西太平洋暖池区2.2Ma以来钙质超微化石与上层海水变化

摘要

西太平洋暖池是全球潜热和水汽的主要源区。它不仅与厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)和亚洲季风密切相关，同时又处在横向季风、侧向季风和沃克尔环流三大季风环流的汇合区域，其巨大的热存储容量对于调节全球气候有举足轻重的影响。因此，西太平洋暖池区是当今国际古海洋学和古气候学研究的热点地区之一。 本次研究以位于西太平洋暖池核心区的大洋钻探130航次807站2.2Ma以来的岩芯样品为材料，以钙质超微化石定量分析为主要手段并附以钙质超微化石的氧碳稳定同位素分析，探讨了西太平洋暖池区2.2Ma以来上层海水结构、初级生产力变化，以及这些变化所反映的气候周期性。 从长尺度的变化来看，ODP807站2.2Ma以来海水营养跃层和初级生产力的总体趋势在1.8Ma，0.9Ma，，0.48Ma和0.28Ma四个时间界面发生了剧烈变化。根据颗石藻得出的海水营养跃层深度的变化与根据浮游有孔虫转换函数得出的1.5Ma以来温跃层深度的变化趋势基本一致，在0.9Ma，0.48Ma和0.28Ma三个时间界面，温跃层深度也都发生了明显变化。由此可见，暖池区2.2Ma以来上层海水的宏观演化受中更新世革命以及“中布容期事件”这些全球性的古气候和古海洋学事件控制。从冰期—间冰期尺度上来说，冰期时营养跃层浅，初级生产力高；间冰期营养跃层深，初级生产力低。这可能是由于冰期时赤道东风变强，从而引起营养跃层上升，初级生产力升高。G．ruberδ18O值和F．profunda百分含量的交叉频谱结果发现，这两列数据在100ky，40ky以及19ky的轨道周期上都有很好的相关性，这进一步证明了F．profunda百分含量具有冰期—间冰期变化的规律。另外，我们还发现，一个约30ky的周期也有很好的相关性。这一周期与冰芯记录的大气CO2变化周期一致，从而进一步说明了赤道生物生产力对全球大气CO2所起的调节作用。 与赤道西太平洋暖池5个站位的短序列钙质超微资料的对比发现，这些站位的初级生产力变化有着很好的一致性。频谱分析表明西太平洋暖池主要受斜率和岁差控制，大量出现的半岁差还体现出了赤道海区所独有的热带特征。 ODP807站2.2Ma以来钙质超微化石δ18O值总体而言要高于浮游有孔虫G．ruber的δ18O值，且与浮游有孔虫G．ruber的δ18O值呈平行变化。钙质超微化石的δ18O值曲线也可以清晰地反映冰期—间冰期的气候波动，这表明除了属种“生命效应”的系统影响之外，环境仍然是控制钙质超微化石氧同位素成分的另一主导因素。频谱分析表明2.2Ma到0.9Ma年期间钙质超微化石δ18O值的变化周期以43ky的斜率周期为主，并未见100ky的周期，而0.9Ma以来年来则明显出现了100ky的斜率周期。这在一定程度上印证了“中更新世革命”前后古气候变化的地球轨道周期从斜率周期过渡到了偏心率周期。 ODP807站2.2 Ma以来钙质超微化石δ13C值与浮游有孔虫δ13C值之间并无相关性，钙质超微化石的δ13C值整体上低于浮游有孔虫G．ruber的δ13C值，同时在氧同位素8～14期发现一个δ13C值高值段。ODP807站钙质超微化石碳同位素变化与该站的初级生产力有很好的对应关系，当初级生产力高时，超微化石δ13C值也高。同时它与同属于西太平洋暖池区的临近站位MD97-2140的1.75Ma以来的钙质超微化石δ13C值也有着很好的对应性。这些证据都表明钙质超微化石δ13C值可以指示海水生产力的变化。 此外，通过与暖池边缘的南海ODP1143相比，发现海水营养跃层深度、初级生产力和钙质超微化石δ13C值在0.9Ma以前的变化呈相反的趋势；在0.9Ma以后，两站的变化都是一致的。这说明0.9Ma以前暖池核心区和边缘区上层海水的变化有差异，0.9Ma以前南海南部可能并不在暖池的范围之内。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 前言

第2章 材料和方法

2.1研究材料

2.2研究方法

2.2.1用钙质超微化石再造海水上层结构变化

2.2.2用钙质超微化石定量计算海水初级生产力

2.2.3钙质超微化石氧碳同位素分析与应用

2.3样品处理方法

2.3.1定量分析样品处理方法

2.3.2氧碳同位素分析样品处理方法

2.4年代地层框架的建立

第三章 西太平洋暖池区上层海水的变化

3.1海水营养跃层的变化

3.1.2长尺度变化

3.1.2冰期-间冰期旋回的变化

3.2表层海水初级生产力的变化

3.2.1长尺度变化

3.1.2冰期-间冰期旋回的变化

3.3与其它分析资料的对比与机制探讨

3.3.1与有孔虫分析资料的对比

3.3.2与其他站位超微化石分析资料的对比

第四章 钙质超微化石氧碳同位素特征及意义探讨

4.1氧同位素特征

4.2碳同位素特征

4.3频谱分析

4.4钙质超微化石氧、碳同位素意义探讨

第五章 西太平洋暖池核心区与边缘区的比较

第六章 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