近190ka B.P.以来西太平洋暖池北缘上层海水结构和古生产力演化特征及其控制因素——来自钙质超微化石、有孔虫和同位素的证据

对取自西菲律宾海暖池北缘的Ph05—5岩芯进行了钙质超微化石和有孔虫研究。在利用氧同位素曲线对比和AMS^14C数据进行地层划分的基础上,依据超微化石和有孔虫及其同位素组成等指标,分析了近190 ka B．P以来区域生产力和上层海水结构的演变特征,探讨了其控制因素和所指示的古海洋学意义。钙质超微化石下透光带属种Florisphaera profunda百分含量和基于浮游有孔虫转换函数的温跃层深度变化表明,Ph05—5岩芯所在的热带西太平洋暖池北缘约190kaB．P．以来,营养跃层和温跃层冰期（MIS 6期和5d-2期）浅,间冰期（MIS5e）和全新世深,而MIS5e期是最近两个冰期旋回中营养跃层和温跃层深度最深时期。通过Fprofunda百分含量初级生产力转换方程计算结果和与钙质超微化石绝对丰度的变化显示,冰期初级生产力高,间冰期和全新世初级生产力低,MIS5e期初级生产力为末两次冰期旋回之最低。此外,Ph05—5岩芯△δ^13Cc.wullerstorfi-coccolith和△6δ^12Cc.wullerstorfi-N.dutertrei.差值变化显示,190ka B．P以来表层输出生产力冰期高,间冰期低,其中最为突出的特征也是MIS5e期为生产力输出的最低值期。上层海水结构和生产力的上述变化特征与现代La Nina事件暴发时的海洋环境相当类似,该海区MIS5e期可能是LaNina事件频繁爆发的一段时期,可以与现代LaNina现象类比。同时,根据Wyrtki提出的信风张弛理论推测MIS5e期,由于LaNina事件的频繁暴发黑潮主流应该是增强的。     

南海南部表层沉积物粒度分布特征及其影响因素

对取自南海南部的153个表层沉积物样品,进行了粒度、粒度参数计算和Q型聚类分析,探讨了表层沉积物的粒度分布特征、沉积类型及影响因素。结果表明,研究区沉积物主要粒级组分为黏土和粉砂,底质类型主要为泥,还有粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂,平行于等深线基本呈带状分布;结合Q型聚类分析结果,研究区沉积物可分为外陆架及陆架坡折区粗粒沉积物(砂和粉砂)和陆坡区细粒沉积物(泥)两类,500 m等深线是两类沉积物的分界线;对比粒度分析结果,判定两类沉积物属于不同成因类型,外陆架及陆架坡折区是现代沉积和残留沉积的混合沉积,陆坡区是现代沉积;影响南海南部表层沉积物粒度分布的主要因素是物源、水动力条件、水深与地形及洋流。     

MIS6期以来热带西太平洋降雨与ITCZ的关系

通过Ontong-Java海台KX97322-4孔沉积物中浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber的Mg/Ca海表温度(SST)并结合其 δ18O得到过去约200ka B.P. 以来当地水文(盐度和降雨)指标,结果表明从MIS 6期以来,热带太平洋暖池区温度变化存在明显的冰期-间冰期波动,降温幅度超过3℃.通过与赤道东太平洋对比表明热带太平洋在过去冰消期和冰期中的升温阶段呈现出类 El Niño 的状态,向两极输送水汽和热量.在冰消期,热带太平洋纬向温度梯度降低,全球升温,全球冰量下降.在冰期中升温阶段(MIS 6)热带太平洋纬向温度梯度降低时全球冰量却持续增加,可能此时输送热量不足以使两极冰川融化,带来的水汽又促进了两极冰川的形成.通过与中国石笋记录和热带降雨记录对比,表明热带太平洋纬向温度梯度的变化与热带辐合带(ITCZ)的移动密切相关,并且影响到东亚夏季风的降雨状况,热带太平洋类ENSO过程可能对ITCZ的变化存在内部系统调谐的作用.     

南冲绳海槽沉积物中淡水硅藻的发现及1000年以来台风降雨的重建

利用主成分分析法对冲绳海槽南部MD05-2908孔近1000年来沉积物硅藻数据进行研究发现, MD05-2908孔各样品在主成分一上的得分情况与该孔淡水硅藻含量、夏季海水表层盐度变化以及台湾近1000年来的降水异常有良好的相关性, 因此, 各样品在主成分一上的得分可作为台湾东北部台风降雨指标, 用来指示台风强降雨事件对南冲绳海槽海洋环境的影响情况。近1000年来台湾东北部台风强降雨事件波动增加, 在1500~1800A.D. 期间达到峰值; 此外, 5次典型的强台风降雨记录, 分别发生于1040A.D.、1310A.D.、1530A.D.、1690A.D. 和1900A.D., 其平均重现周期为215年(160~270年)。利用MD05-2908孔各样品在主成分一上的得分重建的台风记录与广东、台湾等地已有的台风记录有较好的对应关系, 进一步验证了硅藻作为研究工具重建古台风记录的可行性。     

一种新型海底沉积物声学原位测量系统的研制及应用

为了能够精确地测量海底表层沉积物的声学参数, 自主研制了一种新型海底沉积物声学原位测量系统, 与国内外传统的声学原位测量系统相比, 该系统能够实时显示声波波形, 调整测量参数, 其工作方式除了站位式测量之外, 还实现了拖行式连续测量, 极大地提高了工作效率.根据前期海试情况, 对海底仪器结构进行了重新设计, 使之可以同时测量海底沉积物及海底海水的声学参数, 同时建立了双向数字信道, 解决了测量过程中系统信号的干扰问题.该系统的结构分为两部分:甲板控制单元和水下测量单元, 整套系统通过主机控制程序进行控制, 采用GPS定位系统测定仪器的大地坐标.为了检验系统的稳定性及准确性, 分别进行了实验室水槽实验和海上试验.利用水声测量设备对测量系统进行实验室水槽标定分析, 实验结果表明系统测量值相对误差仅为0.04%, 测量结果具有较高的精度.海上试验在青岛胶州湾和东海海域进行, 获得了试验区域海底沉积物声速和声衰减系数的测量数据, 将测量数据与他人的研究结果进行对比分析, 结果表明测量数据与前人研究结果一致, 较为准确.该原位测量系统在站位式测量和拖行式测量中都能够快速准确地测量出沉积物声速和声衰减系数, 可以作为海底底质声学测量的调查设备.     

南极罗斯海氧化还原敏感元素沉积地球化学特征及其古海洋意义

大洋深部氧化还原环境与深部水体流通状况以及表层水体生产力密切相关。表层生产力与深部流通性变化影响着有机碳-呼吸CO2的转化及其在海洋-大气中的转移,最终与大气CO2分压(pCO2)变化密切相关。故探明大洋深部氧化还原环境的变化对于解决大气pCO2冰期旋回机制具有重要意义。本次研究以中国第31和32次南极科考获得的南极罗斯海柱状岩心ANT31-R23及表层样为研究材料。通过元素钙、钛,以及氧化还原敏感元素(RSE)锰、钼、镍、钴、镉的测试分析,以表层样中RSE与Ti的比值作为判断ANT31-R23孔中相应RSE富集程度的背景值。结果显示,Mn在沉积期均表现出富集,表明罗斯海深部在该孔沉积期为氧化环境。根据Mn在不同层位出现的富集峰识别出4次强氧化脉冲事件,可能由南大洋底层水流通性增强和/或生产力降低导致。4次氧化脉冲事件层位中Mo、Ni、Co的明显富集,是由于锰(氢)氧化物对其捕获或吸附所致。此外,推测分析认为罗斯海对冰期大气pCO2降低似乎没有明显贡献,但很可能对冰消期大气pCO2迅速升高起重要作用。然而这些有关南极罗斯海深部氧化还原环境与大气pCO2变化之间关联的推测,有待后续该孔精确年代模式的构建,方可进一步验证。     

18.5 ka以来冲绳海槽中部沉积物碎屑态来源和古环境变化的常量元素记录

为进一步了解冲绳海槽中部18.5 ka以来柱状沉积物碎屑态的常量元素组成特征及其古环境指示意义,对KX12-3孔进行了151个样品中碎屑态的提取及其常量元素和粒度综合分析。结果表明：主要常量元素含量表现出明显的两段式垂向变化特征,底部的Z1阶段(492~96 cm)形成于末次冰消期及早全新世(18.5~9.6 ka),中国大陆河流(长江、黄河)物质输入是沉积物中陆源碎屑物质的主要来源;而顶部的Z2阶段(96~0 cm)则形成于早全新世以来(＜9.6 ka),沉积物中的陆源碎屑物质仍以中国大陆来源为主,台湾物质输入也有一定贡献。此外,岩心中还记录到了7.3 ka时发生的K-Ah火山事件。常量元素相关性、R型因子及典型常量元素比值分析均表明主要氧化物含量在垂向上的变化主要受控于附近的陆源碎屑物质输入,热液活动和火山物质的影响较小。不同时期陆源碎屑物质对研究区的影响表现出明显的变化规律,并与海平面波动及黑潮的演化具有很好的耦合关系。此外,在5~3.5 ka期间,KX12-3孔的Fe2O3、MgO、Fe/Ti、Mg/Ti值及粒度减小,这应该是由当时黑潮的减弱或“摆动”出冲绳海槽引起的。     

青岛湾潮间带活体底栖有孔虫Ammonia aomoriensis (Asano,1951)壳体δ18O值的季节变化

近岸浅水底栖有孔虫是陆架海区古环境重建的重要手段,但是至今对其活体的研究非常缺乏。2014年6月至2015年5月对青岛湾潮间带活体底栖有孔虫Ammonia aomoriensis进行了连续12个月的采样,用虎红染色以确认活体。对壳径范围在200~550μm的活体壳体,以每增加50μm壳径为一组,进行δ18O测试。结果显示,A.aomoriensis壳体δ18O的月平均值的季节变化趋势与温度和盐度一致,与温度反相关,与盐度正相关,即青岛湾A.aomoriensis壳体δ18O值受温度和海水δ18O的影响,其壳体δ18O值表现出了很好的季节性波动。但是A.aomoriensis壳体δ18O的变化滞后于所测温度和盐度约2个月,其记录的是虫体在生长周期内在真实钙化温度下分馏所得的δ18O值。     

末次冰期Heinrich事件研究进展

随着全球变化问题研究的深入,末次冰期一系列数百至数千年时间尺度的气候突变事件逐步进入人们的视野并快速引起了广泛重视,对300ka特别是近130ka以来气候波动事件的研究成为近年来古气候研究的热点,也是进展最快的研究主题之一,例如     

钙质超微化石的氧、碳同位素研究

有孔虫稳定同位素组成的研究已经成为迅速发展的古海洋学科完整的组成部分[1]。有孔虫壳体的18O含量(1δ8O)反映了海水的同位素组成[2],可以提供海洋温度和盐度的信息,同时也是大陆冰盖体积增加和减小的灵敏指示者;有孔虫壳体的13C含量(1δ3C)已经用来研究海洋碳循环模式的变化