海南岛南岸三亚湾海水Sr/Ca、Mg/Ca变化及对珊瑚微量元素温度计的响应

本文对海南岛南岸三亚湾2008~2009年海水的周间隔取样,用全谱直读等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析方法对其Sr/Ca、Mg/Ca比值进行了测定。结果显示其比值（Sr/Ca=8.558~9.227mmol/mol,Mg/Ca=4.924~5.403 mol/mol）与全球各大洋和主要珊瑚礁区有明显地高异常偏差,而且在春末夏初和秋末冬初两个过渡期,三亚湾海水Sr/Ca比值波动幅度比Mg/Ca相对较大,且体现了一定的差异性。在此基础上,结合海水的Sr/Ca、Mg/Ca比值在时间和地域空间上的变化对珊瑚温度计标定的影响,及对不同站点建立的珊瑚Sr/Ca温度计进行了重新校正,并与分配系数法对比分析,我们认为利用珊瑚的Sr/Ca、Mg/Ca比值重建古SST记录时必须综合考虑包括海水微量元素比值变化在内的各种影响因素对温度计标定的干扰。     

滨珊瑚Sr/Ca的种间和种内差异性

滨珊瑚骨骼的锶和钙元素的比值(Sr/Ca)是重建热带海区海水表面温度(sea surface temperature, SST)变化最常用的地球化学代用指标之一。但是,珊瑚作为生物体,其生理活动会对骨骼内的Sr/Ca产生干扰从而影响重建的准确度。文章采用全谱直读等离子体原子发射光谱(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer, ICP-OES)技术对南海北部涠洲岛两块滨珊瑚的Sr/Ca比值进行测量,并结合卫星观测的SST值分别建立各个珊瑚个体的Sr/Ca-SST温度计方程。结果显示:1)该研究采集的两种滨珊瑚(澄黄滨珊瑚和普哥滨珊瑚)的Sr/Ca值和温度计具有显著的种间差异。因此在古气候重建时,建议古珊瑚和现代珊瑚严格使用同一种滨珊瑚;2)同种滨珊瑚不同个体之间的Sr/Ca也存在差异性,一方面是由于冬、夏季的极端低、高温对珊瑚生理产生胁迫,从而造成Sr/Ca出现异常值;另一方面则是取样误差导致,尤其是夏季高温和冬季低温时期; 3)同一珊瑚个体内的不同生长轴的生长率存在显著差异,然而Sr/Ca却没有显著的差异性,说明不同生长轴的取样对骨骼Sr/Ca没有显著影响。最后,文章用多样品的平均值建立Sr/Ca温度计方程,用于减小个体之间的差异性带来的误差,得到Sr/Ca(mmol·mol–1)=–0.04027×SST(℃)+9.623的方程。用该温度计对涠洲岛海域的SST后报的误差为±0.6℃(1σ),达到了古海温重建的精度需求。     

滨珊瑚Sr/Ca的种间和种内差异性*

滨珊瑚骨骼的锶和钙元素的比值(Sr/Ca)是重建热带海区海水表面温度(sea surface temperature, SST)变化最常用的地球化学代用指标之一。但是, 珊瑚作为生物体, 其生理活动会对骨骼内的Sr/Ca产生干扰从而影响重建的准确度。文章采用全谱直读等离子体原子发射光谱(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer, ICP-OES)技术对南海北部涠洲岛两块滨珊瑚的Sr/Ca比值进行测量, 并结合卫星观测的SST值分别建立各个珊瑚个体的Sr/Ca-SST温度计方程。结果显示: 1) 该研究采集的两种滨珊瑚(澄黄滨珊瑚和普哥滨珊瑚)的Sr/Ca值和温度计具有显著的种间差异。因此在古气候重建时, 建议古珊瑚和现代珊瑚严格使用同一种滨珊瑚; 2) 同种滨珊瑚不同个体之间的Sr/Ca也存在差异性, 一方面是由于冬、夏季的极端低、高温对珊瑚生理产生胁迫, 从而造成Sr/Ca出现异常值; 另一方面则是取样误差导致, 尤其是夏季高温和冬季低温时期; 3) 同一珊瑚个体内的不同生长轴的生长率存在显著差异, 然而Sr/Ca却没有显著的差异性, 说明不同生长轴的取样对骨骼Sr/Ca没有显著影响。最后, 文章用多样品的平均值建立Sr/Ca温度计方程, 用于减小个体之间的差异性带来的误差, 得到Sr/Ca(mmol·mol^-1)= -0.04027×SST(℃)+9.623的方程。用该温度计对涠洲岛海域的SST后报的误差为±0.6℃(1σ), 达到了古海温重建的精度需求。     

三亚湾海水中Sr/Ca、Mg/Ca 变化及对珊瑚微量元素温度计的响应

对海南岛南岸三亚湾海水2008~2009年周间隔取样,用全谱直读等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析方法对其Sr、Mg、Ca的含量m(Sr)、m(Mg)、m(Ca)进行了测定。结果显示,m(Sr)/m(Ca)=8.558×10-3~9.227×10-3、m(Mg)/m(Ca)=4.924~5.403,与全球各大洋和主要珊瑚礁区有明显的高异常偏差,而且在春末夏初和秋末冬初两个过渡期,三亚湾海水m(Sr)/m(Ca)波动幅度比m(Mg)/m(Ca)相对较大,且体现了一定的差异性。在此基础上,结合海水的m(Sr)/m(Ca)、m(Mg)/m(Ca)在时间和地域空间上的变化对珊瑚温度计标定的影响,对不同站点建立的珊瑚m(Sr)/m(Ca)温度计进行了重新校正,并与分配系数法对比分析,我们认为利用珊瑚的m(Sr)/m(Ca)、m(Mg)/m(Ca)重建古海水表面温度(SST)记录时必须综合考虑包括海水微量元素比值变化在内的各种影响因素对温度计标定的干扰,为进一步了解气候环境演变具有重要意义。     

淡水径流影响下珊瑚温度计(B/Ca、Mg/Ca、Sr/Ca、U/Ca和δ18O)的稳定性测试

对南海北部珠江口采集的滨珊瑚骨骼地球化学温度计指标B/Ca、Mg/Ca、Sr/Ca、U/Ca和δ¹⁸O进行了分析,目的在于测试这些地化指标在径流冲淡水影响下的稳定性.测试方法是将各个地化指标与水温对比并进行相关性分析.结果表明,Sr/Ca比值与当地水温有最好的相关性(r²=0.59),说明Sr/Ca是最稳定的温度计指标.而δ¹⁸O(r²=0.46)、B/Ca(r²=0.43)和U/Ca(r²=0.41)与水温的相关系数相对较低,说明这些指标除受到水温控制以外还受到其他环境因素的影响.在这些指标中,相关性最低的是Mg/Ca(r²=0.27),说明Mg/Ca受到除水温以外的因素影响最为显著,这就限制了Mg/Ca作为有效的温度计指标应用于古气候重建的研究.     

UTEVA树脂分离纯化珊瑚中铀、钍的改进研究

珊瑚是记录海洋环境变化信息的载体之一,测定其U/Ca比值可重建海水温度或测定Th/U同位素比值可计算年龄重建海平面高度等.准确测定珊瑚中U、Th含量及同位素比值是提取所记载的海洋环境变化信息的前提,其难点在于高Ca基体分离和痕量U、Th富集纯化.基于此,本研究拟采用UTEVA树脂改进了一步富集分离珊瑚中U、Th的前处理...     

印-太暖池区全新世Mg/Ca温度转换中的盐度因素

有孔虫Mg/Ca温度计是古海洋学研究中恢复古温度的重要手段之一。然而,越来越多的研究表明,Mg/Ca温度计的准确性受多种因素的影响,特别是盐度的控制十分重要。文章实测并搜集整理了印-太暖池地区全新世(大约11kaB.P.以来)1000余个浮游有孔虫Mg/Ca比值数据,分别利用包含和不包含盐度信息的两个常用转换方程求取了古海水温度,并将二者进行了对比,旨在探讨盐度因素对Mg/Ca温度计的影响。结果显示,在表层水温大约28℃以下,两个方程获得的结果几乎一致,平均差异为0.07℃;在表层水温28℃以上,二者平均相差大约1℃。此外,表层海水盐度越低,包含盐度信息的转换方程获得的古海水氧同位素的值越大。上述结果揭示盐度对该地区有孔虫Mg/Ca比值的影响效应不明显。     

赤道大西洋东部和加勒比海高精度冰期-间冰期的底栖有孔虫的Sr/Ca记录

自从 Beck等 ( 1 992 )利用高精度同位素稀释质谱仪技术恢复珊瑚 Sr/Ca的测温以来 ,这种替代物已应用于研究气候变化的许多重要问题。虽然珊瑚的 Sr/Ca变化主要归因于 Sr含量变化 ,然而 ,测温计根据的是珊瑚和水体之间Sr和 Ca分离对温度的敏感性。在许多工作中 ,局部海水表层水的 Sr/Ca比值假设不随冰期—间冰期整个循环周期变化 ,这种假设是根据Sr和 Ca在海洋中几百万年滞留时间得出的。估算值研究表明 Sr和 Ca含量在小于 1百万年地质年代中显然是不变的。可是 ,现代海洋的Sr/Ca比值详细测量显示在上层水柱中具有空间变化 ,在沿岸环…     

珊瑚的高精度热电离质谱定年和Sr/Ca温度计对古环境研究意义

珊瑚等海底沉积物中留下了过去气候变化的高分辨率记录,利用高分辨中的取样方法和热电离质谱（TIMS）铀系法对其进行测年,可以提取很短时间间隔内的环境参数,进一步证实了海洋珊瑚骨骼的Sr／Ca与海水温度间有很好的相关关系,是恢复古环境的一个有效方法。     

浮游有孔虫表层水种不同形态类型壳体的Sr/Ca记录

浮游有孔虫表层水种Globigerinoides ruber （白色）和Trilobatus sacculifer壳体是过去海洋环境信息的重要载体,其壳体Sr/Ca比值在重建古海洋环境变化中具有较大潜力,因此本文旨在探讨G. ruber（白色）和T. sacculifer的不同形态类型Sr/Ca比的差异及其影响因素。对取自西菲律宾海的MD06-3047B沉积物岩芯中G. ruber的两种形态类型,即G. ruber(sensu stricto, s.s.)和G. ruber(sensu lato, s.l.),以及T. sacculifer的两种形态类型,即T. sacculifer (with sac)和T. sacculifer (without sac)壳体的Sr/Ca进行了测试分析。结果显示,MIS 3期（～48 ka）以来,MD06-3047B岩芯中G. ruber s.s.和G. ruber s.l.的Sr/Ca差异较小;而T. sacculifer (with sac)和T. sacculifer (without sac)的Sr/Ca存在显著差异,且前者显著高于后者。通...     

南海北部冷泉碳酸盐岩中钙质生物壳体和自生碳酸盐矿物的Mg/Ca、Sr/Ca及其环境指示

南海北部冷泉碳酸盐岩具有包裹结构和孔洞结构,并且含有丰富的生物遗迹。利用电子探针对位于不同结构单元(包裹结构和基质)的自生碳酸盐矿物和钙质生物壳体进行了Mg/Ca和Sr/Ca分析,结果显示:自生碳酸盐矿物Mg/Ca变化范围为0.50~39.19mmol/mol,平均为12.50mmol/mol,Sr/Ca变化范围为0.06~2.90mmol/mol,平均为0.53mmol/mol;钙质生物壳体Mg/Ca变化范围为1.14~84.57mmol/mol,平均为24.57mmol/mol,Sr/Ca变化范围为0.77~1.84mmol/mol,平均为1.08mmol/mol。Mg/Ca和Sr/Ca的关系显示自生碳酸盐矿物均具有低到中等的Mg/Ca、低Sr/Ca的特征,没有明显分组现象;但是钙质生物壳体却根据其在岩石中的结构位置呈现明显的分组现象,基质钙质生物壳体具有高Mg/Ca、中等Sr/Ca的特征,包裹的钙质生物壳体具有低Mg/Ca、中等Sr/Ca的特征。根据碳酸盐矿物和钙质生物壳体的Mg/Ca特征,认为基质钙质生物壳体是在甲烷渗漏环境下钙化的,无机碳酸盐矿物的出现影响了其Mg/Ca;而包裹的钙质生物壳体是在非甲烷渗漏环境下钙化的,由于生物扰动、灌洗等作用以包裹团块的形式保存在碳酸盐岩中。依据Sr/Ca在成岩过程中的变化特点推测最初形成的基质钙质生物壳体可能具有较现在高的Sr/Ca。研究结果在甲烷渗漏信息地球化学指标提取方面具有一定意义。     

Experimentally determined Mg/Ca and Sr/Ca ratios in juvenile bivalve calcite for Mytilus edulis: implications for paleotemperature reconstructions

To further evaluate the potential use of Mg/Ca and Sr/Ca ratios as a paleothermometer in the shell carbonate of the blue mussel Mytilus edulis, we grew juvenile mussels (～15 mm shell height; <2 years old) collected from Maine, USA, in controlled environments for 4 months. The four-by-three factorial design consisted of four circulating temperature baths (7, 11, 15 and 19°C), and three salinity ranges (23, 28, and 32). During the experiment, water Mg/Ca and Sr/Ca molar ratios were monitored weekly, and showed little variation across all salinity and temperature ranges. Data from sampled shells including all salinity treatments yielded relatively poor relationships between shell elemental chemistry and water temperatures. However, if only the low salinity treatment data (23) are used, the relationships between shell elemental chemistry and water temperature improve moderately. Based on the data presented here, it may be possible to use Mg/Ca and Sr/Ca ratios from the shell carbonate of juvenile M. edulis to reconstruct paleotemperatures in estuarine settings (salinity below 24) with a corresponding RMSE (root mean squared error; 95% confidence interval) of ±2.4°C and ±2.8°C, respectively. In order for this methodology to be statistically meaningful, water temperature changes must be rather large, as the errors associated with using Mg/Ca and Sr/Ca ratios from the shell material of M. edulis are substantial. Further work is required to determine if the findings presented here can be duplicated, and if the potential salinity effect is pervasive.     

南沙群岛珊湖礁潟湖垂直沉降颗粒物中主要元素的生物地球化学过程研究

本文首次报道用沉积物捕捉器（ＳＴ）研究南沙群岛珊瑚礁湖沉降颗粒物中主要元素垂直通量、垂直转移形态、再循环过程及垂直通量与表层海水温度的关系。结果显示,作为生物化学沉积标志的Ｃａ、Ｍｇ具有最高的垂直通量,达１．４和０．１ｇ／（ｍ２·ｄ）以上,作为生物富集标志的Ｂｒ、Ⅰ也有较高的垂直转移量;垂直转移形态的研究表明Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ主要以碳酸盐结合态向海底转移,其中Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ占９９％以上,Ｆｅ、Ｉ、Ｂａ主要以铁锰氧化物结合态向海底输送,在垂直沉降颗粒物到达海底后,有相当部分的主要元素可再循环进入水体中,Ｂｒ、Ｉ、Ｋ、Ａｌ的绝大部分进入再循环,Ｍｇ、Ｎａ、Ｃｌ有一半左右进入再循环,Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｆｅ大部分被埋葬;Ｎａ等９种元素的垂直转移量随ＳＳＴ呈指数降低响应,对ＳＳＴ的敏感性Ｆｅ＞Ｂｒ＞Ｓｒ＞Ｃａ＞Ｎａ＞Ｃｌ＞Ｍｇ＞Ｉ＞Ａｌ,这再一次验证了ＣａＣＯ３随温度升高,其溶解度降低、化学沉积量增加这一自然界的普遍规律,表明在珊瑚礁海水的垂直沉降颗粒物中主要元素是作为珊瑚的重要成分与ＣａＣＯ３一同被沉积下来的,ＣａＣＯ３起到稀释剂的作用。     

渤、黄海大泷六线鱼耳石微化学特征与群体判别

为探究中国近海大泷六线鱼(Hexagrammosotakii)耳石微化学成分特征及群体分化状况,采集了连云港、青岛、威海、烟台、秦皇岛、大连、丹东7个野生群体和1个威海养殖群体的大泷六线鱼样本。利用LA-ICPMS技术测定耳石中的微量元素,以微量元素与钙的比值进行了分析,结果显示大泷六线鱼耳石中, Na/Ca、Sr/Ca、Fe/Ca、Mg/Ca较高,而Mn/Ca、Ba/Ca、Zn/Ca、Li/Ca较低。耳石1龄前元素比值的组间比较(S-N-K检验)结果显示:Na/Ca、Sr/Ca、Fe/Ca在群体间具显著性差异(P<0.05)。耳石边缘区元素与环境中元素比较发现,Li、Mn元素在耳石中富集程度较大,Sr在耳石的中元素含量远远大于水环境中的浓度,说明耳石中的元素沉积与海水中元素并不是简单的线性关系。判别分析结果显示:耳石1龄前元素指纹的判别分析结果表明,大泷六线鱼群体的判别成功率为63.0%,判别正确范围为30.0%～80.0%,耳石边缘区元素的判别正确率为57.1%,判别正确范围20.0%～80.0%,秦皇岛群体有高的判别成功率80.0%。耳石元素指纹可以用于不同大泷六线鱼群体的...     

茎柔鱼眼睛晶体微量元素地理差异及其与水温关系

本研究以2015年和2017年我国远洋鱿钓渔船在东南太平洋的厄瓜多尔、秘鲁和智利公海生产时采集的茎柔鱼眼睛晶体为研究材料,采用LA-ICPMS测定了眼睛晶体外缘的微量元素,比较微量元素地理区域间差异,分析微量元素浓度与茎柔鱼栖息水温的关系。结果显示,厄瓜多尔、秘鲁和智利公海的茎柔鱼眼睛晶体外缘Mg25、Ni60 、Cu63、Sr88和Ba137等元素在3个海区之间存在显著差异(p<0.05),Na23、Al27、Si29、P31、Ca43、Mn55、Zn66和Pb等元素在两两海区之间均不存在显著差异(p>0.05)。除了Sr88、Ba137、Fe57和Ni60与海表面温度呈显著的线性负相关,其他元素与海表面温度均无显著的相关关系。分析认为,Sr88、Ba137、Fe57和Ni60均可以看作茎柔鱼生活水温的指示元素,Ba137元素还可以看作茎柔鱼生活水深以及上升流的指示元素。研究认为,眼睛晶体微量元素可用于头足类栖息环境的重建。     

Close correlation between Sr/Ca ratios in bulk sediments from the southern Cape Basin and the SPECMAP record

High-resolution records of Ca and Sr were obtained from shipboard XRF analyses of bulk sediments in five gravity cores from the southern Cape Basin, South Atlantic Ocean. Sr/Ca ratios display regular glacial/interglacial variations of 14–40% and reveal a close correlation with the SPECMAP record, minimum Sr/Ca ratios appearing during glacial (¹⁸ O) maxima, distinct increases during periods of deglaciation, and highest ratios in interstadials. Shifts in carbonate-producing phytoplankton and/or zooplankton assemblages over glacial/interglacial cycles are suggested to be the main cause for the observed variations in Sr/Ca patterns. Quick assessment of the relationship between Sr/Ca ratios and the SPECMAP record made it possible to easily transfer an age model to the newly collected cores already during the cruise.     

胶州湾双壳类壳体中的Ca,Mg,Mn,Sr元素组成及影响因素

探讨影响双壳类元素组成的可能因素,从胶州湾沿岸不同取样点采集黄海近海常见的菲律宾蛤仔(Ruditapesphilippinarum)、褶牡蛎(Oystrea denselamellosa)和紫贻贝(Mytilus galloprovincialis),分别测量了3种壳体的矿物物相类型和壳体中的Ca,Mg,Mn,Sr元素组成。研究表明:3种壳体分别属于文石质、方解石质和混合质壳;Ca,Mn元素含量在菲律宾蛤仔、褶牡蛎和紫贻贝壳体中没有差别,而Mg元素含量在菲律宾蛤仔壳体中含量较低,在褶牡蛎壳体和紫贻贝壳体中含量较高,Sr元素恰好与Mg元素相反。双壳类壳体中元素组成主要受壳体矿物物相类型的制约,而与水体环境要素之间的关系弱。