南海南部浮游有孔虫氧碳同位素记录的末次冰期以来古环境变迁

以南海南部86GC沉积物柱状样为研究对象,通过对浮游有孔虫氧、碳同位素组成和AMS14C测年的研究,初步确定该柱状样包含了氧同位素3期晚期以来约31 400 a的沉积。结合浮游有孔虫组合和沉积物地球化学记录,分析认为,研究区域末次盛冰期发生于大约29~19 kaBP,其中又以28~26 kaBP为顶峰时段;在大约21~20 kaBP之间,可能有过一次短暂的海平面快速上升事件。单从δ18O记录来看,全新世南海南部的气候和古海洋环境似乎保持着较为稳定的状态,但期间δ13C及其他一些古气候指标却记录了多次回返性事件,反映出由于冬季风的短暂加强,导致全新世该区域气候环境在总体适宜的背景下仍然具有不稳定性。     

南海北部ZHS-176孔古海洋学记录:氧同位素和有机碳

对南海北部陆坡ZHS-176孔进行浮游有孔虫氧同位素和有机碳的研究,重建了末次冰期以来的古气候演化历史。ZHS-176孔浮游有孔虫氧同位素分析揭示了末次冰期期间的气候波动,如末次盛冰期、Heinrich事件1、Blling-Allerd暖期与新仙女木事件在南海北部陆坡均有响应。同时,在全新世阶段存在3个强降水期和3个弱降水期。ZHS-176孔有机碳以生物成因为主,随着夏季风的增强,陆源物质含量增加,但在3kaBP以后由于华南地区夏季风减弱而导致陆源输入减少。     

赤道西太平洋末次盛冰期以来的浮游有孔虫氧碳稳定同位素记录

对西太平洋暖池核心区MD01—2386柱状样最上部5m进行了高分辨率的浮游有孔虫Globigerinoides ruber和Pulleniatina obliquiloculata的氧、碳稳定同位素分析,结合AMS^14C测年,研究表明其属于末次盛冰期-全新世的沉积。赤道西太平洋海区末次盛冰期以来δ^18O值显著降低,但有几次回返事件。表层浮游有孔虫G．ruber比次表层温跃层属种P．obliquiloculata对于环境变化的响应要快,但后者变化的幅度较大。这两个种的氧、碳同位素差值反映出温跃层深度自末次盛冰期以来逐渐加深,并存在周期性的回返事件,说明西太平洋暖池晚第四纪冰期旋回存在气候不稳定性。     

南海西南陆坡末次冰期以来的浮游有孔虫及其古气候意义

对南海西南陆坡区SA08-34柱状样浮游有孔虫进行了定量统计分析,并采用古生态转换函数FP-12E计算各样品所代表的海水表层古温度(SST),结合14C测年和CaCO3分析结果,揭示了该海域末次冰期以来的古海洋学特征。末次冰期以来SST具有较大的变化,其中冰后期SST冬季为24.85~26.23℃,夏季为28.81~29.36℃,季节温差为2.66~4.47℃;末次盛冰期SST有明显的周期性波动,SST冬季为23.60~26.86℃,夏季为28.45~29.63℃,季节温差为2.34~5.09℃;末次间冰段SST冬季为23.48~27.57℃,夏季为28.82~29.73℃,季节温差为2.16~5.34℃。南海西南陆坡区在末次冰期出现6次明显的海水表层降温事件,其中"新仙女木"事件的年代约为11.75~12.38 kaBP,H1-H4事件的年代分别约为15.51~16.76、21.15~22.40、26.79~27.42和34.31~34.94 kaBP。     

末次冰期低纬度西太平洋硅藻席沉积中的硅藻记录

硅藻席沉积是由"树荫种"硅藻大量勃发并快速堆积而成。与成席硅藻同时大量生长的还有其他体型较小的硅藻。通过对WPD03和WPD12孔末次冰期低纬度西太平洋硅藻席沉积样品进行硅藻分析,共鉴定硅藻40属101种(含变种)。硅藻组成中既有淡水种和沿岸种以及外洋冷水种,也有外洋暖水种,但主要以大洋暖水种和广布种为主。在主要的硅藻属种中,Thalassionema frauenfeldii的平均百分含量最高,Thalassionema nitzschioides、Azpeitia nodulifera、Nitzschia marina、Hemidiscus cuneiformis等次之,这5种硅藻占了整个非成席硅藻物种相对百分含量的85%左右,说明在该海域表层水体硅藻席沉积过程中,这5种硅藻最容易与成席硅藻在同时期的环境中生存,形成勃发。初步断定硅藻席形成时期环境为热带水体的大洋性环境。     

南海南部末次冰期以来的古环境变化:YSJD-86GC柱样的证据

采自南海南部的YSJD-86GC柱样(113°02.5860′E,10°18.1740′N,水深2 651m,柱长1.68m)提供了该区近27ka以来的古海洋学记录。沉积物岩性特征、浮游有孔虫分布特征、全岩样品AMS14C测年、氧稳定同位素等分析结果表明,南海南部末次冰期以来一直处于稳定的陆坡—半深海沉积环境;氧同位素Ⅱ期以来表层海水古温度逐渐增高;温跃层在氧同位素Ⅱ期相对较浅,之后逐渐变深,全新世中期以来又再次变浅。11—9.5ka BP期间有一次古气候回返事件,与"新仙女木"事件相对应;6—5ka BP期间古气候波动较大,是全新世中期气候波动剧烈阶段的记录。     

南沙南部近30ka来的古海洋学记录

南海南部17962柱状样(7°11′N、112°5′E,柱长8 m,水深1 968 m)中近30 ka来的沉积物堆积速率计算结果显示,该孔冰期平均堆积速率为全新世的3倍多.其变化与冰期时海平面下降、地表径流所携陆源物质增多、全新世时海平面的回升以及陆源物质的提前卸载有关.浮游有孔虫氧同位素测定结果表明,该孔的浮游有孔虫的氧同位素冰期/全新世差值高于南海的平均值,更大于开放性大洋赤道西太平洋低纬度区的平均值.CaCO3变化则受陆源物质的"稀释作用"控制,而溶解作用对其影响并不太显著.     

南海北部末次冰期古海岸线遗迹及其分布

本文根据大量实测资料，运用地形地貌学、沉积学、古生物学、测年以及地震地层学等方法。论述了南海北部１２０－１５０ｍ水深范围内晚更新世末次冰期古海岸线这的特征及分布规律，对研究晚更新世以来的古地理及古环境有重要的意义 。     

南海东北部末次冰期以来沉积环境演变

利用南海东北部上陆坡处所取的D孔(21°23′02″N,116°47′13″E,水深405m)进行硅藻分析,结合粒度分析与碎屑矿物分析结果,探讨该海域末次冰期以来沉积环境演变过程。结果表明:粒度与硅藻分析结果较为吻合,共同显示D孔可分为上下两层,上层(0-2cm)的砂质沉积层为经冰后期海进过程改造的晚更新世残留沉积层;下层(2-130cm)主要是末次冰期形成的浅海沉积。整个柱样可反映出海洋同位素MIS4期海退至MIS3期海进与MIS2期海退至冰后期海进的沉积韵律。     

末次冰期以来西太平洋暖池变化的浮游有孔虫记录

探讨了末次冰期以来西太平洋暖池区浮游有孔虫动物群变化对环境和全球气候变化的响应。对取自西太平洋暖池核心区WP92-5柱样中的浮游有孔虫及其壳体δ^18O的分析结果表明,西太平洋暖池末次冰期的冬季表层水温比全新世低2℃以上;浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma的含量变化与Globigerinoides sacculifer的δ^18O值呈明显相关,各时段的峰值可能与YD事件和Heinrich事件H1、H2和H3大致对应,分别出现在21—29、38—46、64—72和106—117cm,^14C年龄约为9．7—11．1、12．8—14．7、19—20．9和26．2—27．4ka B．P．;浮游有孔虫N．pachyderma的含量与G．sacculifer的δ^18O在各峰值之间含有数个频次不等的亚级变化,反映了末次冰期以来西太平洋暖池区气候的短尺度快速变化特征。     

冲绳海槽南部末次间冰期以来古海洋学变迁：ODPI202站的记录

对冲绳海槽南部ODP1202站165个沉积物样品进行了CaCO3含量测定和47个样品以浮游有孔虫为主的微体化石定量分析。应用CaCO3含量变化与δ^18曲线的对应关系，初步将1202站岩心划分为MIS 1—5期的沉积。根据浮游有孔虫中暖水、凉水、浅水和深水等生态组合丰度变化，推测冲绳海槽南部晚更新世末次间冰期以来，温跃层呈逐步加深和表层海水温度逐渐升高的趋势。MIS5期以较浅温跃层和较低表层海水温度为特征，推测与研究区末次问冰期存在上升流有关。末次冰期(MIS4～2期)时，Pulleniatina obliquiloculata在整个冲绳海槽中普遍以低丰度值出现，标志黑潮主流轴可能迁移出冲绳海槽。     

冰岛北部陆架末次冰消期以来基于硅藻的古环境记录

冰岛北部陆架MD99-2271孔沉积硅藻组合呈现暖水硅藻数量增加、冷水硅藻数量减少和这两类硅藻数量周期性此消彼长的特点,反映了气候在趋暖的背景下,冷暖交替的过程。通过该区温度指数Rw/wc值(暖水硅藻种含量与海冰种及暖水种含量总和的比值)的变化,重建了冰岛北部陆架古海洋环境:Blling-Allerd暖期时,暖水硅藻T.nitzschioides含量较高,表明印明格暖流对研究区的影响较强;随着暖水硅藻含量减少,海冰硅藻F.cylindrus和T.bulbosa的显著增加,此时暖流强度减弱,东格陵兰寒流明显增强,冰岛北部海域进入末次冰消期以来最冷的时期——Younger Dryas冷期。11cal.kaBP左右暖水硅藻T.nitzschioides和T.oestrupii数量急剧升高,表明该海域海洋环境发生了明显变化,并逐步向全新世大暖期过渡,此时冰岛北部陆架海域现代海洋格局基本形成。全新世大暖期时,硅藻群落表现为暖水种的显著增多,海冰、极地及冷水硅藻较之前明显减少,说明冰岛北部海域主要受北大西洋暖流的分支——印明格暖流的影响,海洋环境较温暖;6cal.kaBP之后东格陵兰寒流逐渐增强,冰岛北部海洋环境转冷,全新世大暖期结束。     

南海东北部末次冰期以来的沉积环境演变

利用南海东北部上陆坡处所取的D孔柱样进行硅藻分析,结合粒度与碎屑矿物分析结果,探讨该海域末次冰期以来沉积环境演变过程.结果表明：粒度与硅藻分析结果较为吻合,共同显示D孔柱样可分为上下两层.上表层（0～2 cm）的砂质沉积层为冰后期海进过程改造的晚更新世残留沉积层,即变余沉积;下层（2～130 cm）主要是末次冰期形成的浅海沉积.整个柱样可反映出海洋同位素MIS 4期海退至MIS 3期海进与MIS 2期海退至冰后期海进的沉积变化韵律.     

南海南部末次冰期以来的沉积物特点及其古环境意义

对南海南部接近湄公河三角洲中陆坡上的MD01 2392站样品进行了地球化学和粒度分析,揭示出该站位上部12 8m地层包含了完整的末次冰期约7万年以来的沉积旋回。其MIS4期以来的沉积速率是南海南部已知站位柱状样中最高的,呈现冰期高而间冰期低的特征;并发现沉积物中Ti、Si、Fe和Al等元素含量在冰期时高,推测与低海面时期具较高的陆源物质输入有关。元素Sr、Ba、Ca的含量分布与CaCO3的相似,冰期低、间冰期和全新世高;推测冰期低值是陆源和非CaCO3物质稀释作用的结果。粒度分析表明粉砂(2～63μm)是该站陆源物质的主要成分,粗组分(>63μm)主要出现在MIS2的早、晚期,指示有浊流沉积存在。     

南海北部15 kaBP以来表层海水温度变化:来自海洋硅藻的记录

对西太平洋边缘海148个表层硅藻样品中菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)及其小形变种(Thalassionema nitzschioidesvar.parva)的分布与表层海水温度(SST)之间关系进行研究,将菱形海线藻小形变种与所有菱形海线藻百分含量的比值(简称硅藻Rparva值)视为温度指数,开展南海北部MD05-2904孔附近海域15kaBP以来表层海水温度变化研究。结果表明:(1)南海北部15 kaBP以来表层海水温度呈现明显的阶段性波动特点,即末次冰消期气候转暖过程中,12.9~11.5 kaBP前后温度略有下降,与新仙女木事件对应,全新世南海北部气候依次经历了升温期、高温期和降温期3个变化阶段;(2)全新世大暖期鼎盛期结束后,南海北部海水温度阶段下降,两次明显降温分别发生于4 kaBP前后和1.5 kaBP前后;(3)MD05-2904孔硅藻Rparva值时间序列曲线与董哥洞D4石笋δ18O曲线对比表明,南海北部表层海水温度变化与末次冰消期以来东亚季风强度变化关系较为密切。     

南海北部沉积物中浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体氧同位素指示的冬季表层海水温度

有孔虫壳体的氧同位素值(δ18O)是由其生长时海水δ18O和温度决定的,在海水δ18O已知的情况下,可以由壳体的δ18O值估算海水温度。本文以南海北部沿岸地区9个站位的柱状沉积物中浮游有孔虫Globigerinoides ruber为研究对象,测试了其壳体的δ18O值。分别以相应站点夏季与冬季表层海水的实测δ18O值代入温度公式,估算了对应的夏季与冬季的海水温度值。然后把计算结果与World Ocean Atlas (WOA)数据库相应站点的海水温度数据作比较。结果表明,计算出的夏季海水温度与WOA的夏季温度有较大差别,而计算出的冬季海水温度则与WOA的冬季海水温度基本相当。这说明δ18Oruber记录的是该区域冬季表层海水的温度,此区域内G.ruber这一属种的生产力和沉积通量在东亚冬季风盛行期间出现了最高值。     

南海南部水体和沉积物中的浮游有孔虫氧碳同位素分析

通过对2002年南海南部春季水体和表层沉积物中浮游有孔虫的δ^18O和δ^13C分析,初步探讨该区有孔虫氧碳同位素的海洋环境指示意义及其与沉降过程的关系。结果表明,南海南部春季表层水体中Gltbigerinoides ruber （G．ruber）与Globigerinoides sacculifer（G．sacculifer）的δ^18O均值基本相似,相对它们在表层沉积物中的δ^18O明显要小;但在表层沉积物中G．ruber的δ^18O则比G．sacculifer相对要小0．34‰。这种差异可能与G．sacculifer的配子生殖二次钙化以及2个种属的季节性差异有关。Pulleniatinaobliquiloculata（P．obliquiloculata）的δ^18O在沉积物和水体中均较G．ruber和G．sacculifer明显偏大,表现出较大的种间差异。P．obliquiloculata的δ^18O在春季水体中比其在沉积物中平均约小0．7‰,差值较大,可能是因为P．obliquiloculata为冬季种,主要出现在冬季低温水体中。3种浮游有孔虫的δ^13C以G．sacculifer最大,G．ruber次之,P．obliquiloculata最低,这种差异可能主要由属种间的生命效应所引起。表层沉积物中G．ruber和G．sacculifer的δ^18O从区域的西北往东南有逐渐变小的趋势,可能受区域年均表层水温西北低东南高的影响。在上升流发育区,P．obliquiloculata的δ^18O和δ^13C均明显偏高,其δ^13C与水体营养的关系与南海北部的明显相反,有待进一步深入研究。     

末次冰期以来南海南部千年尺度的古海洋学

摘要对南海南部MD05-2896柱状样22.8kaBP以来的深海沉积物进行了浮游有孔虫和颗石藻化石定量分析。通过转换函数、特定有孔虫属种含量及比值和颗石藻Florisphaera profunda百分含量等探讨了南海南部海水表层温度、上部水体结构、初级生产力以及碳酸盐溶解作用等变化趋势和周期性。结果表明:18kaBP以前及10kaBP以来,海水表层温度较高,碳酸盐溶解作用较强,温跃层营养跃层较深,初级生产力较低。18~10kaBP冰期时,海水表层温度最低,碳酸盐溶解作用变弱,营养跃层和温跃层变浅,初级生产力较高。频谱分析结果显示,22.8kaBP以来的气候变化具有明显的周期性,以类D/O事件的千年尺度周期为主,其中最主要的周期为1500年。     

南海陆坡晚第四纪沉积物磁化率的对比及其古海洋学意义

对南海西沙群岛附近陆坡、南海南部陆坡以及东沙群岛附近陆坡晚第四纪磁化率变化特征进行了综合对比,并初步分析了磁化率与碳酸钙百分含量之间的关系。就磁化率变化特征而言,西沙群岛附近陆坡和南海南部陆坡可归为一个单元,东沙群岛附近陆坡划为另一单元,其中,前一单元晚第四纪磁化率曲线的共性表现为深海氧同位素期次的奇数期向偶数期过渡时期以磁化率峰值为特点,偶数期向奇数期过渡时期以磁化率谷值为特点;后一单元晚第四纪磁化率曲线的共性表现为磁化率曲线大致平行于有孔虫氧同位素曲线。上述两个单元内的磁化率曲线共性都具有地层学意义,但这两个单元内部某些部位的晚第四纪磁化率变化具有地方局限性,不宜当作大范围地层对比的工具。南海陆坡磁化率曲线和碳酸钙百分含量曲线的关系存在镜像和平行两大基本类型,但这两种对应关系未必意味着磁化率和碳酸钙百分含量之间存在着直接的因果联系。南海陆坡磁化率变化的原因很可能与冰期旋回中南海陆源物质通量的变化密切相关,另外,局部海域磁化率还可能严重受沉积物早期成岩作用的影响。     

南海南部水体和沉积物中的浮游有孔虫氧碳

通过对2002年南海南部春季水体和表层沉积物中浮游有孔虫的δ18O和δ13C分析,初步探讨该区有孔虫氧碳同位素的海洋环境指示意义及其与沉降过程的关系. 结果表明,南海南部春季表层水体中Globigerinoides ruber (G. ruber)与Globigerinoides sacculifer(G. sacculifer)的δ18O均值基本相似,相对它们在表层沉积物中的δ18O明显要小;但在表层沉积物中G. ruber 的δ18O则比G. sacculifer相对要小0.34‰.这种差异可能与G. sacculifer的配子生殖二次钙化以及2个种属的季节性差异有关.Pulleniatina obliquiloculata(P. obliquiloculata)的δ18O在沉积物和水体中均较G. ruber和G. sacculifer明显偏大,表现出较大的种间差异.P. obliquiloculata的δ18O在春季水体中比其在沉积物中平均约小0.7‰,差值较大,可能是因为P. obliquiloculata为冬季种,主要出现在冬季低温水体中.3种浮游有孔虫的δ13C以G. sacculifer最大,G. ruber次之,P. obliquiloculata最低,这种差异可能主要由属种间的生命效应所引起.表层沉积物中G. ruber和G. sacculifer的δ18O从区域的西北往东南有逐渐变小的趋势,可能受区域年均表层水温西北低东南高的影响.在上升流发育区,P. obliquiloculata的δ18O和δ13C均明显偏高,其δ13C与水体营养的关系与南海北部的明显相反,有待进一步深入研究.