边缘海不同时间尺度有机质来源变化的多参数指标研究

摘要

边缘海沉积有机质为陆源有机质与海源有机质的混合，有机质的埋藏受到气候变化及人类活动的影响，区分沉积物中有机质的来源对认识沉积物中有机质的迁移和转化过程以及边缘海在碳循环中的作用都具有重要意义。总有机碳与总有机氮的比值(C/N Ratio)是传统的区分海洋沉积有机质来源的指标，BIT（Branched and Isoprenoid Tetraether index）和TMBR（Terrestrial and Marine Biomarker Ratio）是近年提出的用于指示陆源有机质相对贡献的新指标。BIT指标是基于陆地土壤厌氧细菌生标branched GDGTs与奇古菌生标crenarchaeol的比值，TMBR指标是基于陆源高等植物生标和海源藻类生标的比值，二者均具有比较明确的陆源及海源端元值。本文利用C/N、BIT和TMBR指标，定量评估了济州岛西南泥质区DH11站位过去100多年以来和日本海48 ka以来陆源有机质和海源有机质的相对贡献，并应用多种生物标志物探讨了影响海源陆源有机质埋藏变化的环境因素。
　　东海 DH11站位的总有机碳（TOC）、陆源和海源生物标志物的分析结果显示，1900s-1940s期间海源有机质的沉积通量相对稳定，自1950s以来该站位的总有机质、海源有机质和陆源有机质的沉积通量（Mass Accumulation Rates, MARs）一直在增加。利用C/N、BIT和TMBR指标与二元混合模型计算的结果显示，陆源有机质占总沉积有机质的比例分别在22％~30%，5.1~12%，8.0%~26%之间，均表明海源有机质在沉积有机质中占据主导地位，这些相对贡献的差异主要是由各指标不同的指示意义引起的。另外，从1950s开始，陆源有机质的相对贡献呈现下降趋势，显示海源有机质沉积通量增加的比例大于陆源有机质，这可能是由东亚季风、河流输入、大气沉降和人类活动等多重因素引起的。
　　日本海KCES1站位海源生物标志物的研究表明，海源有机质在48-14ka埋藏量较低，14 ka BP之后埋藏量迅速增加，这主要是受到生产力变化的影响。冰期，海平面较低，富营养盐的对马暖流流向日本海受到限制，并且海水分层不利于底层海水上下交换，使得表层海水营养盐较低，导致日本海初级生产力较低，不利于有机质的埋藏。间冰期随着海平面的上升，对马暖流逐渐开始影响日本海，海水上下混合加强，营养盐增加导致海洋生产力升高，有利于海源有机质的埋藏增加。海水上下混合导致日本海底层氧浓度增加，不利于有机质的保存，表现为10 ka BP之后海源有机质的埋藏减少。陆源生物标志物的结果表明日本海陆源有机质的埋藏冰期高，间冰期低。冰期，长江和黄河的入海口距对马海峡较近导致进入日本海的陆源物质相对较多；间冰期，长江和黄河的入海口逐渐远离对马海峡导致进入日本海的陆源有机质减少。LGM时期，海平面达到最低水平，长江和黄河的入海口到达济州岛西侧，东亚冬季风增强，导致陆源冲淡水和大气输送的陆源有机质埋藏增加。14 ka BP增强的对马暖流夹带大量的东海陆源物质进入日本海，YD时期冷干的环境以及增强的东亚季风，均导致14-11.5 ka BP陆源有机质埋藏增加。8 ka BP之后陆源有机质的埋藏相对稳定，与这个时期相对稳定的海平面及对马暖流有关。将 TMBR及 BIT通过二元混合模型计算的日本海KCES1站位陆源有机质的比例分别为10%~71%，2.3%~12%，并显示在冰期陆源有机质的相对贡献较高，间冰期相对贡献较低。
　　尽管由于C/N、TMBR与BIT等指标指示意义的差异，它们对陆源有机质贡献的估算不同，但通过多参数指标的对比研究，特别是各指标的指示意义和控制因素等角度，可以更好地帮助我们认知海洋沉积有机质的来源。

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0 前言

1 文献综述

1.1总有机质为基础的方法

1.2生物标志物方法

1.3 多参数指标的应用研究

1.4 小结

2研究海域及研究方法

2.1研究海域

2.3 沉积物总有机质及生物标志物的测定方法

3 近百年来东海济州岛西南泥质区沉积有机质的来源研究

3.1东海研究现状

3.2样品采集

3.3结果讨论

3.4小结

4 48 ka以来日本海沉积有机质来源的研究

4.1 日本海研究现状

4.2 采样站位

4.3 结果讨论

4.4 小结

5 结论

参考文献

致谢

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