西菲律宾海15万年以来碳酸盐含量变化及其控制因素

西菲律宾海本哈姆海台的MD06-3050柱状样岩心,上部15万年以来碳酸盐含量变化总体上显示为冰期低、间冰期高的"大西洋型"特征,碳酸盐含量的变化趋势与指示溶解作用强弱的粗组分含量以及有孔虫碎壳率指数总体上呈现相似性,碳酸盐含量虽然与有机碳含量变化趋势相似,但却与初级生产力变化存在较大的差异。该海区晚更新世的碳酸盐含量变化可能受到多个因素控制,其中,溶解作用对碳酸盐含量冰期-间冰期变化的影响最为明显;而溶解作用的发生可能与有机碳/碳酸钙雨率以及深部环流的流通有关。     

LGM热带西太平洋硅藻席古生产力定量评估

巨型"树荫种"硅藻在成层化大洋中通过"秋季倾泻"勃发模式向深部大洋输出的有机碳通量等于甚至超过"春季勃发"硅藻, 其在第四纪全球气候转型、大洋碳储库演变中的重要地位最近才予以重视.作为大洋碳循环系统的重要参数, 生产力无疑成为探索这一作用的有效窗口.以东菲律宾海的Ethmodiscus rex硅藻席(LDM, laminated diatom mats)岩心WPD-03为材料, 以opal、TOC、bio-Ba等生源组分数据为基础, 运用前人建立的各种生产力经验公式, 试图估算LGM(last glacial maximum)热带西太平洋LDM的古生产力状况.结果显示, LDM沉积期初级生产力、有机碳雨率和埋藏生产力估算合理, 平均分别为248.42 g·m-2·a-1、61.93 g·m-2·a-1和5.27 g·m-2·a-1.估计的初级生产力与代表高生产力的世界大洋各上涌海区可比, 纠正了成层化大洋生产力低下的传统观点, 支持巨型"树荫种"硅藻对大洋有机碳生产与输出的充分贡献.然而, 估算的输出生产力明显不合理, 表明利用基于真光层建立的生产力模型评估次表层水中的巨型"树荫种"硅藻时应格外谨慎, 加强了区别对待"深部"生产力和"表层"生产力的重要性.LGM热带西太平洋LDM的高生产力状况与风尘硅输入的E. rex勃发条件以及还原的沉积环境相一致.      

台湾东北部海域海表温度季节与年际异常及其对历史气候重建的启示

SST（海洋表层温度,sea surface temperature）的季节与年际异常对于认识现代全球变暖、重建历史时期气候变化以及探讨气候变化机制具有重要意义,而台湾东北部海域SST季节与年际异常的研究却相对较少.为更好地理解现代全球变暖和历史气候变化,利用NOAA的全球海表温度最优插值资料、Hadley中心的全球海表温度数据以及MEI逐月指数,分析了现代全球变暖背景下台湾东北部海域SST季节与年际异常及其控制因素.季节尺度上,受东亚冬季风的影响,研究海区的冬季SST变化比夏季更为剧烈,冬季SST控制着该海域年均SST和SST季节性的变化.现代器测和古气候记录表明该现象在年际-百年尺度上可能一直存在.年际尺度上,SST异常与MEI指数存在显著的8个月滞后相关性,ENSO（厄尔尼诺—南方涛动,El Ni?o-Southern Oscillation）事件通过东亚冬季风来影响研究海域的SST变化.在历史气候重建中区分气候变化的多尺度性和替代指标的季节性、认识历史气候对ENSO及东亚冬季风的响应特征和机制,这将有助于进一步理解现代全球气候变暖的原因.      

西太平洋暖池核心区MIS 7期以来的古生产力变化:类ENSO式过程的响应

对取自热带西太平洋暖池核心区的WP7岩心进行了底栖有孔虫和钙质超微化石研究。在利用氧同位素曲线对比和AMS14C测年数据进行地层划分的基础上,依据底栖有孔虫和钙质超微化石指标,分析了距今近250ka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。计算结果显示WP7岩心所在的暖池核心区约在距今250ka以来初级生产力在冰期(MIS6期、4期和2期)高,在间冰期(MIS7期、5期、3期和1期)低,表明该区古生产力在长的轨道时间尺度上受北半球高纬度冰量变动的影响。钙质超微化石下透光带属种Flori-sphaera profunda百分含量指示的温跃层深度变化表明冰期温跃层浅、间冰期温跃层加深,这说明类ENSO式变化导致的冰期—间冰期温跃层深度波动可能是MIS7期以来暖池核心区古生产力在冰期高而在间冰期显著降低的直接控制因素。     

末次冰期最盛期热带西太平洋的海洋表层温度

热带西太平洋是全球海-气相互作用最强烈的区域,在地球气候系统中极为重要。为获得该海区末次冰盛期(LGM)海洋表层温度(SST)变化,以Ontong-Java海台WP7浮游有孔虫G.ruber为材料,结合其他站位,通过求解由G.ruber壳体镁钙元素比值(Mg/Ca)、壳体氧同位素(δ18Oc)和SST相互关系组成的方程组,排除了海水盐度对G.ruber壳体Mg/Ca的影响,对SST降幅进行了估算。结果表明,热带西太平洋LGM时期SST较晚全新世(LH)降幅达到了4.5℃,其中西太平洋暖池核心区(29℃等温线以内)约3.9℃,远大于以前的估算结果,但小于热带印度洋约5.8℃的结果,接近热带东太平洋约3.6℃的SST降幅,这可能是LGM时期西太暖池规模向东缩小的结果。     

Younger Dryas事件与北黄海泥炭层的形成

形成于海平面变化处于停滞阶段和湿润气候条件下的泥炭层是古环境变化信息的重要载体。对北黄海4个含泥炭层的沉积剖面进行研究后发现,其均集中在渤海海峡入口处,水深变化在50～54m。泥炭层的AMS14C年龄在10650～1010014 CaBP,与发生在11000～1000014 CaBP间的末次冰消气候回冷事件——Younger Dryas(YD)事件在年代上非常吻合,表明北黄海泥炭层的形成可能与YD事件的全球效应密切相关,可作为YD事件在北黄海陆架响应的一个重要证据。泥炭层在北黄海的集中出现说明,冰后期的海平面上升过程中在YD事件期间存在停滞阶段,这一时期海面已经达到渤海海峡外侧,并可能在此徘徊了近千年。此外,泥炭层的大量出现和孢粉记录表明YD事件发生期间约为10600～1020014 CaBP,此时北黄海可能处在寒冷而湿润的环境。这一发现与全球范围内大部分YD事件的海陆记录存在明显差异,说明不同地区对YD事件的响应存在差异,不能简单地利用单一的干冷模式来分析YD事件在区域上的响应特征和过程。     

Redox conditions in sediments and during sedimentation in the Ontong Java Plateau, west equatorial Pacific

Redox-sensitive elements in sediments, such as manganese (Mn), vanadium (V), molybdenum (Mo), and uranium (U), are promising indicators of past redox conditions during sedimentation and early diagenesis. However, in the Ontong Java Plateau, west equatorial Pacific, there are sparse datasets of redox-sensitive elements in sediment cores. Here, we present a 250 ka record of redox sensitive elements from a 460 cm gravity core at site WP7 (3°56′S, 156°E, water depth 1 800 m), which was recovered from the southwest Ontong Java Plateau during the 1993 cruise of R/V Science I of the Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences (IOCAS). Relative to the Post-Archean Australian Shale (PAAS), authigenic Mn, cobalt (Co), nickel (Ni), Mo, V, U, and cadmium (Cd) were found at constantly low levels except when peaks occurred at several depth intervals. Manganese, Co, Ni, and Mo concentrations were elevated at 25-35 cm due to Mn redox cycling. The core was divided into three distinct sections, the top 0-25 cm being oxic, a suboxic section at 25-35 cm and from 35-460 cm which was anoxic. Differential authigenic enrichments of Co, Ni, Mo, V, U, and Cd at the same depth intervals were observed indicating that the enrichments happened during sedimentation or diagenesis and suffered no post settlement redox changes. Therefore, no significant changes in redox conditions during sedimentation must have happened. The water at depth on the Ontong Java Plateau during past 250 ka must have been well oxygenated, possibly resulted from the more or less continuous presence of oxygen-rich deep water like the modern Antarctic Intermediate Water (AAIW) and Antarctic Circumpolar Water (ACW); while it’s slightly less oxygenated in glacial intervals, possibly due to ventilation weakening and/or the surface productivity increase.     

微量生物碳酸盐ICP-OES元素分析中的仪器优化

为优化电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测试微量生物碳酸盐中元素含量的工作条件,在Thermo—Fisher公司生产的iCAP6300 Radial型ICP—OES上,对1050组仪器条件、32种不同组成的标准溶液、36个谱线对和两种仪器校正工作曲线进行了测试;借助开源科学计算软件Scilab数据插值和可视化...     

晚新生代西太平洋古海洋环境演化过程与机制

晚新生代西太平洋通过水文循环和碳循环两类关键过程,对区域乃至全球气候变化产生深刻的影响。本文从上新世以来西太暖池及其主流系演化、晚第四纪北太平洋中层水演化和白令海峡开合、第四纪中国东部陆架环境演化以及新生代亚太沉积物源-汇过程与碳埋藏等方面,综述了西太平洋古海洋环境演化过程与机制。上新世以来西太暖池与印尼贯穿流的演化过程伴随构造运动而阶段性地发生,但其在轨道时间尺度上演化的细节过程并不清晰,尚未形成系统性认识。北太平洋中层水以及白令海峡开合等关键高纬过程在冰期旋回中发生了显著变化,并与低纬过程之间存在遥相关。第四纪中国东部陆架环境演化主要受控于海平面变化以及与低纬过程相关联的热量与物质传输,在此背景下,中国东部陆架形成了富有机碳的泥质沉积体系。构造隆升和亚洲季风驱动下的亚洲大陆与邻洋的沉积物源-汇过程具有显著的碳汇效应,可能在大气CO₂浓度（${p_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_2}}} $）冰期旋回和新生代气候变冷中发挥重要作用。就西太平洋古海洋环境演化过程与机制中若干关键科学问题开展深入和系统研究,不仅可为建立气候变化的低纬驱动理论提供支撑,也可为更好认识我国陆架环境变化规律以及碳汇潜力提供科学依据。     

24ka来冲绳海槽北部沉积物来源的高分辨率常量元素记录

为进一步了解冲绳海槽北部24ka来柱状沉积物的常量元素组成特征及其物源和古环境指示意义,对PC-1孔进行了402个常量元素和粒度及344个浮游有孔虫氧同位素的综合分析,其平均样品分辨率高达百年时间尺度。结果表明:沉积物中的主要常量元素含量表现出明显的3段式垂向变化特征,并记录到了7.3和12.7cal.kaBP时的两次火山事件;物源判别图解及R型因子分析则揭示出主要氧化物含量在垂向上的变化主要受控于附近陆源物质输入,而热液活动和海洋生物沉积作用及火山物质的影响较小。特别是不同陆源物质对研究区的影响表现出明显的变化规律,与海平面波动及对马暖流形成演化间具有良好的耦合关系,但期间的典型古气候事件却并未明显改变沉积物中的陆源物质组成,从而为揭示24ka来冲绳海槽北部地区陆源物质输入演化历史,及其主要控制因素提供了新的高分辨率资料。