Age of a Fe-Mn crust on the Gagua Ridge and applicability studies of dating methods
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摘要: 深海铁锰结壳的定年对其记录的百万年尺度古海洋环境变化研究至为关键。综合运用10Be/9Be、Co经验公式、230Thex/232Th和磁性地层学，对采自加瓜海脊的铁锰结壳样品开展了系统的年代学对比研究。结果表明：相对于开阔大洋的铁锰结壳，较多的陆源物质输入造成了不同定年方法获得的年龄或生长速率的明显差异。其中，因为大量陆源物质携带的232Th以及对Co含量的稀释，铁锰结壳表层的230Thex/232Th初始通量以及样品部分层位的Co通量出现显著变化，230Thex/232Th定年方法与Co经验公式获得的结果受到碎屑物质的影响最为显著。尽管10Be/9Be初始通量也受到了陆源物质输入的影响，但是10Be/9Be初始通量变化很小，应该是本研究中最为可信的结果。而古地磁地层学定年法需要参考其他定年结果，最后也只能得到几个年龄控制点。最终得出加瓜海脊该铁锰结壳样品的年龄为7.09 Ma，而不同核素在铁锰结壳中的赋存状态应该是今后值得深入研究的一个重要方向。Abstract: Precise dating of deep-sea Fe-Mn crust is crucial to the research of paleoceanographic changes. In this paper, dating methods of 10Be/9Be, Co empirical formula, 230Thex/232Th and paleomagnetic stratigraphy are comparatively used for systematical chronological studies of a Fe-Mn crust sample collected from the Gagua Ridge. Different growth rate or different age figures are observed as different dating methods are adopted due to large inputs of terrigenous materials. Co content is diluted by the excessive amounts of 232Th brought in by the terrigenous inputs, and the Co flux in certain layers and initial 230Thex/232Th flux at the surface layer are both greatly fluctuated, which will render greatly influence onto the dating results of the two methods. Although the 10Be/9Be initial flux is also influenced by terrigenous inputs, it remains relatively stable. Therefore, 10Be/9Be can be regarded as the most precise dating method in the case. Paleomagnetic stratigraphy dating results may provide several age controlling points after referring to other dating results. Finally, the initial growth age of the Fe-Mn crust is confirmed as 7.09 Ma. For more precise age figure, further studies are required on the occurrence of nuclides in the Fe-Mn crust.
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Keywords:
- Fe-Mn crust /
- dating methods /
- paleomagnetism /
- isotopic geochemistry /
- the Gagua Ridge
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放射虫是大洋生态系统的一个重要组成部分[1]，其生命活动受温度、盐度、营养盐、水团结构以及洋流模式等各种海洋环境要素的影响[2]。死亡后以微体化石的形式保存在海底沉积物中，这些化石蕴涵着丰富的古生态、古环境信息，尤其是在缺乏钙质沉积的极地高纬海域，对于开展极地古海洋学研究具有重要意义[3]。迄今为止，南大洋的放射虫研究工作主要集中在大西洋扇区，不仅获得了水体中活体放射虫的分布特征[4]，还利用沉积物中的放射虫化石重建了表层海水古温度[5, 6]。
普里兹湾是南极大陆周围仅次于威德尔海和罗斯海的第三大海湾[7]，其“瓶颈式”喇叭状的特殊地理环境和海底地形，使其在南大洋的古海洋学、古气候学乃至全球气候变化研究中具有重要意义。然而，普里兹湾放射虫的相关研究却较为薄弱，为数不多的成果均未报道普里兹湾海域放射虫的组合及其分布特征，陈文斌的调查局限于湾外且站位较少[8]，Nishimura等人关注的则是整个环南极地区的高纬海域[9]。本文利用中国南极考察在普里兹湾湾内采集的16个表层沉积物样品，开展放射虫动物群的全属种鉴定和统计工作，探讨了该区的放射虫属种组合与分布特征及其海洋学意义，以期为南大洋的古海洋研究提供新的视角。
1. 区域概况
普里兹湾总体上呈西南—东北走向，大致在67°45′~69°30′S、69°~76°E的范围内，西至达恩利角及其北侧的弗拉姆浅滩，东临四女士浅滩，湾内水深约400~600m，中间的普里兹水道(Prydz Channel)是湾内外水体交换的主要通道[10](图 1)。该区水团结构较为复杂，从普里兹湾湾内向北至66°S的范围内主要都是高密度陆架水(Dense Shelf Water, DSW)(S＞34.50)[11]; 在埃默里冰架(Amery Shelf)下部形成的分布在陆架区近底部的“过冷水团”被称为冰架水(Ice Shelf Water, ISW)[12, 13]; 最冷的南极表层水(Antarctic Surface Water, ASW)出现在西冰架(West Shelf)附近和埃默里冰架正北方向。在普里兹湾内，不同的水团都有其各自的温盐特性，在特定的情况下会进行互相交换，例如DSW的下沉可能会形成南极底层水(Antarctic Bottom Water, AABW)[11, 14]，而该过程会增强放射虫壳体的沉降速率、改变垂直分布特征，进而影响表层沉积物中放射虫的丰度。
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从环流的角度看，普里兹湾及其邻近海域的环流系统主要包括陆架环流和深层水环流(图 1)[15, 16]。本研究区主要受前者控制，其主体是受东风驱动的南极沿岸流(Antarctic Coastal Current, ACC)，从普里兹湾东侧的西冰架附近流入湾内，大部分水体向西沿埃默里冰架前缘从西北方向在达恩利角附近流出，其余部分水体进入湾内成为普里兹湾环流(Prydz Bay Gyre, PBG)的一部分[17-19]。此外，沿着陆坡边缘还存在一支相对较弱的西向流，其流场较为复杂，多为涡流结构[20]，有资料称其为极地流(Polar Current, PC)[21]。
冬季，普里兹湾海域全面冰封，夏季，部分海冰融化，但仍存少量浮冰[13]。海冰及冰架是影响普里兹湾沉积作用的主要因素之一[22]，而沉积物类型又与放射虫的沉降有关[23]。在湾东部，沉积作用主要受沿岸流及普里兹湾环流影响，使该区沉积物黏土和细粉砂含量较高，粗粉砂和砂含量较低; 在湾西部，沉积作用主要受冰山、海流和埃默里冰架影响，沉积物中黏土含量较低，砂和砾石含量较高[24]。
南大洋是典型的高营养盐低叶绿素(HNLC)海区[25]，研究表明，普里兹湾及其邻近海域的初级生产力和叶绿素a含量的季节性变化较为明显，但从长时间尺度而言，冰架前缘与陆坡区含量相仿，较深海区高，湾内浓度远大于湾外，主要受控于海冰消融、水体的垂直稳定度、浮游动物捕食作用以及温度和光照等环境因素[26-32]，上述因素也对放射虫的分布具有较大影响[2]。
2. 材料与方法
2.1 采样信息
本文研究的16个表层沉积物样品由我国第18、21、24、25、27、29次南极考察队利用箱式取样器采集，具体站位信息见表 1及图 1。
表 1 普里兹湾表层样的站位位置及水深Table 1. Location and water depth of sampling sites in Prydz Bay航次 站位 位置 水深/m 环境分区 18 IV-10 67.49°S，73.00°E 587 陆架区 18 IV-08 66.85°S，72.99°E 510 湾口区 21 Ⅲ-13 68.00°S，73.12°E 658 陆架区 21 IS-04 68.90°S，74.08°E 678 冰架前缘 24 IS-02 69.27°S，74.98°E 870 冰架前缘 24 P3-14 67.99°S，72.85°E 647 陆架区 24 P4-11 67.96°S，75.38°E 491 陆架区 24 P4-12 68.47°S，75.32°E 640 陆架区 25 IS-A 68.37°S，72.49°E 828 冰架前缘 27 IS-01 69.20°S，75.31°E 730 冰架前缘 27 IS-06 68.59°S，73.94°E 717 冰架前缘 27 IS-12 68.42°S，72.95°E 748 冰架前缘 27 P3-15 67.49°S，72.94°E 575 陆架区 27 P4-09 67.53°S，75.47°E 421 陆架区 29 M3-old 67.18°S，73.24°E 527 湾口区 29 P6-10 68.00°S，75.57°E 594 陆架区 2.2 分析方法
样品处理与薄片的制备过程均采用德国阿尔弗雷德·魏格纳极地与海洋研究所(AWI)微体古生物室的标准方法[6, 33]：称取3~10g冻干沉积物样品放入烧杯，加入热水后用适量的H2O2和HCl以去除样品中的有机质和钙质，在电热板上煮沸至反应结束，用400目(38μm)的网筛冲洗样品并将筛上屑样收集至100mL塑料瓶中备用; 薄片制备采用沉降法，将盖玻片在酒精中浸一下逐一放入预先编号的玻璃皿中，倒入事先配制好的盖拉丁溶液至约3/4高度处，再将塑料瓶中的样品充分摇匀后用注射器取一定量水样缓慢注入到对应玻璃皿中，使其均匀沉降，约半小时后用裁好的狭长滤纸条一端轻柔放入玻璃皿，利用虹吸作用将水吸干，再将带有屑样的载玻片转移至操作台并以事先配制好的加拿大树胶将其与载玻片胶合，水平放置待树胶干透后收进薄片盒保存。镜下鉴定利用Leica DM 750型双目生物显微镜，每个样品统计300~400枚放射虫样本，以确保数据的可信度; 然后计算各样品中每个属种的百分含量，选取其中百分含量大于3%的属种列入放射虫组合的分析和讨论[34]。以上工作均在自然资源部第二海洋研究所海洋生态系统与生物地球化学重点实验室完成。
3. 结果与讨论
3.1 种群结构特征
本文共检出放射虫2目66属107种5152枚。其中，罩笼虫目共计40属71种4721枚(含未定属样本4枚)，占总种数的66.36%，个体数量占比为91.63%;泡沫虫目共计26属36种431枚，占总种数的33.64%，个体数量占比为8.37%。罩笼虫目与泡沫虫目的种数比值为1.97，前者在属种多样性和个体数量上都占据明显优势。
在检出的全部放射虫中，选取至少在一个样品中百分含量超过3%的属种，共有19个(表 2)，占检出总个体数的82.72%，另有未定属的样本约占0.08%。其中，平均含量>10%的放射虫只有Antarctissa strelkovi和Antarctissa denticulata两个种，前者平均含量为18.86%，后者平均含量为14.99%，二者之和达33.85%，是研究区放射虫组合中显著的优势种。研究表明南极虫属(genus Antarctissa)是南大洋45°S以南海域最典型的南极种[35]，也是最重要的一个放射虫组合[6]。本文根据数据结果以及前人研究，将检出的A. strelkovi、A. denticulata以及Antarctissa cylindrica、Antarctiss sp.和Antarctissa denticulate var. cylindrica这5个种合并为南极虫组合(Antarctissa group)以便进行分析和讨论，该组合平均含量之和高达42.43%，是研究区表层沉积物中最大的优势种组合。
表 2 普里兹湾表层沉积物中主要放射虫属种百分含量的最大、最小和平均值Table 2. Maximum, minimum and average percentages of radiolarian species in surface sediments of Prydz Bay属种名称 最大值/% 最小值/% 平均值/% Antarctissa strelkovi 27.65 13.13 18.86 Antarctissa denticulata 22.32 7.06 14.99 Phormacantha hystrix 9.60 2.53 5.80 Plectacantha oikiskos 10.45 0.00 5.72 Lithomelissa setosa 6.88 2.25 4.42 Antarctissa cylindrica 6.75 1.21 4.07 Arachnocorallium calvata 6.11 1.08 3.80 Eucecryphalus sp. 4.69 0.54 3.22 Antarctissa sp. 6.34 0.85 3.11 Lithomelissa hystrix 4.46 0.63 2.64 Corythospyris sp. 6.02 0.00 2.27 Lithomelissa sp. 3.32 0.32 2.19 Clathrospyris sandellae 3.95 0.96 2.16 Plectacantha sp. 4.26 0.00 2.08 Lithomelissa laticeps 3.92 0.33 1.63 Antarctissa denticulate var. cylindrica 3.57 0.00 1.39 Acrosphaera？labrata 3.41 0.00 1.37 Clathrospyris vogti 3.57 0.27 1.22 Plectacantha group 3.32 0.00 1.06 此外，Phormacantha hystrix和Plectacantha oikiskos的平均含量分别为5.80%和5.72%，仅次于A. strelkovi、A. denticulata (表 2)。有研究将这二者合并为P. hystrix / P. oikiskos group进行讨论，并指出其与Rhizoplegma boreale在60°S以南的环南极高纬海域是一个可以指示沿岸浅水环境的独特组合(coastal assemblage)[9]。本研究中，P.hystrix、P.oikiskos与R. boreale三者的平均含量之和为12.54%，仅次于优势种组合，本文将这三者合并为特征种组合进行讨论。
3.2 放射虫的分布特征
3.2.1 放射虫多样性
为研究放射虫的种群结构和多样性特征，本文引入简单分异度S及复合分异度H(S)来进行讨论。前人研究指出，S表示属种的多少，其变化反映的是生物群内种类多样性的程度，而H(S)是反映种数及其个体数间分配比例均匀程度的一个综合参数[36, 37]，并采用Shannon-Winner公式计算[38]：
$$ H(S)=-\sum_{i=1}^{S} P_{i} \log 2 P_{i} $$ 式中，Pi表示第i个种的个体数(ni)在全群总个数(N)中所占的比例(Pi=ni/N)。
结果表明(图 2)，简单分异度S为36~52，最低值出现在冰架前缘的IS-12站，高值有两个，分别位于湾口水道上的M3-old站和湾东部四女生浅滩西南边缘的P6-10站; 复合分异度H(S)的分布与S颇为相似，最低值也出现在冰架前缘，IS-04站为3.82，IS-12站为3.83，最大值同样出现在P6-10站，为4.81。与南海等低纬海区资料相比[37]，本研究中S值明显较低，H(S)值却相对偏高，表明研究区放射虫多样性程度较低，但均匀性较好。总体上看，该区这两个指标的变化幅度都不大，且其平面分布特征也较为接近，均表现出冰架前缘向东北侧浅滩区逐渐增大的趋势，表明冰架前缘放射虫种群的多样化程度低于陆架区。造成这种现象的原因，可能主要是由于冰架前缘主要受到温度相对较低的冰架水团的控制，在一定程度上限制了放射虫种群的发育。
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图 2 普里兹湾表层沉积物中放射虫多样性的分布特征a.简单分异度S; b.复合分异度H (S)Figure 2. Distribution of radiolarian diversity in surface sediments of Prydz Baya. shows the simple diversity S; b. shows complex diversity H (S)3.2.2 放射虫的丰度
普里兹湾沉积物干样中放射虫的平均丰度高达3.36万枚/g，其中最大值出现在湾中心偏西的P3-14站，达到了5.02万枚/g，最小值则出现在冰架前缘IS-04站，为1.57万枚/g，表明普里兹湾海域表层沉积物中放射虫含量极为丰富。其分布特征大致呈现出陆架区高、冰架前缘及湾口区域低的趋势，且湾西部略高于湾东部(图 3)。
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图 3 普里兹湾表层沉积物中放射虫的丰度分布特征(单位：万枚/g)Figure 3. Distribution of radiolarian abundance in surface sediments of Prydz Bay (×104ind/g)这种分布模式主要受控于表层生产力、水团温度、海冰、沉积物类型和区域环流结构等因素。首先，从放射虫的生命过程来看，其主要摄食水体中的浮游植物等微小颗粒物，故其分布受上层海洋初级生产力的影响。普里兹湾陆架区的Chl a浓度与生物量大于湾口区[31, 32, 39]，因此上层海洋生产力是影响这两个区域分布差异的主要因素。而冰架前缘与陆架区都属于季节性高生产力区，Chl a浓度、营养盐消耗量及其反映的生产力水平和浮游植物量相差不大[31, 32, 39]，而普里兹湾附近的高盐陆架水，其温度指标为T < -1.5℃，冰架水由于其低压结冰温度的特性，其水温最低可以达到-2.4℃[7]。因此，冰架前缘的水体环境较陆架区更冷，导致放射虫的生长受限，这可能是两个区域放射虫丰度分布差异的原因之一。其次，从放射虫沉降及保存的角度来看，湾内中心区域的沉积速率相对较快，而靠近陆缘和冰架的沉积速率较慢[40]; 而从沉积物类型考虑，湾中心区域，受沿岸流及普里兹湾环流的影响，环流中心流速降低，周围的黏土与粉砂在此沉积，沉积物粒度较小，利于放射虫沉降; 在冰架前缘区域则主要受埃默里冰架的影响，较粗的冰筏碎屑在此沉积，沉积物粒度较大，不利于放射虫沉降[23, 24]。因此相对来说，上部水体里的放射虫在沉降至表层沉积物的过程中，冰架前缘累积较少，而在陆架区累积较多。陆架区DSW的下沉也会增强放射虫壳体的沉降速率，造成陆架区沉积物中放射虫丰度较高的现象; 与此同时，南极沿岸流的搬运作用，将部分放射虫从冰架前缘向西北方向转移。研究表明沿岸流向西流动遇到达恩利角和弗拉姆浅滩的阻挡会在达恩利角以东位置的表层和200m层均形成一个反气旋式涡旋[17, 20]，导致放射虫在此处富集堆积。因此，湾西侧表层沉积物中放射虫的丰度明显高于湾东部地区。
陈文斌报道的普里兹湾外表层沉积物中放射虫的丰度远低于本文结果，其中丰度最大的G1站位仅有1.7万枚/g[8]。需要指出的是，该研究所用的网筛孔径为63μm，比本文采用的38μm大，如此一来，屑样中的Antarctissa sp.、Plectacantha group和Phormacantha group等体型38~63μm的个体就漏掉了[34]，不过根据本研究结果推算(表 2)，即使在较为理想的情况下，损失的这部分个体占放射虫总量的比例可能也低于10%，换言之，湾外表层沉积物中放射虫的丰度最高也不过2万枚/g，仅略高于湾内的最低水平。这种差异可能主要是由湾外初级生产力较低以及极地流的搬运作用所引起的，这也佐证了本研究对于放射虫丰度分布控制因素的分析。
3.3 放射虫的组合特征
3.3.1 优势种组合
普里兹湾表层沉积物中放射虫优势种组合Antarctissa group的平均丰度为1.42万枚/g，其丰度分布(图 4a)与放射虫动物群的总体分布特征(图 3)颇为类似，即呈现出陆架区高于冰架前缘及湾口区、湾西部略高于湾东部的趋势，最高值出现在比P3-14站更靠近冰架前缘的IS-A站，最低值则为P6-10站。其百分含量总体上表现为由南向北逐渐降低的趋势(图 4b)，其中最高值出现在冰架前缘的IS-04站，最低值出现在陆架区的P6-10站，与放射虫总丰度的分布特征存在较大差异。这种区别可能有两方面的原因，一是来沉积物中放射虫的丰度与其沉降过程密切相关，受水动力及地形条件的影响较大，西向沿岸流的搬运作用以及弗拉姆浅滩的阻挡作用，使得放射虫在湾西部堆积; 二是优势种组合的分布还与其生活的海洋环境密切相关，普里兹湾由南向北水温逐渐上升的环境差异可能是Antarctissa group在不同区域具有不同百分含量的主要因素。
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图 4 普里兹湾表层沉积物中优势种的分布特征a.优势种的丰度(万枚/g); b.优势种的百分含量(%)Figure 4. Distribution of dominating assemblage in surface sediments of Prydz Baya. shows the abundance of dominating assemblage (×104ind/g); b. shows the percentage of dominating assemblage(%)已有研究表明，在极锋区以南的冷水区，A. strelkovi和A. denticulata是其中最具代表性的属种[41]，前者主要生活在100m以浅、水温低于2℃且富含溶解态硅酸盐的水体中[32]，在陆架浅水区其生活深度可达385m，但几乎无法在暖水区生存[42]; 后者的分布则颇为广泛，是南极深水沉积物中最丰富和典型的属种，在有冰筏沉积的沿岸地区其相对含量约为3%~24%[43]。此外，在亚北极太平洋边缘海，Antarctissa sp.的分布与50~150m的冷水团关系密切[44]，可以作为次表层冷水团的指示种[45]。在普里兹湾海域，影响放射虫动物群的因素较为复杂，就Antarctissa group整体而言，冷水团可能是影响其生长的主要因素。来自西冰架的较冷的沿岸流和最低温度可达-2.4℃冰架水为该种群的生长发育提供了良好的环境，但低温条件对于其他放射虫产生了抑制作用，因此该组合具有较高的百分含量。再向北，水体环境也逐渐由T < -1.5℃的陆架水变为T≥-0.5℃的南极表层水，水温的上升也刺激了其他放射虫的生长，导致该组合的百分含量降低。因此，Antarctissa group的高含量具有指示冷水团分布的潜力。
3.3.2 特征种组合
特征种组合的丰度和百分含量的分布模式总体上较为一致(图 5a，5b)，表现为冰架前缘与湾口区低、陆架区高：丰度最大值出现在湾西部的P3-14站，最低值出现在湾口水道上的M3-old站，湾东部P6-10站的丰度较低但百分含量最高，百分含量最小值出现在M3-old站。这种分布特征与放射虫总丰度的分布较为接近(图 3)，但与Antarctissa group百分含量(图 4b)的分布差异较大。
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图 5 普里兹湾表层沉积物中特征种的分布特征a.特征种的丰度(千枚/g); b.特征种的百分含量(%)Figure 5. Distribution of characteristic assemblage in surface sediments of Prydz Baya.shows the abundance of characteristic assemblage (×103ind/g); b. shows the percentage of characteristic assemblage(%)Jørgensen和Bjørklund分别在挪威海域开展的研究发现P. hystrix和P. oikiskos主要是北方种[46-48]，但后来研究表明这两个种在南大洋高纬海域沉积物中的含量也十分丰富，尤以南奥克尼群岛和南舍得兰群岛附近海域为甚[9]。布兰斯菲尔德海峡和鲍威尔盆地的研究结果与Abelmann报道的沉积物捕获器的数据一致，都表明这两个种在下部水体中占主导地位[4]。对R. boreale最早的研究见于北海(Nordic Seas)[47, 49]，Swanberg & Bjørklund指出该种是挪威西部沿岸峡湾中最常见的9个属种之一[50]。在南大洋，南极辐合带(Antarctic Convergence Zone, ACZ)以北并未发现R. boreale，ACZ以南站位中该种占放射虫动物群的比重也不到1%[43]，但在布兰斯菲尔德海峡却十分常见，而在水团高度混合的南舍得兰群岛附近海域的岩芯中，该种含量高达8%[4, 41]。普里兹湾具有独特的喇叭状地形，湾口处浅滩中间的水道是其与开放大洋沟通的主要通道，在水体交换等方面与峡湾区具有一定的相似之处，这对于该组合的生长发育具有一定的积极作用。更为重要的是，强劲的海流以及PBG和涡旋的存在也会增强水体的混合作用，从而促进该组合的发育繁殖，这在本研究中也有直观的反映(图 5)：在PBG控制的水动力条件较为复杂的陆架区，特征种组合的丰度和百分含量都要明显大于冰架前缘，在该组合的丰度和百分含量都为高值区的湾西部，也恰好存在一个顺时针运动的中尺度涡[51]，而中尺度涡对R. boreale生长发育的促进作用已经在白令海长时间序列的观测中得到了证明[52]。因此，在普里兹湾这个较为相对封闭的区，该组合可能指示的是与环流结构有关的水团混合作用的强弱。
值得注意的是，尽管特征种组合的丰度和百分含量明显低于Antarctissa group，与Nishimura等人的研究一致[9]，但就本文结果而言，似乎并不能印证该研究中关于该组合的分布“主要取决于水深或离岸距离而非温度”的结论，其原因可能主要在于研究区域空间跨度的差异。Nishimura等人的研究区域涉及整个南大洋60°S以南海域，空间范围广、水深变化大且各海域地形地貌多变[9]，因此得以提取该组合与水深和离岸距离的关系。同时，该种群在南极半岛周边海域分布最为广泛[53]，其地形地貌均以峡湾和具有陡峭陆架的海岸为特征。相比之下，本文主要聚焦于具有宽阔陆架的普里兹湾核心区，采样站位也主要分布在湾内区域，空间跨度较小、水深基本在几百米之内，变化较缓，因此难以充分体现文献结论中所列两个因素(尤其是水深)的控制作用。因此，在普里兹湾，这个南大洋标志性的沿岸浅水组合更多反映的是与环流结构有关的水团混合作用的强弱，对站位水深或离岸距离的指示作用并不明显。
4. 结论
(1) 各站样品中共鉴定出放射虫2目66属107种5152枚，其中罩笼虫目40属71种4721枚，泡沫虫目26属36种431枚，二者个体数量比值高达10.95，前者在属种多样性和个体数量上都占据明显优势。
(2) 普里兹湾表层沉积物中放射虫多样性较低，但丰度较高，平均可达3.36万枚/g; 平面上看，放射虫的多样性由冰架前缘向东北方向逐渐增加，放射虫丰度的分布则呈现出陆架区高于湾口区和冰架前缘的特点，且湾西部高于东部，可能主要受研究区上层海洋的生产力、环流结构、沉积物类型和冷水团分布等海洋环境要素的影响。
(3) 以A. strelkovi和A. denticulata为代表的南极虫组合(Antarctissa group)的平均百分含量高达42.43%，是该区最大的优势种组合。受环流及地形影响，该组合的丰度分布与放射虫的总丰度相似，但其百分含量的分布特征则表现为由冰架前缘向北降低的趋势，主要受控于水体温度，该组合的高含量具有指示冷水团分布的潜力。
(4) 由P. hystrix、P. oikiskos和R. boreale组成的特征种组合的平均百分含量为12.54%，仅次于优势种组合。该组合的丰度和百分含量呈现出陆架区高于冰架前缘和湾口区的特点，在普里兹湾，这种分布特征对站位水深或离岸距离的指示作用并不明显，更多的是表征与环流结构有关的水团混合作用的强弱。
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图版Ⅰ 普里兹湾表层沉积物中的优势种和特征种放射虫显微照片1-3. Antarctissa denticulata(1-2. IS-A站，3. IS-12站); 4. Antarctissa cylindrica(M3-old站); 5-6. Antarctissa sp.(5.P4-09，6. P6-10站); 7-10. Plectacant haoikiskos(7. IV-10站，8. IS-06站，9-10. P6-10站); 11-14. Phormacantha hystrix(11. IS-06站，12-14. P6-10站); 15-18. Antarctissa strelkovi(15. IS-A，16. IS-04站，17. IS-A站，18. P4-12站); 19. Antarctissa denticulate var.cylindrica(IS-A站); 20-21. Rhizoplegma boreale(20. IS-01站，21. P6-10站)图版Ⅰ. Radiolaria photomicrographs of dominant species and characteristic species in surface sediments of Prydz Bay -
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图 2 三种测年法（Co经验公式、10Be/9Be、古地磁地层学）得到的铁锰结壳生长速率与Al含量进行比较
阴影部分显示的是Co经验公式、10Be/9Be得到的生长速率差异较大的层位。
Figure 2. Comparison of growth rate yielded by Co empirical formula, 10Be/9Be, paleomagnetic stratigraphy and Al content
Gray band areas indicated layers with great growth rate differences.
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图 3 古地磁测试结果
a 为结壳的古地磁地层学对比方案，b-e 分别为第13、14、6和43个切片的交变退磁结果。
Figure 3. Paleomagnetic results
a. Correlations between magnetic reversals with global magnetic stratigraphy, b-e. alternation demagnetization results of the 13, 14，6 and 43 slice from Fe-Mn crust D08.
表 1 铁锰结壳的10Be/9Be测试结果以及10Be/9Be初始通量
Table 1 10Be/9Be testing results of Fe-Mn crust and initial flux of 10Be/9Be
序号 矫正深度/mm 10Be/9Be/10−10 年龄/Ma (10Be/9Be)初始通量/10−10 Dive08-1 0.50 1.535 0.080 1.598 Dive08-2 3.50 1.208 0.560 1.598 Dive08-3 6.50 0.564 2.085 1.599 Dive08-4 11.75 0.439 2.589 1.601 Dive08-5 16.25 0.273 3.544 1.604 Dive08-6 20.75 0.239 3.814 1.605 Dive08-7 25.00 0.187 4.299 1.606 Dive08-8 28.25 0.137 4.923 1.606 Dive08-9 32.50 0.125 5.110 1.607 Dive08-10 36.00 0.113 5.306 1.609 Dive08-11 39.25 0.081 5.989 1.608 空白样 0.002 
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表 2 结壳表层230Thex/232Th测试结果以及230Thex/232Th初始通量
Table 2 Experimental results of 230Thex/232Th and initial flux of 230Thex/232Th
序号 深度/mm 质量/g 238U /(μg/kg) 230Th / 232Th/原子数×10−6 230Th / 238U 230Thex/232Th 年龄/Ma (230Thex/232Th)0 D08-1 0.08 0.023100 7684.3±36.7 159.015159±3.348 46.7555±0.3114 30.01 0.01 32.25 D08-2 0.27 0.033700 7459.7±31.2 87.168225±1.812 31.1138±0.1780 16.60 0.03 21.29 D08-3 0.47 0.024700 7467.8±29.3 65.836530±1.362 22.5662±0.1255 12.67 0.05 19.49 D08-4 0.64 0.026800 7715.4±29.0 66.634394±1.405 21.3219±0.1441 12.85 0.06 23.20 D08-5 0.81 0.023200 7891.3±35.2 60.799142±1.278 17.5236±0.1188 11.83 0.08 24.95 D08-6 0.98 0.027800 7358.8±41.0 23.237013±3.394 8.7137±1.1560 4.74 0.10 11.71 D08-7 1.14 0.021000 8267.8±35.7 45.847210±0.963 13.5603±0.0882 9.05 0.12 26.03 D08-8 1.28 0.020000 6918.1±34.2 35.667330±0.779 11.4776±0.1039 7.12 0.13 23.27 D08-9 1.41 0.019300 6830.7±22.5 37.542399±0.865 12.3548±0.1423 7.45 0.14 27.53 D08-10 1.53 0.014500 6557.2±42.6 30.485152±0.682 9.8458±0.1022 6.16 0.15 25.28 D08-11 1.62 0.014000 10020.1±71.8 24.628982±0.533 7.5091±0.0642 5.10 0.16 22.89 D08-12 1.75 0.023800 7926.5±44.1 21.876682±0.489 6.3202±0.0604 4.63 0.18 23.34 D08-13 1.87 0.011200 8203.9±48.0 19.038096±0.428 5.5576±0.0583 4.10 0.19 23.05 D08-14 1.95 0.013800 6689.5±36.2 18.846383±0.411 5.5571±0.0508 4.05 0.20 24.62 D08-14R 6171.4±46.5 16.099030±0.356 4.5886±0.0463 3.56 注：(230Thex/232Th)0代表初始通量，D08-14R为重复样。
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表 3 南海和太平洋深层水10Be/9Be初始通量
Table 3 Initial flux of 10Be/9Be in SCS and Pacific
序号 年龄/Ma 10Be/9Be/10−9 (10Be/9Be)初始通量/10−9 J158-1 0.390 5.160 6.270 J158-2 1.330 3.230 6.279 J158-3 2.170 2.130 6.300 J158-4 3.170 1.290 6.289 J158-5 4.520 0.660 6.318 05E-1 0.250 5.420 6.141 05E-2 0.550 4.650 6.121 05E-3 1.060 3.610 6.131 05E-4 1.870 2.400 6.110 05E-5 2.340 1.900 6.118 05E-6 2.71 1.58 6.121 MDD46-1-1 0.96 65.48 106 MDD46-1-5 1.370 68.32 135 MDD46-1-10 1.750 60.89 146 MDD46-1-15 2.320 47.56 152 MDD46-1-20 2.750 24.31 96 MDD46-1-25 3.190 19.79 97 MDD46-1-30 3.680 7.93 50 MDD46-1-35 4.150 11.10 88 MDD46-1-40 4.560 14.99 147 MDD46-1-41 4.650 14.29 146 注：J158[41]和05E[42]记录南海深层水10Be/9Be初始通量，结壳
MDD46-1[40]记录太平洋深层水10Be/9Be初始通量。
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表 4 全球大洋、边缘海结壳主微量元素平均含量
Table 4 Major and trace elements content of Fe-Mn crust from oceans and marginal seas
元素 大西洋 印度洋 南大洋 Non-Prime Zone 北太平洋Prime Zone 加瓜海脊* 菲律宾海盆 加利福利亚湾 南海** 主量元素/% Fe 20.9 22.3 18.1 22.5 16.8 23.92 21.16 23.8 16.01 Mn 14.5 17 21.7 23.4 22.8 18.59 5.08 19.5 15.43 Al 2.2 1.83 1.28 1.8 1.01 5.80 4 1.79 2.02 微量元素/(mg/kg) Co 3608 3291 6167 3733 6655 2258.95 1450 3131 1639.25 Cu 861 1105 1082 1074 982 1077.06 815.3 383 484.88 Ni 2581 2563 4643 3495 4216 2286.86 886.15 2269 2992.88 Th 52 56 15 36 12 63.03 31.66 48 8.68 注：*数据来自Chen[28]以及本研究，**数据来自Guan[54]，其他数据来自Hein[1]。
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