深海沉积物早期成岩过程中的Ba循环及其古海洋环境意义

深海沉积物蕴藏了丰富的古海洋环境变化信息.利用沉积物中的某种替代指标,有效地恢复古海洋环境变化历史是海洋地球化学家和古海洋学家致力研究的课题.海洋系统中Ba元素的地球化学行为及其与古海洋环境的关系研究表明,深海沉积物中Ba元素的丰度和变化特征能够很好地揭示古海洋环境变化信息.根据海洋系统中Ba元素地球化学研究的最新进展,系统归纳了深海沉积物中Ba的来源、富集相态及其在早期成岩过程中的行为,并在此基础上,探讨了沉积物中Ba元素丰度变化特征与古生产力和沉积物中甲烷释放通量的关系.     

近3万年来南海北部碳酸盐旋回及古气候意义

选取2005年"海洋四号"在南海北部海域溶跃面之上获得的ZHS-176柱状样品,分析了其碳酸钙的含量,结果表明,南海北部海域近3万年来碳酸盐含量在间冰阶时较高,冰阶时降低,其旋回特征自下而上主要分为5个阶段:(Ⅰ)末次冰期以来,碳酸钙含量偏低;(Ⅱ)冰消期,碳酸钙含量升高,出现第一个高峰;(Ⅲ)早冰后期,碳酸钙含量明显降低,出现低谷;(Ⅳ)中冰后期,碳酸钙含量升高,出现第二个高峰;(Ⅴ)晚冰后期,碳酸钙含量略微降低。ZHS-176柱碳酸盐含量变化总体表现出"大西洋型旋回"的特征,但在早冰后期,尤其是在8.5~7.5 ka B P时出现了一次明显的低钙事件,可能与陆源物质输入增加以及深海溶解作用增强有关。     

北冰洋西部沉积物黏土的Sm-Nd同位素特征及物源指示意义

通过对北冰洋西部(楚科奇海及北部边缘地带、加拿大海盆)34个表层沉积物样品中黏土组分的Sm-Nd同位素分析,结果表明:(1)黏土组分的Sm-Nd同位素分异明显,可将沉积物划分为北部、西部、南部和东部等多个同位素物源区;(2)在楚科奇海,太平洋入流的向北输运自西向东形成了3个不同的同位素物源区,沉积物的c(147Sm)/c(144Nd)比值、ε_Nd(0)值和T_DM年龄自西向东呈递减趋势;(3)在研究区北部,顺时针方向流动的波弗特涡流将马更些河物质向西搬运至加拿大海盆和楚科奇高地,使该区沉积物ε_Nd(0)值明显偏低,T_DM偏大;(4)在楚科奇海北部外陆架、海台和陆坡区,太平洋水、大西洋水和波弗特涡流的相互作用使该区沉积物T_DM年龄的标准偏差大,同时出现了南-北源和西-南源等同位素混合类型。     

南海北部陆坡沉积物“Ba峰”及其天然气水合物分解指示意义

深海,特别是天然气水合物区的沉积物-孔隙水体系中,Ba循环受到孔隙水中的硫酸盐(SO24-)和甲烷(CH4)之间的氧化还原反应的强烈制约。沉积物中"Ba峰"的存在体现了SO2-4亏损的长时间累积效应,并与海平面变化制约下的天然气水合物分解有关。南海北部陆坡ODP1146站钻孔上部深度185m沉积物中发育了4个"Ba峰",其中发育于深度约58m的"Ba峰"(F3)与当前SO2-4-CH4反应界面(SMI)深度一致,推断其他3个"Ba峰"(F1、F2和F4)对应的SMI深度分别约为24m、46m和84m。"Ba峰"最大峰值与沉积物Cl通量减小和冰期-间冰期转换带的对应性表明:在冰期,海平面大幅度降低诱发的浅水区(如东沙群岛附近)天然气水合物的分解持续释放了低盐度、高浓度CH4流体,其中部分流体迁移至ODP1146站所在的陆坡区沉积物中,导致了间隙水中SO2-4的持续亏损和自生Ba的长时间累积,结果在冰期-间冰期转换阶段形成显著的"Ba峰";同时,部分逸散于大气中的CH4加快了冰期的结束。在距今约50万年的冰期-间冰期旋回制约下的海平面周期性变化过程中,南海北部浅水区天然气水合物分解释放的低盐度和高浓度CH4流体也间歇地迁移至深水陆坡沉积区,导致了多个"Ba峰"的形成和沉积埋藏。"Ba峰"可以用于评价历史时期南海北部陆坡天然气水合物分解释放甲烷通量的变化。     

北极拉普捷夫海夏、秋季颗粒有机碳的分布与来源

随着全球变暖的加剧,北极陆架边缘海碳的源汇过程对全球碳循环的影响及其气候环境效应日益显著。拉普捷夫海作为北冰洋典型的陆架边缘海,在大河、海冰、海洋初级生产力及海岸侵蚀的影响下,该区沉积有机碳的来源、输运和埋藏等过程独具特色。本文基于2018年中俄第二次北极联合科考获得的悬浮颗粒物样品和水文资料,研究了夏末秋初拉普捷夫海颗粒有机碳的分布特征、来源及其影响因素。结果表明,颗粒有机碳（POC）的浓度位于35.27～1 185.58 μg/L之间,平均为172.65 μg/L。受河流输入、海岸侵蚀和海洋初级生产力的影响,表层POC浓度分布呈现近岸高、远岸低趋势;底层POC浓度分布主要受控于沉积再悬浮作用,高浓度POC出现在勒拿河三角洲的东部区域。总悬浮颗粒物浓度与POC浓度总体呈显著正相关,显示出其对POC空间分布的直接影响,且两者在底层中的相关性要高于表层,表明不同层位的POC可能存在来源差异。研究区POC的δ13C值处于?31.03‰～?25.79‰之间,表层δ13C值较底层明显偏负,且部分站位的δ13C值甚至低于周边陆源有机碳的端元,这反映了可能除陆源输入的贡献外,近海浮游植物直接利用大量陆源有机质降解产生的溶解无机碳的过程也对该区域POC的供应和来源解析具有重要的影响。     

南海北部ZHS-176孔古海洋学记录:氧同位素和有机碳

对南海北部陆坡ZHS-176孔进行浮游有孔虫氧同位素和有机碳的研究,重建了末次冰期以来的古气候演化历史。ZHS-176孔浮游有孔虫氧同位素分析揭示了末次冰期期间的气候波动,如末次盛冰期、Heinrich事件1、Blling-Allerd暖期与新仙女木事件在南海北部陆坡均有响应。同时,在全新世阶段存在3个强降水期和3个弱降水期。ZHS-176孔有机碳以生物成因为主,随着夏季风的增强,陆源物质含量增加,但在3kaBP以后由于华南地区夏季风减弱而导致陆源输入减少。     

南海北部陆坡沉积物硫酸盐-甲烷反应界面深度的空间变化及其对甲烷水合物赋存状态差异性的指示意义

海洋沉积物中的硫酸盐-甲烷反应界面（SMI）的深度变化能够指示下伏甲烷水合物的赋存状态。本文通过对南海北部陆坡天然气水合物潜在分布区沉积物间隙水化学和自生碳酸盐氧、碳同位素组成资料系统分析和对比,探讨了南海北部陆坡沉积物的SMI深度空间变化对下伏甲烷水合物的赋存状态的指示意义。结果表明,南海北部陆坡沉积物的SMI的深度呈现出从西南-东北变浅的趋势,这一趋势与自生碳酸盐的碳同位素组成揭示的甲烷释放量增大趋势有很好的对应关系,进而表明在南海北部陆坡从西南-东北甲烷水合物的埋藏深度变浅或者甲烷水合物的分解程度增大。     

Molecular biomarker record of paleooceanographic environment in the East China Sea during the last 35000 years

By reference of the δ¹⁸O and δ¹³C isotopic compositions of G.sacculifer and accelerator mass spectrometry (AMS)¹⁴C dates, the U _K ³⁷ , ∑C _– ²¹ /∑C _+- ²² and Pr/Pn in core DGKS9603 have been used to characterize the changes of paleooceanographic environment occurring in the East China Sea (ECS) during the last 35000 years. The stratigraphic records of these proxies have shown that during the last 35 ka the Okinawa Trough has gone through 7 stronger cold-climate events (C₁–C₇) and 9 terrigenous matter-decreasing events (e₂–e₉), of which, the C₁ corresponds to the cold episode occurring in the middle late Holocene, C₂–C₄ and C₇ correspond to the H₁–H₄ events, respectively. e₁ and e₃–e₈ correspond to the decrease of sea surface temperature (SST), respectively. The terrigenous inputs increased when Heinrich events occurred. Climate colding resulted in the decrease of terrigenous matter transported by rivers, and the increase of that transported by winter monsoon. Heinrich events are closely related to East Asia monsoon. During the Last Glacial Maximum (LGM, 15.5–25.8 Cal ka BP), reduction environment fluctuated strongly, bringing forth three stronger reduction events (R₁–R₃) and one weaker reduction event (O), of which, R₁–R₃ correspond to the decrease of SST and increase of terrigenous nutrient and O corresponds to the decrease of terrigenous nutrient. The fluctuation of reduction condition must be related to the change of sea surface productivity.