南海北部(MD05-2904柱样)26万年生物标记物记录的古环境变迁

摘要

生物标记物作为新兴的古海洋古环境研究手段，在南海的应用还比较薄弱。本次工作选择南海北部陆坡MD05-2904(19°27.32'N，116°15.15'E，水深2066 m)沉积柱状样进行生物标记物分析，对26万年来的古表层海水温度、海洋初级生产力、浮游植物群落结构及源区植被的变化进行探讨。 利用长链不饱和烯酮获取的26万年来古表层海水温度(SST)，整体趋势与本柱的浮游有孔虫G．ruber的氧同位素曲线变化一致，最低温度21.5°C(LGM，末次盛冰期)，最高温度达28.3℃(MIS5.5期，海水氧同位素)。MD05-2904记录的特点是：Uk'37SST和北极冰芯、底栖有孔虫δ18O记录变化相似，而浮游有孔虫δ18OG．ruber却和石笋、邻近孔浮游有孔虫的δ18O记录相似。这是因为δ18OG．ruber受季风强烈的区域性影响，如受降雨、河流淡水输入引起的盐度变化等；而Uk'37SST更多地反映全球性的变化。与SPECMAP曲线相比，本站位MIS3初、6初和7.4期氧同位素偏轻，可能主要与夏季风增强，降雨、河流淡水输送增加，海水盐度降低有关；MIS5.5期氧同位素偏重，可能与此时降雨减少，蒸发增大，导致海水盐度增大有关。在千年尺度上，MIS4、3和2期的SST高分辨记录，显示出可与北极冰芯对比的D/O、Henrich事件。 在陆源生物标记物中，长链正构烷烃、正构醇总量(含量和堆积速率)具有明显的冰期高、间冰期低，冰阶高、间冰阶低的趋势，这主要由海平面变化控制。烷烃参数CPI， ACL和C31/C27都有冰期高的趋势，与南海北部的抱粉记录有较好对应，这些参数可能反映冰期时源区植被的草本植物相对增加，而非温度的增高或降低。获取的部分碳同位素结果也显示冰期时烷烃的δ13C变重，表明C4草本植物增加，与烷烃参数结果一致。烷烃含量、堆积速率，CPI， ACL及C31/C27比值，在MIS3期末，都有显著的高值，乃至峰值出现。显示这是一个特殊时期，说明东亚夏季风增强使此时的南海北部陆地区比较潮湿，植被茂盛，低大气CO2有利于源区植被草本含量增加，而同期的低海平面，使河流运输加强，烷烃物质被迅速搬运沉积。以上这种推测可以在将来的研究中利用更多的参数，尤其是烷烃的碳及氢稳定同位素测定而加以验证，因为后两者都与降雨及植被种类(C3或C4)有关。 对海洋初级生产力标记物的研究表明：海洋初级生产力有明显冰期高，间冰期低，冰阶高，间冰阶低的趋势。这种趋势证明冰期时表层海水的营养盐含量增加，最有可能是由于东北季风增强，使表层海水混合加强，把中层水的营养盐输送到表层。与浮游动物的相关性分析表明，虽然颗石藻在沉积物中的含量高，但主要的浮游植物群很可能为硅藻和沟鞭藻。陆源物质(营养盐)输入对本区的海洋初级生产力影响大，黄绿藻尤为明显。通过太阳辐射量、陆源物质与海洋初级生产力的交叉频谱分析，认为太阳辐射量在长期尺度上起调控作用，海洋初级生产力对应营养盐变化的反应更为直接。约130 ka时无论是浮游植物生产力还是群落结构都发生重大的变化，颗石藻在群落中的比例显著下降，而硅藻、沟鞭藻显著上升，有可能主要反映了海平面及陆源营养盐供应的变化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

1.1 研究背景和方向

1.2 目标与论文结构

第2章南海海洋学特征

2.1南海地形特征和表层沉积

2.2表层环流和温盐分布

2.3南海水体的垂向结构

2.4南海营养盐及生产力状况

第3章材料与方法

3.1研究材料

3.2有机地化分析

3.2.1有机质萃取

3.2.2仪器分析

3.3时间序列的数据分析

3.4年龄框架

第4章表层海水温度

4.1长链不饱和烯酮

4.2 MD05-2904沉积柱状样中的Uk'37温度记录

4.3 MD05-2904表层海水温度记录与浮游有孔虫氧同位素记录比较

4.4与其他古温度记录的比较

4.5本章小结

第5章陆源生物标记物及源区植被

5.1海洋沉积物中的陆源生物标记物

5.2陆源生物标记物在本次研究中的应用

5.2.1长链正构烷烃指示的陆源输入状况

5.2.2长链正构烷烃参数

5.2.3和南海北部孢粉资料对比

5.2.4长链正构醇类

5.2.5长链正构烷烃单体碳同位素

5.3本章小结

第6章海洋初级生产力

6.1南海海洋初级生产力的研究现状

6.2生物标记物作为初级生产力替代性指标在本次研究中的应用

6.2.1南海北部26万年来的初级生产力变化

6.2.2南海北部26万年来的浮游初级生产力结构变化

6.3南海北部初级生产力的控制因素

6.3.1南海北部初级生产力的主要贡献群落

6.3.2南海北部初级生产力的主要影响因素

6.3.3各浮游植物群的主要影响因素

6.4与其它记录的比较

6.4.1与本柱其它记录的比较

6.4.2与南海其它记录的比较

6.5本章小结

第7章结论

致谢

参考文献

附录

附录一至附录三

附录四至附录六

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