早全新世白令海北部陆坡沉积环境快速变化

理解增暖背景下海洋环境的演化过程是海洋学和气候学一项重要的研究内容。在地质时期,地球经历了多次增暖时段（包括早全新世）,这为认识海洋环境演化过程提供了重要参考。早全新世全球气候经历了快速增暖,并伴随着冰原融化和海平面快速上升,对包括白令海在内的高纬边缘海的沉积过程和海洋环境产生显著影响。白令海发育宽阔的大陆架,毗邻北美大陆,接受来自育空河、阿纳德尔河和库斯科维姆河物质的供给。目前我们对白令海如何响应早全新世气候的认识还存在明显不足。本研究对位于白令海北部陆坡LV63-19-3岩心沉积物中陆源碎屑组份进行了高分辨率调查,结合沉积年龄模型,研究了早中全新世（距今11.7～5.5 ka）白令海北部陆坡陆源沉积演化过程。研究结果显示,在距今11.5～11 ka,白令海北部陆坡沉积速率高达392.9 cm/ka,在距今约9.7 ka以后降至17.2 cm/ka。在距今11～10.7 ka,发现一层厚约40 cm的暗色纹层状沉积层。在高沉积速率时段,沉积物平均粒径较细,距今9 ka以来平均粒径逐渐增大。主微量元素分析结果表明,陆源碎屑沉积物母岩性质以长英质沉积物为主,并存在少量火山碎屑源贡献。白令海北部陆坡高沉积速率事件对应于冰原融水脉冲（MWP）-1B事件（距今11.4～11.1 ka）,并导致白令海陆坡硅质生产力勃发。在距今11～10.7 ka研究区春夏季海冰覆盖增加抑制表层水体氧供给,夏、秋季持续冰川融水和高表层生产力进一步加剧了水体层化和海洋内部消耗,共同促进了纹层状沉积层的形成。距今9 ka以来白令海季节性海冰活动增强,但是陆源碎屑物质质量累积速率则逐渐减小,表明随着海平面上升,供给到研究区的陆源物质减少。我们认为早全新世白令海北部陆坡沉积环境快速变化是海平面、冰融水脉冲事件和季节性海冰活动共同作用的结果,实际上受高纬日射量、北美大陆冰原融化和全球气候变化控制。     

西北太平洋九州-帕劳海脊北部KPR12岩芯40万年来有机碳来源、埋藏特征及其环境响应

西北太平洋海陆相互作用强烈,受黑潮和亚洲大陆风尘输入影响显著,是研究海洋沉积物中有机碳埋藏与陆源输入、海洋初级生产力和海洋环境演化关系的理想靶区。本研究基于采自九州-帕劳海脊北部的重力活塞647 cm长的KPR12岩芯,分析了总有机碳（TOC）、总氮（TN）、有机碳稳定碳同位素组成（δ¹³C_TOC）、蛋白石（Opal）以及粒度等指标,初步探讨了近40万年来轨道尺度沉积有机碳的来源、埋藏特征及其影响机制。岩芯的TOC含量平均值为0.214%,呈冰期较高、间冰期较低的旋回特征。岩芯沉积物粒度的不同端元反映了研究区风尘输入大致呈冰期较高的趋势。岩芯的δ¹³C_TOC（-25.24‰~-21.04‰,平均值为-22.59‰）显示有机质以海源为主（约62%）,海源有机碳含量趋势与TOC的变化一致。研究区不同时期陆源物质的输入受风尘输送和黑潮的综合控制,黑潮增强可能对该区间冰期陆源有机碳贡献的升高有一定影响。岩芯中TOC与Opal含量的相关性分析表明,海洋初级生产力可能不是控制该岩芯有机碳含量变化的主要原因。冰期-间冰期旋回中的深层水通风条件、黑潮和北太平洋中层水的发育以及陆源细颗粒物质输入可能共同影响着本区沉积有机碳的降解与埋藏保存。

     

冲绳海槽表层沉积物放射虫属种空间分布特征及其影响因素

为探究冲绳海槽放射虫属种的空间分布特征及其海洋学意义,对采自冲绳海槽北部、中部和南部3个海域的34个表层沉积物中的放射虫群落组成特征进行了系统研究。总体看来,冲绳海槽表层沉积物放射虫丰度较高,群落组成以热带-亚热带暖水放射虫属种为主,其中优势种为Tetrapyle octacantha group、Spongodiscus resurgens和Euchitonia furcata。结果表明冲绳海槽放射虫属种存在明显的区域差异性,除T.octacantha group以外,其余暖水指示种含量总体上均呈现南高北低的变化趋势。冲绳海槽北部陆架-陆坡区受长江冲淡水的影响,温度和盐度变化较为剧烈,因此可能不利于大多数放射虫暖水指示种的发育,但T.octacantha group却因自身适宜生存的温度范围较大,进而得以在冲绳海槽北部陆坡区呈现出高值。较高的中层水温度可能是抑制亚北极中层水指示种Cycladophora davisiana在冲绳海槽分布的主要因素,而冲绳海槽的高海槛则限制了太平洋深层水种Carpocanistrum papillosum和Cornutella profunda的入侵。冲绳海槽放射虫的空间分布对区域海洋环境特征有着很好的响应,因此可以为古环境重建研究提供重要依据。     

毛乌素沙地臭柏根系分布及根量

毛乌素沙地臭柏(Sabina vulgaris)灌丛根量、根系直径和分布特征的研究结果表明,臭柏根系分布深度可达2.0 m,水平延伸幅度达灌丛边缘以外1.0 m左右处;其根量主要集中在0~60 cm的土层内,占根系总量的60%~70%,呈倒金字塔型分布。根系直径以< 3 mm的细根居多,占剖面总根量的72%左右,集中分布在0~30cm的土层中。> 7 mm的粗根数量很少,占总根数的0%~5%。臭柏根量和直径分布特征依立地条件及土层深度的不同而异。     

乌兰布和沙漠农田沙害特征及其时空变化规律

风沙严重威胁着乌兰布和沙漠农田的健康运行。通过野外调查与室内分析相结合的方法,对农田沙害形式、特征及时空变化规律进行了分析。结果表明:①流沙入侵和土壤风蚀是危害农田的主要形式,其沙源主要为绿洲内部土壤风蚀和零星分布的流动沙丘及绿洲外部的流沙前移和风沙流活动;②农田沙害具有普遍性、季节性、各向异性、累积性和影响因素的多样性等特性;③绿洲内农田土壤风蚀由绿洲边缘向绿洲中心逐渐减弱,风蚀深度和强度下降。同一林网内,则由边缘向中心增加,防护林及地埂后一定距离内表现为沉积,其余地段表现为风蚀;沙质农田较黏质农田的风蚀深度和强度大。时间变化上,表现为秋季弱,春季强的特点。     

预处理对海洋黏土矿物XRD测试结果的影响

海洋沉积物为环境和古气候再造提供良好的地质示踪记录,其中海洋黏土矿物被作为有效指标广泛应用。黏土矿物的预处理方法对其相对组成计算结果影响较大,因此寻找适合不同海域环境简便而有效的预处理方法是黏土矿物研究中很有意义的工作。从渤海中部和印度洋海盆选取2个表层沉积物样品分别代表浅海和深海沉积物,采用不同的预处理方法进行处理。通过其X射线衍射(XRD)测试结果进行对比分析,探索适合特定区域黏土矿物的预处理方法。结果显示,预处理中使用的双氧水、盐酸、醋酸和连二亚硫酸钠-重碳酸钠-柠檬酸钠(DCB)等都对样品黏土矿物分析结果产生一定的影响。若碳酸盐衍射峰不掩盖黏土矿物的信息表达,可不用盐酸或者醋酸去除碳酸盐;DCB方法去除氧化铁时所加试剂会与黏土矿物层间离子发生交换导致数据失真,因此建议一般不使用;去除有机质能促使黏土矿物更好的分散,且质量分数为10%的H_2O_2为最佳。     

渤海沉积记录的末次冰期千年尺度古环境与古气候变化

末次冰期千年尺度古气候变化事件在全球大部分载体中均有不同程度的记录,但在海岸带-陆架区的沉积记录中该事件还未见有报道。对取自渤海的BH08孔上部26m的岩芯进行了高分辨率粒度测试与分析,结合AMS 14C测年结果和微体古生物特征,探讨了研究区末次冰期以来古环境和古气候变化。运用粒级-标准偏差法对粒度数据进行研究,发现BH08孔敏感组分(88.4~148.7μm)的变化记录了末次冰期D-O(Dansgarrd-Oeschger)旋回冷暖事件:在暖期时敏感粒级粗组分(88.4~148.7μm)的含量低,而在冷期时含量高,且可以与反映东亚夏季风的指标对应。在暖期时,强盛的夏季风带来丰富的降水,增加的径流可以将粗粒沉积物搬运至更远的下游区,且暖湿气候有利于植被的发育,使得流域内粗粒沉积物减少;而在冷期呈现相反的变化趋势。我们推测,在末次冰期低海面的背景下,格陵兰和北大西洋等高纬地区气候变化导致大气环流和/或洋流系统发生改变,从而对东亚夏季风降水的调控造成河流输入物质的变化可能是造成BH08岩芯敏感组分变化的主要原因。     

3万年以来日本海西部海冰活动变化

海冰是现代气候系统的一个基本组成要素,对气候变化有着重要的调控作用。现今日本海西部仍发育有限的季节性海冰,也是深层水形成的关键区域。由于缺乏沉积岩芯,长期以来对日本海西部海冰范围变化的历史还缺乏深入的认识。本文对日本海西部LV53-18-2岩芯中长393 cm的沉积物进行了粒度分析,采用粒径端元分析方法,重建了过去30.0~5.0 ka海冰和底流活动历史。粒径端元(EM)分析显示,端元3(40~160 μm)是指示海冰活动的有效指标;EM1(2~20 μm)与可分选粉砂平均粒径呈现一致的变化趋势,是指示底流活动的有效指标,但在15.0~7.8 ka受到冰筏碎屑影响。日本海西部海冰活动由冬季海冰形成和春/夏季海冰融化条件的共同制约。末次冰期-冰盛期(30.0~18.0 ka),在强盛东亚冬季风(EAWM)和低太阳辐射量控制下,日本海西部季节性海冰活动保持微弱;在末次冰消期晚期-中全新世早期(15.0~7.8 ka),EAWM仍然强盛,同时北半球高纬日射量和海平面升高,导致海冰活动十分活跃;7.8~5.0 ka以来,随着EAWM减弱和对马暖流入侵,日本海西部季节性海冰活动显著减弱。在海因里希冰阶(HS)1时段(17.5~15.0 ka),大西洋经向翻转流减弱诱发EAWM增强,同时北半球夏季太阳辐射量和海平面都相对较低,可能导致日本海西部海冰持续覆盖。在季节性海冰形成时期,盐析过程增强了水体垂向对流和底流活动,但是在HS1,深层水体形成源区被常年海冰覆盖,抑制了深层水形成,减弱了研究区底流活动。

     

37 ka以来日本海沉积物有机质碳和氮稳定同位素变化及其古海洋学意义

海洋沉积物有机质碳氮稳定同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)广泛用于有机质来源示踪、古生产力和古海洋环境重建。日本海沉积物δ¹³C和δ¹⁵N值一个显著特征是在末次冰盛期(LGM)同步负偏,但是对这一现象产生的原因以及他们的演化过程的认识仍然存在明显不足。在本研究中,我们详细调查了37 ka以来日本海中部LV53-23-1岩心沉积物δ¹³C和δ¹⁵N演化历史。结果显示,沉积物δ¹³C和δ¹⁵N分别介于-26.3‰至-22.5‰和1.6‰至6.1‰,低值出现在LGM(26.5~17 ka)暗色层状泥发育时期,指示较强的陆源输入贡献。在Heinrich冰阶1时期(17~14.5 ka),δ¹³C和δ¹⁵N快速正偏,表明日本海海洋环境发生了明显的转换,对应于对马海峡淹没及对马暖流入侵。14.5 ka之后,沉积物δ¹⁵N值恢复到5‰,与开阔大洋海水硝酸盐的δ¹⁵N值近似。我们采用二端员混合模型粗略地估算了有机质来源的相对贡献。LGM时期陆源有机质贡献介于65%至80%,14.5 ka以后海源有机质贡献介于60%至80%。除了增加的陆源有机质贡献以外,LGM时期沉积物δ¹⁵N亏损还涉及如下过程:(1)较高的含Fe沙尘供给提高日本海表层海洋生物固氮效率;(2)缺氧环境盛行减弱成岩作用对沉积物δ¹⁵N影响。37 ka以来,日本海沉积物δ¹³C和δ¹⁵N变化与有机质来源、营养盐的供给、表层生产力和沉积物氧化还原条件相关,实际受海平面和全球气候制约。     

海南岛陵水新村港表层沉积物无机碳分布特征及其指示意义

新村港位于海南省陵水县东南部, 面向南海, 是海南岛不可多得的天然避风港, 同时新村港是一个为潮汐所控制的近封闭状的天然潟湖。 本文在海南陵水新村港采集33个表层沉积物, 同时, 在各站位使用多参数水质仪(YSI)测量了水层的水温、pH值数据, 通过对海南陵水新村港的表层沉积物的粒度分析和无机碳数据分析, 研究了该地区表层沉积物无机碳的特征及其指示意义。结果表明, 新村港的平均粒径是在0.8~7.9ø之间波动, 平均值为4.4ø, 湾内粒径较细并向岸边逐渐变粗; 分选系数是在1.1~2.5之间波动, 平均值为1.8, 分选较差。同时研究表明温度、pH值以及人类活动都对新村港的无机碳含量产生影响。新村港的无机碳含量具有北部高、西部低, 湾内高、口门低的特点。其高值区出现在湾内以北的水域, 最大值可达10.6 %, 并随着离口门距离的减小而逐渐降低; 低值区出现在研究区的西部及其南部, 梯度变化较小。其最大值十分接近于珊瑚礁的碳酸钙的无机碳含量(12 % ), 说明在湾内表层沉积物中珊瑚礁碎屑是主要成分, 主要来自附近的珊瑚礁平台。