末次冰期以来南海东北部陆坡-深海盆沉积有机质的来源及古环境意义

<正>利用有机地球化学方法可以从海洋沉积有机质中提取出丰富的用于重建海陆古气候和古环境的指标。其中海洋沉积物的总有机碳(TOC)、总氮(TN)含量及其稳定同位素组成(δ13Corg、δ15N)被广泛运用于判识有机质的来源,进而探讨海洋中碳、氮的生物地球化学循环过程以及地质历史时期的古气候/环境的变化。随着南海古海洋学研究的不断深入,已有学者对南海陆架—陆坡区末次冰期以来的沉积有机质的来源、组成变化以及控制因素等进行了探讨,发现沉积有机质的有机碳、氮含量及其稳定同位素在冰期/间冰期旋回中存在周期性变化规律。然而,对于南海超深水的下陆坡乃至深海盆区的沉积有机质尚未进行过此类研     

南海深水区晚更新世以来沉积速率、沉积通量与物质组成

通过调查所获得柱样沉积物氧碳同位素测年资料及多学科综合分析表明,晚更新世以来南海沉积速率和沉积通量具有以下几个特征 :(1)总体上为间冰期沉积速率低、冰期沉积速率高,冰期沉积速率是间冰期沉积速率的 1.3～ 1.6倍;(2 )南海沉积速率趋势面分析表明,氧同位素 1期东北陆坡和西南陆坡沉积速率高,氧同位素 2、3期沉积速率分布特征相似,与 1期有所不同,东北陆坡沉积速率高于西南陆坡,表明氧同位素 2期之后,南海的沉积环境发生明显的改变,造成上述沉积速率分布的主要控制因素是南海周围的河流分布、季风、海流等;(3)南海东部沉积通量与物质组成分析表明,末次冰期以来沉积总通量北部陆坡区明显高于深海区,前者是后者 2～ 3倍,并有自北向南逐渐降低的趋势;(4)硅质生物沉积通量冰期明显高于间冰期,末次冰期以来东北部陆坡区的硅质生物沉积通量最高,末次冰期之前恰好相反,深海盆高于陆坡区;(5 )末次冰期以来,陆源沉积约占南海东部海域沉积的 4 4 %以上。     

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.     

十三万年来南海北部陆坡的浮游有孔虫及其古海洋学意义

V36-06-3柱状样采自南海北部陆坡下部水深2809m处,长12m许。浮游有孔虫分析,CaCO_3含量分析,袋拟抱球虫壳氧同位素分析(δ~(18)O)的结果表明,此处近130000年来表层海水古温度变化趋势与各大洋一致,而碳酸钙溶解旋回的表现却与太平洋相反,与大西洋一致,即冰期时溶解作用加强,CaCO_3含量偏低,间冰期则相反。其原因在于冰期有大量陆源碎屑物进入深海与次深海区,“冲淡”碳酸钙沉积并使其溶解作用加强。     

末次冰期以来南海北部沉积有机碳记录及其古植被环境信息

末次冰期以来南海北部深海沉积物中陆源植被碎屑来源及其指示的植被类型变化等一直存在争议.正构烷烃比值、正构烷烃碳同位素(δ<'13>C<,alk>)及总有机碳同位素(δ<'13><,TOC>)等有机碳指标的应用可能为之提供新的证据.南海北部MD05-2905岩芯中正构烷烃比值C31/C27,C31/(C31+C27+C2...     

21 kaB.P.以来大兴安岭中段月亮湖沉积物全岩有机碳同位素组成变化及其古气候意义

月亮湖是位于大兴安岭中段阿尔山一柴河火山区的一个火山口湖,地处现今季风/非季风影响的过渡地带,对气候环境变化反应敏感.月亮湖长约9m的沉积岩芯记录了21cal.kaB.P.来的古气候演化历史.月亮湖沉积物全岩有机碳同位素组成(δ13Corg)、总有机碳含量(TOC)和总氮含量(TN)分析结果表明:δ13Corg值分布范围为-34.3%～-24.8‰,具有9.5‰的变化幅度,但总体仍然在陆生C3植物的变化范围内.TOC含量分布范围为1.04%～23.55%,TN含量分布范围为0.08%～1.78%,TOC与TN含量变化趋势相同,呈正相关性,两者都显示出末次冰期晚期时含量特别低的特征.沉积物的TOC/TN比值(原子比)分布范围为6.3～28.2,其中末次冰期晚期的值比较低,说明沉积物中有机质以内源水生生物为主,其后TOC/TN比值明显升高且多14,说明大部分有机质来源于汇水盆地中的陆生植物.根据多个指标综合分析,有效湿度的影响很可能是δ13Corg变化的主导因素.因此,近2万年来月亮湖全岩有机碳同位素组成变化与古气候变化的对应关系是:暖湿气候对应着偏负的δ13Corg值,冷干气候对应着偏正的δ13Corg值,全新世期间因植被变化不大,其δ13Corg值变化幅度也不大.     

白令海北部陆坡100ka来的古海洋学记录及海冰的扩张历史

白令海北部陆坡B2-9柱状样中生源组分的研究显示, 自MIS5.3期以来表层生产力指标的粗组分和蛋白石含量呈阶梯状增加, 反映表层生产力阶段式的增长.全新世表层生产力达到最高, 并且MIS3.2~2期高, 比MIS5.3~3.3期最低.高有机碳含量对应于高C/N比值, 显示有机碳混合来源, 不能作为表层生产力的指标.MIS5.1, 3.3~3.2期和全新世高的有机碳含量和C/N比值反映间冰期陆源有机物质输入量的增加.MIS5.3期至中全新世, 不断增加的陆源砂级和粉砂级颗粒组分说明随着气候的逐渐变冷, 陆架海冰在不断扩张.伐冰碎屑和碳屑颗粒冰期、间冰段和末次冰消期升高, 而间冰期降低, 反映冰期白令海陆架海冰扩张和间冰期海冰消融的过程.冰期海冰扩张与北美大陆气候的相互关联, 揭示了晚第四纪冰期旋回中白令海海冰扩张及其对全球气候变化的响应.      

中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata壳体δ^18O的变化可分3个阶段:1)1.2~0.9 Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41 ka斜率周期;2)0.9~0.6 Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100 ka偏心率周期开始强化;3)0.6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0.9 Ma以来南海北部上层海水δ^18O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9 Ma之后显著强化。其中,表层水体δ^18O只在冰期变幅增强,P.obliquiloculata所反映的次表层水体δ^18O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9 Ma浮游和底栖有孔虫δ^18O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9~0.6 Ma时期P.obliquiloculata的δ^18O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2 Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata的δ^13C在0.02 Ma、0.49 Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ^13C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。     

中国西部、东北地区湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机碳同位素组成及与环境的响应

湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机质碳同位素组成受湖泊环境介质的控制,可以有效地指示环境演化过程。通过对中国东北和西部青藏高原、新疆现代湖泊表层沉积物的碳酸盐的碳、氧同位素组成(δ13C、δ18O)、有机碳同位素组成(δ13Corg),以及有机质含量(TOC)、C/N分析研究,发现当湖泊中以浮游植物来源有机母质为主时,其δ13Corg为-30‰~-23‰;以硅藻为主的藻类来源时,δ13Corg为-30‰~-16‰;以挺水植物来源,δ13Corg为-30‰~-24‰;沉水植物来源,δ13Corg为-24‰~-16‰;以水生植物和陆生植物来源为主时,δ13Corg为-30‰~-20‰;当以陆生植物来源为主时,其δ13Corg为-26‰~-24‰。当西北地区半封闭湖泊表层沉积物中碳酸盐含量大于30%时,湖泊表现出δ13C、δ18O之间较好的正相关性,TOC主要以内源有机质来源为主。     

珠江口外海域与珠江三角洲晚更新世以来的地层层序对比

本文综合运用珠江三角洲外南海北部陆架的地震测线和三角洲地区的钻孔资料进行联合解译,获得由浅海至陆地的层序地层剖面,辨识出三角洲地区4套地层层序和南海北部陆架6套地层层序及体系域,前者仅记录了2个沉积旋回和相应的2次海面变化,而后者记录了更多沉积旋回及相应的海平面波动.在海、陆层序对接和对比的基础上,文章重点把南海北部陆架6套地层层序与深海氧同位素阶段MIS6~MIS1进行了对比分析,认为珠江三角洲下旋回与南海北部陆架层序D相当,珠江三角洲下旋回对应着南海北部陆架MIS6~MIS5(距今15万年~8万年)时代的层序地层,MIS4~MIS2末次冰期低海面时期的三角洲沉积位于现今南海北部陆架之上,并未向北延伸到现代珠江三角洲地区.珠江三角洲和南海北部陆架的下沉都是南海陆缘扩张的表现.     

南海表层沉积物与沉降颗粒物中有机碳的δ13C对比研究及其古环境再造意义

对南海表层沉积物与沉降颗粒物有机碳的δ13C进行了对比研究,从古环境再造方面探讨了陆源和海源对南海表层沉积物的贡献。南海表层沉积物有机碳的δ13C比沉降颗粒物中有机碳的δ13C偏重表明,Suess效应对南海现代过程的影响不可忽视,两者的δ13C差值反映了Suess效应对南海现代过程的影响程度。利用两者的δ13C差值,对现代陆源和海源有机碳的δ13C进行修正后,计算得到,在南海陆架周围表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为48%,海源的比例为52%;在远离陆架的表层沉积物的有机碳中,陆源的比例为14%,海源的比例为86%。     

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.      

南海北部MD12-3432站深海氧同位素MIS6期到MIS5期陆源沉积物元素比值反映的古气候变化

海洋沉积物中的某些主微量元素与沉积物源区有着密切的联系,它们之间的比值变化受到源区化学风化强度的影响,因此这些元素的比值变化可以反映出海洋沉积物源区古气候的变化。本文研究了南海北部陆坡MD12-3432站位深海氧同位素6期和5期(MIS6/5) 沉积物的主微量元素,发现其表现出良好的气候控制变化特征,K/Ti、Mg/Ti、Al/Ti、Fe/Ti、Co/Ti、Zn/Ti和V/Ti等比值在MIS 5期时较高,而在MIS6期时较低。南海北部的碎屑物质主要来自中国华南地区,沉积物中元素比值的变化表明间冰期时(MIS5)华南地区陆壳化学风化增强,说明该时期华南陆地气候环境温暖湿润,这可能是间冰期时东亚夏季风加强的结果;而冰期时南海北部沉积物源区化学风化减弱,则与此时东亚冬季风较强,华南地区气候干燥寒冷相关。同时,与表层海水生产力相关的Ba/Ti比值在间冰期较高而冰期较低,反映出南海北部在间冰期时表层生产力较高而冰期时相对较低,这可能是由于东亚夏季风增强带来更多降雨,陆地化学风化作用加强,大量营养成分随河流进入南海,导致南海北部表层海水生产力增加。     

南海北部时间系列沉降颗粒的有机地球化学特征及意义

通过对南海北部用大孔径沉积物捕获器采集的时间系列沉降颗粒样品中总有机碳，总氮，氨基酸与单糖组分以及叶绿素等有机组分的分析，揭示了南海颗粒物质中有机组分的主要特征，表明沉降颗粒物质中有机质主要来自近期生长的海洋浮游生物，并进一步推断季风对南海北部沉降颗粒物质通量及有机组分具有重要的控制作用。     

泰国湾百年来有机碳埋藏记录及环境响应

受热带季风气候和周边陆源输入的影响,低纬泰国湾海—陆相互作用强烈,是研究海洋沉积有机碳与陆源输入、海洋初级生产力等气候环境变化响应关系的理想区域.通过对泰国湾泥质区T43柱样中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、稳定碳同位素(δ13C)以及粒度等指标的分析,基于210Pb建立的高分辨年代地层框架,重建了该区百年来有机碳的...     

南海北部1144站中更新世浮游有孔虫的千年尺度古气候记录

南海北部ODP1144站中更新世气候转型时期的浮游有孔虫在千年尺度上以高频率变化为主要特征.冰期旋回主要周期在0.9Ma由41ka转变为100ka, 浮游有孔虫组合也随冰期旋回出现大量的冷水种.据转换函数得出的表层水降温高达10℃发生在0.9~0.6Ma间的转型过渡期, 跨越MIS22、20、18、16四大冰期.同时, 温跃层深度呈阶梯式变浅, 在MIS20上升至65m左右.所以, 南海北部上层水体环境在中更新世气候转型期出现比末次冰期更重的δ18O值, 温跃层变浅, 深水种含量降低或消失, 突出了边缘海区南北气候梯度反差和冬季风在冰期增强的讯号.南海南北部的环境差异与东西太平洋的差异, 共同表明低纬过程在气候变化中的重要性.      

Organic geochemical characteristics of time-series settling particles in northern South China Sea and their implications

Organic carbon, total nitrogen, amino acids, sugars, and chlorophyll were determined in < 1 mm fractions of the samples collected by successive large aperture time-series sediment traps (Honjo-Mark M) in northern South China Sea during September 1987 to October 1988. The ratio of C/N and the relative abundance of amino acids and sugars show that organic matter in the settling particles from northern South China Sea is derived mainly from marine plantkon (especially phytoplankton). The organic carbon fluxes in our sediment traps are lower than those in other sediment traps. But the relative contents of C_org/total particulate matter are generally similar to those in the Panama Basin, Arabian Sea and Subarctic Pacific. It is suggested that monsoon-caused changes of physical and chemical conditions in the upper euphotic layer would control the fluxes of organic matter as well as its composition and transport in northern South China Sea. This project was financially supported by both Sino-German Scientific Cooperation Program and National Natural Science Foundation of China (No. 49070269, 49776297).     

三峡水库建设对长江下游颗粒有机碳通量及碳同位素组成的影响

2008年4月至2009年4月,在南通长江干流每周采集一次表层悬浮物样品,共51个,分析了其粒度、颗粒有机碳(POC)、颗粒氮(PN)含量以及有机碳同位素(δ13Corg)组成,研究了下游干流颗粒有机碳组成的季节性变化特征.悬浮物的平均粒径在一年内变化不明显,而POC和PN含量呈现洪季缓慢减小,枯季增加的趋势;δ13C...     

17. 3 ka以来冲绳海槽中南部有机质来源

基于AMS14C测年、有机碳、氮含量及其同位素等指标分析,探讨了冲绳海槽中南部OKT-3孔末次冰消期以来沉积物有机质来源及其对古海洋环境演化的响应。结果显示,OKT-3孔沉积物中有机质主要由中国大陆和中国台湾等陆源有机质,以及海洋自生有机质组成。末次冰消期至全新世晚期（17.3~4 ka B.P.）,中国大陆源有机质贡献逐渐下降,中国台湾源有机质贡献逐渐上升,表明海平面变化、黑潮变动是该阶段有机质来源的主要控制因素。4~1.5 ka期间,陆源有机质供给变化趋势与黑潮变动不一致,表明该时期陆源输入非黑潮单一控制,还可能受季风降雨等变化影响。值得注意的是,OKT-3孔海源有机质贡献在B-A和PB时期高、YD时期低,与北太平洋地区的生产力变化相似,反映了北太平洋中层水（NPIW）对海水表层生产力的控制作用,NPIW是连通冲绳海槽与北太平洋的重要纽带。