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2012年  32卷  第4期

南海与东海海域
更新世以来南海表层水温变化及其古气候意义
南海南部2 Ma以来古温度记录显示该海域更新世以来海水表层温度的不断降低,并且以冰期降低为特征,间冰期温度变化不大。南海南北经向表层海水温差的大小,反映了东亚冬季风的强弱变化,2 Ma以来的温差变化说明东亚冬季风在中更新世之前的持续强化,中更新世之后不断减弱,而在晚第四纪时又再次转为增强,同时叠加在长期变化趋势之上的是轨道时间尺度上冰期增强间冰期减弱的循环波动。青藏高原构造作用可能对中更新世时期东亚冬季风强化产生重要影响,而更新世以来东亚冬季风变化的整体趋势及轨道尺度变化主要受全球冰量变化和低纬ENSO影响。
李丽, 陈宇星, 王慧, 贺娟
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04001
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 1-7
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南海北部晚第四纪颗石藻生产力变化及其影响因素
通过对南海北部MD05-2904岩心进行有机地球化学分析,以长链不饱和烯酮作为颗石藻生产力的替代性指标,讨论颗石藻生产力的变化及其影响因素。结果显示,260 ka以来,颗石藻生产力有着明显的冰期/间冰期变化:冰期高,间冰期低;冰阶高,间冰阶低;在轨道尺度上岁差周期明显,反映出太阳辐射、东亚季风对颗石藻生产力在长期尺度上起调控作用;而由于特殊的地理位置,河流输送的营养盐对本区海洋初级生产力的影响可能也较大;与前人研究结果一致,同时认为,在地质历史上沉积速率变化大的区域,对生物标记物的含量和堆积速率的对比讨论,更有利于反映生产力的变化。
贺娟, 李丽, 王慧, 赵美训
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04009
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 9-16
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东沙西南海域表层底栖有孔虫碳同位素对冷泉活动的指示
底栖有孔虫碳同位素负偏记录是冷泉活动的重要指标之一。对南海北部东沙西南海域4个含碳酸盐结核的表层沉积物样品中的6种底栖有孔虫进行了氧碳同位素分析,结果表明,表生属种Discanomalina semiungulataCibicides wullerstorfiCibicides pseudoungerianusCibicides lobatulus的碳同位素,相对同水深南海现代表生底栖有孔虫有明显的负偏记录,尤其是表生种D.semiungulata基本都偏负;内生种Lenticulina orbicularis也有部分负偏,而Uvigerina auberiana的碳同位素则明显偏正;几种底栖有孔虫的碳同位素波动幅度都明显较大,明显超出了南海最近两个冰期-间冰期旋回中碳同位素的变化幅度。其中生活在蠕虫管壁上的活体底栖有孔虫D.semiungulataC.lobatulus的同位素都呈明显的负偏,认为该区底栖有孔虫碳同位素这种负偏和波动幅度大可能是由于冷泉活动造成的。活体底栖有孔虫碳同位素负偏表明该区可能存在有正在活动的冷泉,其中表生种D.semiungulata的大量出现可以作为南海冷泉活动的一个潜在指示标志。
向荣, 方力, 陈忠, 张兰兰, 杜恕环, 颜文, 陈木宏
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04017
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 17-24
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夏季风爆发前后南沙海区上层水体中的现代放射虫
利用在南沙群岛及其邻近海域获取的2002和2004年两个春季航次的28个浮游拖网站位,分析了南海夏季风爆发前后南沙海区上层水体中的现代放射虫分布特征及其年际变化。研究结果显示,南沙海区春季两个航次放射虫属种组成以热带亚热带暖水种为主要优势种,但在主要属种组成及其丰度分布上具有明显的年际差异。上层水体中放射虫丰度以及主要属种相对丰度在夏季风爆发前后的分布变化也非常明显,表明南海上层水体中放射虫对夏季风爆发有响应;在夏季风爆发后放射虫总丰度明显增高,推测夏季风爆发后的海洋环境变化可能更有利于放射虫群的发育繁盛。但对造成放射虫在夏季风爆发前后分布差异特征的直接环境因素或其形成机制还有待深入分析。研究结果还进一步证实了T.octacanthaS.glacialis可以作为热带上升流的指示种。
张兰兰, 陈木宏, 向荣, 杜恕环
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04025
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 25-32
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8 000 aBP以来珠江口西南部孢粉组合特征及其古气候意义
通过分析珠江口西南部ZJK04孔柱状样孢粉组合的特征,重建了珠江三角洲地区8 000年以来植被和气候演化的历史。该孔的孢粉记录从下到上分为4个阶段:第Ⅰ阶段(8 090~7 800 aBP)温暖湿润,第Ⅱ阶段(7 800~4 200 aBP)温和湿润,第Ⅲ阶段(4 200~833 aBP)凉爽干燥和第Ⅳ阶段(833 aBP以来)偏冷湿润。珠江三角洲地区气候和植被变化最显著的时期发生在4.2 kaBP前后,这一时期的气候以快速变冷、变干为特征,与北半球中低纬度地区4.2 kaBP的干冷事件相吻合。而830 aBP之后芒萁属蕨类植物孢子含量急剧增加,可能与此时人类的活动有关。
杨再宝, 李铁刚, 南青云
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04033
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 33-40
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南海北部古韩江物源的演化特征
珠江和韩江是南海北部陆源物质的两个重要供给来源,南海北部陆丰-韩江地区自古近纪以来即接受两者的沉积。通过稀土元素配分特征及判别分析发现,在始新世,研究区沉积物稀土元素配分形式多样,不同地区差异明显,显示出在始新世沉积时,研究区尚不具备大的物源供给,基本以近源为主。在渐新世,韩江源区和珠江源区基本形成,但是古韩江对陆丰-韩江地区相对影响较大,主要影响研究区东部及中部的广大地区,而珠江则主要影响研究区西北及西部地区。到早中新世,韩江物源影响范围进一步扩大,一直影响到研究区西南部地区,并有部分物质到达研究区西部。但是,从中中新世开始,韩江物源逐步退缩,使西南地区受珠江和韩江来源沉积物的共同影响,而探井Lf14则主要受珠江的影响。到晚中新世,韩江和珠江来源沉积物均发生减弱,本地区主要接受浅海泥灰质沉积。研究区除了接受韩江和珠江带来的陆源碎屑沉积外,从渐新世开始,一直持续到早中新世均受到东沙隆起区的基性火山活动的影响,对研究区南部Lf7和Lf14探井影响较大。由于受火山活动的影响,使该地区沉积物的稀土元素Eu出现较多的正异常。
张向涛, 陈亮, 佘清华, 张素芳, 乔培军, 邵磊
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04041
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 41-48
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南海北部第四纪高分辨率地震层序地层与古环境演化
利用高分辨率反射地震资料和ODP 184航次获得的岩心及测井资料,开展第四纪层序地层学研究,根据上超、下超、削蚀、顶超等地震反射终止标志进行层位追踪,识别出了6个区域地震层序界面,并在层序内部追踪和识别了8个不连续的或局部分布的反射界面。以区域连续反射面为界划分出6套地震层序,分析各层序的反射特征、顶底年龄、地层厚度以及沉积速率等,建立了第四纪以来南海北部分辨率高达数万年的地震层序框架。对比过钻孔ODP1144站和近1146站的相邻高分辨率地震剖面,两者呈现出很好的层序一致性,借以说明地震剖面研究能够在没有钻孔及准确定年的前提下,体现某个区域的大尺度地层特征,得出比传统岩性描述和地层分段更为直观、可靠的多维空间分布的认识。将地震剖面与深海沉积记录比对,发现地震反射界面多与氧同位素高值期(即冰期或者间冰期内部偏冷的冰阶)相对应,尤其6个全区连续反射界面均对应着冰期旋回中的特大冰期,而地震层序与深海沉积记录不同指标如氧同位素、碳屑沉积、水体结构等所记载的气候变化信号之间也有良好的对应关系,特别讨论了中更新世气候转型期(MPT)在地震剖面、深海沉积物、冰盖以及黄土、地磁中的记录。本次工作探讨了地质与地球物理研究方法所得结果的关联和不同之处,提出借助彼此的研究优势相互补充和综合,可以更好的还原区域沉积演化史。
葛黄敏, 李前裕, 钟广法, 李学杰
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04049
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 49-60
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全新世东海内陆架泥质区有孔虫特征及其古环境意义
东海内陆架泥质区是东海全新世高海平面以来的沉积中心,保存了冰后期海平面上升以来完整的全新世沉积记录,是研究东海古海洋环境变化的良好载体,也是研究全新世古气候、古环境变迁的绝佳材料。选取了位于东海内陆架泥质区中部的MZ02孔长岩心作为研究对象,通过对沉积物中有孔虫进行属种鉴定分析,并结合岩心沉积物的岩性特征和AMS14C测年数据,主要依据底栖有孔虫组合,恢复了研究区全新世以来的沉积环境演化。研究表明,全新世以来东海内陆架泥质区的沉积环境呈现阶段性演化特征,经历了以下4个阶段的演化:阶段I (10.8~10.5 cal.kaBP)为滨岸沉积环境;阶段Ⅱ (10.5~8.3 cal.kaBP)随海面快速上升沉积环境由内陆架滨岸向中-内陆架过渡;阶段Ⅲ (8.3~5.2 cal.kaBP)为台湾暖流十分靠近的中-内陆架沉积环境;阶段IV (5.2~0 cal.kaBP)为沿岸流较强的内陆架沉积环境。暖水种丰度在8.4 cal.kaBP出现高值,推测为台湾暖流形成之时。约4.0 cal.kaBP以来表生种丰度呈现高值和底栖有孔虫18O变轻,推测与沿岸流增强密切相关。
李小艳, 翦知湣, 石学法, 刘升发
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04061
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 61-71
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24 ka来冲绳海槽北部沉积物来源的高分辨率常量元素记录
为进一步了解冲绳海槽北部24 ka来柱状沉积物的常量元素组成特征及其物源和古环境指示意义,对PC-1孔进行了402个常量元素和粒度及344个浮游有孔虫氧同位素的综合分析,其平均样品分辨率高达百年时间尺度。结果表明:沉积物中的主要常量元素含量表现出明显的3段式垂向变化特征,并记录到了7.3和12.7 cal.kaBP时的两次火山事件;物源判别图解及R型因子分析则揭示出主要氧化物含量在垂向上的变化主要受控于附近陆源物质输入,而热液活动和海洋生物沉积作用及火山物质的影响较小。特别是不同陆源物质对研究区的影响表现出明显的变化规律,与海平面波动及对马暖流形成演化间具有良好的耦合关系,但期间的典型古气候事件却并未明显改变沉积物中的陆源物质组成,从而为揭示24 ka来冲绳海槽北部地区陆源物质输入演化历史,及其主要控制因素提供了新的高分辨率资料。
徐兆凯, 常凤鸣, 李铁刚, 南青云, 蒋富清, 李安春
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04073
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 73-82
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应用改进的Biot-Gassmann模型估算天然气水合物的饱和度
针对南海神狐海区含天然气水合物的高孔隙度、以粉砂质黏土为主的未固结的深水沉积地层,采用Lee提出的改进的Biot-Gassmann (BGTL)模型,利用纵波速度数据估算了A井天然气水合物的饱和度。BGTL模型假设非固结沉积地层的横波速度与纵波速度比与地层骨架的横波速度与纵波速度比与地层孔隙度有关。模型中参数的选择与天然气水合物在沉积物中的赋存方式、沉积物的矿物组成、地层压差、孔隙度及微观孔隙结构等参数密切相关。A井中天然气水合物在沉积物中赋存模式接近于颗粒骨架支撑模式。根据岩心分析资料将A井的矿物骨架简化为黏土矿物、碳酸盐、陆源碎屑3类,根据各矿物组分的理论弹性参数和体积百分比可以计算得到地层骨架的弹性模量和密度。应用BGTL理论估算得到的A井天然气水合物主要赋存于海底以下195~220 mbsf井段,饱和度多数为20%~40%,最大饱和度为47%左右,与实测结果吻合。
高红艳, 钟广法, 梁金强, 郭依群
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04083
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 83-89
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色谱分析条件对低纬度痕量长链烯酮温度指标应用可靠性的影响
通过对气相色谱仪分析低纬陆架痕量长链烯酮过程中的升温速率和载气流速两个主要条件进行了探讨,对比了不同的程序升温速率和不同载气流量条件下烯酮的分离效果和检测精确度及重现性。研究发现色谱分析条件对低纬度痕量长链烯酮的分析有显著的影响。当前广泛适用于中低纬度开放大洋沉积物样品的较高的程序升温方法难以对低纬度高陆源物质冲淡作用影响下的陆架海沉积物样品进行有效的分离分析。在接近U37K'指标适用温度上限且C37:3烯酮含量极低的情况下(1 ng/g干样,计算温度接近27℃),采用较低的程序升温速率分离C37:3和C37:2及后续化合物有利于获得良好的分离效果,且分析的精确度和重现性较之高的升温速率好。在对痕量且接近温度适用极限的烯酮样品进行分析时,应采用相对较小的载气流量以便获得理想的分离度和更加精确的分析结果。
南青云, 李铁刚, 陈金霞, 孙晗杰
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04091
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 91-96
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太平洋海域
早第四纪西太平洋底栖有孔虫群与大洋深层水环流演化的关系
选取赤道西太平洋ODP 807站位(3°36.42'N,156°37.49'E,水深2 803.8 m,岩心长822.9 m)26.27~43.02 mbsf层段中的底栖有孔虫进行研究,以便了解早更新世2.5~1.6 Ma BP时期古生产力和深水环流的变化。结果显示,这一时期底栖有孔虫堆积速率(BFAR)、表生种和内生种比值(E/I)、Uvigerina spp.百分含量和有机碳百分含量(TOC%)等替代指标反映了西太平洋古生产力总体上呈现冰期高、间冰期低的特点,而其中Bulimina alazanensis的丰度变化则相反,反映了该种有可能更适合温暖、低营养的底层水环境。2.5~1.6 MaBP时期底栖有孔虫在丰度上以Uvigerina spp.为主,指示了早更新世西太平洋深层水受北部水团的控制更强。
陈萌莎, 黄宝琦
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04097
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 97-105
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中更新世气候转型期西太平洋暖池的表层海水温度和氧同位素变化
通过对大洋钻探(ODP)第130航次807站A孔井深12.54~16.38 m沉积物中浮游和底栖有孔虫的稳定同位素δ18O以及浮游有孔虫壳体的Mg/Ca测试,揭示了中更新世气候转型期(800~1 000 kaBP)西太平洋暖池表层海水温度和氧同位素的变化。研究发现,中更新世时期ODP 807站的表层海水温度在25.1~30.9℃之间浮动,平均为28.4℃,接近现代暖池区实测温度值,冰期/间冰期之间的温度差值在1.5~5℃左右,与晚第四纪时的温差相近;同时,表层海水温度和底栖有孔虫氧同位素呈现同步变化的趋势,没有明显的超前或滞后的相位关系,区别于前人在暖池区的研究结果。间冰期时,表层海水温度上升伴随着温跃层变深、盐度降低,与现代西太平洋暖池La Niña状态类似;冰期时则类似于El Niñao状态。中更新世气候转型期,西太平洋暖池的表层海水温度、温跃层深度变化受低纬热带驱动影响,都显示出强烈的岁差周期(16.8 ka),而底层水氧同位素更多受到高纬的影响。
金海燕, 翦知湣, 乔培军, 成鑫荣
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04107
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 107-113
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西太平洋暖池核心区晚第四纪颗石藻属种变化及对环境演化的响应
对西太平洋暖池核心区KX97321-2站位380 ka以来的颗石藻化石进行了属种鉴定及百分含量分析。结果显示,380 ka以来Florisphaera profunda百分含量升高,对应营养跃层加深,初级生产力降低,Gephyrocapsa spp.的百分含量降低;在中布容期,Gephyrocapsa caribbeanica是优势种,是对中布容期特殊的环境条件适应演化的结果;对380 ka以来F.profunda换算的初级生产力进行频谱分析,发现有100 ka周期和30 ka周期,而分段分析发现,0~80 ka和320~380 ka 2万年周期明显,中间80~320 ka 4万年周期明显。
梁丹, 刘传联, 苏翔
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04115
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 115-121
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菲律宾海北部19 cal.kaBP以来表层海水温度变化
对菲律宾海北部E-2岩心柱(29.62°N、131.14°E,水深3 877 m)进行了浮游有孔虫δ18O分析、AMS14C测年以及U37k表层海水温度(U37k-SST)的测试。结果表明,E-2岩心记录了约19 cal.kaBP以来U37k-SST变化过程,其末次冰消期整体变化过程与北大西洋高纬地区相似,记录了Heinrich 1(H1)、Bølling/Allerød (B/A)和Younger Dryas (YD)等快速气候事件,同时也识别出发生于19.4~19.2和18.5~18.0 cal.kaBP的2次变冷事件,说明了研究区与北大西洋气候存在遥相关;在B/A和YD阶段中发现的百年尺度气候波动及变化过程,可能反映了热带过程对研究区域的影响;E-2岩心柱末次冰消期变暖存在阶段性,其变暖时间开始于19.4 cal.kaBP,而大幅升温阶段则从15.3 cal.kaBP开始。
吴永华, 翦知湣, 石学法, 程振波, 李小艳, 石丰登
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04123
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 123-129
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末次冰消期以来苏拉威西海颗石藻化石记录与古海洋变化
通过对苏拉威西海MD98-2178柱状样(3.62°N、118.70°E)颗石藻化石属种相对含量的统计,重建了2万年来海水古生产力、营养跃层的变化。其中Emiliania huxleyiGephyrocapsa oceanicaFlorisphaera profunda占颗石藻群落的80%~90%。由于G.oceanicaF.profunda存在于两种完全不同的生态环境中,两者的变化趋势完全相反。前者代表高生产力以及高营养物质的海水,后者则代表低生产力与较深的营养跃层。推测冰消期颗石藻对环境变化具有两种响应模式:以约13.5 ka的生产力峰值期为界,13.5 ka之前颗石藻古生产力变化主要响应于径流对海洋营养物质的输入,而13.5 ka之后则主要响应于海水-大气之间水循环的强度。全新世F.produnda含量及其所反映的营养跃层变化具有明显的百年尺度波动,与太阳活动的100~260 a周期具有良好的相关性。推测全新世苏拉威西海区营养跃层变化受百年尺度的类似厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Osillation,ENSO)的变化及太阳活动的驱动。
金晓波, 刘传联, 褚智慧
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04131
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 131-137
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东菲律宾海帕里西维拉海盆第四纪黏土矿物组合特征及物源分析
应用X射线衍射(XRD)方法对东菲律宾海帕里西维拉海盆的两个重力柱状样F090815和F100609的第四纪沉积物进行了黏土矿物分析。结果表明,南北两个柱状样黏土矿物呈现不同的组合特征。南部的F090815岩心蒙皂石含量(平均50%)最高,伊利石(平均37%)次之,含少量的绿泥石和高岭石(平均13%);北部的F100609岩心为伊利石含量(平均47%)最高,蒙皂石(平均39%)次之,含少量的绿泥石和高岭石(平均14%)。根据黏土矿物含量及特征变化可将两根柱状样划分为4段,并根据黏土矿物组合特征及化学指数和结晶度,认为蒙皂石主要来源于研究区东部紧邻的马里亚纳海槽基性火山物质的蚀变;伊利石主要来源于物理风化作用强烈的陆地,并很可能与亚洲风尘有关;绿泥石与伊利石有着相同的来源;高岭石在此区含量非常低,也证明了与伊利石和绿泥石来源相同。另外,两柱状样黏土矿物特征变化趋势不同,是由于整个F090815孔所揭示的地层大概只相当于F100609孔的第IV段沉积期,是该沉积期更高分辨率的反映。
明洁, 李安春, 孟庆勇, 万世明, 闫文文
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04139
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 139-148
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西菲律宾海15万年以来碳酸盐含量变化及其控制因素
西菲律宾海本哈姆海台的MD06-3050柱状样岩心,上部15万年以来碳酸盐含量变化总体上显示为冰期低、间冰期高的"大西洋型"特征,碳酸盐含量的变化趋势与指示溶解作用强弱的粗组分含量以及有孔虫碎壳率指数总体上呈现相似性,碳酸盐含量虽然与有机碳含量变化趋势相似,但却与初级生产力变化存在较大的差异。该海区晚更新世的碳酸盐含量变化可能受到多个因素控制,其中,溶解作用对碳酸盐含量冰期-间冰期变化的影响最为明显;而溶解作用的发生可能与有机碳/碳酸钙雨率以及深部环流的流通有关。
孙晗杰, 李铁刚, 孙荣涛, 徐兆凯, 常凤鸣
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04149
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 149-156
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西菲律宾海15万年以来的浊流沉积及其成因
MD06-3052孔取自西菲律宾海吕宋岛岸外上陆坡,通过AMS14C测年、沉积物粒度和浮游有孔虫氧同位素记录,揭示了15万年以来5个浊流沉积层的特征和浊积事件的发生时间。浊流沉积物粒度明显较上下层的粗,主要组分为砂质和粉砂质沉积。通过AMS14C测年和氧同位素年代标尺,计算了5个浊流沉积层发生的时间分别为13.3、20.4、34.3、41.7和121.8 kaBP,其中上部4次浊积事件发生于末次冰期,特别是MIS 3晚期和MIS 2期的低海平面时期,仅底部一次出现于末次间冰期MIS 5e中期相对低海平面时期,因而推测研究区浊流沉积事件的主要诱因是低海平面时期的海平面波动造成临近陆架上的沉积物不稳定,同时较陡的陆坡为浊流沉积提供了有利地形,因而造成了向陆坡方向的浊流搬运。
仇晓华, 李铁刚, 常凤鸣, 徐兆凯, 宫海明, 杨再宝
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04157
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 157-163
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高纬度海域
白令海底栖有孔虫壳体镁钙比值对水团温度的响应
底栖有孔虫壳体Mg/Ca是重建深层水团古温度的主要指标。通过分析表层沉积物样品中底栖有孔虫Uvigerina peregrina壳体的Mg/Ca和δ18O,探讨了"Mg/Ca古温度重建方法"在白令海低温水体中的可行性及其转换函数。结果表明,利用U.peregrina壳体δ18O换算的"结壳温度"明显低于"现代水团温度",不能客观反映温度对Mg/Ca的控制作用;可能受季节性变化的影响,水深小于150 m样品中U.peregrina壳体的Mg/Ca与"现代水团温度"之间并没有表现出明显的相关性,但是,在深海区两者之间却呈现出良好的指数关系:Mg/Ca=0.69*e0.43*T。该公式指出白令海低温水体中Mg/Ca对温度的敏感性约为43%℃-1,由其估算的温度误差约为0.2℃。
叶黎明, 邱中炎, 雷吉江
doi: 10.3724/SP.J.1140.2012.04165
海洋地质与第四纪地质. 2012, 32(4): 165-170
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