亚南极塔斯马尼亚海道更新世以来的稳定同位素记录及古海洋学意义

摘要

古海洋研究中关于气候长期变化的驱动力问题一直存在争论。近年来，来自南极冰芯的证据显示，南半球高纬地区在全球气候变化过程中具有领先地位。位于南半球的南大洋不仅是全球最重要的大洋CO2汇，也是典型的高营养盐、低叶绿素（HNLC）海区，是全球变化最敏感的反馈器。同时，南大洋深层水的形成和移动还会影响热量的经向输送和海—气热量交换。亚南极塔斯曼海隆地区是南太平洋与南印度洋的交界处，同时也是亚南极模态水的主要生成地。是沟通高、低纬海区的重要通道，也是观测古海洋指标变化的理想地点。 本次工作选取了ODP189航次1170站位B孔深度42.44m(mbsf)以上的样品，按10厘米间隔取样共获得样品424个，对样品中浮游有孔虫表层水种Globigerinoides bulloides和底栖有孔虫Cibicidoides wuellerstorfi壳体分别进行了稳定同位素分析，得到氧、碳（d18O和d13C)数据各424个；此外还测定了424个样品的碳酸钙、有机碳含量，用于重建该地区表层海水生产力的变化历史。在氧同位素事件基础上，结合生物地层事件年龄，建立了研究区更新世2百万年以来的年代地层。样品的平均时间分辨率约5000年，是该地区延续时间最长的深海沉积地层剖面。 氧碳稳定同位素记录显示，90万年以来10万年的偏心率周期明显增强，底栖有孔虫对气候转型事件的响应强于浮游有孔虫，氧同位素的响应强于碳同位素，证明中更新世气候转型事件更可能受冰量变化的驱动。稳定同位素的长期变化趋势显示中更新世气候转型事件是延续较长时间的过渡性事件。与西太平洋暖池MD97-2140站古海洋学记录的对比研究显示，1170站代表的高纬度海区稳定同位素记录及表层海水温度变化对气候变化的反应更敏感，中更新世气候转型后高纬海区的稳定同位素记录先于低纬海区的变化，体现气候变化的高纬驱动特点。 研究区其他古海洋学指标对中更新世气候转型事件也有响应，均体现出90万年前后，变化周期由4万年向10万年的转变。此外，沉积物中的碳酸钙、有机碳含量在整个更新世以来保持较高值，与现代南大洋高生产力状况相符。碳酸钙含量呈现间冰期高、冰期低的变化趋势，碳酸钙含量的高值与碳同位素的轻值均发生在冰消期，是南大洋间冰期海水分层减弱，影响海水通气作用，造成碳同位素吸收状况改变的结果。 综合各生源组分记录发现，研究区生产力呈现冰期高、间冰期低的特点，生产力变化与沉积物线性沉积速率的变化趋势密切相关。更新世以来研究区整体生产力水平较高，只在晚更新世40万年以来和早更新世170万年前出现两个低生产力阶段，这与南大洋的现有研究成果相符。生产力受陆源物质输入作用的影响明显，这种作用在90万年前的更新世早期尤为显著。 研究区各项古海洋学指标受到陆源物质输入作用和表层水团迁移的共同影响。90万年的气候转型期前，控制该地区古海洋学指标的主要因素为陆源物质输入作用，转型期后的晚更新世，海洋表层锋带系统冰期—间冰期迁移引发的太平洋表层水和亚南极表层水南北移动，控制了研究区古海洋指标的变化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1研究意义和目的

1.2前人研究成果

第2章 区域地质与海洋环境

2.1构造背景

2.2海洋锋带系统

2.3水团

2.3.1表层水团

2.3.2中层水团

2.3.3深层水团

2.3.4底层水团

2.4洋流

2.5表层海水温度与盐度

第3章 材料与方法

3.1材料来源

3.2实验分析方法

3.2.1微体化石样品处理

3.2.2有孔虫氧碳稳定同位素分析

3.2.3碳酸盐含量测定

3.2.3有机碳含量测定

3.3数据处理方法

3.3.1岩石组分含量

3.3.2沉积物沉积速率

3.3.3表层输出生产力

3.3.4 频谱、滤波分析

第4章 地层年代框架的建立

第5章 更新世以来的氧碳稳定同位素记录

5.1氧碳稳定同位素记录

5.1.1氧同位素记录对轨道驱动的响应

5.1.2碳同位素记录对轨道驱动的响应

5.2氧碳稳定同位素记录揭示的古气候

5.3 氧碳稳定同位素记录揭示的古生产力

第6章更新世以来的生源组分记录

6.1沉积物线性沉积速率与堆积速率

6.2碳酸钙含量记录

6.3有机碳含量记录

6.4古生产力变化历史

6.5表层水团变化历史

第7章 中更新世气候转型前后的古海洋学比较研究

7.1亚南极塔斯马尼亚海道与赤道西太平洋的比较

7.1.1 有孔虫氧同位素记录的比较

7.1.2表层海水温度的比较

第8章结论

致谢

参考文献

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果