冲绳海槽中部28ka以来陆源物质输入和古环境演化的生源组分记录

沉积物中有机碳、生物碳酸盐和生物硅等生源组分的埋藏速率在很大程度上受到海洋古生产力的控制,常常被用作古生产力的替代指标.本文利用TOC、生物硅及CaCO3等生源组分探讨冲绳海槽中部DGKS9604孔(28°16.64'N,127°01.43'E;水深766m;柱长10.76m)距今28ka以来陆源物质输入和古环境演化对海洋生产力的影响.研究结果表明,在冬季风较强的末次冰期晚期(28～22kaB.P.),长江直接输运大量的陆源营养物质进入冲绳海槽,古生产力较高;在末次盛冰期(LGM,22～18kaB.P.),虽然河口距离海槽区更近,但大陆流域降水匮乏,河流人海径流量偏低导致海槽陆源营养物质明显减少,生产力降低,表现在生物硅和有机碳堆积速率明显降低;冰消期早期生产力与末次盛冰期相比并未明显降低,此阶段气候回暖,大陆流域降雨增加,陆源物质输入相对较高.全新世早期,古生产力快速下降,既反映海平面降低,陆源物质输入减少.还可能与冰消期寡营养盐的黑潮在海槽加强有关.DGKS9604孔CaCO3含量及堆积速率变化的总体趋势与有机碳和生物硅相反,表现为末次冰期晚期低.冰消期以来逐渐升高,一方面反映陆源物质输入的稀释作用;另一方面与黑潮加强致使钙质生物生产力增强有关.此外,15～7kaB.P.期间CaCO3含量及其堆积速率有几次明显降低,可能对应黑潮减弱、陆源冲淡水较强的环境事件.     

30ka以来南海东北部陆坡坡底沉积有机质的长链正构烷烃特征及其古植被意义

为探寻南海深海平原区的有机质组成特征、来源及其所反映的古气候/环境演化信息,对南海东北部深水区的ZSQD289沉积柱状样品进行了正构烷烃组成及其单体稳定碳同位素的相关分析,结合孢粉鉴定结果,重点探讨该沉积区末次冰期以来陆源输入变化、源区的古植被演化及其气候响应因素.结果表明:30ka以来,南海东北部深海陆坡坡底的沉积有机质以洋/陆混源为特征,且以海洋自生生产力贡献为主,其生源贡献存在明显的冰期/间冰期旋回变化特征,冰期时陆源有机质输入明显高于全新世间冰期;其陆源有机质应该主要由台湾南部河流输入,在低海平面时通过海底峡谷搬运至此,其过程中可能受到西太平洋底流和黑潮的影响.该沉积源区植被演化经历了C3/C4植物互为消长的变化过程,但30ka以来主要还是以C3植物占优势,由此推测末次冰期以来源区(台湾岛南部)不存在明显的干旱化,冰期虽然温度较低但气候比较湿润.     

全新世冲绳海槽北部表层海水温度和初级生产力对黑潮变迁的响应

在冲绳海槽北部B-3GC孔高分辨率地层年代框架的基础上,利用多种分子生物标志物和生源组分指标,重建了该地区全新世以来表层海水温度和生产力的变化历史.研究发现,U37K-表层海水温度和生产力的变化指示了全新世黑潮及对马暖流分支的变迁.10.6～7.3 ka BP期间,冲绳海槽北部主要受东海陆架冷水团影响,陆源物质输入量增加,初级生产力比较高,表层海水温度较低.7.3～4.6 ka BP期间,黑潮暖流对该区的影响迅速增强,表层海水快速增温,陆源物质输入减少,但是各种生产力指标显示出上升趋势,与该区上升流的出现和迅速发育有关.4.6～2.7 ka BP期间,即全新世普林虫低值事件(PME)期间,表层海水温度明显降低了0.8～1.4℃,陆源物质输入增加,初级生产力和各种生源组分的含量也达到较高水平,说明此时黑潮强度减弱,或者黑潮主流轴向太平洋方向发生偏移,该区再次受到陆架冲淡水的影响.2.7 ka BP以来,虽然黑潮暖流再次影响到该海区,但初级生产力和生源物质输出量继续大幅增高,可能与该地区上升流的持续发育有关.     

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.      

南冲绳海槽7000aB.P.以来基于长链不饱和烯酮指标的古海洋生产力变化及其与气候的关系

古生产力的精确重建对于了解地质历史时期的碳循环具有非常重要的作用,高分辨率有机地球化学记录在重建古海洋生产力上有独到的优势。基于17个AMS14C年代分析数据,本文分析了冲绳海槽南端MD05-2908孔(24°48.04′N,122°29.35′E)沉积柱状样中的长链不饱和烯酮含量以及物质通量,并结合沉积物有机碳同位素数据恢复评价了南冲绳海槽古海洋生产力的变化。结果显示近7000aB.P.以来南冲绳海槽古生产力存在着显著波动。将海洋古生产力指标与全新世ITCZ南北移动记录的对比分析,发现其变化与ITCZ的南北移动有密切的关系,一方面ITCZ南北移动影响陆源物质的输入,从而改变海洋营养物质的供应状况,造成生产力的高低变化;另一方面,ITCZ南北移动所造成的陆源物质输入冲淡了海洋生产力输入对沉积有机质的贡献,因此在高陆源物质影响区单用生物标志化合物相对有机碳的丰度评价古海洋生产力存在着一定的不可靠性。此外,通过与高纬度气候记录的对比发现,南冲绳海槽海洋生产力的低值变化与北半球高纬度地区的气候冷事件基本一致,显示出高低纬度气候环境变化之间的强相关性。     

澳大利亚大堡礁海域近15万年沉积记录及古气候演化

对IODP325航次M0058A沉积岩心柱的矿物学和地球化学特征进行了详细研究,并将其与南极Vostok冰心各古气候阶段进行对比。结果表明,澳大利亚大堡礁海域海平面变化对南极冰盖增加或消融变化响应敏感。末次冰期发生之前为暖期,即Vostok冰心G阶段(140~116ka BP),冰川融化,海平面较高。沉积物红度增高,说明该时期大堡礁海域及沿岸温度较高,降雨量及其导致的入海径流较大,随之入海的石英等矿物也增多,形成较低的碳酸盐/石英含量比值;随着全球气候进入末次冰期(对应于Vostok冰心F、E、D、C和B阶段),尽管也有冷暖变化,但整体上,大堡礁海域海平面较低。在F和E阶段(116~73ka BP),沉积物红度较低,陆源输入较少,大堡礁海域海洋古生产力较低,导致沉积物有机质含量较低;在D阶段(73~58ka BP),大堡礁海域沿岸为冷干期,海平面也较低,该时期M0058A沉积岩心主要由砂构成;在C阶段(58~30ka BP),大堡礁海域降雨转多、气候较为湿润,但碳酸盐/石英含量比值较低,陆源输入物质较多,或导致了较高的海洋古生产力,从而形成沉积物高有机碳含量;在B阶段(30~13ka BP),沉积物红度较高,陆源的营养物质较多,导致总有机碳水平较高。但大量的陆源砂质物质输入,导致了碳酸盐/石英比值较低;在A阶段,末次冰期结束,全球进入末次冰后期,气温逐渐增高,冰川融化,降水增多,海平面增高,陆源营养物质增多,导致沉积红度增高、有机质含量增加。同时海平面增高,大堡礁海域水深增加,岩心M0058A所在的位置远离海岸,水动力水平较低,利于碳酸盐沉淀、不利于石英等陆源物质运移,导致该处的碳酸盐/石英比值增高。上述研究结果为全面评价末次冰期以来大堡礁海域气候环境变化提供了数据基础。     

三万年来南沙海区古环境重建:生物标志物定量与单体碳同位素研究

17962钻孔沉积物提供了南沙海区3万年来古气候、古环境变化的高分辨沉积记录。通过对314个柱状样沉积物进行有机分析，提取了相关的古环境信息，揭示出南沙海区末次冰期的古海洋环境及古气候是不稳定的，水生生物来源的生物标志物沉积通量在冰期出现了较大的波动，H3时出现了海洋生产力增大事件；陆源指标如高碳类脂物的沉积通量，既反映了陆源物对南沙海区海洋沉积的贡献，又揭示了造成末次冰期南沙海区陆源物质增高的古气候事件。高碳正烷烃、长链脂肪醇、长链脂肪酸的单体化合物碳同位素δ^13C值:—34．2‰-—28．6‰、—35．8‰-—26．6‰、—31．8‰-—27．1‰都显示其陆源C3植物输入的特征，末次冰期的普遍的干旱化在这一地区并不存在。这些化合物的堆积速率在H3都出现了极大值，反映出在南海海平面降低，巽它陆架出露背景下这一时期丰富的季风降雨导致河流洪水泛滥，从而引起南沙海区输入的陆源营养元素增多，海洋表层生产力增高。     

南海西部54万年以来元素地球化学记录及其反映的古环境演变

通过对南海西部上升流区MD05-2899孔开展高分辨率碳酸盐地层学和XRF岩芯扫描元素地球化学分析,重建了晚第四纪54万来以来东亚夏季风的演化历史,探讨海平面升降对南海西部陆源碎屑供应量的影响。研究选用了ln(Ba/Al)作为该海区古生产力的指标,ln(Br/Al)作为有机物的指标,ln(Ti/Al)作为陆源碎屑供应量的指标。研究结果显示,东亚夏季风在过去54万年以来强度不断增强,具有明显的冰期—间冰期旋回特征,在间冰期强盛和冰期减弱,是控制该海区有机物含量变化的主要因素。东亚夏季风不断强盛可能直接导致了南海周边陆地降雨增强,河流径流量加大,使得南海西部上升流区域的陆源碎屑供应量在间冰期明显高于冰期。研究发现,当相对海平面低于-60 m的时候,大面积暴露的巽他陆架可能向南海西部深水区输入大量陆源碎屑物质,造成研究站位的陆源碎屑供应量在冰盛期出现高值。因此,晚第四纪的东亚夏季风演化和海平面升降共同控制了南海西部上升流区陆源碎屑物质供应量的变化。     

苏门答腊海区末次间冰期以来的季风上升流活动记录

对苏门答腊海域BAR9432岩芯末次间冰期以来的氧碳同位素、AMS14C测年、浮游有孔虫组合及其所反映的古生产力、温盐及温跃层变化的研究结果表明:研究区132kaB.P.以来气候变化的特点,明显受冰期间冰期海平面波动的影响,在此基础上,还与23ka岁差周期引起的北半球高纬太阳辐射变化密切相关.末次间冰期阶段,海平面较高...     

南海南部120ka以来元素地球化学记录的东亚夏季风变迁

利用XRF岩芯元素扫描仪对南海南部MD05-2896孔岩芯样品进行1 cm间隔的元素测试。该孔底部年龄约为120ka。研究表明,南海南部间冰期夏季风活动增强,上升流发育;夏季风和降雨带来的陆源有机物输入增加,提高了表层的生产力;冰期夏季风减弱,陆源有机物输入减少,表层生产力降低。海洋表层生产力在MIS3早期(60~40 ka)较高,指示该时有特强的夏季风,上升流作用增强。Ba/Ti值表明东亚夏季风的强弱变化,并与北半球夏季日射量基本呈线性关系,体现了东亚夏季风演化的天文驱动机制。     

南海北部陆坡沉积记录的全新世早期夏季风极强事件

在AMS14C精确定年的基础上,通过南海北部MD05-2905站高分辨率的氧同位素、粒度、元素分析,其结果显示所有指标均在11.2～8.5kaB.P.期间发生异常,根据夏季风指标认为这是夏季风极强事件。将本站位相同纬度（20°N）的夏季平均日辐射量与季风指标进行对比,发现全新世早期（11.2～8.5kaB.P.）东亚夏季风极强事件对应着夏季太阳辐射量最大值和热带辐合带（ITCZ）的位置向北移动,说明全新世早期夏季风突然增强可能是在岁差周期控制下,较高的太阳辐射量驱动了热带辐合带（ITCZ）及其有关的雨场向北移动,在南海北部产生了大量的降水,导致氧同位素偏负、碳酸盐的含量较低以及线性沉积速率较高。这与前人对相邻地区湖光岩玛珥湖的孢粉研究、江西南岭地区泥炭的记录以及中国南方石笋记录的研究结果相吻合。该季风最强事件与阿拉伯海发现的早全新世季风最强事件以及根据格陵兰冰芯记录的早全新世甲烷最大值推测低纬地区湿地扩张相一致,这反映了南海北部全新世早期与全球低纬地区早全新世气候变化格局一致。     

山东北部全新世的人地关系演变: 以海岸变迁和海盐生产为例

根据先秦考古遗址地理分布的分析和郭井子贝壳堤的发掘和调查,复原了6.5~5.0kaB.P. ,4.5~4.0kaB.P.和3.4~2.1kaB.P.的3条海岸线,它们大致与现代海岸线平行分布,年代自南向北逐渐年轻,揭示了山东北部地区全新世海侵和海退过程的主要环节,恢复了全新世海岸变迁的具体历程。对寿光大荒北央遗址出土盔形器内壁凝结物的XRF和XRD分析证明,本区沿海商周时期遗址出土的盔形器应是制盐器具,而沿海盔形器密集分布区与6.5~5.0kaB.P.的海岸线基本重合,表明商周时期海盐生产地域应在6.5~5.0kaB.P.和3.4~2.1kaB.P.的两条海岸线之间。本区的海盐生产与海岸变迁密切相关,人类适应环境和开发资源的主要手段就是从事海盐生产。在6.5~4.0kaB.P. ,人类在滨海地带有了初步的海盐生产,开始了适应环境和利用自然资源的最早尝试,在3.4~2.1kaB.P. ,人类又开始开采地下卤水生产海盐,使现今海拔9~10m以下的广阔地区成为产盐区。本区内陆的山前平原地带则是海盐的主要消费区,也是产盐区所需粮食和各种生产生活用品的供应区。这一分析对研究本区先秦时期的聚落功能演变具有重要意义,也是研究本区全新世人地关系演变的关键视角。     

近4万年渤海西岸海侵时古海面的现代标高对比研究*

近4万年以来,相应于两次高太阳辐射暖湿期渤海西岸曾经两次海水泛陆事件,即40~28kaB.P.与10~4kaB.P.海侵事件。文章基于众多钻孔海相层中有孔虫、介形类等海相微体生物化石的组合特征恢复海水深度,重建了海侵最大时的古海面的现代标高。结果显示: 40~28kaB.P.海侵,海面的现代标高最高可达-11~-5m;10~4kaB.P.海侵则为2~3m。后者同众多研究所认为的中全新世存在高海面,海面高度为2~3m的结论大致吻合,前者则与全球气候尚处在间冰阶,冰川部分消融,世界洋面处在-50m的大背景不协调。而辽东与山东半岛沿海众多钻孔揭示,40~28kaB.P.渤海地区并没有高于-50~-20m海面存在的证据。通过区域环境的综合分析,认为40~28kaB.P.渤海西岸的海侵,是早玉木冰期持续4~5万年之久的冰期低海面环境,这种特殊的环境使现代渤海西岸的大部分区域远离沉积环境,成为冲刷侵蚀区,这种效应叠加在冰期边缘海式构造下沉与弧后盆地性质的构造下沉背景之上造成区域性异常地面低洼;渤海西岸异常地面低洼在间冰阶全球趋暖,冰川型海侵的过程中形成的区域性强烈"视"海侵(指示当时海侵时海水深度很大,而不是海水的陆泛范围大)。     

腾格里沙漠南缘末次冰消期气候不稳定性记录

通过对红水河剖面元素地球化学和孢粉以及地层岩性的分析,在讨论了沉积地层连续性和记录完整性的基础上,重建了腾格里沙漠南缘末次冰消期的气候环境演变序列。结果表明,沉积物中Ca,Fe,Mg,K,Na和Mn等元素含量的变化以及结合其不同的孢粉组合,不仅与沉积环境紧密相关,而且可以很好地揭示该地区晚冰期以来气候环境变化的基本特征和历史,显示研究区在13.6～9.7cal.kaB.P.期间主要经历了以下几个阶段: 13.60～13.08cal.kaB.P.,12.75～12.20cal.kaB.P.和 11.60～10.45cal.kaB.P.期间气候较温暖湿润;  13.08～12.75cal.kaB.P.和10.45～9.70cal.kaB.P.期间气候相对冷干;  而在12.2～11.6cal.kaB.P.期间,则表现相对冷湿。自11.6cal.kaB.P.之后,研究区进入全新世暖期,元素Ca,Fe,Mg,K,Na及Mn的含量和孢粉A/C比值变化曲线均表明在全新世初期气候波动频繁,并在11.3cal.kaB.P.和10.5cal.kaB.P.左右出现较强的冷波动。通过与其他研究区地质记录对比,指出研究区腾格里沙漠南缘末次冰消期气候环境变化尽管存在一定的区域特点,但基本格局与全球气候变化一致。     

我国北方农牧交错带的环境演变

中国北方农牧交错带在１０～８．５ｋａＢ．Ｐ．经历了三次阶段性增暖后进入全新世暖期。８．５～８．０ｋａＢ．Ｐ．和４～３．５ｋａＢ．Ｐ．暖期的开始与结束事件中降水变化落后于温度变化３００～５００ａ；暖期盛期时的年均温较现代高２～３℃，降水多１００ｍｍ左右；暖期中存在多次短期寒冷事件，年均温最冷时较现代低３℃以上。３．５ｋａＢ．Ｐ．以来冷干趋势之上叠加着大致由３００ａ稳定与５００ａ波动构成的约８００ａ的周期性变化。全新世暖期原始农业文化的阶段性发展与暖期内环境波动相对应；暖期结束时发生了由农业向牧业文化转换的事件；暖期以后的冷干期为农牧交错文化时期，农业经济随冷干程度的变化而兴衰     

云南点苍山冰川湖泊沉积物磁化率的影响因素及其环境意义

文章通过对点苍山海拔3820m冰水沉积剖面的粒度参数、磁化率、氧化铁含量和有机质含量的综合实验分析,并讨论了这些指标的相互关系及其环境意义。实验结果表明,磁化率的强度与粗砂组分的含量成正相关,而与粘土等细粒组分含量成负相关;同时与有机质含量成负相关,与氧化铁含量成正相关。矿物组分分析实验表明,沉积物主要磁性来源于磁化铁。根据以上结果,结合冰川湖泊流域面积小、高寒环境的特点,其磁化率的影响因素与一般湖泊不同,认为冰川湖泊沉积中,因为物源较近导致外源磁性矿物主要赋存于粒度较粗的碎屑颗粒中,而高寒的环境条件使得有机质对沉积物的磁性矿物起到了稀释的作用,而很难有积极的贡献。根据磁化率的环境意义,恢复了全新世以来点苍山的古气候,从中可以划分6个不同的气候阶段:11.5～10.6kaB.P.,10.6～8.9kaB.P.,8.9～5.5kaB.P.,5.5～3.3kaB.P.,3.3～0.8kaB.P.和0.8kaB.P.至今,代表了末次冰期结束以后湖泊从产生至消亡的全过程。根据与其他相关地区的对比,分析了西南季风演变的一些规律。     

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。     

云南点苍山冰川湖泊沉积物磁化率的影响因素及其环境意义

文章通过对点苍山海拔3820m冰水沉积剖面的粒度参数、磁化率、氧化铁含量和有机质含量的综合实验分析,并讨论了这些指标的相互关系及其环境意义。实验结果表明,磁化率的强度与粗砂组分的含量成正相关,而与粘土等细粒组分含量成负相关;同时与有机质含量成负相关,与氧化铁含量成正相关。矿物组分分析实验表明,沉积物主要磁性来源于磁化铁。根据以上结果,结合冰川湖泊流域面积小、高寒环境的特点,其磁化率的影响因素与一般湖泊不同,认为冰川湖泊沉积中,因为物源较近导致外源磁性矿物主要赋存于粒度较粗的碎屑颗粒中,而高寒的环境条件使得有机质对沉积物的磁性矿物起到了稀释的作用,而很难有积极的贡献。根据磁化率的环境意义,恢复了全新世以来点苍山的古气候,从中可以划分6个不同的气候阶段:11.5～10.6kaB.P.,10.6～8.9kaB.P.,8.9～5.5kaB.P.,5.5～3.3kaB.P.,3.3～0.8kaB.P.和0.8kaB.P.至今,代表了末次冰期结束以后湖泊从产生至消亡的全过程。根据与其他相关地区的对比,分析了西南季风演变的一些规律。     

黄河源地区优云湖相地层环境代用指标反映的古环境变化

通过对黄河源地区优云湖相地层剖面的研究,综合分析了剖面的粒度、碳酸盐含量、磁化率、TOC、N和C/N比值环境代用指标,获得了这一地区中更新世中晚期古湖泊环境变化记录。结果显示该古湖泊465～219 kaB.P.期间可能经历了深湖-滨浅湖-深湖-浅湖-深湖5个湖泊演化过程。465～435.2 kaB.P.期间,降水量较多,入湖径流多,气候比较冷湿,为深湖环境;435.2～367.3 kaB.P.期间,入湖径流减少,湖水水动力减弱,环境温度较低,湖泊营养状态较差,有机物主要是陆源物质,为浅湖环境;367.3～284.6 kaB.P.期间,环境温度逐渐增高,湖泊的营养状态好转,湖泊水体体积逐渐增大,为深湖环境;284.6～228.2 kaB.P.期间湖泊为浅水环境,但环境温度低,湖泊的营养状态差,湖泊水体体积逐渐增加,后期向深湖转变;228.2～219.0 kaB.P.期间,环境温度低,湖泊的营养状态差,湖泊水体体积逐渐增加,为深湖环境。优云地区中更新世中晚期的环境代用指标在约370 kaB.P.和约250 kaB.P.发生突变,这两次突变分别与深海氧同位素曲线MIS11向MIS10转变时期和MIS8向MIS7转变时期相对应,反映该区及青藏高原东北部的气候环境演变特征具有全球变化特征。     

沙鲁里山更新世冰川作用及西南季风波动对末次冰期冰川作用的影响

地处南亚季风区的沙鲁里山地区保留有丰富的第四纪冰川作用遗迹。文章通过ESR对冰碛物直接定年,结合冰碛地貌形态及其风化程度差异,结果表明沙鲁里山地区可能经历了4次规模较大的冰川作用。它们的ESR年代大约为19～16kaB.P.,48～43kaB.P.,135kaB.P.和571kaB.P.,分别与深海氧同位素第2、第3、第6、第16阶段对应。自沙鲁里山最早冰川作用(571kaB.P.)以后,该区经历了较大规模的抬升作用。MIS2和MIS4期间西南季风微弱,降水稀少,气温严寒,南亚季风区冰川发育受到一定限制。MIS3早期和晚期夏季风强盛,降水丰富,温度较高,水热平衡状况有利于冰川发育;MIS3中期气温较低,夏季风较强盛,降水较丰富,这种冷湿组合的气候条件有利于冰川发育。南亚季风区,MIS3期间的冰川前进规模不亚于甚至在某些区域超过了末次盛冰期,其主要原因可能是受制于夏季风的降水差异。