冲绳海槽中部沉积岩芯的古海洋学研究

根据冲绳海槽中部的两个沉积岩芯(155和180)浮游有孔虫的氧同位素变化特征, 结合沉积序列、千年尺度气候波动事件对比、碳酸盐旋回及AMS ¹⁴C测年等资料对岩芯进行地层划分和对比, 对两岩芯沉积物中记录的古环境信息进行释读, 探讨研究区末次间冰期以来古气候的变化规律和冰消期内部的短时间尺度的气候突变事件. 结果表明末次冰期最盛时(氧同位素2期)冲绳海槽中部可能有古长江和古黄河的淡水影响, 冰期-间冰期氧同位素值及变化幅度证明了边缘海对气候变化的“放大”效应. 底栖有孔虫Uvigerina的δ ¹³C值在冰期时明显变轻, 表明冰期时黑潮主轴东移, 影响范围萎缩. 对180岩芯中存在的“新仙女木”(YD)期气候突变事件进行了对比分析, 表明冲绳海槽地区的气候变化虽然受全球气候变化的控制, 但一些地域性的因素(如东亚季风)对研究区也有一定影响. 还对“YD”事件的成因机制进行了探讨, 在一定程度上支持了Fairbanks将YD期解释为两大融冰事件引起两次海平面快速上升之间一个短暂的海平面回升-滞缓期的观点. 底层水团与西北太平洋深层水团的交换程度减弱, 含氧量降低, 对CaCO₃物质的溶解作用增强, 并使得冲绳海槽地区的CaCO₃旋回与“大西洋型”CaCO₃旋回一致.     

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。     

冲绳海槽沉积物中甾醇热演化实验研究

现代海洋沉积物中已分离与鉴定出C_(26)、C_(27)、C_(28)、C_(29)、C_(30)等多种甾醇,其大部分能标志某生物种类来源。甾醇作为一种生态环境标志物,已被许多地质学者所关注。Boon研究认为4,23,24-三甲-f_2-胆甾-22-烯-3β-醇是海洋中甲藻的标志物;Vol Kman研究指出胆甾-     

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.     

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     

黑潮主流轴近两万年来的位移

根据冲绳海槽南部２５５柱状样的沉积速度,粒度,有孔虫黑潮标志种等的高分辨率记录,追踪近两万年来黑潮主流轴的位移。研究表明,末次盛冰期黑主流轴曾东移出冲绳海槽。至全新世距全的６５００ａ前黑潮才经台湾东部海域再次进入冲绳海槽,使得该柱状样的沉积速度突然增大,粒度明显变粗,有孔虫黑示标志种含量也显著增多。     

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.     

长江三角洲地区晚第四纪古土壤发育的阶段性

长江三角洲地区晚第四纪古土壤形成于２５－１２ｋａＢＰ,古土壤中反映暖湿气候的扇型,方型,长方型与反映冷干气候的棒型,帽型,尖型植物硅酸体含量比值Ａ,自下向上的总体变小,表明气候由暖湿向冷干转变,Ａ值并未指示气候转暖,推断末次冰盛期之后海侵速度较快。古土壤发育过程受海侵,海退的显著控制,呈明显阶段性：（１）沉积与成土交替作用时期自未次冰盛期海退开始,至海面接近最低时止;（２）暴露成土期,至未次冰盛期     

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.     

晚第四纪“吉兰泰-河套”古大湖的初步研究

通过野外考察、探坑剖面观测和遥感影像分析,发现吉兰泰盐湖周围存在高湖面遗留的地貌、沉积和生物证据.在海拔1060,1050,1044和1035m共有4道古湖岸堤,分别高出现代盐湖37,27,21和12m.在海拔1070~1080m之间(高出现代盐湖47~57m)存在古湖滨砂砾石沉积,若干地点保存有古湖岸堤形态;在乌兰布和沙漠腹地的贺日木西尼也发现1080m高程及其以下的湖滨砂砾石和典型湖相沉积,以及从海拔1050~1035m,长11km的典型砂嘴.河套黄河南岸黄河水文站砂场、什拉召砂场也发现古湖岸堤,杭锦旗巴拉贡砂场发现发育在冲洪积砂砾石层上的湖滨砾石沉积.沿狼山-阴山南麓若干剖面点发现湖岸侵蚀台地及湖滩岩和湖滨相沉积.在黄河进入河套的乌海附近发现水下三角洲沉积,黄河出口的托克托台地存在典型湖相沉积.在湖滨沉积物中,普遍保存有蓝蚬、萝卜螺和扁卷螺等水生软体动物壳体,部分湖相细粒沉积物中也可见到介形虫壳体.出露较好的湖相沉积剖面具有典型的进积型垂向层序,较高湖岸堤普遍保存有湖滩岩.这些证据说明,曾存在一个覆盖吉兰泰和河套平原大部分地区的巨大古湖,湖面海拔可达1080m,建议称作"吉兰泰-河套"古大湖.光释光测年结果表明,该古大湖存在于距今5~6万年前.海拔1060~1035m间的4道湖岸堤代表了5~6万年到全新世早期间的湖面波动,而真正吉兰泰盐湖状态仅形成于距今5500年以来."吉兰泰-河套"古大湖的发现,对进一步深入研究河套地区晚第四纪黄河发育、乌兰布和-库布齐沙漠的形成演化以及区域气候变化和新构造运动都具有重要意义.     

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     

冲绳海槽北部两个可能的现代海底热液喷溢点

作为目前处于扩张作用早期的弧后盆地,冲强海槽内的现代海底热液活动及其成矿作用具有许多特性。迄今所发现的3个主要热液活动区均位于海槽的中部。在海底火山发育,地壳厚度较大的冲绳海槽北部的两个采样点拖网采到了仅存于活动热液喷口附近的“热液伴溢蛤”壳体,推断在冲强海槽北部存在有现代海底热液活动的可能性。给出了热液伴溢蛤壳体的特征和产了位置,分析了热液伴溢蛤的生态习性,指出应重视研究热液生物化石对热液活动的示踪性,即通过提取热液生物化石中保存的热液活动记录来探讨热液活动在时间、强弱、化学万分等方面的规律性。