末次冰期低纬度西太平洋硅藻席沉积与生态特征

硅藻在全球碳循环中发挥着重要的作用。"树荫种"硅藻在次表层水体中的勃发成席,并迅速埋藏成为硅藻席沉积,使人们逐渐意识到次表层生产在整个生产力及输出生产中起着重要作用。介绍了首次在低纬度西太平洋区域发现的硅藻席沉积的分布特征,硅藻席发现站位呈带状分布,大致呈北西-南东向展布,大部分散布在17.5°～20°N之间。采集到硅藻席沉积物的站位其水深在碳酸钙补偿深度(CCD)以下4837～6150m的深水区,多分布在较平坦的海底,且受风力和陆源物质输入影响相对较强的区域。该区域硅藻席的形成可能是由于末次冰期时该海区有大洋锋面的形成所致。该区域的成席硅藻Ethmodiscus rex(Wallich)Hendey为典型的"树荫种"硅藻,可以通过自身调节浮力的作用,在水体相对稳定的贫氧大洋中生存并勃发成席。末次冰期低纬度西太平洋硅藻席沉积的发生,可能使该区成为CO2的汇。     

大洋硅藻席沉积与冰期旋回中的碳-氮循环

成席硅藻勃发与沉积埋藏过程链接了海洋有机碳生成-输出-埋藏以及大洋深部溶解无机碳的生成与储存的全过程,该过程及其对大洋碳-氮循环的潜在重大影响正引起学术界的关注。通过搜集整理一系列文献及数据,对成席硅藻在细胞层面的特殊功能、勃发机制以及硅藻席沉积物的时空分布特征进行了总结,尝试讨论硅藻席沉积对轨道时间尺度上全球碳-氮循环的潜在影响。由于成席硅藻具有一系列特点,包括在弱光条件下生存、利用大液泡来存储营养盐和调控浮力、与固氮蓝细菌共生、尿素循环等,导致成席硅藻在寡营养的层化水体中或者大洋锋面处容易获得生存竞争优势并发生勃发。根据沉积记录,在第四纪冰期,热带-亚热带大西洋以及热带西太平洋-东印度洋出现大规模的Ethmodiscus rex硅藻席勃发并向海洋内部输出大量有机碳。有机碳中的绝大部分都在水柱中发生降解,只有少部分保存到海底沉积物中。推测硅藻席勃发贡献了冰期深海内部“呼吸碳库”的增长以及大气二氧化碳浓度的降低。由于E. rex勃发加快了海洋上层营养盐的周转速率,因此也可能促进了冰期海洋氮储库的扩张。此外,氧同位素14/12期和4/2期间同时出现大洋无机碳碳同位素重值事件和热带-亚热带...     

海洋纹层硅藻席古海洋学与生物地球化学研究进展

海洋大型硅藻的勃发及其在海底的纹层硅藻席沉积代表大规模的有机碳和生物硅输出通量,该生物堆积事件或过程对海洋酸化和全球变暖产生负反馈,因而在气候变化中的地位不容小觑。本文在融入作者研究成果的基础上总结了国内外关于海洋纹层硅藻席的研究现状,认为大型硅藻勃发不能直接和上涌活动相关联,在热带海区一般与成层化相关,在亚热带海区总体上与锋面作用相关。大型硅藻勃发时,表层水不一定贫养,也可以是富养的,也不总是需要借助浮力下沉到营养跃层吸收营养物,可直接吸收海洋表层中的营养物(如风尘溶解来源的硅酸)。大型硅藻通过高的初级生产力吸收大气中的CO_2,尔后在海洋深部降解形成的CO_2在海洋成层化条件下以巨大"呼吸CO_2库"得以封存,代表促使冰期大气pCO_2降低的一种重要机制。海洋纹层硅藻席的保存环境由多种因素制约,可以是氧化的也可以是亚氧化的,因而对用纹层沉积物来指示缺氧底层水条件应持谨慎态度。另外,提出了解释大型硅藻勃发和硅藻席形成机制的新模式"风尘触发硅藻席沉积",极大地促进了硅藻席沉积成因谜团的解决。最后,指出了目前海洋纹层硅藻席研究中存在的问题并阐述了未来可以开展的研究方向。     

末次冰期热带西太平洋硅藻席沉积中硅藻记录对古环境的响应

通过对末次冰期热带西太平洋硅藻席沉积区WPD-03孔的硅藻鉴定结果进行主成分分析,得出主成分Ⅰ可表示该孔海表盐度的变化,且得分越高,表示盐度越低;主成分Ⅱ可表示该孔海表温度的变化,且得分越高,温度越高。在过渡层段也即MIS3期的晚期,由于盐度相对较低的海水上涌,使海表盐度降低的同时带来大量营养物质,导致非成席硅藻的勃发。继而"低盐帽"的形成促使海水的成层化,诱使成席硅藻勃发,导致"秋季沉降",从而形成硅藻席沉积。亦说明盐度相对较低海水的输入,可能是研究区硅藻席沉积形成的诱因之一。     

广西钦州湾外湾表层沉积硅藻分布特征

本文对钦州湾外湾54个表层沉积物中硅藻进行分析,鉴定出硅藻153种,分属50属。其中Thalassionema nitzschioides是本区域内最为丰富的硅藻种类。对应分析结果表明,钦州湾表层沉积硅藻分布主要受到海水盐度的影响,其中淡水硅藻Achnanthes delicatula、A.hauckiana、A.levanderi和Cocconeis disculus可以作为低盐度海水环境的指示种,半咸水种Cyclotella striata/C.stylorum、Paralia sulcata与海洋中硅藻Thalassionema frauenfeldii、T.nitzschioides则可以很好的指示高盐度环境。钦州湾外湾54个表层沉积站位可划分为3个硅藻分布区,分别对应高低不同的海水盐度,与实际站位地理分布基本一致。     

中国南海表层沉积硅藻的分布及其与环境关系探讨

通过对中国南海62个站位表层沉积硅藻的分析,查明研究海区硅藻的种类组成及分布特点。共鉴定到硅藻56属的235个种(包括变种和变型),以热性外洋种为优势,伴有一定量的近岸广布种。总体上,南海硅藻丰度变化呈现从陆架向陆坡至海盆递增的趋势。根据表层沉积硅藻中具有指示意义的硅藻种的分布和生态变化,划分6个硅藻组合带,各组合分别反映不同的海洋环境,其分布主要受到海洋环流的影响,表现为黑潮暖流、印度洋暖水的入侵以及沿岸流对南海表层沉积硅藻分布的影响。与南海相邻海区硅藻种类比较结果表明,研究海区表层沉积硅藻种类组成与临近的菲律宾海域相似程度最大,其次是中国东海海域、太平洋东北部海域。     

南海表层沉积硅藻的分布及其与环境因子的关系

通过对取自南海62个站位的表层沉积物样品,进行了硅藻、沉积物粒度分析,查明了研究海区硅藻的种类组成及分布特点,共鉴定到硅藻56属的235个种和变种、变型.种类以热带外洋种为优势,如Azpeitia nodulifer、Roperia tesselata、Azpeitia africanus、Hemidiscus cuneiformis、Nitzschia marine 等,伴有一定量的热带—亚热带近岸种和广布种如Paralia sulcata、Thalassiosira excentrica、Cyclotella stylorum、Thalassionema nitzschioides、Thalassiothrix longissoma等.总体上,南海硅藻丰度变化呈现从陆架向陆坡至海盆递增的趋势.研究海区硅藻种类组成与临近的菲律宾海域相似程度最大,其次是东海、太平洋东北部海域.对影响南海表层沉积硅藻分布的主要因素进行了探讨,南海表层沉积硅藻主要受海底地质地貌、沉积速率、水动力条件和水文气候条件等的影响较大,硅藻的分布往往是这些因素综合作用的结果.     

南海深海表层沉积硅藻的分布

定量分析了南海36个深海现代表层沉积样品中的硅藻，发现主要的种有Thalassionema nitzschilides、Chaetoceros messanensis、Coscinodiscus modulifer、Thalassionthrix longissima、Nitzschia marina和Cyclotella spp.。根据硅藻优势种含量、丰度等特征以及Q型聚类分析，大致划分为5个组合带，它们主要受温度、上升流等环境因素的影响。     

福建九龙江和东屿地区全新世微型硅藻的初步研究

利用透射电镜研究了九龙江口现代潮间带表层沉积物、九龙江地区中全新世剖面和东屿中-晚全新世剖面的微型硅藻(细胞大小为2～20μm)的组成和丰度.共计硅藻12属26种(包括变种).对每个种的生态分布作了描述,并提供了相应的壳面电镜照片.Thalassionema nitzschioides是九龙江口现代潮间带表层沉积物中的优势种;九龙江中全新世地层的优势种为Navicula climacospheniae,Thalassionema nitzschioides;东屿中-晚全新世地层中,Cyclotella striata,Thalassionema nitzschioides是优势种.微型硅藻在各个样品中所占比例都相对较高,最高可达86.7%,表明微型硅藻在沉积硅藻中占有重要的地位.     

冰岛北部陆架末次冰消期以来基于硅藻的古环境记录

冰岛北部陆架MD99-2271孔沉积硅藻组合呈现暖水硅藻数量增加、冷水硅藻数量减少和这两类硅藻数量周期性此消彼长的特点,反映了气候在趋暖的背景下,冷暖交替的过程。通过该区温度指数Rw/wc值(暖水硅藻种含量与海冰种及暖水种含量总和的比值)的变化,重建了冰岛北部陆架古海洋环境:Blling-Allerd暖期时,暖水硅藻T.nitzschioides含量较高,表明印明格暖流对研究区的影响较强;随着暖水硅藻含量减少,海冰硅藻F.cylindrus和T.bulbosa的显著增加,此时暖流强度减弱,东格陵兰寒流明显增强,冰岛北部海域进入末次冰消期以来最冷的时期——Younger Dryas冷期。11cal.kaBP左右暖水硅藻T.nitzschioides和T.oestrupii数量急剧升高,表明该海域海洋环境发生了明显变化,并逐步向全新世大暖期过渡,此时冰岛北部陆架海域现代海洋格局基本形成。全新世大暖期时,硅藻群落表现为暖水种的显著增多,海冰、极地及冷水硅藻较之前明显减少,说明冰岛北部海域主要受北大西洋暖流的分支——印明格暖流的影响,海洋环境较温暖;6cal.kaBP之后东格陵兰寒流逐渐增强,冰岛北部海洋环境转冷,全新世大暖期结束。     

渤海湾西北岸滨海湖埋藏牡蛎礁硅藻及其记录的古环境

对位于渤海湾西北岸平原的滨海湖埋藏牡蛎礁中各层牡蛎壳的泥质充填物做硅藻分析,整个牡蛎礁中海水砂质潮间带指标种标志种的Auliscus caelatus含量较高,为19%～42%,表明滨海湖礁体形成于潮间带环境。根据主要硅藻含量的变化,结合14 C测年,自下而上将礁体发育期间的古环境分为3个带:I带为2 445～2 327cal.aBP,礁体在向上建礁的过程中,海水作用逐渐减弱,潮间带特征愈加明显,为受河流影响较强且较为开放的潟湖潮间带环境;II带咸水种硅藻Thalassionema nitzschioides的比例急剧增加;外洋指标种的Coscinodiscus spp.和Actinocyclus spp.急剧下降,表明在约2 327cal.aBP,海岸带砂嘴闭合,形成较为封闭的潟湖内侧潮间带环境,且河流作用减弱导致潟湖的咸度明显增加;III带为2 327～2 287cal.aBP,由封闭的潟湖环境又转向较开放的潟湖潮间带环境。     

南海北部陆坡ZSQD196PC柱状样末次间冰期以来的古海洋学记录：氧同位素、有孔虫和硅藻

为了解南海北部陆坡末次间冰期以来的古海洋沉积环境演化特征,对研究区ZSQD196PC柱状样有孔虫、硅藻及有孔虫氧同位素资料开展了分析。依据沉积有孔虫、硅藻主要属种的百分含量、丰度及组合特征,将有孔虫划分为3个组合,分别对应于氧同位素MIS1、2、3~4期;将硅藻划分为4个组合,大致对应于MIS1~4期。MIS1期有孔虫以暖水种占优势,Pulleniatina obliquiloculata百分含量显著升高;硅藻丰度低且以热性种占优势,其中冷期出现大量沿岸种,反映相对温暖的气候条件。MIS2~4期有孔虫以冷水种占优势,温跃层种含量相对较高;硅藻丰度高且以广布种占优势,出现沿岸种含量的升高,反映较冷的气候条件。通过对比浮游有孔虫氧同位素,分析讨论了末次盛冰期、Blling—Allerd暖期和新仙女木事件在ZSQD196PC柱状样的沉积响应,揭示了末次冰期中的气候波动。     

南海晚第四纪的硅藻遗体及其地质意义 Ⅱ.南海北部下大陆坡KL37剖面的硅藻组合

南海下大陆坡KL37剖面共鉴定出硅藻112种和变种，隶属于45属。依据剖面硅藻种类的百分含量变化，自下而上划分两个硅藻带，其中Ⅰ带划分出8个亚带。Ⅰ1、Ⅰ3、Ⅰ5亚带和Ⅱ带的热性种平均含量高于40％；Ⅰ2、Ⅰ4、Ⅰ6、Ⅰ7、Ⅰ8亚带的热性种含量低于40％，反映了该区古温度和古地理条件的变化。并依据结节圆筛藻壳体大小的比值变化，确定出该剖面的地层年代：Ⅱ带属于全新世沉积，Ⅰ带属于晚更新世的沉积。     

西太平洋E20岩芯末次冰期以来的沉积特征与环境意义

硅藻席沉积在热带西太平洋陆续被发现,其形成年代和机制对于热带西太平洋碳循环研究具有重要意义。本文对采自西马里亚纳弧,含近2.5 m厚硅藻席沉积的E20岩芯进行了高分辨率的XRF元素扫描、颜色扫描以及AMS14C测年分析。结果表明,E20可分为3个沉积单元,从下至上具有深海黏土—硅质软泥—硅质黏土的沉积序列,Ti、Fe、Cu、Br等元素呈三段式变化,Ca与Si元素呈反向变化。综合AMS14C测年结果推测,E20反映了西太平洋低纬度海区末次冰期以来显著的环境变化,10.9～28.6 ka B.P.为硅藻席勃发期,而末次冰期时风尘输入量的增加可能是勃发的主要原因。硅藻席沉积的保存与其周围的围陷地形有很大关系。     

南海晚第四纪的硅藻遗体及其地质意义：Ⅱ.南海北部下大陆坡KL37剖面的硅藻

南海下大陆坡ＫＬ３７剖面共鉴定出硅藻１１２种和变种，隶属于４５属。依据剖面硅藻种类的百分含量变化，自下而上划分而个硅藻带，其中Ⅰ带划分出８个亚带，Ⅰ１，Ⅰ３．Ⅰ５亚带和Ⅱ带的热性种平均含量高于４０％；Ⅰ２，Ⅰ４，Ⅰ６，Ⅰ７，Ⅰ８亚带的热性种含量低于４０％，反映了该区古温度和古地理条件的变化。并依据结节圆藻壳体大小的值变，化确定出该剖面的地层年代：Ⅱ带属于全新世沉积，Ⅰ带属于晚更新世的沉积。     

西江三角洲岩心中的硅藻及其记录的古环境

通过对西江三角洲ZXZ1,ZXZ2两岩心沉积物样品的硅藻分析,共鉴定出硅藻168种和变种,隶属48个属;ZXZ1岩心可划分为六个硅藻带,ZXZ2岩心可划分为五个硅藻带。根据硅藻组合特征,结合粒度和14C测年结果,ZXZ1岩心的Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ硅藻带和ZXZ2岩心的Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ硅藻带属于全新世沉积;ZXZ1岩心的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ硅藻带和ZXZ2岩心的Ⅰ,Ⅱ硅藻带属于晚更新世沉积。分析了晚更新世以来沉积物的沉积相和沉积环境,结果表明,晚更新世时期ZXZ1岩心的沉积物属于近岸低盐海相沉积环境,而ZXZ2岩心的沉积物属于陆相沉积;在全新世时期两岩心均属近岸低盐的海相沉积环境。造成晚更新世时期两岩心沉积相的差异主要与断裂构造的升降运动有关。     

我国东南近岸海域表层沉积硅藻组合

对采自我国东南近岸海域18个站位78个表层沉积样品进行了硅藻鉴定分析,根据硅藻优势种和次优势种的分布特征,划分出3个组合和两个亚组合,其较好地对应分布于南海、台湾海峡和东海等3个近岸海域。统计数据表明,近岸海域表层沉积硅藻的分布受大陆入海径流的影响微乎其微,随着水深的增加,我国东南近岸海域海洋初级生产力减小,底栖种、潮间带种减少而浮游种增加;组合Ⅰ的分布表明南海东北部海域明显受黑潮流等外洋水团的影响,可应用组合Ⅱ1和组合Ⅱ2中优势种和特征种硅藻来指示水深,两亚组合面貌的差异是对冬夏两季海峡两侧受不同性质海流控制的响应;组合Ⅲ受沿岸流控制比较明显,而遭受黑潮等外洋水团的影响很弱。     

西伯利亚极地海域表层沉积硅藻分布特征及其与海洋环境变量的相关性研究

北冰洋西伯利亚陆架海是北极气候快速变化最为显著的海域之一,而沉积硅藻作为极地海洋生态系统的重要组成部分,对环境变化具有敏感的响应。对楚科奇海、东西伯利亚海和拉普捷夫海表层沉积物开展了硅藻组成鉴定,利用典型对应分析方法分析了硅藻属种与1986～2015年环境变量之间的关系。结果表明,夏季和秋季海冰密集度、表层海水盐度是影响研究区表层硅藻分布特征最主要的因素。此外,根据表层站位与环境变量的典型对应分析,可将西伯利亚极地海域划分为4个区域,分别为海冰硅藻组合带、暖水硅藻组合带、沿岸硅藻组合带和混合硅藻组合带。这些表层站位的分区与相应区域的海流模式有明显的相关性,海冰硅藻组合带仅分布于研究区北部的高纬度地区;暖水硅藻组合带位于受白令水和太平洋海水的分支——阿拉斯加沿岸水影响为主的区域;拉普捷夫海南部的沿岸硅藻组合带则受到河流径流和西伯利亚沿岸流的强烈影响;混合硅藻组合带受极地冷水、海冰覆盖、太平洋暖水和陆地径流的共同影响。     

渤海湾西北岸中全新世埋藏牡蛎礁的硅藻记录及古环境意义

通过对渤海湾西北岸大吴庄牡蛎礁壳体内部的泥质填充物中硅藻组合的研究,试图探讨该区沉积硅藻组合变化指示的礁体古气候环境变化.分析结果表明,在 7 200～5 600 cal. a BP 整个礁体建造期间,沿岸种 Cyclotella stylorum 是含量最丰富的硅藻种类,其与海水种 Thalassionema nitzschioides 的含量变化指示了礁体生长区河流径流与海水相互作用的强弱波动,主要包括三个阶段:7 200～6 500 cal. a BP,礁体建造初期,礁体受海水影响显著;6 500～5 720 cal. a BP,礁体建造中期,礁体生长区的盐度降低,海水作用减弱,淡水作用增强;5 720～5 600 cal.a BP,礁体建造结束期,礁体生长区的盐度显著降低,礁体受海水影响进一步减弱.     

厦门附近潮滩表层沉积剖面硅藻组合研究

对厦门附近二个潮滩表层沉积剖面进行系统的硅藻研究，共发现硅藻107种和变种，分属于37属。获得潮间带和潮下带硅藻组合，其组合均以海水种、半咸水种、淡水种三者兼有为特征，但海水种自潮间带向潮下带比例增多，而淡水种含量则相反，自潮间带向潮下带减少，半咸水种亦呈现从潮间带向潮下带减少的趋势。潮滩表层沉积的硅藻组合研究为利用化石硅藻恢复古环境、岸线变迁、古海面变化提供重要的科学依据。