末次冰消期以来苏拉威西海颗石藻化石记录与古海洋变化

通过对苏拉威西海MD98-2178柱状样(3.62°N、118.70°E)颗石藻化石属种相对含量的统计,重建了2万年来海水古生产力、营养跃层的变化。其中Emiliania huxleyi、Gephyrocapsa oceanica、Florisphaera profunda占颗石藻群落的80%～90%。由于G.oceanica与F.profunda存在于两种完全不同的生态环境中,两者的变化趋势完全相反。前者代表高生产力以及高营养物质的海水,后者则代表低生产力与较深的营养跃层。推测冰消期颗石藻对环境变化具有两种响应模式:以约13.5ka的生产力峰值期为界,13.5ka之前颗石藻古生产力变化主要响应于径流对海洋营养物质的输入,而13.5ka之后则主要响应于海水-大气之间水循环的强度。全新世F.produnda含量及其所反映的营养跃层变化具有明显的百年尺度波动,与太阳活动的100～260a周期具有良好的相关性。推测全新世苏拉威西海区营养跃层变化受百年尺度的类似厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Osillation,ENSO)的变化及太阳活动的驱动。     

末次冰期以来南海南部千年尺度的古海洋学

对南海南部MD05-2896柱状样22.8 kaBP以来的深海沉积物进行了浮游有孔虫和颗石藻化石定量分析.通过转换函数、特定有孔虫属种含量及比值和颗石藻Florisphaera profunda百分含量等探讨了南海南部海水表层温度、上部水体结构、初级生产力以及碳酸盐溶解作用等变化趋势和周期性.结果表明:18 kaBP以前及10 kaBP以来,海水表层温度较高,碳酸盐溶解作用较强,温跃层营养跃层较深,初级生产力较低.18～10 kaBP冰期时,海水表层温度最低,碳酸盐溶解作用变弱,营养跃层和温跃层变浅,初级生产力较高.频谱分析结果显示,22.8 kaBP以来的气候变化具有明显的周期性,以类D/O事件的千年尺度周期为主,其中最主要的周期为1 500年.     

南海西北部沉积物捕获器中颗石藻通量和属种组成变化记录

本文利用沉积物捕获器回收的连续时间序列沉降颗粒物样品,研究了南海西北部海南岸外陆坡外缘海域颗石藻的通量和属种组成变化及其环境意义。研究发现,东亚夏季风引起的海南岸外上升流以及冬季风导致的混合层深度增加都会刺激该区域颗石藻的生长,其中夏季上升流的影响尤为显著。从颗石粒属种组成来看,Florisphaera profunda是南海西北部中深层(1 000m)水体中主要的颗石粒优势种,此外Emiliania huxleyi,Gephyrocapsa oceanica和Gephyrocaps ericsonii等属种含量也颇高。然而在将颗石粒折算成颗石球数量后,Emiliania huxleyi则成为主要优势种。沉积物捕获器中F.profunda的相对百分含量与颗石粒总通量呈显著的负相关,表明F.profunda的相对含量与总的颗石藻生产力有着密切联系。本结果对于利用沉积物中的颗石藻记录,尤其是F.profunda相对含量变化,恢复和重建古海洋环境尤其是古海洋生产力的研究提供了直接的理论证据。     

2009—2010年南海北部浮游有孔虫通量和稳定同位素季节变化及其对东亚季风的响应

通过对南海北部2009—2010年获得的浅层、中层和深层时间系列沉积物捕获器的样品分析,发现浮游有孔虫总通量和主要属种Globigerinoidesruber,Globigerinoidessacculifer,Pulleniatinaobliquiloculata和Neogloboquadrinadutertrei的通量和百分含量存在明显的季节性变化,在东北季风和西南季风盛行期出现高值,特别在冬季风期间高值明显,在季风间歇期出现低值,展示出"双峰型"通量模式。浮游有孔虫通量与颗粒总通量、有机碳通量、总碳通量、总氮通量、碳酸钙通量和蛋白石通量变化一致,随叶绿素a浓度和风速大小变化而改变,表明南海北部生源颗粒通量主要受季风影响的表层生产力所控制。浮游有孔虫壳体氧同位素与表层海水温度的季节变化相吻合。壳体δ18 O主要受海水温度变化的影响,不同深度属种的δ18 O变化反映了上层海水温度梯度。此外,壳体碳同位素值总体上在东亚季风强盛期低、季风间期高,与表层海水中叶绿素a浓度和海表风速的变化趋势相反,说明浮游有孔虫δ13 C值反映了水体营养和表层生产力的变化。     

西太平洋暖池北部15万年以来的碳同位素低值事件

对取自西太平洋暖池北部的MD06-3052孔的浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber进行了稳定氧碳同位素测试与分析,在所建立的年龄模式基础上,揭示了该孔150 ka以来氧碳同位素的变化特征及其碳同位素低值事件的时间。结果表明,150 ka以来碳同位素总体上显示出逐渐变重的趋势,其变化不同于氧同位素,并未表现出冰期-间冰期尺度的变化特征,且全新世和末次间冰期碳同位素差异较大。在所识别出的6次碳同位素的低值事件中,除倒数第二次冰消期与岁差低值有相位差以外,其余均与岁差低值都有很好的对应。幅度较大的3次发生于冷期/暖期的过渡期,其中末次冰消期的碳同位素记录受到浊流的侵蚀作用,有部分缺失;该孔与其他海区记录的相似性进一步证实了3次冰消期的δ13C低值事件的普遍性。     

西菲律宾海26万年来古生产力变化的颗石藻证据

基于国际海洋古全球变化研究项目(IMAGES)在西菲律宾海本哈姆海台获取的高质量柱状沉积物岩芯MD06-3047(17°00.44′N、124°47.93′E),利用颗石藻下透光带属种Florisphaera profunda的相对丰度以及初级生产力转换函数,恢复了260 ka以来西菲律宾海上部水体营养跃层以及初级生产力的变化历史。发现该区域26万年以来初级生产力冰期-间冰期变化特征较不明显,冰期生产力平均值略高于间冰期。通过与前人已发表的指示东亚冬季风强弱的伊利石/蒙脱石记录和热带太平洋纬向表层海水温度梯度记录的对比,提出MIS 8期以来,热带西菲律宾海古生产力变化的主要受控因素在MIS 5a左右发生明显转变。在MIS 8后期至MIS 5a之间,初级生产力受到长期类ENSO过程的影响较为显著,当热带东西太平洋海水表层温度梯度较小的时期,认为热带太平洋处于类El Niňo状态,此时西菲律宾海营养跃层相对较浅,生产力较高,反之则相反。而在MIS 5末期至末次冰消期时段,生产力受东亚冬季风的影响相对于长期ENSO过程更强,可能掩盖了后者的古生产力信号。冰期东亚冬季风加强,一方面,可以引起上部水体混合加强,增加下部营养物质向上的输送,另一方面大量风尘物质的输入可以刺激颗石藻的生长;反之在冰消期,水体混合较弱,风尘输入显著减少,生产力也随之降低。     

南海北部晚渐新世与早中新世之交T60构造运动的古水深响应

本文采用国际大洋发现计划(IODP)第368航次U1501站位井深264.0～331.1 m的样品,通过有孔虫壳体氧同位素地层和锶同位素定年,得出该段井深年龄为晚渐新世?早中新世20.3～32.0 Ma(地震反射不整合面T60的底部年龄在28～30.5 Ma左右)。T60构造运动之后,岩芯沉积物中有机碳含量、底栖有孔虫壳体稳定碳同位素δ13C、浮游与底栖有孔虫碳同位素差值Δδ13C_P-B指示海水表层生产力的降低;碳酸钙含量、有机碳/氮比值反映了陆源物质输入的减少;结合浮游有孔虫相对丰度以及底栖有孔虫的属种组合变化,共同揭示了南海北部在晚渐新世?早中新世时期,区域构造沉降运动导致了U1501站位在T60之后古水深逐步加深、离岸距离变远,相关结论从微体古生物学角度为认识T60构造事件及其沉积环境变化提供了科学证据。     

近190ka B.P.以来西太平洋暖池北缘上层海水结构和古生产力演化特征及其控制因素——来自钙质超微化石、有孔虫和同位素的证据

对取自西菲律宾海暖池北缘的Ph05—5岩芯进行了钙质超微化石和有孔虫研究。在利用氧同位素曲线对比和AMS^14C数据进行地层划分的基础上,依据超微化石和有孔虫及其同位素组成等指标,分析了近190 ka B．P以来区域生产力和上层海水结构的演变特征,探讨了其控制因素和所指示的古海洋学意义。钙质超微化石下透光带属种Florisphaera profunda百分含量和基于浮游有孔虫转换函数的温跃层深度变化表明,Ph05—5岩芯所在的热带西太平洋暖池北缘约190kaB．P．以来,营养跃层和温跃层冰期（MIS 6期和5d-2期）浅,间冰期（MIS5e）和全新世深,而MIS5e期是最近两个冰期旋回中营养跃层和温跃层深度最深时期。通过Fprofunda百分含量初级生产力转换方程计算结果和与钙质超微化石绝对丰度的变化显示,冰期初级生产力高,间冰期和全新世初级生产力低,MIS5e期初级生产力为末两次冰期旋回之最低。此外,Ph05—5岩芯△δ^13Cc.wullerstorfi-coccolith和△6δ^12Cc.wullerstorfi-N.dutertrei.差值变化显示,190ka B．P以来表层输出生产力冰期高,间冰期低,其中最为突出的特征也是MIS5e期为生产力输出的最低值期。上层海水结构和生产力的上述变化特征与现代La Nina事件暴发时的海洋环境相当类似,该海区MIS5e期可能是LaNina事件频繁爆发的一段时期,可以与现代LaNina现象类比。同时,根据Wyrtki提出的信风张弛理论推测MIS5e期,由于LaNina事件的频繁暴发黑潮主流应该是增强的。     

越南岸外上升流区45万年来上层海水变化的颗石藻证据

对位于南海西部越南岸外的MD05-2901柱状样45万年以来深海沉积样品进行了颗石藻分析,通过Florisphaera profunda百分含量讨论了营养跃层深度变化的趋势,并利用Beaufort等的经验公式计算了初级生产力。结果表明,45万年以来越南岸外上升流区海水营养跃层深度和初级生产力都经历了4个比较明显的变化阶段。频谱分析表明该区F.profunda百分含量和初级生产力都受到岁差和半岁差周期的控制。与南海南部ODP1143站研究资料对比表明,两地区上层海水变化趋势基本一致,都受到东亚夏季风和地球轨道岁差和半岁差周期的驱动。     

南海南部中布容期颗石藻化石记录及其意义

对南海南部ODP1143站750 ka以来的颗石藻化石进行了属种鉴定及百分含量分析,结果显示,在480～260 ka的中布容期,Florisphaera profunda百分含量降低,而Gephyrocapsa caribbeanica等桥石类繁盛.同时,这一时期的海水结构发生改变,营养跃层变浅,海水表层生产力增加.研...     

西沙海槽末次盛冰期以来钙质超微化石特征及古海洋学意义

通过对南海北部西沙海槽XH-27PC柱状样钙质超微化石丰度和组合的分析,并结合浮游有孔虫氧同位素分析、碳酸钙含量测定,讨论了末次盛冰期以来古环境和古海洋的变化。超微化石丰度、属种组合变化指示了末次冰期本区受陆源物输入的影响较大,冰后期则主要受开阔大洋的影响。受陆源营养物质输入的影响,根据F.profunda百分含量估算的表层海水初级生产力具有末次冰期高、冰后期低的特征。钙质超微化石的溶解作用在冰后期较强、末次冰期较弱,表现出"太平洋型"旋回特征,与碳酸钙含量的"大西洋型"旋回不同。     

南海表层沉积钙质超微化石氧碳同位素研究

对南海34个站位表层沉积中的钙质超微化石进行了氧碳稳定同位素分析.结果表明,钙质超微化石δ^18O化范围为-2.656‰～0.006‰,平均为-1.517‰;δ13C值变化范围为-1.510‰～0.778‰,平均为0.140‰.通过与有孔虫同位素分析结果相比较,发现钙质超微化石δ^18O高于浮游有孔虫而低于底栖有孔虫,δ13C值低于浮游有孔虫而高于底栖有孔虫.从平面分布来看,南海表层沉积钙质超微化石氧同位素在东北和西南各存在一个小于-1.5‰的低值区,碳同位素在东北存在一个小于0的低值区.钙质超微化石与有孔虫同位素值的差异性可能与其生命效应及生活环境有关.而钙质超微化石与有孔虫同位素平面分布规律上的不同也揭示了海水温度、盐度、营养水平等海洋参数可能对超微化石和有孔虫同位素的分馏起不同控制作用.     

西太平洋暖池核心区晚第四纪颗石藻属种变化及对环境演化的响应

对西太平洋暖池核心区KX97321-2站位380ka以来的颗石藻化石进行了属种鉴定及百分含量分析。结果显示,380ka以来Florisphaera profunda百分含量升高,对应营养跃层加深,初级生产力降低,Gephyrocapsa spp.的百分含量降低;在中布容期,Gephyrocapsa caribbeanica是优势种,是对中布容期特殊的环境条件适应演化的结果;对380ka以来F.profunda换算的初级生产力进行频谱分析,发现有100ka周期和30ka周期,而分段分析发现,0～80ka和320～380ka 2万年周期明显,中间80～320ka 4万年周期明显。     

末次冰盛期以来日本海浮游植物生产力和群落结构变化

生物标志物法已经被广泛应用于重建海洋浮游植物生产力和群落结构变化。本文利用这种方法重建了日本海末次冰盛期以来浮游植物生产力和群落结构变化。结果显示,生物标志物含量在末次冰期最盛期21～19 ka和14～4 ka时有高值,而在19～14 ka、4～0 ka有低值。末次冰期最盛期时生物标志物的高含量是由于分层导致的底层水缺氧,生物标志物得到较好保存的结果,而此时日本海盐度很低,使颗石藻相对含量很低;19～14 ka陆源输入减少,日本海生产力水平较低,不断增加的盐度使浮游植物群落结构由硅藻、甲藻占优转变为颗石藻占优;14～4 ka对马暖流流量的加大提高了日本海的初级生产力,同时高营养盐利于硅藻、甲藻的生长,使颗石藻的相对比例减小;4 ka以后随冬季风的增强和黑潮减弱,对马暖流减弱,供应的营养盐减少,日本海生产力水平降低,使颗石藻的相对比例增大,硅藻、甲藻的相对比例减小。     

1993~1996年南海中部海洋沉降颗粒通量的季节和年际变化

通过对南海中部1993~1996年获得的浅层和深层时间系列沉积物捕获器的样品分析,发现了稳定同位素值、颗粒总通量、碳酸盐、生物蛋白石、有机碳、表层初级生产力、浮游有孔虫总通量和属种的分布存在明显的季节性变化,其通量都是在东北季风和西南季风盛行期出现高值,在季风转向期出现低值.浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer,G.ruber,Globigerinita glutinata,Neo-globoquadrina dutertrei等种的通量和相对百分含量也是在东北季风和西南季风盛行期都出现高值,但Globigerina bulloides,Globorotalia menardii和Pulleniatina obliquiloculata等种则在东北季风盛行期出现高值.分析还发现Globigerinoides sacculifer和Globorotalia menardii等种的通量和百分含量以及有孔虫总通量和碳酸盐通量等从1993到1996年存在下降趋势,而Globigerina.bulloides和Globigerinita glutinata的通量和百分含量以及生物蛋白石通量等在该期间显示为上升趋势.浅层捕获器样品中的碳酸盐和有机碳的通量比深层的高.研究表明海洋沉降通量和浮游有孔虫属种的季节和年际变化主要受与东亚季风相关的表层初级生产力和海洋水文条件变化所控制,深层捕获器样品中的碳酸盐和有机碳的通量低应与碳酸盐溶解作用有关.     

北大西洋45°N区氧同位素3期以来上层水体性质的变化

北大西洋45°N区是北大西洋冰筏碎屑(IRD)带的中心区,其海洋沉积物包含高分辨率沉积环境和气候变化信息,对45°N区沉积记录的研究有利于反演末次冰期以来古海洋环境的变化.通过对岩心Hu71-377中IRD含量的统计、浮游有孔虫组合及氧和碳同位素(δ18O和δ13C)分析,重建了北大西洋45°N上层水体水团性质演化历史...     

冲绳海槽中部MIS 6期以来Florisphaera profunda百分含量变化及其控制因素

对取自冲绳海槽中部的Z14-6岩心进行了钙质超微化石的鉴定统计和有孔虫的氧碳稳定同位素分析,在利用浮游有孔虫氧同位素曲线对比进行地层划分的基础上,通过与邻近区域3个岩心数据进行对比,分析了150kaBP以来该海区钙质超微化石下透光带属种Florisphaera profunda百分含量变化特征及其受控机制。研究结果表明,MIS 6期以来F.profunda百分含量变化具有明显的冰期-间冰期旋回特征,末次冰期旋回中,冰期时F.profunda百分含量低于间冰期,倒数第二次冰期旋回中正好相反。F.profunda百分含量变化的主控因子是黑潮流的强弱变化,倒数第二次冰期旋回中F.profunda百分含量从MIS 5e期末开始降低,由此推测黑潮从MIS 5e期末开始减弱或向洋外偏移,沿岸水入侵冲绳海槽。     

南海南部末次冰期以来的古环境变化:YSJD-86GC柱样的证据

采自南海南部的YSJD-86GC柱样(113°02.5860′E,10°18.1740′N,水深2 651m,柱长1.68m)提供了该区近27ka以来的古海洋学记录。沉积物岩性特征、浮游有孔虫分布特征、全岩样品AMS14C测年、氧稳定同位素等分析结果表明,南海南部末次冰期以来一直处于稳定的陆坡—半深海沉积环境;氧同位素Ⅱ期以来表层海水古温度逐渐增高;温跃层在氧同位素Ⅱ期相对较浅,之后逐渐变深,全新世中期以来又再次变浅。11—9.5ka BP期间有一次古气候回返事件,与"新仙女木"事件相对应;6—5ka BP期间古气候波动较大,是全新世中期气候波动剧烈阶段的记录。     

南海IODP U1501站早中新世海洋沉积物长链烯酮来源与含量变化

海洋沉积物中的长链烯酮由海洋单细胞钙化藻类颗石藻生产,是一种被广泛应用于古气候研究领域中的分子标记物。长链烯酮碳同位素是重建地质历史时期海水、大气CO₂浓度的可靠方法之一。在此方法中,需要利用颗石大小对颗石藻生理参数b值进行修正,因此需要厘清哪类颗石藻对烯酮的贡献是一个重要的科学问题。目前认为新生代海洋沉积物中主要的长链烯酮生产者为Noelaerhabdaceae科的颗石藻,包含Emiliania huxleyi,Gephyrocapsa spp.,Reticulofenestra spp.,Cyclicargolithus spp.,但对它们具体的贡献程度仍然未知。因此,本文以南海国际大洋发现计划IODP U1501站早中新世海洋沉积物为研究材料,对比了沉积物中颗石与烯酮的绝对含量,发现Cyclicargolithus属的颗石丰度与烯酮含量具有显著的相关性(r=0.44,p<0.01),而Reticulofenestra spp.的相关性较弱(r=0.09,p=0.5)。研究认为早中新世长链烯酮的主要生产者为Cyclicargolithus属,Reticu...     

冰川旋回中的Ca循环与C循环初探

钙同位素是近20a来才被人们关注的海洋中阳离子同位素,通过对东北印度洋近30万a来冰川旋回中浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer 壳体δ44Ca的研究,并与δ18O和δ13C的对比分析给出了冰川旋回中水圈、气圈、生物圈的Ca循环和C循环的一般模式:当大洋生产力升高时,由于海洋生物构建硬体的需要取走大量CaCO3,生物固定Ca2+和CO2的"泵"功能增强,海水中δ44Ca值升高,引起大气CO2浓度降低,促进了全球气候变冷;当大洋生产力降低、生物总量减少时,生物对Ca同位素分馏的弱化和对CO2需求的减少,必然导致大洋海水中δ44Ca值降低和CO2浓度的升高,大量CO2逸出海面,作为全球 CO2的"源"促使大气中CO2浓度升高.