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。     

冲绳海槽北部表层沉积物中的放射虫组合

利用取自冲绳海槽北部的80个表层沉积物样品，对其中的放射虫壳体进行了定量分析研究。Q－型因子分析得到3个主因子，方差累积贡献为90．2％；3个主因子划分出了3个放射虫组合，它们的分布和组成与研究区的水团有很好的相关性。组合I以Tetrapyle circu-laris、Tetrapyle quadriloba 和Ommtartus tetrathalamus tetrathalamus等属种为主要分子，分布在西北部陆架和陆皮区，反映陆架水与对马暖流水相互作用的混合水环境；以Lithelius minor、Dic-tyocoryne profunda、Stylodictya multispina、Acrosphaera spinosa、Dictyocoryne truncatum、Spongaster tetrars、Stylodictya arachnia和Ommatartus tetrathalamus tetrathalamus等属种为主的组合Ⅱ，在东南部海槽区占优势，反映黑潮流系影响的海洋环境，同时其分布和组成又受水深的制约；以 Te-trapyle quadriloba和Monozonium pachystylum为主的组合Ⅲ仅解释了总方差的8．3％，其分布没有明显的优势区域，可能代表黑潮水到混合水的过渡环境。这3个组合的分布和变化也反映了各水体的活动范围。     

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。     

南黄海EY02-2孔碳酸盐含量特征与沉积物来源

南黄海中部泥质区EY02—2孔柱样碳酸盐含量在0～34．55％之间变化,呈现为大西洋型CaCO3溶解旋回;冰后期以来碳酸盐高含量与高碳酸盐的现代黄河和废黄河物质有关;而末次间冰期碳酸盐极高含量与贝壳含量有关。     

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...     

东海中陆架晚第四纪底栖有孔虫定量分析

利用东海中陆架EY02-1孔的柱状样品对底栖有孔虫动物群进行了定量分析研究,结合Q型因子分析及AMS“C测年数据,对东海中陆架古水团演化进行了初步探讨。Q型因子分析得到5个主因子．方差累积贡献为84．9％,这5个有孔虫组合在钻孔相关层位上反映特定的古水团特征。主因子1为Elphidium magellanicum组合,代表低温低盐沿岸水团(5～10m);主因子2为Bolivina robusta组合,代表中陆架水团(50～100m);主因子3为Protelphidium tuberculatum组合,代表外延的古黄海冷水团;主因子4为Florilus decorus组合,代表内陆架水团(0～50m);主因子5为Epistominella naraensis组合,代表水体较凉的水深大于30m的内陆架水团。结果表明,冰后期以古长江冲淡水为主体的低温低盐沿岸水团、中陆架水团及内陆架水团交替影响EY02-1孔附近中陆架。在氧同位素3期以古长江冲淡水为主体的东海沿岸流与外延的古黄海冷水团控制着有孔虫组合。在氧同位素5a-5c期间,EY02-1孔附近中陆架可能已受到古黄海冷水团的影响。该孔顶部11．4m含大量贝壳的细砂沉积可能对应氧同位素1期U2层潮流沙脊脊部沉积,细砂平均沉积速率高达0.877mm／a。     

冲绳海槽南部热液区附近柱状沉积物中微生物的垂直分布多样性及其对环境因子的响应

近年来,海底热液环境中的微生物及其环境适应机制已经成为海洋科学研究的热点。目前,相关的研究主要集中在表层沉积物及微生物的水平分布多样性方面,而对柱状沉积物中微生物垂直分布多样性研究却很少。本文基于西太平洋冲绳海槽南部热液区附近S2站位的柱状沉积物样品,通过对其不同层位的样品进行分离培养和16S rRNA基因高通量测序,揭示了样品中可培养微生物和总体微生物的垂直群落分布特征,同时结合对样品主量元素、微量元素、碳氮含量等指标的评估和冗余分析等统计学方法,讨论了微生物群落结构及其对环境因子的响应。研究发现该位点的柱状沉积物有机质含量较为贫乏,存在两个富含Cu-Zn-Pb的层;各个层位的沉积物中微生物类群均以变形菌为主要类群,同时表层沉积物表现出更高的微生物多样性。此外研究还表明柱状沉积物中有机碳含量与其微生物的群落组成有着更为密切的关系。总之, 本研究的结果和获得的菌种资源为进一步深入研究海底热液环境中微生物参与元素地球化学循环的过程提供了一定的基础。     

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。     

西太平洋暖池区古海洋学研究

热带西太平洋对现代全球气候系统有举足轻重的影响,其中"西太平洋暖池"区的变异对调节全球气候发挥着极为重要的作用。越来越多的证据表明在轨道—亚轨道尺度上暖池对全球古气候的变化也有着重要的调控作用,低纬热带西太平洋已成为近十几年来古海洋学研究的重点地区之一。从表层海水古温度和古生产力记录、千年尺度的快速气候变化、厄尔尼诺—南方涛动(El Nio-Southern Oscillation,ENSO)式变化以及暖池强弱变动及其位移等角度梳理了西太平洋暖池区古海洋学研究的现状,综述了目前对暖池区海洋环境演化及其气候效应的已有认识,针对目前暖池区古环境研究的状况探讨了未来工作中应重视的科学问题。