中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata壳体δ^18O的变化可分3个阶段:1)1.2~0.9 Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41 ka斜率周期;2)0.9~0.6 Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100 ka偏心率周期开始强化;3)0.6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0.9 Ma以来南海北部上层海水δ^18O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9 Ma之后显著强化。其中,表层水体δ^18O只在冰期变幅增强,P.obliquiloculata所反映的次表层水体δ^18O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9 Ma浮游和底栖有孔虫δ^18O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9~0.6 Ma时期P.obliquiloculata的δ^18O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata的δ^13C在0.02 Ma、0.49 Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ^13C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。     

热带印度-太平洋浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata的B/Ca和Cd/Ca指标：次表层海水碳化学参数计算的应用

Pulleniatina obliquiloculata shells from 16 core-top samples from the tropical Indo-Pacific Oceans are analyzed for the ratios of boron and cadmium to calcium(B/Ca and Cd/Ca). The B/Ca ratios show a very weak positive relationship with [B(OH)_4~-] and the dissolved carbonate species at the apparent calcification depth of P.obliquiloculata. The boron partition coefficients(K_D) between P. obliquiloculata B/Ca and seawater[B(OH)_4~-]/[HCO_3~-] distribute around 1.1×10~(-3)-1.3×10~(-3) with a mean value of(1.19±0.12)×10~(-3),and are significantly related to the nutrient concentration, especially phosphate. The lack of any clear correlation between the P. obliquiloculata B/Ca and seawater carbonate chemical parameters suggests that the physiochemical controls on boron incorporation are masked by the complexity of natural seawater condition. But the significant dependence of Ku on nutrient may likely be explained by a nutrient related growth-rate effect. Cd/Ca of P.obliquiloculata shows significant correlation with seawater phosphate concentration, and its partition coefficients(D_(cd)) are significantly related to temperature. A first-principle methodology of P. obliquiloculata B/Ca is applied;with the aid of Cd/Ca as a phosphate proxy and a constraint on K_D, to estimating sea water carbonate chemistry(e.g., pH). The results are fairly promising and allow us to propose the possibility to apply the combination of B/Ca and Cd/Ca proxies(and also Mg/Ca and δ~(18)O for estimating temperature and salinity) for the paleoreconstruction of seawater carbonate chemistry.     

南海东北部末次冰盛期以来的水文气候变化

本研究以南海东北部MD18-3569孔（22°09.30'N,119°49.24'E;水深1320m）上部10.09m的沉积物为研究材料,利用浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体的氧同位素（δ¹⁸O_c）、Mg/Ca比值计算了表层海水剩余氧同位素（δ¹⁸O_residual）,重建了过去两万年以来（19.88~0.78 ka B.P.,时间分辨率约152a）的表层海水盐度演变历史,结合南海其他站位降水重建记录,分析了研究区的水文气候变化特征。研究表明：1）南海南部和北部δ¹⁸O_residual记录的长期趋势呈反相变化关系,即南海北部δ¹⁸O_residual在末次冰消期逐渐偏负、全新世以来逐渐偏正,指示海表盐度先减小后增大,而南海南部δ¹⁸O_residual则呈现先偏正、后偏负的变化特征。这种南、北反相变化关系表明末次冰消期过程中,随着北半球夏季辐射量逐渐增加,热带海洋上方的大气对流活动增强,包括南海南部在内的暖池区水汽蒸发及相关δ¹⁸O分馏增强,同时东亚夏季风增强、把更多蒸发水汽传输至东亚大陆,途中在南海北部产生更多δ¹⁸O偏轻的季风降水,导致研究区海表盐度降低、δ¹⁸O_residual逐渐偏负。2）在千年尺度上,全新世东亚夏季风于1.4 ka B.P.、2.7 ka B.P.、4.4 ka B.P.、6.2 ka B.P.、7.2 ka B.P.和8.9 ka B.P.共出现6次降水减少事件,平均间隔约1500年,与中国东部石笋δ¹⁸O记录的全新世千年尺度事件一致,可能受太阳辐照度变化影响。因此,末次冰盛期以来,研究区的δ¹⁸O_residual主要受夏季风降水影响。

     

湖北兴山寒武系覃家庙群底部三叶虫化石的地层学意义

三峡地区覃家庙群以一套缺乏化石的薄层白云岩沉积为特征。新近在湖北兴山古洞口剖面覃家庙群底部发现Kaotaia gedongensis Yuan & Zhao,Kunmingaspis yunnanensis Chang,Chittidilla sp.等三叶虫。依据三叶虫生物地层学对比结果,结合研究剖面与覃家庙群标准剖面和参考剖面岩石地层学对比,认为三峡地区覃家庙群为跨传统下、中寒武统的地层单元。     

冷水柳珊瑚骨骼化石重建的早全新世南海中层水十年际变化

冷水珊瑚可以提供其生长期内周围环境变化的信息, 有望填补中-深层海洋高分辨率重建材料的空缺。本文利用“深海勇士”号载人深潜器在甘泉海台西南角海山上(16.55°W, 110.89°E; 水深1119.3m)采集的柳珊瑚样品(SY185-9)开展探索性研究, 检验冷水珊瑚高分辨率古环境重建的应用价值。X射线衍射(XRD)分析结果表明SY185-9的矿物成分主要为镁方解石(Mg_0.06Ca_0.94CO₃); 骨骼横切面的¹⁴C测年结果显示SY185-9生长于早全新世, 时间跨度为9621±135~8922±114a B.P.; 利用环境扫描电子显微镜结合能谱仪和电子探针, 分析SY185-9骨骼横切面的元素组成和变化, 其中Mg/Ca比值指示了SY185-9生长时期平均海水温度为4.7±0.9℃, 较现代相同位置处的平均海水温度高约0.9℃, 可能反映早全新世南海中层水温度较现代略高的特征, 但也需注意冷水珊瑚Mg/Ca温度计算公式的区域适用性和珊瑚生命效应问题; Mg/Ca记录的频谱分析结果揭示显著的十年-百年际尺度波动, 可能反映中层水温度的自然变率, 或因局地海山地形而造成的中层海水与海表气候之间的密切联系。

     

西菲律宾海末次冰期以来的浊流沉积及其古环境意义

菲律宾海西部吕宋岛岸外MD98－2188钻孔揭示末次冰期以来发生过数次浊流沉积事件。研究发现浊流沉积层具有密度高、颜色亮度大等物理特征,含有较多粗沉积组分和翼足类化石碎片,说明其来源于浅海沉积物。本文运用AMS 14C测年和浮游有孔虫氧同位素建立精细的年龄模式,发现浊流沉积层段主要与末次盛冰期、冰期Heinrich变冷事件以及氧同位素4期等低海平面时期相对应,推测与千年尺度北半球气候冷期相关的海平面快速上升可能是西菲律宾海浊流沉积的触发原因。这对于认识快速气候变化的环境后果和开展西菲律宾海晚第四纪地层划分对比都有重要意义。     

在地球系统科学视野下链接科研与科普——第七届地球系统科学大会“科研与科普”圆桌会纪实

地球科学在科普活动中具有得天独厚的优势，从事地球科学前沿研究的一线科学家理应是高质量科普内容产出的根本源头。2023年7月的第七届地球系统科学大会专门邀请多位科学家和科普工作者，从科研与科普两方面出发，探讨科研与科普之间的紧密联系和科学家做科普的特色，提供了推进科普事业革新发展的有益启示。