南海沉积记录中Uk37指数与颗石藻生长季节对应性的探讨

根据表层沉积物长链不饱和烯酮的不饱和度(Uk37指数)以及现代海洋0～30 m层平均温度(Sea Surface Temperature,SST),探讨在低温和高温海区利用Uk37指数重建上层古温度的合理性.同时,结合文献报道的南海上层水体中颗石藻(E.huxleyi,G.oceanica和G.ericsonii)细胞丰度的季节特征,探讨了沉积记录中Uk37指数与季节的对应性.结果表明:(1)在极端低温和高温海区(-0.6℃和28℃)Uk37指数仍是重建上层水体古温度的良好替代指标;(2)由于南海长链烯酮源生物——颗石藻的主要生长季节为冬季,因此,尽管南海表层沉积物中的Uk37指数与4个季节的SST均显著相关,但沉积记录中的Uk37指数反演的SST可能仅代表冬季上层水体的温度.     

长链烯酮及Uk37值在北极海洋古温度的应用研究

在北极楚科奇海和白令海表层沉积物中检出长链烯酮化合物,研究结果表明楚科奇海和白令海沉积物中长链烯酮以G37:3甲基酮占优势,C37～C39不饱和烯酮丰度变化顺序为C37＞C38＞C39.根据∑C37/∑C38比值,所检出的长链烯酮母质生物主要是颗石藻(Emiliania huxleyi).应用Uk37和Uk37标准校正关系式估算了表层海水古温度,其中Uk37估算值为4.147～5.706℃(平均为5.092℃).     

长链烯酮及U_(37)~k值在北极海洋古温度的应用研究

在北极楚科奇海和白令海表层沉积物中检出长链烯酮化合物 ,研究结果表明楚科奇海和白令海沉积物中长链烯酮以C37∶3甲基酮占优势 ,C37～C39不饱和烯酮丰度变化顺序为C37>C38>C39.根据∑C37/∑C38比值 ,所检出的长链烯酮母质生物主要是颗石藻 (Emilianiahuxleyi) .应用Uk37和Uk′37标准校正关系式估算了表层海水古温度 ,其中Uk′37估算值为 4.1 47～ 5.70 6℃ (平均为 5.0 92℃ ) .     

冲绳海槽2万年以来沉积物中生物标志化合物与古温度,古环境的研究

应用生物标志化合物长链烯酮不饱和比值 Uk37估算冲绳海槽 2万年以来古海水表层温度 ,其波动范围在 1 5.9～ 2 6.2℃之间 ,平均为 2 2 .9℃。并与常用的浮游有孔虫转换函数测算的表层海水温度进行对照 ,结果与冬季表层水温 ( 2 2 .0℃ )相近 ,Uk37值指示的古海水温度与季节有关 ,主要反映在冬季。在沉积物中还检出了另一类生物标志化合物甾、萜类等 ,对它们的组成进行了地球化学研究 ,结果表明 :冲绳海槽沉积物中有机质具有多源性特点 ,由陆源碎屑、生物碎屑和火山碎屑共同组成 ;该海域沉积有机质的成熟度不高 ,沉积环境具有强的还原性。     

长链烯酮及U37k值在北极海洋古温度的应用研究

在北极楚科奇海和白令海表层沉积物中检出长链烯酮化合物,研究结果表明楚科奇海和白令海沉积物中长链烯酮以C_37:3甲基酮占优势,C₃₇～C₃₉不饱和烯酮丰度变化顺序为C₃₇>C₃₈>C₃₉.根据∑C₃₇/∑C₃₈比值,所检出的长链烯酮母质生物主要是颗石藻(Emiliania huxleyi).应用U₃₇k和U₃₇k'标准校正关系式估算了表层海水古温度,其中U₃₇k'估算值为4.147～5.706℃(平均为5.092℃).     

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...     

应用长链不饱和烯酮重建末次间冰期以来冲绳海槽中部SST变化

为了解自末次间冰期以来这一地区的古海水表层温度变化,应用气相色谱技术对取自冲绳海槽东侧的Z14?6孔的长链(C37)不饱和烯酮进行了分析。结果发现,该孔Uk37在0.83—0.95之间,其变化趋势与两种浮游有孔虫N.dutertrei和G.sacculifer的氧同位素组成一致。根据Uk37重建的SST在24.0—27.5℃之间变化,最高值27.5℃出现在MIS-5,最低值24℃出现在MIS-2(LGM)。从LGM到全新世SST增加约2℃。这与早期在附近地区根据Uk37重建的SST变化趋势一致。根据重建的SST自LGM以来的变化,作者认为现代黑潮洋流系统最晚在约10kaB.P.后已在冲绳海槽重新建立。许多早期研究揭示的黑潮在7.5—7kaB.P.的加强可能与全新世大暖期有关。     

长链烯酮在西北大西洋重建全新世气候变化的研究进展

大量研究表明,长链烯酮不饱和度(UK37?指数)可用于重建过去的海面温度(sea surface tempera-ture,SST),然而是否存在其他因素导致实际温度与重建的SST之间存在差异,以及重建的温度是代表年均SST还是季节性温度都仍有争议.除了反映温度,在受季节性海冰影响或SST较低的区域,长链烯酮C37:4...     

晚更新世以来南海冬季古海流分布格局和演化机制

总结了前人对南海12个岩心的Uk’37法所反演的古海表温度,结合晚更新世以来典型地质时期南海海洋环境记录,探讨了晚更新世(120kaBP)以来南海冬季表层古海流分布格局及其演变机制。结果显示:南海冰期与间冰期冬季的表层古海流存在明显差异,冰期冷性海流势力强盛,表层海流呈逆时针环流;间冰期暖性海流势力较强,表层海流呈双向穿越流。黑潮势力的变化对南海的表层海流性质与格局起重要作用。     

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。     

西沙海区全新世海面温度变化幅度推算

根据南海西沙海洋站海温（SST）资料及附近SCS90－36井（柱状样）前人测量的δ^18O，长链烯酮不饱和指标（U^k37）等资料，用4种方法重新推算全新世古SST，得到西沙海区全新世200a心度SST变化幅度为2．5－3．0℃。     

南海北部夏、冬季今生颗石藻分布

本研究对2009年南海北部(17°~24°N,108°~122°E)夏季和2010年冬季的颗石藻群落结构进行了描述。颗石藻镜检工作以偏光显微镜为主,并辅助于扫描电镜进行物种的鉴定与计数,共鉴定物种11属13种。总体来说,冬季的颗石藻细胞丰度明显高于夏季,夏季细胞丰度介于0.3×103~71.8×103 cells/L之间,平均丰度6.0×103 cells/L;冬季介于0.3×103~64.4×103 cells/L之间,平均丰度6.7×103 cells/L。夏季多样性指数和均匀度指数分别介于0.30~1.98和0.30~0.99之间,冬季分别介于0.51~2.25和0.33~0.99之间。夏季颗石藻细胞表层丰度分布规律不显著,冬季颗石藻分布高值区位于珠江口的外海站位;垂直分布上,颗石藻细胞丰度高值通常出现于次表层水体。调查期间颗石藻类群出现的优势种为纤细伞球藻(Umbellosphaera tenuis(Kamptner)Paasche)、赫氏艾密里藻(Emiliania huxleyi(Lohmann)Hay et Mohler)以及大洋桥石藻(Gephyrocapsa oceanica Kamptner)。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)结果表明,夏季优势种赫氏艾密里藻和大洋桥石藻与大部分环境因子呈正相关关系,冬季响应特征不同。     

南海北部31ka以来GDGTs组成及其对古温度和季风变化的响应

南海因受到高纬度气候、低纬度大洋以及东亚季风等多种因素的影响而成为研究古温度和季风变化的理想区域。本文通过研究QH-CL11柱状沉积物的GDGTs组成、含量变化特征及其延伸的86个碳原子的四醚指标(TEX_(86)~H),分析南海北部GDGTs来源,并定量计算QH-CL11柱状沉积物记录的海洋表面温度(SST),从而探讨31 ka以来南海北部古温度变化的驱动机制。通过甲烷指数和支链/异戊二烯类指标等,确定isoGDGTs主要来自于奇古菌,适用于古温度重建。TEX_(86)~H温度显示出明显的冰期一间冰期旋回,与南海北部有孔虫和UK'_(37) SSTs具有很好的相似性。出现在TEX_(86)~H SST中的海因里希冷事件(H1-3)和Bφlling-Allerod暖期之前的温度大幅度上升事件(14.6 ka)反映了高纬度气候对南海的影响。南海SSTs和北太平洋MD01-2421 U~K'_(37)SST的差异(△SST5)可以用来反映东亚冬季风强度的变化。△SSTs显示东亚冬季风强度在Bφlling-Allerφd暖期前增加,在新仙女木时期达到最大值,在全新世早期再次下降,然后在全新世中晚期缓慢增加,这与前人对东亚冬季风强度的认识具有很好的一致性。该方法对重建长周期东亚冬季风强度具有重要的指导意义。     

长链烯酮的组合特征及其对盐度和母源种属指示意义的研究进展

长链烯酮是一类组成丰富且受到广泛研究的生物标志物,已成功应用于古海洋环境重建工作。近来海洋和湖泊的沉积物、颗粒物以及相应的母源藻类培养实验的研究结果都显示,除U■和U■指示温度外,长链烯酮化合物还可用于指示其他生态环境因子的变化。长链烯酮类化合物已经从最初的C_(37)-C_(39)组分扩展至近年来发现的C_(35)-C_(42)的甲基烯酮或乙基烯酮。在此总结了除温度指标外,近年来在海洋和湖泊中发现的长链烯酮的几种组合特征,及其可能发展出的指示环境盐度(%C_(37:4),C_(36:2)乙基烯酮)、母源种属(C_(37)/C_(38)烯酮比值,C_(38)甲基烯酮)变化以及定量区分不同类型定鞭藻合成的长链烯酮(RIK_(37)、RIK_(38Et))的潜在指标。长链烯酮的组合特征和潜在指标研究可为重建长时间尺度海洋和湖泊环境演变提供新的手段,也有助于揭示生态环境变化的机制。     

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.     

楚科奇海附近表层沉积物中类脂生物标志物的分布特征和意义

多参数生物标记物法已被广泛用于重建浮游植物生产力和种群结构,研究了2003年夏季我国二次北极考察时采集的楚科奇海表层沉积物样品中浮游植物生物标志物的比例变化及其作为浮游植物种群结构替代指标的潜力。观测海区表层沉积物中菜子甾醇、甲藻甾醇、长链烯酮的总含量为20~3149 ng/g,平均值为1 010 ng/g,生物标志物总量分布表明南部的楚科奇陆架海域生产力明显高于北部海台区,不同站位的菜子甾醇和甲藻甾醇相对比例有明显变化,但都显示菜子甾醇占优势,楚科奇海陆架的站位中都是硅藻为主,菜子甾醇占生物标志物总量的比例为42%~74%,甲藻甾醇占生物标志物总量的比例为17%~37%,在海台区仍然是硅藻占优势,但是甲藻和颗石藻的比例有了很大的提高,加拿大海盆的4个站位中以甲藻和颗石藻为主,硅藻并非加拿大海盆的优势种群。这与用显微镜下鉴定得到的硅藻和甲藻分布趋势相似。研究结果为生物标志物作为浮游植物种群结果替代指标并为利用柱状样中的生物标志物研究古生态提供现代依据。     

16Ma以来南海北部海域古水温变化规律与机制

长期以来古海洋表层古水温研究的热点主要集中在第四纪,很少涉及到2.5Ma之前。利用ODP 184航次1147和1148站位的获得的相关资料,并主要采用长链烯酮U3k7)和底栖有孔虫氧同位素(δ18 O)两种方法,计算海水氧同位素组成,然后,利用浮游有孔虫氧同位素法计算16Ma以来的海水温度变化,探讨南海北部16Ma以来的古海水温度变化机制。结果表明,南海北部水温总体趋势与全球气候发展相对应,在北半球冰盖形成时期,海水表层温度与代表高纬冰盖体积大小的底栖有孔虫δ18 O几乎同步变化,反映出南海热带海区古气候变化的特殊性,为进一步研究低纬热带海区在全球古气候变化中的作用提供了新证据。     

南海西南陆坡末次冰期以来的浮游有孔虫及其古气候意义

对南海西南陆坡区SA08-34柱状样浮游有孔虫进行了定量统计分析,并采用古生态转换函数FP-12E计算各样品所代表的海水表层古温度(SST),结合14C测年和CaCO3分析结果,揭示了该海域末次冰期以来的古海洋学特征。末次冰期以来SST具有较大的变化,其中冰后期SST冬季为24.85~26.23℃,夏季为28.81~29.36℃,季节温差为2.66~4.47℃;末次盛冰期SST有明显的周期性波动,SST冬季为23.60~26.86℃,夏季为28.45~29.63℃,季节温差为2.34~5.09℃;末次间冰段SST冬季为23.48~27.57℃,夏季为28.82~29.73℃,季节温差为2.16~5.34℃。南海西南陆坡区在末次冰期出现6次明显的海水表层降温事件,其中“新仙女木”事件的年代约为11.75~12.38 kaBP,H1—H4事件的年代分别约为15.51~16.76、21.15~22.40、26.79~27.42和34.31~34.94 kaBP。     

南极罗斯海表层沉积物GDGTs含量 分布及其环境意义

通过分析罗斯海15个表层沉积物中甘油双烷基甘油四醚(Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,GDGTs)的含量与分布,探讨了各种GDGTs来源及TEX₈₆指标的环境意义。结果表明:表层沉积物中GDGTs总含量为93.67~2 663.37 ng/g,其中类异戊二烯GDGTs(IsoGDGTs)占90.33%~98.56%,远高于支链GDGTs(BrGDGTs)。类异戊二烯GDGTs与支链GDGTs具有显著的耦合关系(R²=0.88,p<0.01)。沉积物中的IsoGDGTs主要来源于海洋奇古菌,BrGDGTs主要由海洋水体和沉积物中原位细菌所产生。应用TEX^L₈₆公式估算研究区SST,与WOA夏季表层温度呈现较好的线性关系,表明TEX^L₈₆指标在罗斯海具有适用性,可作为重建古海洋温度的替代指标。     

南海表层沉积物与水柱中沉降颗粒物对比研究及其古环境再造意义

分析了南海62个表层沉积物样品中生源(有机质、碳酸钙和蛋白石)和非生源(岩源物质)组分的含量变化和分布特征,并以沉积学分区为基础,结合5个沉积物捕获器站位,将南海划分为N、C-NE、SW和S 4个区域,对比分析了各区表层沉积物和水柱中沉降颗粒物中各组分含量、沉积通量分布特征和变化,探讨了表层沉积物的输出生产力、沉降颗粒物的初级生产力及真光层下100 m输出生产力三者之间的对应关系.结果显示:南海4个海域表层沉积物中各组分平均含量多数低于沉降颗粒物中的平均含量,而碳酸钙、岩源物质的沉积通量却多数高于沉降颗粒物中的沉积通量,分析得出表层沉积物中各组分平均含量和沉积通量不仅受水柱中各组分输出量影响,还受到陆源物质输入、溶解作用和上层水体营养盐影响.南海表层沉积物中生源组分沉积通量大小对应其输出生产力的大小.但是,由于陆源有机质、生源颗粒侧向漂移的影响,表层沉积物的输出生产力大小分布并不完全对应沉降颗粒物的初级生产力大小分布,尽管南海真光层下100 m输出生产力与沉降颗粒物的初级生产力比值与世界大洋"f"比平均值基本一致,但是,明显低于表层沉积物的输出生产力大小,只有在沉降颗粒物的初级生产力较高区域,真光层下100 m输出生产力大小才最接近表层沉积物的输出生产力大小.