古海洋与古气候演化的生物标志化合物记录

海洋沉积中的生物标志化合物记录了不同时空尺度下海洋与气候变迁的历史。从这些地质档案中，运用分子有机地球化学的理论与方法提取古环境参数，辅以各种方法的定年技术建立时间标尺，可以反映从区域到全球，不同时间分辨率下的环境演变。本文以古海水表现温度的分子地层记录以以及有要分子碳同位素组成作为古大气ＣＯ２分压的指标为例，阐述分子有机地球化学在古全球变化研究中的最新进展。     

海洋生命灭绝和气候变暖

一项最新研究显示，0.93亿年前的海底火山活动引发了海洋生命大量灭绝，并在海底掩埋了一层厚厚的有机物质。美国艾伯特大学科学家们认为，海下火山喷发和物种灭绝期间，大量的海底营养物质被释放出来，供给和促进了植物和动物的生长。此外，当有机生物死亡后，它们分解并落在海底，导致氧气损耗，形成了全球海洋缺氧现象。缺氧事件在二氧化碳增多和气候非常温暖的时期是非常罕见的。     

钙质成岩作用对有孔虫氧同位素的影响

通过对南海北部ODPl84航次1148站井深477m之下深海相渐新世浮游有孔虫Globoquadrina压扁壳、次生方解石和充填壳的氧同位素对比，定量分析了钙质成岩作用对壳体氧同位素的影响，结果发现，受成岩作用影响，1148站浮游有孔虫氧同位素显著变轻，这种变化趋势与低纬度开放性大洋明显不同。其原因可能与南海海盆扩张早期，大量陆源物质从较窄陆架可以直接沉积到海底，由于陆源物质氧同位素相对偏负，当与海洋沉积物混合后，引起本区沉积物孔隙水氧离子浓度变轻。而扩张初始，高的沉积速率可能使钙质壳体被快速封存在一个相对孤立的系统中，造成孔隙水离子成为影响壳体氧同位素变化的主要因素。当氧同位素相对较重的有孔虫壳体溶解和重结晶并与孔隙水离子发生交换时，引起壳体δ^18O负向偏移。     

挪威北部马郎恩峡湾8 000～1 600 aBP连续的海洋记录:有孔虫和同位素证据

在挪威北部马郎恩峡湾高纬度区重力管岩心连续的海洋沉积序列中,利用底栖有孔虫和同位素研究全新世时期的海洋与气候。放射性碳数据指示沉积序列的时代为8000～1600cal．aBP(文中的年代除标注外,均为日历年);沉积速率为0．3～12．7m／ka,根据底栖有孔虫稳定同位素恢复的海底水温在3～10℃之间,而在1600aBP达7℃,这与取心位置目前的底部水温相似。     

同位素海洋学的发展

同位素海洋学（ＩｓｏｔｏｐｅＯｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙ），在海洋科学研究中不仅着眼于元素，而且着眼于同位素的研究领域。１海洋同位素地层学与同位素古海洋学同位素地球化学方法是研究板块构造、海底扩张等当代地球科学重大课题的强有力工具。它应用于海洋地层学即出现海洋同位素地层学。同位素古海洋学则是同位素地球化学方法在古海洋学即海洋古地理学上的应用，这是地球科学新的“生长点”之一。人们发现，在冰期，海水中氧的重同位素相对富集，在间冰期，海水中氧的轻同位素相对富集。因此，钙质生物骨骼的氧同位素值可以反映气候的…     

中国近海生态环境变化的同位素示踪研究

同位素在确定物质来源、指示生物地球化学循环路径、定量生物地球化学过程速率等方面具有独特的优势,本文以近海生态环境变化研究中常用的稳定同位素（13C、15N、18O）和放射性核素（14C、234Th、232Th、230Th、228Th、210Po、210Pb、137Cs、226Ra、228Ra、224Ra、223Ra）为对象,介绍它们在揭示海洋有机质来源、食物网结构、水体缺氧机制、氮循环过程、颗粒动力学、海底地下水输入、有机地球化学过程、沉积年代学等方面的应用,侧重于总结我国近海生态环境研究中同位素示踪取得的进展。伴随着我国经济的发展,近百年来我国近海生态环境也发生了明显的变化,基于同位素示踪揭示的近海富营养化和沉积环境的演变规律表明,我国近海生态环境自20世纪50年代起经历持续的变化,特别是在过去20~30年时间里,近海生态环境的变化尤为剧烈,反映出人类活动是我国近海生态环境变化的主要驱动力。未来需要通过发展新的同位素技术及拓展更广泛的应用,围绕近海海洋生态环境变化的突出问题,重点揭示近海生态环境变化的响应特征、变化速率和作用机制,从而系统地掌握近海生态环境的时空变化规律。     

海洋沉积物中碳的来源、迁移和转化

人类活动每年向大气排放的CO2约为65亿t，其中留在大气中的约占50%，大洋吸收约16亿-20亿t，陆地生态系统大约吸收0.7亿~1.4亿t(Bates，2001；Battle et al.，2000),还有大约13亿t找不到去处，称为大气CO2丢失项，而陆架边缘海有可能是这丢失项的去处。近海沉积物是大气二氧化碳的接受者，同时当条件合适时沉积物中的碳又可被释放重新进入水体乃至大气中，是碳循环中的重要源与汇，因此海洋沉积物在碳循环中的作用是全球碳循环的一个关键环节。虽然近十年来这方面的研究已经引起众多学者的关注，对沉积物中的碳循环进行了较大量的研究，取得了一系列成果，但海洋沉积物在碳循环中的作用和过程至今并未查清，具体体现在海洋沉积物在海洋碳循环中起什么作用？起多大作用？在哪些方面影响和控制海洋碳循环？这些均需要科学家们长期的艰苦努力，以便在更深入、更系统和更高层次上研究解决困扰当今人类的涉及碳循环这一重大环境科学问题。 海洋沉积物为海洋环境中的一个主要研究对象，其中的碳与水体-生物体以及大气、入海河流等进行着不间断的交换、大气中的气体碳经过复杂的海洋生物地球化学过程转化为水体中的溶解碳，再变为颗粒碳，经沉降最终形成沉积物，在适宜的条件下上述的反过程同样会发生。因此，研究海洋沉积物中的碳在其循环中的作用是非常困难的。碳是最主要的生源要素，更是生命活动能流、物流中最重要的元素，几乎所有的生物地球化学循环过程都与它有关，因而有关碳循环的研究是目前全球变化研究的热点。许多国际研究计划均以此为核心研究内容。如国际地圈与生物圈计划(IGBP)中的全球海洋通量联合研究(JGOFS)、全球生态系统动力学(GLOBEC)以及上层海洋与低层大气研究计划(SOLAS)等(唐启升，2001；宋金明，2000)。碳循环研究以 JGOFS计划2001年基本结束为标志，通过近十几年的研究，取得了丰硕的成果，系统了解了海洋循环的过程及界面碳通量，对全球碳循环也有了一个初步的了解。为进一步深入开展这方面的研究作者从海洋沉积物中碳的形态与来源、海水及颗粒物中碳与沉积物碳的关系、表层沉积物再悬浮对碳循环的影响以及沉积物中碳的早期成岩作用等几个方面阐述了海洋沉积物中碳循环目前的研究进展。     

南黄海冬季海水中悬浮体的研究

海水中的悬浮体是海底沉积物的前身,也是形成海底沉积物的过渡形态。对于海水中悬浮体的研究,是深入了解海洋沉积过程的重要环节。1983—1985年间,中国科学院海洋研究所和美国伍兹霍尔海洋研究所合作,进行了南黄海沉积动力学的调查研究,海水中的悬浮体     

海洋中的天气式涡旋

将由海洋中各物理过程产生的海水特性分布非均匀性，分为小、中、天气式和全球4种时、空尺度。对比副势带急民生罗斯贝波变形半径，阐明海洋天气式涡旋小于和慢于大气中的数十倍。对比在高空锋带下方，低怪大气锋中出现地面涡，揭示海洋蛇曲中不产生高空锋带类似物及近海底锋；大洋中自由涡虽能集中于海洋上半部，便与大气中低空正、反气旋正相反。因而，锋流环和洋中涡能对局地天气起作用，流环能成为海洋子午向热传递的重要机制。     

钢在不同海底沉积物中的腐蚀研究

1993年9月—1994年9月在中国科学院海洋研究所培育楼流动海水实验室将普通碳钢（A3钢）和低合金钢（16Mn钢）以分别和电连接两种挂片方式置于海面大气区、海水全浸区和不同的海底沉积物中进行一年的室内模拟实验。结果表明，两种钢在海洋环境中的腐蚀率在分别挂片时呈下列顺序：海面大气区＞海水全浸区＞海底沉积区；在电连挂片时出现如下顺序：海面大气区＞海底沉积区＞海水全浸区。随着海底沉积物颗粒度的减小，水／泥（砂）界面腐蚀最轻的钢片的腐蚀速度在电连挂片时成正相关关系，分别挂片时影响不大。处于沉积区最底部的钢片因成为宏电池的阳极，而遭受最严重的腐蚀。低合金钢的腐蚀率比普碳钢略大。     

第一张精确海底地图问世

第一张精确海底地图问世美国海洋和大气管理局绘制了第一张精确的海底地图．这就像是把海水排光，从外层空间看地球一般．这幅大型彩色地图展现了占地球７１％的海底地貌．科学家称，耕地图打开了揭示海洋奥秘的大窗门．以前，海底地图的绘制一般借助于海轮．它利用海底对...     

火和巨型生物的领地 石炭纪

正大约5.3亿年前,多细胞动物几乎同时突然出现在海洋中,新的物种出现了爆发式增长从那时起,大气中的氧气含量也继续以飞快的速度上升并为生物进化创造了条件。在距今4亿年的志留纪晚期,植物终于从水中开始向陆地发展,陆生植物中的裸蕨植物首次出现;紧随其后的是鱼类开始了征服陆地的征程,慢慢地不再依赖水环境生存。随着氧气浓度的上升,新的生态系统变得越来越复杂,范围也日渐扩大,最终形成了茂盛而潮湿的森林,就     

深海极端环境深部生物圈微生物学研究综述

20世纪下半叶是人类进行自然探索最为活跃的一段时期。新发现、新技术和新概念层出不穷，大大拓展了人们对宇宙和生命的视野和认识。在海洋学领域，深海热液喷口化能自养(chemolithoautotrophy)系统的发现大大激发了人们对洋底生物多样性及生命形式、过程、起源和进化的兴趣和热情(Baross et al.，1985)。最近30年相继开展的国际深海钻探计划(deep sea drilling project，DSDP)和大洋钻探计划(ocean drilling program，ODP)为我们揭示了一个以前未曾想象到的埋藏在海底沉积物和上部洋壳中的海底深部生物圈(subseafloor deep biosphere)微生物世界。近期研究表明， 深海热液系统中的嗜热和极端嗜热古菌据推测就来源于海底深部生物圈(Delaney et al.，1998;Summit et al.，2001)，由此推断，生命的真正起源就发生在地球深部生物圈内。巨大的深度和广度，使得海底深部生物圈容纳了大量的微生物生物量和新颖独特的代谢潜力(Whitman et al.，1998)。由于洋壳板块运动而产生的海底地质构造和过程的异质性、洋壳地球化学过程的复杂性，以及在漫长地质年代中的气候变迁和海洋真光层颗粒物沉降输出的历史和地理差异性，埋藏在海底沉积物和上部洋壳中的生命赖以维持和繁衍的能量供给形式具有高度的多样性， 海底深部生物圈蕴育着丰富多样的代谢形式和新颖的生理生化机制(IPSC，2001)。海洋深部生物圈内的古菌群落将作为特定地质微生物标志(geomicrobiological signature)，用来指示过去和现代海洋的地球化学变化和地质环境变迁(inagaki et al.，2001)。海洋微生物生态学研究在最近的20年中取得了一些重要进展，与全球海洋地质历史、地质事件、地质过程和地质作用相关的深海微生物生态学研究，已发展成为一门具有独特魅力的新兴学科，即海洋“地质微生物学”(geomicrobiology)。在46亿年的地球历史中，地圈和生物圈的协同进化过程主要是在微生物的作用下完成的，微生物在海洋沉积物和洋壳中的生物地球化学作用，既是微生物的生态学，又是沉积地质过程和洋壳蚀变的动力学，许多原来以为“无机” 的地质过程，其实都是生命活动的结果(汪品先，2003)。在过去的10年中，分子、遗传、生化和基因组学等现代生物技术被引入地质微生物学的研究中，不但揭示了许多地质环境的微生物多样性，而且阐明了微生物在生物地球化学过程中所发挥的独特作用及环境和生态功能(Newman et al.，2002)。海洋深部生物圈微生物的研究已成为新世纪海洋领域中地学和生物学交叉互补、综合研究前沿的一个新热点和生长点，被列入刚刚启动的国际综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program，IODP)研究项目的首选(IPSC，2001；中国大洋钻探学术委员会，2003)。尽管这一领域的研究才刚刚起步，却已显示了旺盛的生命力和发展应用前景。     

浅海现代沉积作用研究展望

沉积学是对沉积环境特征和演化的研究。自本世纪中叶以来 ,海洋沉积学在现代沉积作用研究方面(如海底浊流沉积、陆架沉积物输运、沉积物来源、河口海岸沉积层序、海底地貌体构造与成因等 )取得了长足的进展 ,获得了大量资料和知识 ,为今后的进一步发展打下了良好的基础。今后的２０ａ海洋沉积学的发展将遇到与过去不同的研究环境 ,即社会对这门学科的实用性提出了比过去更高的要求 ,而科学家群体则对这门学科能否提出对人类智慧而言具挑战性的科学命题更为关切。对于科学来说 ,特别是一门已经发展成熟的科学来说 ,这是很自然的。科学必须持…     

著名海洋地质学家秦蕴珊研究员

秦蕴珊，男，山东掖县人，1933年6月生，1956年毕业于北京地质学院。秦蕴珊研究员是我国著名的海洋地质学家。现任中国科学院海洋研究所所长，中国海洋湖沼学会理事长，中国海洋研究委员会主席。《海洋与湖沼》学报主编。他为我国海洋地质学科的创立和发展做出了重要贡献。他对中国陆架沉积作用和海底沉积物的类型、分布及物质组成进行了大量的调查和深入研究，不但从宏观上阐明了沉积物分布的空间格局，而且划分出两种不同时代和不同成因的内陆架和外陆架沉积，并编绘了完整的中国海陆架沉积类型图，建立了中国陆架的海底沉积模式。被国内…     

阿拉伯海东部边缘地区的有机和无机碳的浓度与埋藏通量

海洋中到达海底的生物生产力的剩余部分包括以有机（Corg）和无机（主要是CaCO3）形式存在的碳物质与二氧化硅（SO2）。在海洋中,它们的浓度和目前的沉积通量（也称作是“rain rates”）可以通过沉积物捕获的方式来确定。海洋沉积物保留着这些记录,并且提供了过去沉积通量的信息。阿拉伯海是一个以高生物生产力（季风引起的）而著称的地区（Qasim,1977;Madhupratap等,1996）,     

南海北部白云凹陷-东沙岛西南海区的浅地层探测与深水沉积特点

采用新引进的海洋深水浅层剖面仪,从珠江口外陆架进入白云凹陷-东沙岛西南海区中陆坡区,进行了浅地层探测,获得了高分辨率反射记录.分析发现,白云凹陷上陆坡段沉积连续性较好,海底反射强度侧向变化平缓,显示了比较均一的沉积底质和微弱的海底水动力条件;在白云凹陷-东沙岛西南海区中陆坡区,海底滑坡严重,局部存在强烈的、平行陆坡的海底洋流冲蚀,海底地形崎岖不平,反射强度侧向变化大,表明海底底质不均匀,海底水动力强.浅地层记录还显示中陆坡海底山丘有海底气体泄露现象,结合常规反射地震识别的海底泥底辟特征,确定海底山丘为泥火山.气体泄露和海底反射振幅的变化代表了海底浅层聚有丰富的气体以及嗜甲烷生物链活动的钙化,因而推断该区不仅是油气的聚集区,也是水合物的聚集带.     

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...     

21世纪初我国海洋科学的展望

大气、海洋和陆地对自然变异和人类活动的响应速率和规模,具有明显的区别:大气的响应速率快、规模大,全球效应突出;陆地的响应则较缓,且局域效应明显;海洋的响应速率和规模居于大气和陆地之间,但其具体表现则甚为复杂。海洋的板块构造保存了海底地壳的发展历史、而海底沉积物也     

世界海底地形图是怎样绘制出来的

占地球面积71%的海洋迄今尚未像金星表面那样被精心绘制成图,但是美国国家海洋和大气管理局公布的第一张出色的海底图改变了这种状况。设在加利福尼亚州拉霍亚的斯克里普斯海洋研究所地球物理学家戴维·桑德韦尔说和国家海洋和大气管理局的沃尔特·史密斯博士不久前向人们展示了一张占地球面积71%、宽4.176米、高2.4384米的彩色海底图。这张海底图就像把海洋排干后从太空中看地球一样。科学家们说,这张海