中太平洋富钴结壳的Os同位素定年与结壳生长间断

准确测定富钴结壳的生长年代和间断迄今仍为一项难度较大的工作,制约着对结壳的成因、发育过程与控制因素、区域构造古海洋学背景等的研究．选取中太平洋海山具有清晰多层构造的一个富钴结壳进行逐层采样分析,综合运用Co通量定年法、与海水^187Os／^188Os演化曲线对比定年法、钙质超微化石地层划分等多种年代学方法,确定该富钴结壳的初始生长年龄为晚白垩世Campanian期（约75～80Ma）,并发现早古新世、中始新世、晚始新世、早一中中新世等4个时段不等的间断期,为该区结壳发育过程及其所揭示的古海洋环境演化的深入研究提供了重要的时代背景．     

太平洋海山富钴结壳生长过程与新生代海洋演化关系

利用Os同位素地层学方法结合钴含量经验公式,确定了分布于太平洋海山的两个富钴结壳的生长年龄,其中MHD79自距今75Ma开始生长,经历了4次生长间断,分别在63～59,51—42,38～33和25～11Ma．MP3D10推测于距今62Ma以前开始生长,其间经历了5次生长间断,分别在62～59,51～40,38～33,23～11和8—4Ma．通过与前人的研究成果包括ODP144航次以及中太平洋海山的结壳CD29．2,N5E．06和N1．15进行对比研究,发现它们比较一致的5个生长与间断时期与新生代海洋演化过程存在着密切的关系．古新世碳同位素最高期（PCIM）全球海洋生产力上升,刺激了海山结壳的生长,富钴结壳的第一个生长间断（Ⅰ）结束．古新世一始新世最暖期（PETM）,虽然海水的垂直交换减弱,但强烈的陆地化学风化致使大量的陆源营养物质输入,生物生产率上升,没有发生结壳的生长间断．而早始新世气候最佳期（EECO）距今52—50Ma,两极温暖,纬向温度梯度小,风驱海洋循环及上升流活动微弱,陆地风化作用亦减弱,开放大洋的生物生产力下降,富钴结壳再次出现生长间断（Ⅱ）．中始新世早期．始新世晚期、渐新世是一个长期渐进的变冷过程,海洋循环和上升流活动增强导致的生物生产力上升,并由此造成水成成因元素Fe,Mn和Co及生物成因元素Cu和Zn含量增加,是研究区最有利于富钴结壳生长的阶段（生长期Ⅲ,Ⅳ）,其间的间断期Ⅲ对应于始新世．渐新世界线,推测与始新世-渐新世之交的全球气候转型、天体撞击事件有关．中新世早至中期研究区富钴结壳经历的一次较大规模的生长间断（间断期Ⅳ）,推测与中新世早期短暂的气候回暖,南极底流的暂时退缩有关．其后南极冰盖扩展,底层水环流增强,大洋肥力增加,一度中断的结壳于中新世晚期又继续生长（生?     

海底富钴结壳物理特性的试验研究

海底富钴结壳富含多种金属,是海底极为重要的矿产资源.在实验室里对用拖网采集的天然富钴结壳的湿密度、干密度、含水率、P波速度和抗压强度等物理特性进行了研究.研究表明:富钴结壳的湿密度或干密度的大小与孔隙率、含水量有关;富钴结壳的抗压强度与温密度、P波速度有较强的相关性,湿密度、P波速度越高,其抗压强度也相应越大.所以富钴结壳的物理特性与抗压强度之间的相互关系,为富钴结壳的资源评价、采选冶研究提供参考.     

中太平洋Allison海山富Co结壳Os同位素组成及其生长间断与生长年代的确定

以中太平洋Allison海山的富钴结壳Al—1为研究对象,在其结构观察的基础上,平均按1．3mm间隔取样,测定各分层Os同位素组成,建立了^187Os／^188Os随深度演化曲线．通过与40Ma以来的大洋海水的Os同位素组成演化曲线对比,并结合^10Be年龄模式下的Os同位素曲线的变化特征,识别出了两次生长间断（H1和H2）．H1和H2分别发生于13．6～29．6和6．8～9．8Ma．在此基础上,确定了结壳A1—1生长年龄标定方案：对于小于6．8Ma的壳层,其年龄用旧Be年龄模式标定;对于大于6．8Ma的壳层,其年龄用Os同位素曲线标定．如此确定的该结壳最内层形成年龄（最老年龄）为39．5Ma．     

东菲律宾海晚中新世末期以来古海洋环境演化的新型铁锰结壳记录

通过对东菲律宾海新型深水铁锰结壳典型样品显微结构构造、地球化学、铀系和铍同位素年代学的系统研究, 恢复了该海区晚中新世末期以来的古海洋环境演化. 该区结壳的垂直剖面结构构造和化学组成的变化相一致, 指示了结壳的3个主要生长阶段及其对应的古海洋环境演化.晚中新世末期(5.6 Ma)底部壳层开始生长, 壳层结构疏松且具有较高的碎屑含量和生长速率; 成矿元素含量、生长速率和铈正异常程度在4.6 Ma处的降低表明了此时气候的转暖, 开始不利于壳层生长, 并最终在中上新世末期(2.8~2.7 Ma)形成壳层生长间断. 晚上新世时(2.7 Ma)南极底流活动性的再次增强, 有利于向高纯顶部致密壳层的快速转型. 此后, 随着火山物源的进一步远离和陆源风尘物质的继续增加(1.0 Ma), 尽管周边环境依然有利, 壳层成矿元素含量却表现出明显的降低趋势. 该结壳为研究区晚中新世末期以来不甚明了的古海洋学研究提供了新的载体和资料.     

太平洋Fe-Mn结壳He, Ne, Ar同位素特征与来源

对太平洋海山Fe-Mn结壳最表层样品的稀有气体同位素丰度与组成测定发现, Fe-Mn结壳稀有气体存在如下特征: ① He, Ar同位素丰度与组成存在明显的分组现象, 分别命名为低³He/⁴He型和高³He/⁴He型; ②低³He/⁴He型样品⁴He丰度高(平均为191×10^-9 cm³·STP·g^-1), ⁴He, ²⁰Ne和⁴⁰Ar丰度变化范围大(分别为42.8×10^-9~421×10^-9, 5.40×10^-9~141×10^-9和773×10^-9~ 10976×10^-9 cm³·STP·g^-1); 高³He/⁴He型样品⁴He丰度低(平均为11.7×10^-9 cm³·STP·g^-1), ⁴He, ²⁰Ne和⁴⁰Ar丰度变化范围小(分别为7.57×10^-9~17.4×10^-9, 10.4×10^-9~25.5×10^-9和5354×10^-9~9050×10^-9 cm³·STP·g^-1); ③低³He/⁴He型样品³He/⁴He比值(R/R_A=2.04~2.92)远低于MORB值(R/R_A=8±1), ⁴⁰Ar/³⁶Ar比值(447~543)明显较大气值(295.5)高; 高³He/⁴He型样品³He/⁴He比值(R/R_A=10.4~12.0)略高于MORB值(R/R_A=8±1), ⁴⁰Ar/³⁶Ar比值(293~299)接近大气值; ④所有样品的Ne同位素组成(²⁰Ne/²²Ne和²¹Ne/²²Ne比值分别为10.3~10.9和0.02774~0.03039)与³⁸Ar/³⁶Ar比值(0.1886~0.1963)变化都很小, 无明显分组, 且与大气相应值(³⁸Ar/³⁶Ar, ²⁰Ne/²²Ne, ²¹Ne/²²Ne比值分别为0.187, 9.80和0.029)接近. 样品的稀有气体组成与区域不均一性表明, 稀有气体主要来自下地幔, 低³He/⁴He型与高³He/⁴He型样品的稀有气体同位素组成分别类似于HIMU型和EM型富集地幔特征. 具有HIMU型稀有气体同位素组成特征的低³He/⁴He型结壳产出于麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山, 具有EM型稀有气体同位素组成特征的高³He/⁴He型结壳产出于莱恩群岛海山链, 可能暗示了麦哲伦海山、马尔库斯-威克海岭、马绍尔海山链和中太平洋海山起源于HIMU型下地幔源区, 莱恩群岛海山链起源于EM型下地幔源区, 这与海山基底玄武岩研究得到的结果相吻合. 源区性质的差异是Fe-Mn结壳稀有气体明显分组的根本原因, 地幔脱气作用使得样品的稀有气体核素丰度同步降低, 而源区放射性成因核素的积累对Fe-Mn结壳稀有气体核素丰度和同位素比值的影响甚微.     

富钴结壳高分辨率定年：地球轨道周期印记法与^230Thex／^232Th测年法对比研究

由于海山富钴结壳的生长速率十分缓慢,长期以来,对其年代和生长速率的高分辨率准确测定一直是个难题．利用电子探针原位提取中太平洋海山富钴结壳（样品号：CB14）的元素含量变化剖面,运用功率谱分析方法识别结壳第一亚层（03mm）A1元素含量变化曲线中存在的显著周期,通过与米兰柯维奇周期的匹配,获得结壳的高分辨率生长速率．同时,利用数控微钻对该结壳的第一亚层以0．1mm为间隔进行高分辨率连续取样,并利用^230Thex／^232Th法对其进行测年．结果表明利用地球轨道周期印记法得到结壳的第一亚层生长速率为2．14mm／Ma,与利用^230Thex／^232Th测年法获得的结壳的生长速率（2．15mm．Ma^-1）相吻合,同时得到结壳第一亚层（0～3mm）底界的年龄约为1．4Ma．认为地球轨道的周期性变化所引起的气候与环境效应在结壳的生长剖面上打下了烙印,利用地球轨道周期印记法确定富钴结壳的生长速率是一个有效而且可靠的新方法,可应用于为世界海域富钴结壳建立高分辨率长序列的年代框架．     

富钴结壳高分辨率定年:地球轨道周期印记法与~(230)Th_(ex)/~(232)Th测年法对比研究

由于海山富钴结壳的生长速率十分缓慢,长期以来,对其年代和生长速率的高分辨率准确测定一直是个难题.利用电子探针原位提取中太平洋海山富钴结壳(样品号:CB14)的元素含量变化剖面,运用功率谱分析方法识别结壳第一亚层(0～3mm)Al元素含量变化曲线中存在的显著周期,通过与米兰柯维奇周期的匹配,获得结壳的高分辨率生长速率.同时,利用数控微钻对该结壳的第一亚层以0.1mm为间隔进行高分辨率连续取样,并利用230Thex/232Th法对其进行测年.结果表明利用地球轨道周期印记法得到结壳的第一亚层生长速率为2.14mm/Ma,与利用230Thex/232Th测年法获得的结壳的生长速率(2.15mm·Ma?1)相吻合,同时得到结壳第一亚层(0～3mm)底界的年龄约为1.4Ma.认为地球轨道的周期性变化所引起的气候与环境效应在结壳的生长剖面上打下了烙印,利用地球轨道周期印记法确定富钴结壳的生长速率是一个有效而且可靠的新方法,可应用于为世界海域富钴结壳建立高分辨率长序列的年代框架.     

青藏高原北部始新世孢粉记录与古环境变化

青藏高原隆起前始新世我国西北内陆的植被生态景观和气候状况对理解青藏高原的隆升和亚洲季风与现代西北干旱气候环境的起源和演化可提供重要的背景信息。通过对位于青藏高原北部边缘酒泉盆地西端火烧沟剖面孢粉记录的研究,揭示出始新世中晚期（40.2-33.4Ma）我国西北内陆总体为显著的行星风系下北亚热带副高控制下的干旱-半干旱荒漠植被生态景观,具体可以划分为4个组合带：白刺粉属-藜粉属-松科花粉组合带（40.2-37.9Ma）;藜粉属-白刺粉属组合带（37.9-34.6Ma）;单、双束松粉属-藜粉属组合带（34.6-33.9Ma）;藜粉属-白刺粉属组合带（33.9-33.4Ma）。各个组合带中喜热分子与耐旱分子含量之间呈现反相关性,即在温度降低时干旱加强,反之则减弱,推测温度降低时全球大气水汽减少,或者南极间歇性冰盖形成所导致的不均一性降温迫使行星风系带向北移动,副高中心靠近研究区,可能是造成干旱增强的原因,反之则干旱减弱。     

黄土高原北部晚新近纪“吴起古湖”的古地磁年代学与古环境记录

晚新近纪以来中国北方堆积的风成红粘土-黄土序列是古气候信息的良好载体, 在黄土高原北部的吴起地区存在一套湖相沉积物, 层位上介于第四纪黄土与晚新近纪红粘土之间, 但该古湖存在的具体时限尚不清楚. 我们利用岩石磁学及古地磁年代学方法并结合多种气候指标对代表“吴起古湖”的土佛寺剖面进行了初步研究, 结果表明湖相沉积物中特征剩磁的载体主要为磁铁矿和赤铁矿, 在此基础上得到的磁极性序列能很好地与国际地磁极性年表对比, 剖面起始于4.28 Ma B. P.左右, 湖相沉积层起始于3.0 Ma B. P.左右, 结束于1.2 Ma B. P.左右. 岩性、磁化率、粒度和沉积速率变化均反映出这一时期该地区环境变化的总体趋势是由暖湿向冷干发展, 期间“吴起古湖”的演化大致经历了三个阶段: 3.0~2.5 Ma B. P.为古湖形成时期, 水体相对较深; 2.50～2.05 Ma B. P.期间受古气候变化的影响湖水明显变浅; 2.05~1.20 Ma B. P.时古湖中仍有一定量的水体存在, 但随后逐步缩小并最终消亡. 该地区气候条件在1.2 Ma B. P.左右的恶化是导致吴起古湖消亡的主要因素, 区域构造活动引起的北洛河溯源侵蚀并切穿湖盆可能也是原因之一.