冲绳海槽晚第四纪千年尺度的古海洋学研究

对位于冲绳海槽中段近槽底岩芯ＤＧＫＳ９６０３有孔虫分析,ＡＭＳ＾１４Ｃ年龄测试和ＦＰ－１２Ｅ转换函数计算,获得冬季和夏季海水表面古温度随深度的变化曲线,整个岩芯可见７个冷期和８个暖期,全新世中晚期的低温事低,ＹＤ,Ｈ１,Ｈ２,Ｈ３和Ｈ４事件,以及末次冰期中的小冷期均有明显反映,说明５０ｋａＢＰ以来的短周期变冷事件很可能具有全球性意义,冷期时的沉积速率普遍大于暖期,全新世为最低,可能与海面上升,黑潮     

冲绳海槽中部热水活动的新记录

1992年6月我们开展了东海冲绳海槽热水活动的调查,这是我国首次独自组织进行的热水活动调查,本文即这次调查研究的基本成果.调查的热水活动区位于海槽中部(126°50′～127°30′E,27°20′～27°50′N),为了对比还在海槽北部非热水区(128°20′～129°10′E,30°30′～31°40′N)采集了沉积物样品,进行了元素和同位素分析,热水区分析20个表层样和2个柱样,非热水区分析8个表层样和2个柱样,分析方法详见文献[2」.研究结果表明:(1)与非热水工相比(表1),热水区沉积物明显富集Mn,Cu,Pb,Co,Ni,V,As,Cd,Mo,W,Sb,Bi和Hg等(富集以大于1.5倍计);如与东海大陆架相比热水区富集的元素更加明显,除富集上述无素外,还富集Zn,Au和Ag等.由图1显而易见,以陆源为主的元素Ti,Rb,Zr,Th,Ce,Y 和亲生物的元素Ca,Sr等在热水区和非热水区变化不大,而Mn和亲硫性强的元素Hg,As,Sb,Bi,Cu,Pb,Co,Ni,Cd等含量显著增高,后者显然是由热水活动所贡献.     

冲绳海槽北部PC-1岩芯24 ka BP以来孢粉记录的古环境信息

对冲绳海槽北部PC-1岩芯共分析了103个孢粉样品, 底部校正年龄为24280 cal a BP, 样品的时间分辨率为230 a. 根据孢粉百分比的变化, 可划分出4个孢粉带: Ⅰ带(812～715 cm, 24.2~21.1 cal ka BP)、Ⅱ带(715~451 cm, 21.1~15.2 cal ka BP)、Ⅲ带(451~251 cm, 15.2~10.8 cal ka BP)、Ⅳ带(251~0 cm, 10.8～0.3 cal ka BP), 分别对应MIS 3末期、末次冰盛期、冰消期和全新世. 末次冰盛期草本植物花粉占优势, 孢粉沉积率较高, 此时草本花粉主要来源于出露的大陆架, 其上发育了以蒿属为主的草地植被, 气候比较寒冷干燥; 冰消期海平面开始回升, 松属含量升高, 草本植物花粉含量下降; 全新世以木本植物花粉占绝对优势, 栗属-栲属花粉迅速增加, 蕨类孢子含量升高, 草本植物花粉含量锐减, 孢粉沉积率降低, 由于海平面回升, 大陆架被淹没, 此时孢粉主要来源于日本岛, 九州地区生长了以栲属、栎属为主的常绿阔叶与落叶阔叶林, 气候温暖湿润. 起源于菲律宾吕宋北部至塔斯马尼亚和新西兰气候潮湿的山地林中的叶枝杉属花粉在整个岩芯中零星出现, 暗示了黑潮的影响或者是较强的夏季风. 草本植物与松属花粉百分比变化很好地反映了海平面的升降, 松属花粉含量较高指示海平面较高. 频谱分析显示存在千年尺度的准周期变化, 有明显的6.8, 3.8, 2.2, 1.6 ka的周期.     

冲绳海槽B-3GC钻孔柱状样花粉记录的古环境信息

根据冲绳海槽B－3GC钻孔柱状样芯花粉学记录,探讨邻近岛屿9500aBP以来环境变化。研究表明,多数时间以暖温带气候为主,只有在全新世中期,即6800－4400aBP曾受亚热带气候控制。在9500－8300和3100－2000aBP时段,气候相对变干、变冷。周边陆地植被以常绿阔叶林和落叶阔叶林交替出现为主,在高山地区有一定面积的针阔混交林分布。多 数情况下,3种类型同时存在,只是分布高度有所不同。在6000－5000aBP前后,亚热带、热带的植物花粉成分大幅度增加,反映植被带大幅度抬升,常绿阔叶林面积扩大,而在9500－8300和3000－2000aBP时段,植被带有所下降,常绿阔叶林面积缩小,其他时段较现在略有上升,但幅度有限。     

冲绳海槽5万年以来的古气候事件

冲绳海槽ＤＧＫＳ９６０３孔岩芯δ＾１８Ｏ曲线记录了５０ｋａＢＰ以来的气候波 及短尺度的古气候突变事件。这些古气候事件可以与中国西北黄土、南海与北大西洋岩芯以及格陵兰冰芯记录的ＹＤ,Ｈ１,Ｈ２,Ｈ３,Ｈ４,Ｈ５事件对比。古地磁分析的３个地球磁极倒转事件可分别与Ｇｏｔｈｅｎｂｕｒｇ Ｍｕｎｇｏ和Ｌａｓｃｈａｍｐ事件对应,并大致可与Ｈ１,Ｈ３,Ｈ５事件对应,这可能是造成全球气候变化的一个原因。冲绳海槽岩     

冲绳海槽岩心植物硅酸体研究及其意义

植物硅酸体（以下简称硅酸体）在海洋沉积学中的应用始于Smithson对Leigwy湾海底沉积物的分析。后来他又对日本九州的Ariake湾浅海沉积物做了硅酸体分析。Dumitrica在1973年对地中海沉积岩心做了硅酸体分析,深海钻探第47航次（1979）、第54航次（1982）都做了钻孔岩心的硅酸体分析,据钻孔岩心硅酸体分析结果,推测了中新世～上新世的古风向和北非的古植被。我国从1989年开始对海岸带堆积和近浅海沉积做了一些硅酸体研究工作,冲绳海槽C1孔岩心硅酸体分析是我国第一次在半深海做硅酸体分析工作,该岩心位于冲绳海槽中段水深1600m处,位置为126°10’E,27°02′N,岩心长6.25m,岩性以泥质粉砂和粉砂质泥为主。     

南冲绳海槽1000 年以来的硅藻记录及古环境

通过对冲绳海槽南部MD05-2908 孔沉积样品的硅藻分析, 探讨了该区1000 年以来的气 候变化及环境响应. 研究区位于东亚季风区, 又处在黑潮流经区域, 其气候与古环境变化受二 者的共同影响. 对具有环境指示意义的黑潮指示种和淡水种硅藻的分析结果显示, 二者的变化 趋势与历史上的“中世纪暖期”及“小冰期”有很好的对应关系: 950～1500 AD 期间黑潮指示种波 动增加, 而淡水硅藻的含量波动下降, 说明研究区受黑潮的影响较强, 而降雨量较小, 反映了 研究区中世纪暖期暖干的气候特点; 1500～1900 AD 期间黑潮指示种的含量持续降低并保持低 值, 说明当时黑潮对研究区的影响减弱, 海水温度较低, 与小冰期气候特点相似; 同时淡水种 在该时期含量显著增加并达到峰值, 表明台湾东北部在小冰期期间降水偏多. 硅藻研究结果反 映的1000 年来暖干-冷湿的气候特点, 可能与西太平洋副热带高压位置的变化对东亚夏季风降 水的影响有关: 温度升高, 西太平洋副热带高压位置偏北, 该地区降水减少; 反之, 温度降低, 西太平洋副热带高压位置偏南, 该地区降水增加.     

冲绳海槽全新世表层水温、盐度和大气恢复及其古气候意义

以冲绳海槽DGKS9603孔沉积物为研究对象,利用长链不饱和酮分子的不饱和指数U ^K_η 和沉积颗粒有机碳的δ ¹³C及浮游有孔虫(G.Sacculifer)的δ ¹³C重建冲绳海槽全新世表层海水温度和大气的演化历史; 结合浮游有孔虫δ ¹⁸O,恢复了全新世海水表层盐度相对变化(?S).识别出了3次降温事件(E₁~E₃),其发生的时间分别为1.7~1.6,5.1~ 4.8和8.1~ 7.4 kaBP(cal).其中E2和E3事件具有全球可比性,其发生机制是在中全新世北半球日照强度增大、副热带高压增强, 驱动西北太平洋环流加强,导致黑潮主流轴东移;E₁事件相当于1550~1850年间小冰期事件,在海槽区E₁事件可能与强盛冬季风导致的黑潮主流轴东移有关.     

冲绳海槽南部海洋环境改变的地质记录

冲绳海槽E017孔岩芯的粒度、沉积速率、地球化学、矿物、有孔虫黑潮标志种、底栖有孔虫群落、浮游有孔虫古水温和碳酸盐溶解等指标的变化, 一致表明了冲绳海槽南部在10.1~9.2 kaBP(cal)前后区域海洋环境经历了一次大的改变, 可能对应了黑潮的加强, 并再次经台湾东北部海域进入冲绳海槽. 研究表明黑潮的重新入侵经历了一个由弱渐强的过程, 并在最近约5 kaBP(cal)以来黑潮的强弱变化变得更加波动. 浮游和底栖有孔虫的群落变化相对于沉积物粒度、地球化学和矿物指标的变化有大约0.9 ka的滞后, 可能表明了黑潮的入侵及其引起的表层和深层水环境的变化是一个渐变的过程, 生物群落变化相对环境变化有较明显的滞后. 由于黑潮的重新入侵引起了底层水化学环境的变化, 冲绳海槽的碳酸盐溶解作用在近9.2 kaBP(cal)来显著加强, 并在最近3 kaBP(cal)以来碳酸盐溶解强度变至最大.     

中全新世以来南冲绳海槽古生产力变化的颗石藻化石证据

利用取自南冲绳海槽的MD05-2908岩芯中颗石藻化石碳同位素和颗石藻化石下透光带属种Florisphaera profunda相对百分含量(%Fp)变化,结合17个AMS14C测年数据,重建了该海区6.8kaBP以来高分辨率的表层海水初级生产力变化,并对初级生产力受控机制进行探讨.颗石藻化石碳同位素和%Fp转换函数结果指示该海区6.8kaBP以来初级生产力呈波动降低趋势,主要受东亚夏季风降雨有关的陆源输入减弱影响.约4～2kaBP的PME事件对应的初级生产力相对高值主要是受黑潮流减弱影响;而6.8～4.8kaBP期间的初级生产力高值主要受东亚夏季风强降雨输入更多陆源物质控制,其值也相对高于4～2kaBP.     

冲绳海槽宫古段西部槽底海底气泉的发现

中国科学院海洋研究所“科学一号”调查船于2000年在冲绳海槽宫古段进行了地球物理调查. 在对调查资料进行了处理以后, 在西部槽底近陆坡底部的位置上发现了海底气泉的存在. 给出了海底气泉存在的证据, 并讨论了海底气泉的成因及水合物存在的可能. 指出, 模拟测深记录上以及单道地震剖面上出现的气柱现象可能是由地层中的气体从海底逸出引起的; 海底气泉控制了直径约2.2 km左右的范围, 为一个巨型的低温气泉. H14地震剖面上发育典型的帘式反射, 标志着异常反射区地层中游离气的存在. H12地震剖面在相近的位置上出现的浊反射进一步印证了地层中游离气的存在. 根据地震剖面上异常反射的形式, 推测地层中游离气含量比较高, 至少超过地层体积的1%. 在构造位置上, 海底气泉处在海槽西部近陆坡底部一个次一级的盆地当中. 该盆地的西侧为东海陆架断隆, 而东侧以及南北两侧都被基底隆起所控制. 其中南部的基底隆起至今还在明显抬升中. 盆地中发育了很厚的沉积地层, 地层厚度超过3.5 km. 由于地层自身的重力负荷, 以及周边基底隆起引起的构造挤压, 盆地中层D以下发育泥底辟构造. 泥底辟构造成为地层中超高压气体及低密度流体向上迁移的有效通道, 也是海底气泉发育的直接原因. 根据温度和压力条件估算以及地震反射特征, 认为气泉处帘式反射顶部以上地层可能含有水合物.     

冲绳海槽中部过去15 ka来浮游植物生产力和种群结构变化的生物标志物重建

生物标志物已经被广泛应用于重建海洋浮游植物生产力和种群结构变化. 本文将这种方法应用于冲绳海槽中部来重建冰消期至全新世浮游植物生产力和种群结构变化. 生物标志物总含量的变化表明冰消期海洋生产力高于全新世; 而生物标志物的相对比例变化显示浮游植物种群结构发生了改变, 冰消期期间颗石藻的相对比例下降, 而甲藻和硅藻升高. 冰消期初级生产力的增加与冬季季风加强有关. 另外, 相对低的海平面也会造成陆源营养盐输送增加. 陆源生物标志物(长链偶数正构醇)含量的增加也证明了陆源物质输送的增加. 同时, 冰消期期间营养盐输送的变化也改变了浮游植物的种群结构.     

冲绳海槽沉积物不同粒级的磁性特征及其与环境的关系

对冲绳海槽4个沉积环境的代表性样品进行粒度分离, 并测量了多个磁性参数. 对所得结果就不同粒级的颗粒对磁化率的贡献, 磁性矿物成分和粒度大小及其与环境的关系进行探讨, 指出不同沉积环境磁性矿物均以磁铁矿为主, 磁性矿物粒度以假单畴为主, 在物源上表现出有一定的联系; 不同沉积环境对磁性矿物富集的沉积物粒级不同, 从陆架外缘、西陆坡到东、西槽底平原对磁化率贡献的粒级由粗到细再到粗细粒级均有贡献的变化规律, 既符合陆源物质由东海陆架向冲绳海槽输入的趋势, 又因受其他环境因素的影响, 体现出不同的磁性特征.     

大洋钻探与我国古海洋学研究的国际意义

20世纪中晚期,地球科学研究所取得的一系列重要进展中,不少与国际深海钻探计划(DSDP)密切相关.几千米海水下地层记录的获得,为人们认识地球演化开辟了新的视野. 我国地学界是在20世纪下半叶通过“板块”学说的介绍而知道“深海钻探计划”的,但是,对当时的中国来说,深海研究确实是显得遥远了些.直到1985     

冲绳海槽末次冰消期浮游有孔虫δ 13C的宽幅低值事件

赤道太平洋上升流区是影响全球冰期-间冰期CO2循环的重要区域.为验证末次冰消期热带低纬度太平洋表层水的δ13C宽幅低值事件的影响范围,对取自冲绳海槽中部的DGKS9603孔浮游有孔虫N.dutertrei和 G。ruberδ13C记录进行了分析.该孔浮游有孔虫δ13C记录表明在20～6 kaBP（cal）期间出现明显的变轻事件,年代跨度较大,约为14 ka,最大变幅为0.4 × 10-3,最轻值出现在15.7kaBP（cal）左右,与识别于热带太平洋及其边缘海的表层水δ13C低值事件具有非常好的可比性.由于浮游有孔虫特征属种分布特征和δ18O记录没有上升流作用及河流注入加强的证据,因此该孔所记录的浮游有孔虫δ13C的宽幅低值事件很可能是受到热带太平洋末次冰消期表层水的影响所致.该事件在冲绳海槽的识别为热带太平洋低纬度海区的水体演化在影响大区域乃至全球碳循环变化过程中所发挥的重要作用提供了新的证据.     

冲绳海槽西南端中全新世以来的沉积速率与物源分析

冲绳海槽西南端作为黑潮路径下一个高速沉降中心一直受到地球科学界的关注. 在实验室对2005年5月中法合作航次在冲绳海槽南部取得的原状无搅动的深海沉积柱状样MD05-2908岩芯进行了沉积通量与沉积特征分析, 并对物质来源进行了探讨. 样品在分割后分别进行了AMS14C分析、粗颗粒组分(>63 ?m)的提取及含水量的测定. 结果显示, 该34 m长柱状岩芯底部年龄仅为6.8 ka BP, 其平均线性沉积速率达到了5 m/ka, 揭示出冲绳海槽西南端自中全新世以来具有非常高的沉积速率; 结合含水量数据, 其沉积通量也与研究区现代沉积通量相符合. 根据17个AMS¹⁴C数据识别出了5期快速沉积事件(6790~6600, 5690~5600, 4820~4720, 1090~880以及260~190 a BP), 其持续时间为70~200 a不等, 快速沉积期间其最大沉积速率可以达到21.2 m/ka. 通过与相邻的ODP1202站对比后发现, 研究区沉积物皆以细颗粒的黏土与粉砂质为主, 粗颗粒组分所占比重总体不到5%. 台湾岛东北部丰富的降雨量使得宜兰境内的兰阳溪可以携带大量陆源物质进入宜兰陆架并进一步向冲绳海槽输运, 成为研究区重要的物质来源. 这5期快速堆积事件主要是与气候变化引起的区域性降水增加有关, 另外岩芯也记录到由地震、风暴等因素引起的小时间尺度的沉积增强事件. 由地震、风暴等引起的侧向与底层传输使得研究区的沉积环境更为复杂, 但同时也为冲绳海槽提供了丰富的物质供应.     

南海放射虫与初级生产力的古海洋学转换关系

根据南海４６个调查站位的表层沉积物中放射虫群和上覆水体中初级生产力的分析测试结果,采用主分量因子分析与多元线性和非线性回归分析相结合的方法,初步探讨并建立了南海放射虫组合因子与初级生产力的转换函数。结果表明：南海放射虫组合与初级生产力的非线性转换函数公式具有较好的参数指标,其中因子分析的方差累计总贡献为８３．６％,共同度均大于０．９４０３４７;回归分析中的复相关系数为０．８４８８８,解释方差累计总     

扬子克拉通北缘显生宙碎屑沉积岩Mo同位素初步研究及其地质意义

通过对扬子克拉通北缘西乡-碑坝小区寒武纪-侏罗纪碎屑沉积岩的Mo、Nd同位素进行测定, 结合微量元素数据分析, 结果表明, 该区寒武纪-侏罗纪碎屑沉积岩的d 98Mo变化范围在-0.65‰ ~ +1.87‰之间, eNd(t)变化范围在-1.46 ~ -10.90之间. 茅口组晚期一个样品(4820)具有相对偏正的δ⁹⁸Mo和ε_Nd(t)(0.97‰, -1.46), 有可能与二叠纪晚期峨眉山地幔柱的喷发过程中, 扬子克拉通北缘古海水中富集的大量硫化氢有关, 此时海水中的MoO₄^2-转变为MoS₄^2-, 并具有偏正的Mo同位素组成. 晚二叠世长兴期样品(4814)也具有明显偏正的δ⁹⁸Mo(1.87‰), 但eNd(t)相对偏负(-10.90), 并具有相对较高的总有机碳(TOC)含量和总硫含量(TS) (分别为1.52%, 2.02%), 暗示该时期具有较高的初级生产力和有机碳埋藏量, 似乎表明脱硫酸还原作用产生的大量HS^-, H₂S与同期海相沉积岩明显偏正的δ⁹⁸Mo有一定的耦合性. 研究显示, 古大陆边缘碎屑沉积岩的Mo同位素变化, 与区域构造活动及产生的环境效应存在一定的相关性, 可以作为指示区域古环境演化的有效示踪剂.     

10000a BP前后北京斋堂东胡林人的生态环境分析

距今10000年前后旧石器文化向新石器文化的过渡,是人类历史上一次重大的事件.北京斋堂东胡林遗址属于新石器早期人类遗址,其文化面貌具有明显的新旧石器文化过渡的性质.同期墓葬中还出土有多具古人骸骨,被称为东胡林人.配合考古发掘,在东胡林遗址进行了地貌第四纪调查和相关沉积物的分析,就东胡林人的生存环境进行了初步的探讨.结果表明,东胡林人主要生活在11100～9600cal a BP期间,对应于新仙女木事件结束之后的升温期,当时气候环境发生了明显的改善,出现了温和较干的温带草原与较为温暖湿润的温带草甸草原交替的植被环境.文化遗迹的分布部位表明,东胡林人主要活动在河漫滩平原上,地势平坦、水热条件较好、植被比较茂盛的河漫滩平原适宜于史前人类生活.这一研究有助于重建10000aBP前后北京地区的人类生存环境,也有助于加深对华北地区新旧石器文化过渡时期环境背景的了解.     

青海湖沉积岩芯记录的青藏高原东北部过去800年以来的降水变化

对取自中国最大的内陆封闭湖泊青海湖深水区长约80 cm的短钻岩芯, 用²¹⁰Pb, ¹³⁷Cs和岩芯对比建立年代序列, 用5年分辨率的自生碳酸盐同位素、粒度、碳酸盐和有机质含量来重建青藏高原东北部过去800年来的气候变化历史. 发现青海湖湖盆的不同深水区岩芯具有很好的对比性, 湖盆西部沉积速率最大, 东部最小. 在湖盆南部短钻岩芯Qing-6所在位置, 近期平均沉积速率为0.1004 cm/a. 氧同位素和粒度资料揭示的过去800年的有效降水变化与古里雅和敦德冰芯记录的冰川积累量一致. 公元1200~1500年的300年中总体为干旱气候, 公元1500~1560年相对湿润. 1560~1650年和1780~1850年的两个干期是西南季风减弱的结果. 1650年以来的有效降水总体增加是亚洲西南季风增强所致, 一直持续到1950年前后. 高原上的小冰期除早期以外, 以水汽增加为特征. 沉积物有机质含量变化有200年左右的周期, 与1850年以前大气Δ¹⁴C变化同步, 表明湖泊生物生产力响应了太阳活动变化.