南海冰期深部水性质的稳定同位素证据

根据南海 9个深海柱状样中底栖有孔虫的稳定同位素记录 ,初步建立末次盛冰期以来的δ18O和δ13 C深度剖面 .结果表明末次盛冰期南海深部水的δ18O和δ13 C垂直梯度较全新世明显增大 ,并存在深约 2 0 0 0m的深温跃层和营养物跃层 ;特别是末次盛冰期相对全新世δ18O和δ13 C的变化分别减去冰川效应和全球平均变化值后 ,在水深 1 0 0 0～ 2 5 0 0m间出现正值 ,说明末次盛冰期南海这一深度范围内存在温度较冷或盐度偏咸、垂直流通好、富13 C的深层水团 ,与今明显不同 .进一步证实冰期存在“北大平洋深层水” ,但可能仅限于水深约 1 0 0 0～ 2 5 0 0m的范围内 .     

Deepwater Ventilation and Stratification in the Neogene South China Sea

Combined data of physical property, benthic foraminifera, and stable isotopes from ODP Sites 1148, 1146, and 1143 are used to discuss deep water evolution in the South China Sea (SCS) since the Early Miocene. The results indicate that 3 lithostratigraphic units, respectively corresponding to 21-17 Ma, 15-10 Ma, and 10-5 Ma with positive red parameter (a*) marking the red brown sediment color represent 3 periods of deep water ventilation. The first 2 periods show a closer link to contemporary production of the Antarctic Bottom Water (AABW) and Northern Component Water (NCW), indicating a free connection of deep waters between the SCS and the open ocean before 10 Ma. After 10 Ma, red parameter dropped but stayed higher than the modern value (a*=0), the CaCO3 percentage difference between Site 1148 from a lower deepwater setting and Site 1146 from an upper deepwater setting enlarged significantly, and benthic species which prefer oxygen-rich bottom conditions dramatically decreased. Coupled with a major negative excursion of benthic δ13C at ~10 Ma, these parameters may denote a weakening in the control of the SCS deep water by the open ocean. Probably they mark the birth of a local deep water due to shallow waterways or rise of sill depths during the course of sea basin closing from south to east by the west-moving Philippine Arc after the end of SCS seafloor spreading at 16-15 Ma. However, it took another 5 Ma before the dissolved oxygen approached close to the modern level. Although the oxygen level continued to stabilize, several Pacific Bottom Water (PBW) and Pacific Deep Water (PDW) marker species rapidly increased since ~6 Ma, followed by a dramatic escalation in planktonic fragmentation which indicates high dissolution especially after ~5 Ma. The period of 5-3 Ma saw the strongest stratified deepwater in the then SCS, as indicated by up to 40% CaCO3 difference between Sites 1148 and 1146. Apart from a strengthening PDW as a result of global cooling and ice cap buildup on northern high latitudes, a deepening sea basin due to stronger subduction eastward may also have triggered the influx of more corrosive waters from the deep western Pacific. Since 3 Ma, the evolution of the SCS deep water entered a modern phase, as characterized by relative stable 10% CaCO3 difference between the two sites and increase in infaunal benthic species which prefer a low oxygenated environment. Thesubsequent reduction of PBW and PDW marker species at about 1.2 Ma and 0.9 Ma and another significant negative excursion of benthic δ13C to a Neogene minimum at ~0.9 Ma together convey a clear message that the PBW largely disappeared and the PDW considerably weakened in the Mid-Pleistocene SCS. Therefore, the true modern mode SCS deep water started to form only during the "Mid-Pleistocene climatic transition" probably due to the rise of sill depths under the Bashi Strait.     

中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata壳体δ^18O的变化可分3个阶段:1)1.2~0.9 Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41 ka斜率周期;2)0.9~0.6 Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100 ka偏心率周期开始强化;3)0.6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0.9 Ma以来南海北部上层海水δ^18O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9 Ma之后显著强化。其中,表层水体δ^18O只在冰期变幅增强,P.obliquiloculata所反映的次表层水体δ^18O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9 Ma浮游和底栖有孔虫δ^18O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9~0.6 Ma时期P.obliquiloculata的δ^18O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata的δ^13C在0.02 Ma、0.49 Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ^13C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。     

印尼海道的两度关闭与西太平洋暖池的形成和兴衰

世界海洋表层水温最高的西太平洋暖池,是全球驱动大气环流的最大热源之一,也是全球热盐环流传输带的热源。新生代晚期印尼海道的关闭是暖池得以形成的基本条件。在印尼海道区划出了对印度尼西亚穿越流起阻挡作用的5道屏障,分析了5道屏障的形成过程和年代,据此提出了印尼海道两度关闭的模式。板块运动导致印尼海道关闭,有利于暖池发展,同时也存在不利的负面影响,本区构造运动对暖池的演变具有特有的双向复合控制作用;由此出发勾勒了近1000多万年来西太平洋暖池的形成和兴衰史：11～9MaBP为原始暖池形成期,9～6MaBP为暖池演化的第一衰退期,6MaBP以来为现代暖池的孕育和发展期,其间在1～0.2MaBP穿插着暖池演化的第二衰退期。上述暖池兴衰史的演化模式,得到了暖池区ODP1143站浮游有孔虫组合所反映的古海水温跃层深度的验证。     

白令海北部陆坡晚第四纪的古海洋与古气候学记录

白令海北部陆坡B2 9柱状样中放射虫Cycladophoradavisiana含量曲线和深海SPECMAP氧同位素记录的对比 ,为该柱状样建立了晚第四纪约 1 0万年以来的地层年代框架。该柱状样中微体化石、碳屑颗粒、筏冰碎屑 (石英和岩屑颗粒 )的定量分析结果表明 ,作为表层生产力指标的粗组份自氧同位素 5 .3期以来呈阶梯状增加 ,反映表层生产力阶段式的增长 ;碳屑颗粒丰度自氧同位素 5 .3期至末次冰消期的增加说明白令海末次冰消期以前气候较全新世干冷 ,天然火灾发生的概率较全新世大大增加 ;冰期和早、中全新世较高的筏冰碎屑反映了冰期和早、中全新世白令海陆架海冰的扩大以及气候转暖所导致的海冰消融的过程 ,揭示了白令海对过去全球气候变化的响应。     

南海张裂过程及其对晚中生代以来东南亚构造的启示——IODP建议书735-Full介绍

南海的形成揭示了大陆边缘张裂和盆地形成的复杂模式,尽管已经进行了广泛研究,但是关于基底岩石和深海盆沉积层的精确年代数据还很缺乏,这使得对南海张裂年代的估计存在很大的误差,对张裂机制和历史的各种假设没有得到验证.同时只有对南海的张裂过程有了精确地分析与刻画,才能更好地理解西太平洋边缘海盆地的形成以及它们在印支块体受印度-欧亚板块碰撞而向东南挤出、青藏高原隆升中可能起到的作用.2009年正式提交的国际综合大洋钻探计划(IODP)建议书735-Full建议在南海深海盆内的4个站位上实施钻探.这4个站位分布在南海盆地4个不同的次级构造单元上(南海东北部、西北次海盆、东部次海盆和西南次海盆),这样的站位设计会确保完成本建议书的整体研究目标,即揭示南海的张裂历史和它对晚中生代以来东南亚构造的启示.位于南海盆地最东北部的站位有助于确定该区域地壳的属性和验证古南海是否存在,位于西北次海盆的站住可能会提供南海的最早张裂年代,另外2个分别位于东部次海盆和西南次海盆的站位将重点确定2个次海盆的绝对年龄、基底矿物成分与磁化率以及2个次海盆的相对张裂次序.这些站位的水深大约在2 910～4 400 m,钻探深度预计到海底以下大约700～2 200 m,总的钻透深度为5 959 m,其中5 359 m穿透沉积层,另外600 m或400 m钻入基底.所有这些站位的位置是由已有的地球物理观测数据所确定,目前计划收集更多的地质与地球物理数据以满足IODP对井位调查数据的要求.     

末次盛冰期以来苏拉威西海区上层海水对快速气候变化的响应

通过对苏拉威西海MD98-2178站位浮游有孔虫定量分析、表层浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体镁钙(Mg/ca)比值反演海表温度(SST),并结合表层和次表层浮游有孔虫氧、碳同位素,探讨末次盛冰期以来,苏拉威西海区温度、盐度、生产力、温跃层深度变化及其对快速气候变化的响应.研究发现:末次盛冰期苏...     

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。