南海沉积物漫反射光谱反映的220ka以来东亚夏季风变迁

对南海越南岸外“太阳号”95航次17954孔220ka以来的沉积样品进行了漫反射光谱分析, 并从中提取F1和F2两个主因子及亮度和红度等漫反射光谱特征值, 发现漫反射光谱F1值和亮度反映了沉积物中的碳酸盐含量, 而漫反射光谱F2值和红度反映了沉积物中的铁氧化物含量, 后者可用作东亚夏季风的替代性指标.17954孔沉积物的漫反射光谱F2值显示, 倒数第二次冰消期东亚夏季风快速增长时间约在129ka; 本次工作还发现东亚夏季风在两次冰消期前的氧同位素2阶段和6阶段晚期各有一个异常强盛的时期.漫反射分析结果显示东亚夏季风主要受控于太阳辐射强度变化, 并明显地受低纬地区气候的影响.      

南海东北部晚第四纪古生产力变化

通过对南海东北部、吕宋岛西北岩外１７９２８柱状样吕浮游、底栖有孔虫丰度及其与生产力有关和属种含量变化的研究,发现该柱状样在末次冰期（氧同位素２～４期）和氧同位素６期时,浮游、底栖有孔虫丰度增高,高生产力的有孔虫含量也在这两个时期出现高值,说明此时该区具有同的生力水平,这种现象可能与冰期时陆营养盐输入量增加、东亚冬季风增强并在此形成上升流有关。     

中更新世气候转型时期南海生态环境的南北差异

中更新世气候转型在南海浮游有孔虫、氧同位素和其它生物记录上主要反映在900 ka BP前后发生高频率变化,特别是指示表层水骤然降温。北部冬季表层水温从24~25℃降至17~28℃,而南部也从26~27℃降至23~24℃。总的降温趋势与开放西太平洋一致,直接反映了西太平洋暖池在900 ka BP之后MIS22期间有明显的减弱。表层水大幅度降温还发生在后继的MIS 20、18、16几大冰期,说明主要冰期旋回周期由41 ka转变为100 ka经历了长达400 ka的过渡时期,并且冬季风增强也在过渡时期的后半段最明显。南海南北生物组合和δ18O值的差异,突出了中更新世气候转型期边缘海区南北气候梯度反差和冬季风在冰期增强的讯号。结论是：生态环境系统反应总体表现与冰期旋回一致的同时,还包含了独特的地区性系统演变特征。但是,南海—西太平洋地区在0.9 Ma BP前后表层海水盐度因东亚冬季风和海平面下降的定量变化,以及这些变化对气候转型时期海—气耦合过程和生态环境系统的影响,尚缺乏足够的资料和证据。     

东海内陆架泥质沉积区全新世古环境变迁:有孔虫证据

对东海内陆架MD06-3040柱状样257个沉积物样品进行了有孔虫及其氧碳稳定同位素分析,应用底栖有孔虫组合和不同生态(表生/内生、内陆架/中外陆架)种的丰度,浮游有孔虫Globigerina.bulloides和Globigeri-noides.ruber的丰度及其稳定同位素记录,探讨了研究区全新世10.6cal.kaBP以来的古环境变迁。分析结果揭示了研究区全新世早期海面快速上升,沉积环境由滨岸内陆架(10.6～9.9cal.kaBP)、内陆架外缘(9.9～8.1cal.kaBP)转变至中陆架并达全新世最高海面(7.7～7.2cal.kaBP)。台湾暖流在8.0cal.kaBP起开始发育,并在6.0～2.8和0.7～0cal.kaBP两个时期派生出明显的上升流。台湾暖流及其所派生的上升流是造成东海陆架泥质快速沉积的最主要原因。采用浮游有孔虫G.bulloides的丰度变化,推测浙闽沿岸流在5.1cal.kaBP之前较弱,之后显著增强,其中在5.1～2.8cal.kaBP时期最为强盛。     

赤道西太平洋末次盛冰期以来的浮游有孔虫氧碳稳定同位素记录

对西太平洋暖池核心区MD01—2386柱状样最上部5m进行了高分辨率的浮游有孔虫Globigerinoides ruber和Pulleniatina obliquiloculata的氧、碳稳定同位素分析,结合AMS^14C测年,研究表明其属于末次盛冰期-全新世的沉积。赤道西太平洋海区末次盛冰期以来δ^18O值显著降低,但有几次回返事件。表层浮游有孔虫G．ruber比次表层温跃层属种P．obliquiloculata对于环境变化的响应要快,但后者变化的幅度较大。这两个种的氧、碳同位素差值反映出温跃层深度自末次盛冰期以来逐渐加深,并存在周期性的回返事件,说明西太平洋暖池晚第四纪冰期旋回存在气候不稳定性。     

南沙海区晚第四纪的碳酸盐旋回

根据水深200～2 800m范围内的17个沉积柱状样分析结果,讨论南沙海区晚第四纪沉积中碳酸钙相对含量的垂向和横向变化。南沙海区的碳酸盐旋回普遍属于"大西洋型",冰期时含量低、间冰期含量高,反映出陆源物输入量的控制作用。在平面上,南沙海区的碳酸钙含量与纬度几乎呈线性关系,由北向南递减,冰期时趋势不变而梯度加大。南海南部陆坡由于集水盆地处于热带湿热条件而且有大河注入海区,使碳酸钙含量相对北部陆坡为低。     

东海2万年来碳酸盐溶解作用变化:翼足类的记录

对东海84个表层沉积样品和5个重力柱状样中的翼足类和浮游有孔虫丰度、浮游有孔虫碎壳率和底栖有孔虫群中胶结质类的比例等进行了定量分析,确定了东海现代文石补偿深度（ACD）位于约600 m处,碳酸盐溶跃面在约1 400 m处.末次冰期时随着碳酸盐溶解作用的显著减弱,ACD大幅度下降至现代的1 000 m之下.     

南海深海沉积中的更新统/上新统界线及与意大利Vrica层型剖面的对比

应用浮游有孔虫定量统计、底栖有孔虫氧同位素和磁性地层学等资料来确定南海ODP1148站深海沉积中的上新统／更新统(P／P)界线。氧同位素期(MIS)64和65之间的P／P界线在1148站位于井深112．75m处，计算年龄为1．805Ma，在地层对比上与Vrica层型剖面的P／P界线一致。浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata在MIS62出现以右旋壳为主的转变，计算年龄为1．76Ma，此事件和Olduvai极性亚时顶界看来是最接近P／P界线的可靠时间面。除此以外，在1148站P／P界线及其附近没有发现重大的地层学和环境变化事件。相比之下，1148站底栖δ^18O值在3．05～2．53Ma期间快速变重，冬季表层海水温度下降了5℃，指示了北半球冰盖的形成。     

地球圈层相互作用中的深海过程和深海记录（I）：研究进展与成果

由五大系统11个实验室组成的项目组,2000—2005年开展了以“地球圈层相互作用”为主题的深海基础研究。项目以“热带碳循环”作为核心问题,依靠国际大洋钻探和国内“大洋专项”两大支柱,对西太平洋暖池和南海等海区进行深海过程和深海记录的研究,已圆满完成计划任务。一方面在南海大洋钻探的基础上,围绕热带海洋在地球系统中的作用向纵深发展,在“热带碳循环”研究中取得了原创性的成果;另一方面依托国内大洋专项和国内外合作航次,在深海研究和圈层相互作用上朝横向发展,取得了一系列国际性成果,在我国形成了与国际接轨的深海研究力量。对该项目的设计和进展做了简单而又全面的阐述,对于古环境研究中取得的突破性进展将另有续篇介绍。     

快速气候变化与高分辨率的深海沉积记录

通过高分辨率海洋古气候序列研究快速气候变化的机制是大洋钻探ODP及相关的国际海洋古全球变化研究IMAGES的重要贡献。研究发现,千年、百年尺度的古气候事件具有全球性,不仅见于冰芯和北大西洋高纬区,也发生在热带太平洋等其它海区和地球的其它部分;不仅见于末次冰期,也发生在全新世和早、中更新世。尽管这些快速气候变化的原因和机理尚无定论,但至少说明存在有别于冰期／间冰期冰盖体积变化的因素（如热带过程、太阳活动等）在起作用,从根本上改变了学术界对地球气候环境系统历史的认识。