南海北部珊瑚高分辨率硼同位素组成及其对珊瑚礁海水pH变化的指示意义

造礁珊瑚是研究热带海洋高分辨率气候环境演变的重要载体。对采自海南岛南部三亚湾的活体滨珊瑚SY10进行了约为月分辨率的碳、氧、硼同位素组成分析,并利用珊瑚δ11B重建了海水pH。结果显示,所测量样品的δ13C变化范围为–3.32‰~–1.76‰,δ18O为–6.13‰~–4.78‰,δ11B为23.51‰~26.23‰,且这些珊瑚样品的碳、氧、硼同位素组成均存在明显的季节性周期波动。其中pH与δ18O之间存在明显的正相关关系,高的pH值更倾向于在低温的季节出现,这意味着短时间尺度该处珊瑚礁海水pH可能主要不是受海水CO2溶解度控制,而是与生物活动有密切的关系。利用SY10珊瑚样品硼同位素组成重建的海水pH值变化范围为7.77~8.37,并呈季节性周期波动,这种大幅度的周期波动与我们对三亚珊瑚礁海水pH进行现场观测所得到的结果以及前人的研究成果相符,说明了利用珊瑚δ11B重建海水pH记录是可靠的。     

南海北部滨珊瑚硼同位素气候环境指示意义再研究

珊瑚碳酸盐硼同位素（δ¹¹B）是古海洋中非常重要、具有特殊环境指示意义的地球化学指标。利用δ¹¹B重建古海水pH值,极大地推动了对海洋酸化历史以及海洋生物适应酸化潜力的认识。然而最近的研究表明,自然环境下生长的珊瑚具有非常强的调控钙化流体pH的能力,甚至有可能超过外部海水pH的影响,为δ¹¹B-pH指标研究带来了极大的挑战。因此,需要对珊瑚钙化流体δ¹¹B-pH气候环境指示意义重新进行分析、挖掘和再解释。本文利用前人测量的南海北部滨珊瑚（Porites）长时间尺度的钙化流体δ¹¹B-pH记录,根据大气二氧化碳、海水温度、海水溶解无机碳含量和总碱度记录对δ¹¹B-pH进行了重构。结果显示冬季风能够影响珊瑚礁海水pH值和珊瑚内部钙化环境,是控制南海北部珊瑚钙化流体pH值变化的主导因素。对于珊瑚礁周围的海水,冬季风通过影响珊瑚礁生态系统的钙化作用、光合作用以及水体交换来控制海水pH值;对珊瑚内部钙化流体,冬季风通过影响温度,从而影响珊瑚呼吸作用来调控钙化流体溶解无机碳含量,最终影响流体pH值。虽然目前利用珊瑚δ¹¹B-pH精确地定量重建外部海水pH存在着挑战和不确定性,但是在南海北部这个冬季风敏感海区,珊瑚δ¹¹B-pH可以作为冬季风强度变化的潜在新指标。

     

硼同位素地球化学及其示踪意义

由于硼在自然界中分布较集中，平均丰度底，而且１１Ｂ和１０Ｂ之间质量差大，分馏效应显著，故硼同位素组成可以作为判定硼来源的效示踪剂和指相标志。硼同位素的分馏方式主要有吸附作用，蒸发（沸腾）作用和风化，淋滤作用。温度和ｐＨ是控制硼同位素分馏的重要条件。地壳中的硼为主要有碎屑，陆相蒸发岩和海相蒸发岩，次之为中酸性火山岩（硼丰度很低）。慢源岩和陨石中的硼含量极低。这些岩石中的硼丰度和δγγＢ值标志为我们判     

新生代古海洋Nd同位素演化及其古环境意义

本文对当前在新生代古海洋Nd同位素演化及其古环境意义研究方面的最新成果进行了简明的阐述，说明在巴拿马海峡于5－3Ma关闭前后，太平洋和大西洋洋流的变化与其海水Nd同位素的变化相对应。但同期的印度洋Nd同位素没有明显变化，其原因需要进一步研究。     

黄土中硼的同位素组成变化及其气候示踪意义研究

自然界中硼的同位素组成变化很大（δ11B=-30‰～+40‰）,但在不问类型地质体中的分布或一定地质地球化学过程造成的分馏却有特定的范围。硼同位素分馏的主要原因是流体-固体反应体系的pH条件和水-岩比值变化。     

罗布泊中更新世以来盐湖碳酸盐碳氧同位素组成及其古环境意义

罗布泊是欧亚大陆腹地塔里木盆地东端的典型内陆干盐湖,中更新世以来在其北部尤其罗北凹地发育了巨厚的蒸发岩沉积是对全球变冷和青藏高原隆升的积极响应。通过对罗北凹地第一口深钻LDK01孔蒸发岩系中203个样品的自生碳酸盐含量、碳氧同位素测试与分析,讨论了罗布泊中更新世以来的古环境演化特征。研究表明:(1)δ~(18) O和δ13 C协同正向演化,但在蒸发作用强烈的干旱封闭湖泊中,流域降蒸比(P/E)的变化对湖泊水体δ~(18) O影响最为显著;(2)δ~(18) O和δ13 C周期性波动震荡特征,反映干湿交替的环境以及周缘水体对罗北凹地的补给;(3)罗布泊湖盆干旱加剧演化可能并非只受全球变化单一因素驱动,而是全球气候变化和高原隆升共同作用的结果。     

南海东部ZSQD225柱状样的孢粉记录及其古环境意义

对南海东部ZSQD225柱状样的孢粉记录的研究表明,自下而上可建立5个孢粉组合带:Ⅰ带:Polypodiaceae-Pinus-Quercus-Pteris-Cyathea;Ⅱ带:Quercus-Polypodiaceae-Pinus-Lycopodium-Gramineae;Ⅲ带:Polypodiaceae-Microlepia-Castanopsis-Pteris-Pinus;Ⅳ带:Podocarpus-Artemisia-Castanopsis-Polypodiaceae-Pinus;V带:Artemisia-Castanopsis-Polypodiaceae-Pinus-Quercus,并依此划分了4个古气候古环境演化阶段.结果显示研究区经历了温暖潮湿—炎热潮湿—温暖湿润—温暖稍干的气候变化过程.通过与南海东部184站钻孔的对比,大致划分了ZSQD225柱状样的地层时代.     

中国东部海岸带现代有孔虫碳同位素及其古环境意义

在第四纪海陆过渡相环境研究中,有没有能够确定古盐度的定量标志?本文作者针对中国东部第四纪海陆过渡相地层中常见的两种有孔虫Ammonia beccarii(Linne)vars.和Protelphidium glabrum(Ho, Hu et K. Wang)进行现代样品的碳同位素分析。在现代样品研究的基础上,确定了碳同位素与盐度存在线性关系,运用这一结果于第四纪几个钻孔样,并综合有孔虫化石群其他特征,推导古环境特点。     

南海北部珊瑚Ba/Ca比值的季节变化及其环境意义

利用等离子体普技术分析了取自海南岛南部沿岸的现代演珊瑚高分辨率的Ｂａ／Ｃａ。结果表明,该珊瑚的Ｂａ／Ｃａ比值具有明显的双峰态的季节变化,其中春季和秋季Ｂａ／Ｃａ比值较镐,而冬、夏两季则较低。海南岛南部及邻近地区季节降雨的变化所控制的原Ｂａ输入是这些珊瑚Ｂａ／Ｃａ比值变化的重要控制因素,而该区夏季相对较镐的表层海水生产力可能也对其有重要影响。     

Timing and duration of growth hiatuses in mid Holocene massive Porites corals from the northern South China Sea

Growth hiatuses in massive corals are usually indicative of past ecological or environmental stresses. Among 37 fossil Porites colonies surveyed from the reef flat of Dadonghai fringing reef at Sanya, Hainan Island, northern South China Sea, seven of them were found to show clear evidence of past mortality, representing a population of ～19%. Among these samples, two of them (SYO‐13 and SYO‐28) display clear growth hiatuses reflecting mortality followed by subsequent recruitment, and five others exhibit a well‐preserved mortality surface and no subsequent recruitment. The growth hiatuses were dated using high‐precision thermal ionisation mass spectrometry U‐series techniques. The age results suggest all the dated corals formed and died in the mid Holocene. Multiple dates below the growth hiatuses suggest that SYO‐13 and SYO‐28 died at 6298 ± 11 and 6929 ± 19 a BP (i.e. years before AD 1950), respectively. Multiple dates above the growth hiatuses indicate that growth in SYO‐13 and SYO‐28 resumed at 6257 ± 14 and 6898 ± 20 a BP, respectively. The calculated durations of growth hiatuses are therefore 41 ± 18 a for SYO‐13 and 31 ± 28 a for SYO‐28, respectively, implying growth resumed within decades after the mortality events. U‐series dating of four other samples with dead heads suggests that they died at 6035 ± 53, 6059 ± 23, 6127 ± 22 and 6474 ± 24 a BP, respectively. In addition, using solution inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP‐MS), monthly resolution Sr/Ca and Mg/Ca ratios were determined for the annual growth bands below and above the growth hiatuses for three of the dated samples. The Sr/Ca and Mg/Ca profiles indicate that the three corals probably died in different seasons (from spring to autumn), and the mortality appears to be unrelated to anomalous sea surface temperature‐induced bleaching. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Thermal Ionization Mass Spectrometry （TIMS）－U－Series Ages of Corals from the South China Sea and Holocene High Sea Level

1IntroductionTostudyglobalchangesinthepast (PAGES) ,i.e.,paleo climaticandpaleoenvironmentalchanges,itisnecessarytoestablishahigh resolutionandhigh precisiontimescale .Lateinthe1 980s,Edwardsetal.( 1 987,1 987)developedthethermalionizationmassspectrometry U seriesdatingmethod (TIMS)andtheyusedthismethodtoconducttheprecisedatingofthecharacteristicclimateeventssincethelastinterglacialperiod .Theirscientificpracticearousedgreatinterestofsci entificworkersengagedinQuaternaryenvironment (Peng…     

南海北部晚全新世高海平面及其波动的海滩沉积证据

揭示晚全新世以来的海平面变化过程对于理解海平面所处的现状和变化的趋势等具有重要意义。构造活动相对稳定的雷州半岛珊瑚礁区蕴藏着丰富的海平面变化信息,文中对该区晚全新世发育的海滩沉积序列研究表明,距今约1.7～1.2Cal.kaBP(14C年代为2.1～1.7kaBP)期间总体上是一个海平面持续上升的时期,其中在距今约1.5Cal.kaBP时海平面有过短暂的下降波动,约1.2Cal.kaBP时的海平面比现在的至少高128cm;之后海平面开始下降,至今海岸线后退了约210m,形成现代海滩-沙堤地貌体系。结合本区珊瑚礁记录的全新世其他时段海平面的变化特征,本文认为全新世海平面与气候变化一样,也存在千年、百年、年代际尺度的波动特征。     

中国南海珊瑚岛礁钻探技术

中国南海珊瑚岛礁拥有巨大的资源潜力和科研价值。2013—2017年,贵州省地矿局一一五地质大队配合中国科学院在南海诸岛礁实施科研钻井数百口,施工过程中,合理解决了远离大陆封闭环境中的各种特殊困难,攻克了“珊瑚岛礁松散珊瑚砂层抽水试验成井下管”、“珊瑚岛礁第四系覆盖层钻探取心”、“珊瑚岛礁泻湖砂层钻探取心”、“珊瑚岛礁钻探事故预防与处理”等重要技术难题,形成了一套成熟完整的适用于岛礁勘查的钻探技术工艺体系,开我国岛礁钻探工程实践之先河。该技术体系能保证岛礁钻探工程安全和质量,对于我国今后岛礁勘查具有重要的指导意义。     

中国南海吹填岛礁钙质砂动力特性试验研究

南海对我国经济发展、资源开发与运输、维护国土完整具有战略性意义。目前我国已在南海海域以吹填方式建设了一系列的岛礁,并在其上修建了一系列的结构物（房屋、防波堤、机场等）。作为这些重要结构物的地基材料,珊瑚钙质砂在极端波浪、海底地震等环境荷载作用下的动态响应特性对评价其上结构物的安全稳定性具有重要的意义。以我国南海珊瑚岛礁吹填工程为背景,对取自岛礁吹填体现场的钙质砂样品,以吹填现场实测的颗粒级配和干密度为依据,开展动态三轴循环试验,研究我国南海珊瑚岛礁吹填体钙质砂地基土的动力特性。试验结果表明：岛礁钙质砂受动态循环荷载作用,在排水不通畅的条件下可以达到部分液化状态,在排水通畅的条件下不发生液化;在不排水条件下,岛礁钙质砂归一化的累积孔压u/ 与振次比N/Nf符合Seed提出的反正弦孔压发展模式;在不排水条件下,所有岛礁钙质砂样品的动态变形模量Ed /E0与归一化应变?m /?r之间全部重合在一条双曲线上,表明不排水条件下岛礁钙质砂的Ed /E0与?m /?r之间的关系不受干密度和颗粒级配的影响,具有很好的统一性。     

中国南海珊瑚岛礁泻湖砂层钻探取心技术

中国南海珊瑚岛礁拥有巨大的资源潜力和科研价值。科学钻探是珊瑚岛礁研究工作中获取地层资料的重要技术手段。南海珊瑚岛礁地下普遍存在多层厚层泻湖砂层，主要结构为无胶结或轻微胶结的细粒珊瑚砂，这种层位钻探取心极端困难，是影响钻探成果的主要难题之一。南海两个岛礁所实施的3口千米以上深井施工过程中，为解决泻湖砂层钻探取心难题，在分析泻湖砂层性状的基础上，综合研究钻具合理选用、钻进参数控制、钻井液性能控制等钻探工程核心内容，形成了较完整的适用于泻湖砂层钻探取心的“多要素组合钻探取心技术”。使用该技术能确保珊瑚岛礁泻湖砂层岩心采取率达到95%以上，并基本保持岩心原状性。该研究成果对于珊瑚岛礁钻探具有重要的借鉴作用。     

Time-Frequency Variations of Plio-Pleistocene Foraminiferal Isotopes： A Case Study from Southern South China Sea

The continuous wavelet transform (CWT) analysis reveals the instantaneous variability of the foraminiferal δ18O and δ13C of Site 1143 for the past 5 Ma at the eccentricity, obliquity and precession bands. The cross CWT analysis further demonstrates nonstationary phases of the benthic -δ18O relative to ETP at the three primary Milankovitch bands in the last 5 Ma. The instantaneous phases between benthic -δ18O and δ13C at the precession band display a prominent 128 ka period, probably the cyclicity of the nonstationary climate close to the eccentricity. To explain these nonstationary phases, it is desirable to introduce a nonlinear response model to the global climate system, in which the output has a prominent cycle around 100 ka to match the 128 ka cycle of the instantaneous phase of the δ13C and -δ18O on the precession band.     

西沙-南海北部晚第三纪生物礁的比较沉积学研究

在西沙群岛琛航岛一井晚第三纪生物礁中发现了９属４３种造礁钙藻和９个生物化石群落,与在南海北部陆架珠江口盆地惠州３３－１－１井发现的７属１６种造礁钙藻,７个生物化石群落() 及在莺歌海-琼东南盆地区莺６井发现的５属２１种造礁钙藻和５个生物化石群落() 一起,并列为迄今在研究区发现生物礁的三大典型研究剖面。本文较详细地从比较沉积学的角度讨论了这三个生物礁的异同点。生物礁最为重要的鉴定标志就是它具备典型的生物骨架结构。利用有关三个生物礁化石群落的鉴定成果、分布特征、组合关系、剖面演变规律的资料,指出皮壳状与坚硬分枝状珊瑚藻（Ｍｅｌｏｂｅｓｉａｅ）、直立分节状珊瑚藻（Ｃｏｒａｌｉｎａａ）和仙掌藻（Ｈａｌｉｍｅｄａ）在成礁过程中形成格架,扮演了“开路先锋”、“主力军”、“收容队的角色;尤其绿藻门仙掌藻作为其中最为重要的骨架生物之一在西沙生物礁中形成剖面序列,对于完善成礁理论和探索中国的“Ｍｅｓｓｉｎｉａｎ”事件-“南中国海”事件具有重要的古海洋学意义。三地生物礁因陆架海与陆缘海的区别而在沉积环境方面有所不同;成礁基有碳酸盐台地、古老的前第三纪基岩或“海台”;主要成礁期为中新世不同阶段;重要的岩石类型包括珊瑚藻礁灰岩与白云。