南海深水区末次冰期和冰后期沉积物堆积速率的特征

通过统计南海100 m以下深水区的136个沉积柱状样的分析数据,对南海末次冰期以来的堆积速率进行了统计.计算出MIS(marine isotope stage)1期的年均沉积量为152.3 Mt/a,2期的为215.2 Mt/a,主要为陆源物质的贡献.无论在末次冰期还是在冰后期,堆积速率均在南海西南部最高,其次是在东北部,在其他地区较低.由于侧向搬运和顺坡搬运频繁,虽然整体上末次冰期的堆积速率高于冰后期的,但在沉积物高速堆积地区附近有相反的变化趋势.     

走向地球系统科学的必由之路

2003年9月30日,大洋钻探计划将宣告结束。在这历史性的时刻,我们一方面赞颂这项空前规模的国际合作,19年来不断创新的辉煌历程;另一方面也为我国地学界感到庆幸,我们赶在世纪帷幕落下之前,进入了深海研究的科学前沿。国际深海科学钻探至今35年(DSDP,1968—1983;ODP,1985—2003),如果要用一句话来概括其科学贡献,那就是推动地球科学进入了“地球系统科学”,或者说“地球系统演化”的新阶段。确实,地球表面60%是超过2000m的深海,缺了深海不可能得到全球概念。深海沉积中堆积的海洋浮游生物,集四大圈层的信息于一身,也为研究过去的全球…     

低纬过程的轨道驱动*

气候变化轨道驱动的发现,使古气候研究进入了定量探索变化机理的新阶段。然而经典版本的米兰科维奇学说只考虑北半球高纬区的辐射量变化,与新发现的地质记录和热带过程在现代气候中所起的作用相矛盾。文章简要地综述以贸易风与季风系统为主的低纬过程如何响应轨道变化,指出岁差与偏心率周期通过驱动热带过程影响全球气候的重要性,建议在古气候研究中发展新思路,重视区别高、低纬区不同过程的轨道周期,从高、低纬区相互作用的角度研究气候变化的机理。     

深海记录中的热带过程及其周期性

地球运行轨道参数包括偏心率、斜率和岁差, 在地质时期分别具有413ka和100ka、41ka、23ka和19ka的周期, 它决定地表太阳辐射在不同纬度和季节的周期性变化.太阳辐射变化中, 岁差周期最为明显, 斜率周期在中高纬度比较明显, 而偏心率周期本身作用微弱, 主要通过调控岁差周期的变幅影响气候.传统的地球轨道驱动理论认为, 北半球高纬的太阳辐射决定全球冰量和地表的气候变化, 轨道周期可能线性地反映到气候变化的周期中去.实际的深海记录反映的情况并非如此, 尤其在热带海区, 气候替代性指标的周期性与太阳辐射的周期性既存在相似性, 也存在较大区别.相似性在于, 热带海区的气候替代性指标均表现出较强的岁差和斜率周期, 而且通常情况下岁差周期的强度要高于斜率周期的强度, 说明热带海区的气候变化受控于岁差调控的太阳辐射的变化; 区别性在于, 热带海区气候替代性指标通常表现出较强的不容忽视的100ka、413ka的偏心率周期和10ka左右的半岁差周期, 而且100ka、413ka的偏心率周期还是季风系统的典型周期, 说明热带海区的气候变化并不是简单的线性响应太阳辐射的变化, 也不完全受北半球高纬的控制, 而是具有自身的特性.      

南海南部17962柱状样生物硅沉积记录及其古海洋意义

生物硅沉积记录可以反映海洋表层水体的古生产力。南海南部１７９６２柱状样３万余年来的生物硅堆积速率曲线表明,南沙海区古生产力的升高与一系列变冷事件,如冰期中的Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件、冰消期新仙女木事件、中晚全新世变冷事件等有良好的对应关系。冬季风的强化及由此导致的海洋古生产力的升高可能是上述良好对应关系的内在原因。     

三万年来南沙海区古环境重建:生物标志物定量与单体碳同位素研究

17962钻孔沉积物提供了南沙海区3万年来古气候、古环境变化的高分辨沉积记录。通过对314个柱状样沉积物进行有机分析，提取了相关的古环境信息，揭示出南沙海区末次冰期的古海洋环境及古气候是不稳定的，水生生物来源的生物标志物沉积通量在冰期出现了较大的波动，H3时出现了海洋生产力增大事件；陆源指标如高碳类脂物的沉积通量，既反映了陆源物对南沙海区海洋沉积的贡献，又揭示了造成末次冰期南沙海区陆源物质增高的古气候事件。高碳正烷烃、长链脂肪醇、长链脂肪酸的单体化合物碳同位素δ^13C值:—34．2‰-—28．6‰、—35．8‰-—26．6‰、—31．8‰-—27．1‰都显示其陆源C3植物输入的特征，末次冰期的普遍的干旱化在这一地区并不存在。这些化合物的堆积速率在H3都出现了极大值，反映出在南海海平面降低，巽它陆架出露背景下这一时期丰富的季风降雨导致河流洪水泛滥，从而引起南沙海区输入的陆源营养元素增多，海洋表层生产力增高。     

南海西部晚更新世以来表层海水剩余氧同位素及盐度变化

根据南海西部越南岸外MD05-2901岩芯成对的有孔虫壳体氧同位素和U3k7′-SST计算出过去450ka以来南海西部表层海水氧同位素～δ¹⁸O_water和盐度S_water变化记录,二者的变化范围在冰期分别为0.2‰～0.6‰和34.2‰～35.1‰,间冰期分别为-0.6‰～0和32.4‰～33.7‰,表现为冰期高、间冰期低的特征。相反扣除冰盖影响后的剩余氧同位素～δ¹⁸O_resid和剩余盐度S_resid,呈现冰期低、间冰期高的特征,在冰期分别平均为-0.5‰和32.7‰,间冰期分别平均为-0.3‰和33.1‰。研究认为该现象主要与赤道太平洋海域冰期纵向的ITCZ平均位置偏南导致的降雨增加有关,同时冰期温度低蒸发弱,间冰期温度高蒸发强以及冰期海平面下降,南海地理格局的改变、河流输入增多等因素也有一定影响。     

南海沉积物总量的统计：方法与结果

通过收集包括大洋钻探钻井岩芯在内的大量地质地球物理资料，获得了南海的沉积物厚度分布格局，并统计了自渐新世以来的沉积总量以及E3、N11、N21、N31、N2、Q各时期的沉积量。结果表明，在前渐新世基底之上，南海海盆中共有7.01×106  km3的沉积物，总质量为1.44×1016吨。以渐新世33 Ma的年龄计，南海的平均堆积速率是12.8 g/(cm2·ka)。南海沉积物主要堆积在陆架和陆坡上，中央海盆的沉积总量不及全部的5%。陆架和陆坡上发育的沉积盆地，如果以沉积厚度2 km为边界，则只占南海总面积的34%，却堆积了南海沉积总量的82%，表明沉积盆地是南海接受沉积物的主体。晚渐新世是南海沉积量最大、堆积速率最高的时期，与全球沉积速率演变有明显差异，显示出边缘海盆地的沉积作用，首先受该地构造作用的控制。     

大洋钻探与海洋地质的新世纪

在将要迈入新世纪的脚步声中,西太平洋地区出现了大洋钻探的新高潮。继韩国和我国台湾的大学联合体在1997年先后加入大洋钻探国际合作计划(ODP)之后,我国从