侧的次表层水终年有不同程度的涌升,属于大洋深水类群的北极单板水母在海区西侧终年可见.冬季和春季,除海区西侧外,北极单板水母在海区南部普遍出现,而在海区东北部,其在夏秋季仍有出现,但此时却完全消失,这正反映了冬春季海区南部底层低温水的抬升,以及进入海区东北部的西北太平洋次表层水的温度比南海中部相应水层偏高的特性的调查区的水环境状况.     

南海中部管水母类生态的初步研究

根据1983年9月,1984年4—5月,7—8月和12月4个航次采自南海中部0—200m水层的166份浮游动物定量样品,报道了南海中部管水母的种类、总个体数和优势种的季节变化和平面分布,并就其与环境的关系做了分析.着重讨论了近岸性生态类群的分布与近岸水的关系;大洋深水性生态类群的分布与底层水抬升的关系.认为,春季、夏季和秋季,影响调查区的近岸水源自爪哇海及巽它陆架;冬季,影响调查区的近岸水有广东近岸水和部分菲律宾近岸水.调查区西侧的次表层水终年有不同程度的涌升,属于大洋深水类群的北极单板水母在海区西侧终年可见.冬季和春季,除海区西侧外,北极单板水母在海区南部普遍出现,而在海区东北部,其在夏秋季仍有出现,但此时却完全消失,这正反映了冬春季海区南部底层低温水的抬升,以及进入海区东北部的西北太平洋次表层水的温度比南海中部相应水层偏高的特性的调查区的水环境状况.     

南极罗斯海氧化还原敏感元素沉积地球化学特征及其古海洋意义

大洋深部氧化还原环境与深部水体流通状况以及表层水体生产力密切相关。表层生产力与深部流通性变化影响着有机碳-呼吸CO_2的转化及其在海洋-大气中的转移,最终与大气CO_2分压(pCO_2)变化密切相关。故探明大洋深部氧化还原环境的变化对于解决大气pCO_2冰期旋回机制具有重要意义。本次研究以中国第31和32次南极科考获得的南极罗斯海柱状岩心ANT31-R23及表层样为研究材料。通过元素钙、钛,以及氧化还原敏感元素(RSE)锰、钼、镍、钴、镉的测试分析,以表层样中RSE与Ti的比值作为判断ANT31-R23孔中相应RSE富集程度的背景值。结果显示,Mn在沉积期均表现出富集,表明罗斯海深部在该孔沉积期为氧化环境。根据Mn在不同层位出现的富集峰识别出4次强氧化脉冲事件,可能由南大洋底层水流通性增强和/或生产力降低导致。4次氧化脉冲事件层位中Mo、Ni、Co的明显富集,是由于锰(氢)氧化物对其捕获或吸附所致。此外,推测分析认为罗斯海对冰期大气pCO_2降低似乎没有明显贡献,但很可能对冰消期大气pCO_2迅速升高起重要作用。然而这些有关南极罗斯海深部氧化还原环境与大气pCO_2变化之间关联的推测,有待后续该孔精确年代模式的构建,方可进一步验证。     

古海洋溶解氧与缺氧和富氧问题研究

西藏南部晚白垩世红色灰岩层为大洋富氧条件下的沉积产物,红色灰岩层内有机碳极低,生物极其繁盛,碳同位素偏低,但从上往下又呈增高趋势。溶解氧含量在古海洋演化史中是非线形波动变化的,既有全球溶解氧含量偏低时期（缺氧条件）,也有全球溶解氧含量偏高时期（富氧条件）,古海洋溶解氧含量重建和富氧问题的解决对于理解大洋循环、古气候、生命绝灭、地质事件以及有机质演化具有十分重要的科学意义     

南极表层海水中Ni的浓度

本文测定了南极表层海水中的Ni浓度。Ni浓度的变化范围为0.05—0.19μg/L,平均值为0.13μg/L。文中综论了世界大洋和近岸海域表层水中Ni的基线浓度分布,指出近岸表层水Ni的浓度高于大洋,而大洋表层水中的Ni高于印度洋和太平洋,南极表层海水中Ni的浓度最底。Ni是陆源物质,并在表层水中大量消耗。     

大洋和近岸水的氧同位素组成研究

本文通过对大洋表层水的δ~(18)O值测试,论述了洋区δ~(18)O值分布的均匀性特征。天然降水的淡化作用,可以造成局部洋区瞬时的δ~(18)O值变化。长江冲淡水和南极冰融水的δ~(18)O值,提供了研究海水混合作用、海流运移方向以及水团性质的重要信息。大洋表层水的δ~(18)O值与盐度呈极好的正相关关系,这种关系是探讨大洋深层水来源问题的重要依据。     

应用Argo资料分析西北太平洋冬、夏季水团

应用Argo剖面浮标观测的温、盐度资料,分析了西北太平洋海域冬、夏季的温、盐度分布、水团结构及其分布。首先采用T-S点聚图法分析了该海域水团分布的基本情况,由点聚分析结果可知,该海域至少存在6种以上水团;再用模糊聚类软化法对水团作进一步划分,分别计算了该海域6至11类水团的F和△F值,结果表明,冬、夏季的△F值都以划分为8类时为最大,这与大洋水团的稳定性是一致的,因此,该海域冬、夏季水团以划分为8类最佳,它们分别是北太平洋热带表层水、北太平洋次表层水、北太平洋中层水、北太平洋副热带模态水、北太平洋深层水和赤道表层水,以及南太平洋次表层水和南太平洋中层水。     

应用Argo资料分析西北太平洋冬、夏季水团

应用Argo剖面浮标观测的温、盐度资料,分析了西北太平洋海域冬、夏季的温、盐度分布、水团结构及其分布。首先采用T-S点聚图法分析了该海域水团分布的基本情况,由点聚分析结果可知,该海域至少存在6种以上水团;再用模糊聚类软化法对水团作进一步划分,分别计算了该海域6至11类水团的F和△F值,结果表明,冬、夏季的△F值都以划分为8类时为最大,这与大洋水团的稳定性是一致的,因此,该海域冬、夏季水团以划分为8类最佳,它们分别是北太平洋热带表层水、北太平洋次表层水、北太平洋中层水、北太平洋副热带模态水、北太平洋深层水和赤道表层水,以及南太平洋次表层水和南太平洋中层水。     

作为(Ge/Si)海水古记录的(Ge/Si)蛋白石的试验

冰期至间冰期的气候漂移驱动了大陆风化作用的变化,这种变化改变了铁、硅和营养物质的风成的及河流的向海输入量,同时造成较高的冰期大洋生物生产力、较低的底层水含氧量、增长的有机碳埋藏速率和沉积物的氧化还原反应速率以及较低的大气二氧化碳。然而,以下因素限制了...     

海底水－沉积物界面系统中稀土元素的变化及配分特征

本文利用”大洋多金属结核调查“期间”海洋4“号调查船HY₄-871、881航次在东太平洋海盆取得的底层水、沉积物、间隙水及多金属结核样品,对比研究了稀土元素(REE)在海底水-沉积物界面系统不同物质相中的分布变化及配分特征。结果表明,在大洋氧化性沉积物间隙水中REE相对于底层水亏损。除Ce外,沉积物与多金属结核REE含量较为接近。底层水、沉积物、间隙水REE配分特征极为相似,都表现出中稀土相对于轻、重稀土的轻度分离和富集,Ce表现为负异常。多金属结核中中稀土也有类似的富集倾向,但Ce主要表现为正异常。随深度的增加,沉积物REE含量增加,但其配分模式不变。     

热带西太平洋18°20'N断面上部的水团特征及其对埃尔尼诺和反埃尔尼诺的响应

笔者根据1986～1989年间中-美联合TOGA调查的CTD资料,应用模糊聚类法划分热带西太平洋中近黑潮源地(18°20'N断面)上部水域的水团,并描述它们的分布和主要特征以及其对1986～1989年发生的埃尔尼诺和反埃尔尼诺事件的响应。结果表明,该海域的1 000m以浅分布着三个水团:北太平洋热带表层水(包括黑潮表层水)、北太平洋次表层水(包括黑潮次表层水)和北太平洋中层水(包括黑潮中层水)(分别简称为NPTSW、NPSW和NPIW);它们的交界分别位于100和350m左右。在1986/1987的埃尔尼诺年,海区的温跃层明显上移,暖水量明显减少;NPTSW的垂直厚度大约减少了20m,上均匀层中的盐度略有增加,而温度则没有多大的差别。在1988/1989年发生的反埃尔尼诺事件的后期,温跃层上部的强度变弱,上均匀层则变薄,海区中的暖水量也明显减少;近海表面的盐度异常低,而温度略有降低。由此可见,不管是在1986/1987的埃尔尼诺年还是在1988/1989的反埃尔尼诺年,研究海区的暖水都减弱,也即都反映为“冷水年”。     

热带西太平洋18°20′N断面上部的水团特征及其对埃尔尼诺和反埃尔尼诺的响应

笔者根据1986～1989年间中-美联合TOGA调查的CTD资料,应用模糊聚类法划分热带西太平洋中近黑潮源地(18°20′N断面)上部水域的水团,并描述它们的分布和主要特征以及其对1986～1989年发生的埃尔尼诺和反埃尔尼诺事件的响应。结果表明,该海域的1 000m以浅分布着三个水团:北太平洋热带表层水(包括黑潮表层水)、北太平洋次表层水(包括黑潮次表层水)和北太平洋中层水(包括黑潮中层水)(分别简称为NPTSW、NPSW和NPIW);它们的交界分别位于100和350m左右。在1986/1987的埃尔尼诺年,海区的温跃层明显上移,暖水量明显减少;NPTSW的垂直厚度大约减少了20m,上均匀层中的盐度略有增加,而温度则没有多大的差别。在1988/1989年发生的反埃尔尼诺事件的后期,温跃层上部的强度变弱,上均匀层则变薄,海区中的暖水量也明显减少;近海表面的盐度异常低,而温度略有降低。由此可见,不管是在1986/1987的埃尔尼诺年还是在1988/1989的反埃尔尼诺年,研究海区的暖水都减弱,也即都反映为“冷水年”。     

基于浮游有孔虫Mg/Ca温度重建的末次盛冰期以来北欧海次表层温度的变化

对我国第五次北极科考在北欧海所采集的两根岩芯样品进行了冰筏碎屑(Ice-Rafted Debris,IRD)丰度、AMS 14C测年、有孔虫丰度统计、浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)稳定氧碳同位素及其Mg/Ca重建的次表层海水古温度等指标分析,建立了20ka以来的年代框架。结果表明,在末次盛冰期(20.0~17.5kaBP),次表层温度整体较低(~3℃),钙质生产力下降,冰筏碎屑输入增加;在冰消期(17.5~11.7kaBP)的Heinrich Stadial 1(HS1)事件中较轻的δ^18O和δ^13C指示大量淡水输入,水体分层加剧,向北输送的北大西洋水聚集在次表层,导致次表层水温逐渐升高。从B?lling-Aller?d(B/A)事件开始,次表层水温度达到4.5℃,表明北大西洋水流入增强。早全新世(11.7~8.2kaBP)早期次表层温度达到6.5℃,钙质生产力升高,冰筏碎屑输入降低;在中全新世(8.2~4.2kaBP)早期(8.2~5.6kaBP),钙质生产力逐渐升高反映通风作用增强,导致营养盐供应增加;6.6~5.6kaBP,明显降低的次表层温度(~4℃)反映夏季太阳辐射量降低以及大西洋水流入减弱;5.6~4.2kaBP期间次表层水变暖导致δ^18O偏轻,而δ^13C轻值反映生产力降低。晚全新世(4.2~0.8kaBP)的新冰期(4.2~3.0kaBP),次表层温度逐渐降低,Nps-δ^13C偏轻反映生产力下降,Nps-δ^18O偏轻以及IRD增加反映冰融水排放。3.0kaBP以来,生产力上升,次表层水体温度不断上升,可能是向北输送的北大西洋水增强。     

LICOM模式中不同混合方案的比较研究

在LICOM模式中,分别使用2种不同的海洋内部垂直混合方案,对气候平均态全球大洋环流进行了数值模拟试验。试验结果的分析比较表明,在添加F方案之后,对全球大洋,尤其是对中高纬度海域的中层水和深层水的温盐状态的模拟有显著的改进;对北冰洋中层水的核心温度及其所在深度的模拟有较大的改进。但是在本文中对于次表层水的模拟在添加F方案后结果欠佳。