太平洋中部海域表层沉积物中有孔虫组合的初步研究

有孔虫壳体既是大洋沉积物的重要组成部分,又是海洋沉积环境的灵敏标志.在海洋地质工作中,无论是海底地层年代、古气候、古海洋学、洋底扩张还是碳酸盐溶解旋回的研究,都需要依靠有孔虫分析的成果.近二十年来,我国对于陆架海区的有孔虫区系和分布规律,已经进行了不少工作,然而对大洋有孔虫的研究却未进行.国家海洋局于1978年在太平洋中部海域进行海洋调查,取得了许多洋底沉积样品,为研究太平洋有孔虫提供了丰富的材料.     

南海北部17937岩心四万年来古环境变化的分子有机地球化学记录

以分子有机地球化学为手段对南海北部四万年来的古环境古气候研究表明, U₃₇k’-SST表层水温在冰期、间冰期平均范围分别为27℃和24℃, LGM与全新世温差达4.5℃; 以高分子量烷烃所代表的陆源物质输入和长链不饱和酮化合物所代表的海洋初级生产力都呈现冰期高、间冰期低特征, 表明冰期时陆源物质输入的增加和海洋表层生产力的提高; 正构烷烃C₃₁/C₂₇记录了南方大陆的植被由冰期时草本植物占优势向间冰期时木本植物占优势的转变.说明南海在末次冰期以来气候的不稳定性, 和海陆生态系统对气候变化的响应以及分子有机地球化学在古环境古气候研究中的巨大潜力.      

南海ODP1143站上新世至更新世天文年代标尺的建立

基于底栖有孔虫δ18O的精确的年代标尺是古海洋学研究的基础, 特别是长度超过5 Ma, 分辨率小于5 ka的连续δ18O记录在全球大洋深海记录中更是凤毛麟角.在大西洋和东太平洋已经建立起了类似的代表性剖面, 如大西洋ODP659站和东太平洋ODP846站, 但在对全球气候有着重要影响的“西太平洋暖池区”还没有建立起这样的剖面.以南海大洋钻探184航次1143站底栖有孔虫的δ18O为材料, 建立了西太平洋地区跨越5 Ma、分辨率达2~ 3 ka的天文年代标尺.天文调谐的基本原理参照Imbrie et al.(1984), 并将斜率周期上8 ka的相位差和岁差周期上5 ka的相位差从晚更新世扩展到5 Ma; 调谐目标选用Laskar(1990)的斜率和岁差; 调谐方法采用了有别于ODP659站和ODP846站的自动轨道调谐方法(Yu and Ding, 1998).调谐结果显示, 1143站190.77 m、191个冰期、间冰期的深海沉积记录了5.02 Ma的南海古海洋学历史; 1143站布容/松山磁性反转事件的年龄为0.78 Ma, 与前人研究结果一致; 15个识别出的浮游有孔虫生物事件年龄部分与已经发表过的年龄相吻合, 部分为该生物事件在南沙海区的新年龄.由年代标尺推导出的南海沉积特征显示, 2.9 Ma是沉积速率的一个转折点, 在此之前, 平均线性沉积速率只有39.5 m/Ma, 冰期、间冰期平均波动幅度为50 m/Ma; 2.9 Ma以后, 平均线性沉积速率猛然上升到65.4 m/Ma, 冰期、间冰期平均波动幅度为200 m/Ma.此外, 南海的沉积速率还显示出冰期或间冰期中的亚冰阶沉积速率高, 而相邻的间冰期或亚间冰阶的沉积速率低, 这种特点在更新世尤为典型.这可能与全球冰量变化带来的冰期、间冰期差异性风化剥蚀和搬运有关.      

青藏高原隆起及海陆分布变化对亚洲大陆气候的影响

我们利用经过改进的NCARCCMI动力气候模式并综合出一个40～50MaB．P．的下垫面情景,进行了海陆分布和SST分布由古代到现代、青藏高原由隆起初期、隆起到现代高原一半和现代高度共5个情景的数值试验。结果表明,从古代到现代,模拟的中国气候是变冷的并且东部变湿而西北部变干。青藏高原的隆起是模拟出来的中国变冷的主要原因。青藏高原从隆起初期到隆起到现代高度一半时期中国地区降水是增加的,但当继续隆起后降水却有所减少,尤其是中国西北地区。本文还对海陆分布和SST分布变化以及青藏高原隆起对手风环流的影响作了分析。     

晚中新世植被变更与光合作用演化

光合作用酶Rubisco出现于太古代,对于以后地质时期里大气的CO2降低并不适应。晚中新世大幅度扩展的C4植物,就是光合作用演化的一种途径,适应于CO2浓度较低的大气,也适应于温暖而季节性干旱的季风气候。C4与C3植物碳同位素的重大差异,又为利用古土壤和哺乳类牙齿珐琅质的δ13C分辨C3、C4植物在植被中的比例提供了条件。自从发现巴基斯坦晚中新世古土壤层δ13C突变以来的10余年,围绕着C4植物扩展究竟反映季风气候,CO2浓度下降,还是干旱化,国内外学术界展开了热烈的讨论,至今尚属未解之谜,但从中可以吸取研究地球系统演变的经验教训。     

南海西部表层沉积物碎屑矿物分布特征及其物源

南海西部海域的物源研究程度相对较低,尤其对中段的物源有较大的争议。通常认为中部没有大河注入,其物源主要来自其南北的湄公河和红河。笔者通过对该区表层沉积物的系统取样及碎屑矿物分析鉴定认为,碎屑矿物主要分布于南部陆架区和中部陆坡区域。根据因子分析,南海西部碎屑矿物可以明显分为南部、中部、北部三区。南区陆架碎屑矿物主要由重矿物金红石、锐钛矿、白钛矿、锆石、透闪石、十字石及轻矿物石英、长石等组成,原岩应以岩浆岩类为主,包括部分变质岩;中区陆坡以十字石、透闪石、电气石、褐铁矿及黑云母、白云母为主,原岩可能主要为变质岩类;北区陆坡碎屑矿物少,组合特征不明显。各区不仅组合特征明显不同,且各区分界明显,表明其物质来源明显不同,南区物源主要来自红河和加里曼丹岛;中部海域的碎屑矿物组合与中南半岛大量出露的变质岩基本吻合,表明其物源主要来自中南半岛,而不是来自其南北的湄公河和红河。     

太平洋美拉尼西亚海盆深海碳酸盐溶解旋回的初步研究

深海碳酸盐溶解作用,是大洋沉积研究中重要的课题之一;由于溶解强度的变化而造成的碳酸盐溶解旋回,也是海洋学探讨的重要方面。1978年,国家海洋局在西赤道太平洋海区采集了一系列深海沉积柱状样和表层样,为我国研究深海沉积提供了资料。本     

从相位差探讨更新世东亚季风的驱动机制

南海南部ODP1143站和北部ODP1144站的深海有孔虫氧碳同位素、蛋白石和孢粉记录第一次揭示了更新世轨道尺度上东亚季风演变与轨道驱动及全球冰量变化的关系. 1143站和1144站的Globigerinoides. ruber δ¹³C、蛋白石百分含量、松类花粉(Pinus)和草本花粉的百分含量均表现出很强的偏心率、斜率和岁差周期. 1143站的G. ruber δ¹³C与地球轨道参数(ETP = 正交化的偏心率+正交化的斜率-正交化的岁差)在偏心率、斜率和岁差周期上都相关, 然而大部分的相关关系都集中在岁差周期上; 其他的季风替代性指标与ETP只在岁差周期上相关. 这说明更新世热带地区的气候变化主要受地球轨道的岁差控制. 东亚季风替代性指标与有孔虫δ¹⁸O曲线的对比以及它们之间的交叉频谱分析表明, 更新世全球冰量变化对东亚季风至少是东亚冬季风产生了重大的影响, 这与印度季风的驱动机制显然不同. 东亚季风, 至少是东亚冬季风在岁差周期上的演化, 部分地受控于地表的感热对太阳辐射的响应, 也受控于南海表层海水的潜热对太阳辐射的响应.     

地球深部与表层的相互作用

板块理论和全球变化是20世纪地球科学中的2大突破性进展.进入21世纪,地球系统科学进入将这两方面结合起来,探索地球深部和表层系统的相互作用,即固体地球动力学与行星循环(planetary cycle)的新阶段.根据最近国际综合大洋钻探计划关于2013年后学术新方向的讨论,从俯冲带加工厂、大洋中脊与巨型火成岩省3个方面进行介绍,提出我国打破传统的学科界限、迎接新方向的建议.     

中国东部晚更新世以来海面升降与气候变化的关系

晚更新世以来,气候与海面发生了很大变化,对这一段历史,世界各地研究得比较详细,提出的资料最丰富,出现了各种气候曲线和海面变化曲线,许多作者正在进一步探讨它们之间的内在联系.为阐明世界范围的气候与海面变化的规律,把近年来所积累的中