细菌细胞膜脂记录的西太平洋暖池约4Ma以来沉积物风尘陆源输入变化

西菲律宾海作为西太平洋暖池的一部分,重建其在地质历史时期的热力学变化、陆源输入变化,对于理解西太平洋暖池在全球地质时间尺度上的作用具有重要意义.利用古菌与细菌的细胞膜质甘油二烷基甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)对西菲律宾海XT-47孔沉积物的陆源输入及其...     

西北冰洋楚科奇海台08P31孔晚第四纪的古海洋学记录

本文通过中国第三次北极科学考察在北冰洋楚科奇海台采集的08P31孔样品的多项指标分析,重建该区晚第四纪的古海洋与古气候演变历史。将08P31孔沉积物记录与其他孔综合对比初步划分为氧同位素3期(MIS 3)-MIS 1的沉积序列;TOC与Opal含量分析结果显示,自MIS 3以来该区总生产力呈逐渐上升趋势,但硅质生产力不高;CaCO3含量不仅代表海生钙质生物的生产力,也是陆源碎屑碳酸盐岩的信号;根据δ13Corg值运用两端元法计算出TOCmar/TOC,并通过TOCmar、TOCter与C/N值比较可知,δ13Corg值作为有机质来源的指标更可靠。经分析该孔沉积物有机质以海源有机质为主,但褐色层B2与白色层W3的有机质主要受到陆源有机质输入的影响;该孔沉积物中的浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)的δ18 O和-δ13 C结果显示:褐色层B2和灰色层G1的轻值是由冰融水造成;黄褐色层Yb1上部到白色层W3下部的轻值反映了海冰形成速率提高,导致轻同位素卤水的生产和下沉。黄褐色层Yb1中部及白色层W3,Nps-δ18 O和-δ13C的重值对应低的有孔虫丰度,指示水体温度下降以及低营养环境。黄褐色层Yb2的Nps-δ18 O和-δ13C值呈镜像关系,这是由于大冰期环境下,海盆内储存了较少的融冰水导致。     

西北冰洋楚科奇海台08P23孔氧同位素3期以来的古海洋与古气候记录

通过中国第三次北极科学考察在北冰洋楚科奇海台采集的08P23孔样品的多项指标分析以及与其他孔的沉积记录综合对比,将08P23孔沉积物初步分为氧同位素3期(MIS 3)-MIS 1的沉积序列。MIS 3以来,楚科奇海台08P23孔可以识别出5个显著的冰筏碎屑(Ice-Rafted Detritus,IRD)事件,分别出现在MIS 2和MIS 3。其中,MIS 3的IRD事件中碎屑碳酸盐岩主要来自于加拿大北极群岛分布广泛的古生代碳酸盐岩露头,MIS 2的IRD事件中碎屑石英可能来源于欧亚大陆边缘。该孔大部分层位浮游有孔虫左旋厚壁新方球虫Neogloboquadrina pachyderma(sinistral)(Nps)的δ18O和δ13C都轻于表层沉积物中的平均值。MIS 3中两个褐色层中偏轻的Nps-δ18O和Nps-δ13C值是由冰融水造成;MIS 1和MIS 3灰色层中偏轻的Nps的δ18O和δ13C值指示海冰形成速率的提高,导致轻同位素卤水的生产和下沉。MIS 2的Nps的δ18O和δ13C值变化趋势相反,是因为温度急剧降低导致Nps-δ18O变重,海水冻结成冰,海气交换明显降低使得Nps-δ13C偏轻。MIS 1和MIS 3的Nps的δ18O和δ13C受到融冰水或轻同位素卤水影响导致同时偏轻。     

新疆罗布泊45kaBP以来沉积物元素地球化学特征及其环境指示意义

根据罗布泊新湖湖心区KY01孔沉积物中常量和微量元素的含量,应用主成分分析方法,提取了控制沉积物化学组成的3个主因子。其中第1主因子对沉积物化学组成具有绝对控制作用,通过详细分析认为该因子可作为塔里木河流域气候干湿变化的代用指标。结合剖面5个AMS14C测年结果所建立的时间标尺,初步重建了塔里木河流域4.5万年以来气候干湿变化历史。结果显示,近4.5万年来塔里木河流域气候呈逐步干旱化趋势,其中末次间冰阶中晚期以湿润气候为主,末次冰期晚冰阶以来变为以干旱气候为主,但末次冰消期晚期-全新世早期发生过明显的气候转湿事件,极端干旱气候出现在中晚全新世以来。罗布泊新湖湖心区KY01孔地化指标还揭示出塔里木河流域的水热组合模式可能是多样的,并非简单地遵循单一的西风型"冷湿-暖干"水热组合模式。     

深海氧同位素13期以来北冰洋西部中心海区冰筏输入历史

更新世以来,北极冰盖的发育对北冰洋环流和沉积环境产生了重大影响,进而深刻地影响了全球气候演变。文章通过定量分析西北冰洋位于阿尔法脊的ARC4-BN10岩芯（240 cm,约330 ka,MIS 9~1）和马卡洛夫海盆的ARC5-ICE6岩芯（426 cm,约500 ka,MIS 13~1）中冰筏碎屑的含量及其岩矿组成,揭示MIS 13以来北极冰盖及西北冰洋表层洋流的演化历史;现代环境中二者分别受波弗特环流和穿极流影响;冰筏碎屑的岩矿组成表明北美大陆和欧亚大陆的冰盖发育不平衡。在研究时期内,北美劳伦冰盖在冰期一直较发育,通过波弗特环流向加拿大海盆排泄北美沉积物;而在MIS 6和MIS4,欧亚冰盖最为发育,此时穿极流影响范围扩大,将西伯利亚沉积物带入加拿大海盆;MIS 7期以来IRD含量显著增加的现象与北冰洋整体变冷、季节性海冰向永久海冰转化的过程一致。两根岩芯均记录到MIS 5d和5a的两次劳伦冰盖排泄事件,表明波弗特环流的影响范围扩大到马卡洛夫海盆;MIS 5b主要接收穿极流和西伯利亚物源的输入,其岩矿组成差异显示了冰阶-间冰阶搬运冰盖发育和洋流模式的差别。而在MIS 3劳伦冰盖的排泄事件并未显著影响到马卡洛夫海盆。

     

西北冰洋楚科奇海台南部08P23孔氧同位素3期以来的古海洋与古气候记录

Multiproxy investigations have been performed on Core 08P23 collected from the Chukchi Plateau, the western Arctic Ocean, during the Third Chinese National Arctic Expedition. The core was dated back to Marine Isotope Stage(MIS) 3 by a combination of Accelerator Mass Spectrometric(AMS) carbon-14 dating and regional core correlation. A total of five prominent ice-rafted detritus(IRD) events were recognized in MIS 2 and MIS 3. The IRD sources in MIS 3 are originated from vast carbonate rock outcrops of the Canadian Arctic Archipelago and clastic quartz in MIS 2 may have a Eurasian origin. Most δ18O and δ13C values of Neogloboquadrina pachyderma(sinistral)(Nps) in Core 08P23 are lighter than the average values of surface sediments. The lighter δ18O and δ13C values of Nps in the two brown layers in MIS 1 and MIS 3 were resulted from meltwater events; and those in the gray layers in MIS 3 were caused by the enhanced sea ice formation. The δ18O values varied inversely with δ13C in MIS 2 indicate that the study area was covered by thick sea ice or ice sheet with low temperature and little meltwater, which prevented the biological productivity and sea-atmosphere exchange, as well as water mass ventilation. The covaried light values of δ18O and δ13C in MIS 1 and MIS 3 were resulted from meltwater and/or brine injection.     

西北冰洋楚科奇海台晚第四纪以来陆源沉积物搬运机制及其古环境意义

通过对西北冰洋楚科奇海台的ARC7-P12岩心的沉积物颜色旋回、XRF-Ca和Mn元素相对含量,有孔虫丰度,粗组分含量,粒度组成及其端元的综合分析,并与该地区其他沉积物岩心对比,将ARC7-P12岩心划分为深海氧同位素(Marine Isotope Stages,MIS)5期以来的沉积序列。该岩心的粒度端元分析结果显示,该岩心峰态中值2和9μm组分的端元分别代表由雾状层和底流搬运的沉积物;峰态中值为30以及110μm组分的端元代表海冰以及冰山搬运的沉积物。MIS 5以来的冰消期和间冰期,由于海冰和冰山融化以及海域开阔,沉积物主要由海冰以及冰山搬运,粗组分含量显著升高。冰期由于海冰覆盖,冰盖的生长和阻挡,以及表层洋流减弱,底流和雾状层搬运相对增强,细颗粒沉积物增加。     

基于浮游有孔虫Mg/Ca温度重建的末次盛冰期以来北欧海次表层温度的变化

对我国第五次北极科考在北欧海所采集的两根岩芯样品进行了冰筏碎屑(Ice-Rafted Debris,IRD)丰度、AMS 14C测年、有孔虫丰度统计、浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)稳定氧碳同位素及其Mg/Ca重建的次表层海水古温度等指标分析,建立了20ka以来的年代框架。结果表明,在末次盛冰期(20.0~17.5kaBP),次表层温度整体较低(~3℃),钙质生产力下降,冰筏碎屑输入增加;在冰消期(17.5~11.7kaBP)的Heinrich Stadial 1(HS1)事件中较轻的δ^18O和δ^13C指示大量淡水输入,水体分层加剧,向北输送的北大西洋水聚集在次表层,导致次表层水温逐渐升高。从B?lling-Aller?d(B/A)事件开始,次表层水温度达到4.5℃,表明北大西洋水流入增强。早全新世(11.7~8.2kaBP)早期次表层温度达到6.5℃,钙质生产力升高,冰筏碎屑输入降低;在中全新世(8.2~4.2kaBP)早期(8.2~5.6kaBP),钙质生产力逐渐升高反映通风作用增强,导致营养盐供应增加;6.6~5.6kaBP,明显降低的次表层温度(~4℃)反映夏季太阳辐射量降低以及大西洋水流入减弱;5.6~4.2kaBP期间次表层水变暖导致δ^18O偏轻,而δ^13C轻值反映生产力降低。晚全新世(4.2~0.8kaBP)的新冰期(4.2~3.0kaBP),次表层温度逐渐降低,Nps-δ^13C偏轻反映生产力下降,Nps-δ^18O偏轻以及IRD增加反映冰融水排放。3.0kaBP以来,生产力上升,次表层水体温度不断上升,可能是向北输送的北大西洋水增强。     

西北冰洋冰筏碎屑指示的MIS 5以来冰盖和洋流的演化历史

通过西北冰洋楚科奇边缘地区4个柱状沉积物组成的岩芯断面,分析MIS 5以来粗颗粒（>250 μm）冰筏碎屑（IRD）的岩矿组成,确定西北冰洋不同时期IRD的来源和搬运模式,进而重建MIS 5以来欧亚冰盖和北美冰盖的消长以及北冰洋海盆中表层洋流的演化历史。研究结果显示MIS 5.5和MIS 5.1期间,波弗特环流的影响范围大于MIS 1期,而在MIS 5.4~5.2期间,波弗特环流的影响范围小于现代;MIS 4期间,岩芯中发现了大量来源于欧亚冰盖或东西伯利亚海冰盖的冰川浊积物,冰盖可能扩张到了楚科奇边缘地区南部;在同一时期,在楚科奇边缘地区南部的岩芯中IRD几乎全部为铁锰结核,可能受到了欧亚冰盖或东西伯利亚海冰盖的影响,但铁锰结核与欧亚冰盖的关系仍需进一步研究;MIS 3期间,波弗特环流的影响范围和强度略弱于现代;在末次冰盛期,研究区受到以劳伦冰盖为主要来源的冰川浊积物输入;在末次冰消期,研究区发生了一次来源于北美劳伦冰盖的冰融水排泄事件;在MIS 1期,西北冰洋主要受到波弗特环流的控制,将来源于加拿大北极富含碎屑碳酸岩的IRD带入北冰洋海盆。