ESR测年法在海洋碳酸盐岩测年中的应用

选用珊瑚与珊瑚礁等典型海洋碳酸盐岩,主要针对ESR测年中有关测试与年龄估算的偏离问题开展了系统研究。通过对珊瑚与珊瑚礁样品进行辐照剂量响应实验发现,海洋碳酸盐岩样品在低剂量辐照时要采用较小剂量辐照;在年剂量估算时应进行辐照效率实验或选择合适的k值;在测试较老海洋碳酸盐岩样品的ESR年龄时,应开展热活化实验,研究样品的平均寿命。     

黄岩岛环礁地貌近40年变化的遥感分析

重建珊瑚礁的地貌变化历史将有助于理解珊瑚礁对气候变化的响应规律。因此,本文选择以南海中部相对孤立、低潮时部分露出的黄岩岛环礁（15°09'N,117°45'E）为对象,基于1977年至2019年间的Landsat和Sentinel-2共22景遥感影像来探讨南海珊瑚礁地貌的变化历史与规律。首先结合实测水深数据探讨遥感影像灰度的变化与珊瑚礁地貌带分界线位置的对应关系;然后通过基于梯度矢量流的主动轮廓线模型（GVF-Snake）和手动边缘提取相结合的方式,提取出黄岩岛环礁主要的地貌带分界线;进而利用数字化海岸线分析系统（DSAS）定量分析这些地貌带分界线位置的变化,并利用线性拟合来探讨这些地貌面积的变化趋势。结果表明：1）黄岩岛外海与礁前斜坡分界线、礁前斜坡与礁坪分界线、潟湖坡与潟湖底分界线均具有向外海移动的趋势,它们的平均移动速率分别是0.36 m/a、0.06 m/a和0.23 m/a,而礁坪与潟湖坡分界线则具有向潟湖移动趋势,平均移动速率为0.16 m/a;2）潟湖底的面积和礁体总面积都呈现增加的趋势,潟湖坡的面积有减少趋势,礁坪的面积则在1977年至1997年间以114523 m²/a的速率增加,其后在1997年至2019年间则以11289 m²/a的速率减少。进一步分析认为,近40年来,黄岩岛珊瑚礁生态系统退化致使其造礁能力的减弱,加之海平面上升、风暴潮侵蚀、海水溶解等因素的综合影响,导致黄岩岛珊瑚礁面积减少。

     

藏北申扎地区上二叠统木纠错组的建立及皱纹珊瑚组合

在申扎县城东南木纠错南东岸附近发现一套巨厚的以白云岩、白云质灰岩为主组成的岩系,厚达2348m。该岩系整合覆于下二叠统下拉组之上,并于其底部发现中国南方晚二叠世早期珊瑚动物群中的重要分子WaagenophyllumindicumcrassiseptatumWu和LiangshanophyllumstreptoseptatumWang两种,与其共生的还有Lobatophyllumzakan-genseWu和WaagenophyllummegacolumetumWu,它们共同组成一个晚二叠世早期特有的皱纹珊瑚动物组合,命名为Waagenophyllum-Liangshanophyllum-Lobatophyllum组合。将含有这一珊瑚化石组合的以白云岩、白云质灰岩为主的岩系另建立新组———木纠错组,该组在层位上相当于中国南方上二叠统的吴家坪组。     

南海北部晚全新世高海平面及其波动的海滩沉积证据

揭示晚全新世以来的海平面变化过程对于理解海平面所处的现状和变化的趋势等具有重要意义。构造活动相对稳定的雷州半岛珊瑚礁区蕴藏着丰富的海平面变化信息,文中对该区晚全新世发育的海滩沉积序列研究表明,距今约1.7～1.2Cal.kaBP(14C年代为2.1～1.7kaBP)期间总体上是一个海平面持续上升的时期,其中在距今约1.5Cal.kaBP时海平面有过短暂的下降波动,约1.2Cal.kaBP时的海平面比现在的至少高128cm;之后海平面开始下降,至今海岸线后退了约210m,形成现代海滩-沙堤地貌体系。结合本区珊瑚礁记录的全新世其他时段海平面的变化特征,本文认为全新世海平面与气候变化一样,也存在千年、百年、年代际尺度的波动特征。     

UTEVA树脂分离纯化珊瑚中铀、钍的改进研究

珊瑚是记录海洋环境变化信息的载体之一,测定其U/Ca比值可重建海水温度或测定Th/U同位素比值可计算年龄重建海平面高度等。准确测定珊瑚中U、Th含量及同位素比值是提取所记载的海洋环境变化信息的前提,其难点在于高Ca基体分离和痕量U、Th富集纯化。基于此,本研究拟采用UTEVA树脂改进了一步富集分离珊瑚中U、Th的前处理方法,并联合高分辨电感耦合等离子体质谱仪测定U、Th含量。结果证明：上样介质HNO₃浓度由3 mol/L降至2 mol/L不影响U、Th的吸附效率,用2 mL Milli-Q水可将U完全洗脱,U、Th的全流程空白值（mean±1σ, n =12）分别为（1.32±0.65） pg、（2.05±0.63）pg,显著降低了U的全流程空白值。测定了3个海南滨珊瑚中U含量（mean±1σ,n=6）,分别为（3.46±0.02 ）μg/g、（2.67±0.05）μg/g、（2.15±0.07）μg/g,Th含量（mean±1σ,n=6）分别为（10.12±0.24）ng/g、（4.82±0.10）ng/g、（5.62±0.12）ng/g,测定精度均在3.3%以内,U、Th加标回收率分别为97.9%～100.9%、97.3%～99.7%,方法准确度高,精密度好。本研究可为测定珊瑚等碳酸盐类样品中U、Th含量及其同位素提供准确、简便和快速的样品前处理方法。     

西沙-南沙珊瑚礁礁灰岩抗蚀性特征

台风、风浪、涌浪、风暴潮、天文潮等现象中的气流和水流往往携带大量固体碎屑物,对南海岛礁礁灰岩体产生强烈的侵蚀作用。笔者首先通过珊瑚的磨蚀与压缩实验验证了磨蚀理论的可靠性;其次,由抗压强度和弹性模量定义了具有压强量纲的抗蚀因子,以定量描述岩石抵抗风水侵蚀的能力;最后,对石岛西南端地表风成灰岩进行了初步研究,发现其抗蚀能力较弱。礁灰岩抗蚀性研究将为南海岛礁防护提供一定的科学依据。     

西沙群岛珊瑚礁测年与解析

采用14C、230Th/234U和电子自旋共振（ESR）等多种测年方法对西沙群岛珊瑚礁的年龄进行了对比研究,发现不同测年方法得到的年龄差别很大。应用不同测年方法的原理对年龄进行了解析,结合珊瑚礁的矿物组成,推算出石岛珊瑚礁样品的原生珊瑚形成时间约为30 000 aBP;在6 000～7 000 aBP,随着海平面的下降,珊瑚矿物组分开始发生变化,并在约5 000 aBP通过碳酸盐胶结形成较为致密的珊瑚礁。本研究解释了测年方法不同得出的年龄不一致的问题,为今后珊瑚礁测年研究提供了一种较为合理的解决思路。     

珊瑚骨骼生长研究评述

珊瑚骨骼生长有年、月、日周期,能够当作古生物钟来记录地质历史。块状珊瑚骨骼密度条带年周期的发现对后来的珊瑚古气候研究产生了深远的影响,随后又发现世界各热带海域的珊瑚存在多种多样的骨骼密度变化模式,起先常从珊瑚的生长环境中寻找骨骼密度变化的控制因素,但是没有成功,从80年代后期,部分学者试图从珊瑚骨骼构架本身出发、综合考虑环境因素和骨骼密度条带之间的关系来探求骨骼密度变化的机理,并提出了一个可以解释大多数块状珊瑚骨骼密度条带变化模式的骨骼生长模型。块状珊瑚软体层厚度是一个十分重要但至今仍没引起足够重视的珊瑚生长参数,它相对于骨骼线性生长率的变化影响着骨骼密度变化模式。骨骼钙化作用和虫黄藻光合作用的相互关系还存有争议,珊瑚骨骼钙化机理仍在探索中。     

在三亚湾环境下四种方法在五种造礁石珊瑚上移植效果的比较

珊瑚移植一直被认为是增加退化珊瑚礁上珊瑚数量的重要手段之一。为了调查多种珊瑚移植方法和不同珊瑚种类的移植效果,我们选择了已严重退化并仍面临着人类和自然环境胁迫的三亚鹿回头珊瑚礁作为移植地,对5种珊瑚共902个断枝利用4种方法进行了移植。在移植后的10个月,移植珊瑚的存活率为45.5%。移植方法对于不同珊瑚种类具有不同效果,但没有一种方法能够对所有珊瑚的移植效果产生促进作用。虽然对于叶状蔷薇珊瑚（Montipora foliosa）和风信子鹿角珊瑚（Acropora hyacinthus）来说,适合的移植方法能够减缓其死亡速率,但并不能改变其死亡趋势。叶状蔷薇珊瑚和风信子鹿角珊瑚的移植个体呈现出高死亡率和明显的存活组织面积下降,而扁枝滨珊瑚（Porites andrewsi）和丛生盔形珊瑚（Galaxea fascicularis）死亡率和组织部分死亡率则优于前两者。扁枝滨珊瑚和丛生盔形珊瑚仅在一种移植方法中出现了存活组织面积明显增长。鹿角杯形珊瑚（Pocillopora damicornis）是移植珊瑚中唯一一种在所有移植方法上都呈现珊瑚平均存活面积增长的种类。实验结果说明在受到高度胁迫的海域进行珊瑚移植很难取得满意效果,珊瑚种类的选择对胁迫环境下的珊瑚移植效果具有决定性影响,而移植方法只能在部分程度上改善移植效果,但无法弥补鹿回头环境压力对敏感种类胁迫造成的影响。在鹿回头珊瑚礁需首先治理对珊瑚造成胁迫的因子,再进行珊瑚移植,并应优先考虑移植环境耐受性高的珊瑚种类。     

珊瑚礁岩的磁性初步研究

南沙群岛南永１井珊瑚礁岩的磁性测量结果表明，珊瑚礁岩的磁化率（Ｘ）为负值，属抗磁性物质，但它有较稳定的剩余磁化强度（Ｍｒ），而且它的ＮＲＭ（天然剩余磁化强度）近似对数正态分布，其值大部分分布在（０．８－１．６）×１０（－４）Ａ·ｍ（－１）区间内。进一步研究发现珊瑚在生长过程中，富铁细菌及水介质等可以在珊瑚礁孔隙中留下铁磁性物质；另一方面，珊瑚在生长时也可能吸收铁离子，变成珊瑚礁骨骼的一部分。因此，珊瑚礁岩具有铁磁性，在古地磁场作用下，产生弱剩磁。