37ka以来日本海沉积物有机质碳和氮稳定同位素变化及其古海洋学意义

摘要

海洋沉积物有机质碳氮稳定同位素(δ^(13)C、δ^(15)N)广泛用于有机质来源示踪、古生产力和古海洋环境重建。日本海沉积物δ^(13)C和δ^(15)N值一个显著特征是在末次冰盛期(LGM)同步负偏,但是对这一现象产生的原因以及他们的演化过程的认识仍然存在明显不足。在本研究中,我们详细调查了37 ka以来日本海中部LV53-23-1岩心沉积物δ^(13)C和δ^(15)N演化历史。结果显示,沉积物δ^(13)C和δ^(15)N分别介于-26.3‰至-22.5‰和1.6‰至6.1‰,低值出现在LGM(26.5~17 ka)暗色层状泥发育时期,指示较强的陆源输入贡献。在Heinrich冰阶1时期(17~14.5 ka),δ^(13)C和δ^(15)N快速正偏,表明日本海海洋环境发生了明显的转换,对应于对马海峡淹没及对马暖流入侵。14.5 ka之后,沉积物δ^(15)N值恢复到5‰,与开阔大洋海水硝酸盐的δ^(15)N值近似。我们采用二端员混合模型粗略地估算了有机质来源的相对贡献。LGM时期陆源有机质贡献介于65%至80%,14.5 ka以后海源有机质贡献介于60%至80%。除了增加的陆源有机质贡献以外,LGM时期沉积物δ^(15)N亏损还涉及如下过程:(1)较高的含Fe沙尘供给提高日本海表层海洋生物固氮效率;(2)缺氧环境盛行减弱成岩作用对沉积物δ^(15)N影响。37 ka以来,日本海沉积物δ^(13)C和δ^(15)N变化与有机质来源、营养盐的供给、表层生产力和沉积物氧化还原条件相关,实际受海平面和全球气候制约。