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。     

南海南部50万年以来碳酸钙和有机碳记录及其揭示的东亚夏季风演化

为了解南海南部第四纪冰期旋回中表层生产力的变化与东亚夏季风的演化关系,通过对南海南部MD05-2897孔晚第四纪500ka以来碳酸钙和有机碳含量及堆积速率高分辨率的研究发现,碳酸钙含量及堆积速率表现出明显的冰期-间冰期旋回变化,而有机碳的含量及堆积速率则主要呈现频率更高的周期性变化.碳酸钙和有机碳含量及堆积速率都在间冰期时增加,冰期时降低,反映了间冰期时夏季风的增强导致上升流的加强和营养物质的增加,促使表层生产力提高.碳酸钙和有机碳含量及堆积速率具有100ka偏心率周期、40ka斜率周期、20ka岁差和10ka半岁差周期等最为丰富的频谱,显示出低纬海区对轨道周期响应的特色.碳酸钙和有机碳的堆积速率与北半球低纬夏季日射量吻合较好,说明岁差相关的北半球低纬夏季太阳辐射量的变化可能是东亚夏季风强度变化的主要控制因素,而与全球冰量相关的气候变化可能是次要因素.      

南海晚第四纪表层古生产力与东亚季风变迁

根据南海南北陆坡两个站位的柱状样中底栖有孔虫分布,结合有机碳、稳定同位素分析,获得南海近4万年来高分辨率的表层古生产力记录,进而探讨晚第四纪东亚古季风的变迁。研究表明,由于冬季风在本次冰期、夏季风在全新世早期约10000aB．P．急剧增强,分别在南海南北陆坡产生海岸上升流,加上陆源营养物输入增多,使得表层古生产力明显增高、有机碳通量增大至3．5gC／(m²·10³a)以上,从而底栖有孔虫群中Buliminaaculeata和Uvigerinaperegrina占绝对优势。     

越南岸外晚第四纪上升流与东亚夏季风变迁

通过对南海西部越南岸外１７９５４—３柱状样中浮游和底栖有孔虫的定量分析,结合碳酸钙、有机碳和稳定同位素数据,获得南海西部上升流区近２０万年来的古海洋学记录,进而讨论了晚第四纪东亚夏季风的变迁。结果表明,在间冰期,尤其是末次间冰期,越南岸外出现表层海水古温度低、温跃层浅、生产力高,同时底层海水富营养的现象,说明上升流的存在,且该上升流有从氧同位素５期(ＭＩＳ５期)向１期逐渐减弱的趋势。结合南海现代海流及生产力分布的研究,推断该上升流由东亚夏季风驱动,其强弱的变化说明,东亚夏季风在近２０万年来有间冰期增强、冰期减弱,且从ＭＩＳ５期向ＭＩＳ１期递减的特征。     

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.     

南海西北部过去~55 ka以来元素地球化学记录的古气候环境演变

南海西北部的西沙碳酸盐台地北坡受到陆源和海洋自生物质的供应,蕴含丰富的气候变化信息.为探究该区域的古气候环境演变历史,选取长828 cm的SS7岩心,利用AMS14C测年以及有孔虫氧同位素建立该区域的年代学框架,并进行元素地球化学分析.该岩心底部年龄为~55 ka BP,沉积物的元素主要受到陆源碎屑输入、海洋自生作用、氧化还原条件、海洋化学沉积作用等因素的控制.碎屑组分元素比值K/Rb和K/Ti能用于反映源区地表化学风化程度,进而反映源区过去55 ka的东亚夏季风的演化.区域东亚夏季风在约40 ka BP明显减弱,且对Heinrich、新仙女木等北半球快速变冷的事件有明显地响应.过去55 ka的东亚夏季风,不仅受到北半球低纬度夏季日照辐射量的控制,还受到赤道太平洋大气动力(如太平洋沃克环流)的影响.      

青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪风化剥蚀与东亚季风演化在南海中的记录

通过南海西南部湄公河口MD01—2393孔和MD97—2150孔的高分辨率粘土矿物和粒度分析,及铷、锶、钕同位素分析,揭示出青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪190ka以来的风化剥蚀和东亚季风演化历史。铷、锶、钕同位素研究证实这两个孔的陆源碎屑物质主要来源于湄公河流域的直接输入。蒙脱石／(伊利石 绿泥石)值和蒙脱石／高岭石值指示了化学风化历史,而陆源碎屑颗粒的粒径比值2．5～6．5μm／15～55μm则指示了湄公河沉积物的供给能力。相对高的比值发生在间冰期,表明强盛的夏季风降雨和减弱的冬季风环流;相对低的比值对应于冰期,表明强盛的冬季风和减弱的夏季风,揭示出东亚季风气候驱动的风化剥蚀演化历史。东亚季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,表明东亚季风演化的天文驱动机制。     

南海西部浮游有孔虫记录的MIS 3期表层海洋环境变化

对南海西部越南岸外上升流区17954-2站浮游有孔虫属种组合变化、浮游有孔虫氧同位素、AMS14C测年的分析以及浮游有孔虫表层海水温度、温跃层转换函数的研究结果表明:在MIS3期,南海西部表层海水温度大体呈现暖-冷-暖的变化趋势;温跃层深度由浅到深阶段性变化;短时间尺度上温度与温跃层发生幅度较大的快速变化。暖事件（IS）对应于浮游有孔虫暖水种、混合层属种含量的增加,冷水种、温跃层属种含量的减少以及冬夏SST的升高;冷事件则与之相反。表层海水生产力亦大致呈现3个阶段（61～51ka,51～42ka和42～32ka）的变化,在千年尺度的快速气候事件中,暖事件对应浮游有孔虫生产力属种含量降低,冷事件对应升高。此外,在MIS3内部分暖事件（IS6和IS11～13）表现出表层海水温度降低,温跃层深度变浅和表层海水生产力升高的状况,表明该区此时上升流的存在,其形成原因推测是由于东亚夏季风加强的结果。     

南海北部氧同位素3期时上部海水结构的变化*

南海北部海水物理化学性质不但受东亚季风的影响,还受到珠江陆源输入的影响。文章根据对南海北部ODP 1144站浮游有孔虫属种组合变化和氧同位素分析,以及浮游有孔虫表层海水温度转换函数的研究结果表明:南海北部MIS 3期的表层海水温度在H2~H6事件时明显降低,并在H4~H5(45.66~38.77kaB.P.) 期间,表层海水冬季温度变化频繁,且幅度较大。35~29kaB.P. ,浮游有孔虫暖水种含量减少,浮游有孔虫氧同位素值增重,同时高生产力属种Neogloboquadrina dutertrei的含量增加,说明冬季风在该阶段强化。此外,52~46kaB.P.期间,N.dutertrei含量增加,浮游有孔虫氧同位素较低,表层海水温度没有明显的变化,所以此时南海北部的高生产力可能与珠江陆源输入的增加有关,指示东亚夏季风的加强。     

中国南海沉积物中有孔虫的氧同位素研究

317-82-25和NS86-43孔岩芯分别取自南海北部和南海南部海底表层沉积物,V24-134孔岩芯取自菲律宾东苏禄海。通过对浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloc(?)-late、Globorotalia menardii 和Neogloboquadrina dutertrei 的氧同位素分析,建立了氧同位素阶段,表明约60000年以来南海沉积物中有孔虫的氧同位素变化与世界各大洋相似,但有较大的变化幅度。这种差异可能是南海海水温度在冰期—间冰期较大幅度变化的结果。南海沉积速率明显大于远洋沉积速率,说明南海沉积物主要是陆源的。