（海洋地质专业论文）南沙海区晚上新世的古海洋学特征.pdf

同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 南沙海区晚上新世的古海洋学特征 摘要 o d p1 1 4 3 站位于南沙海区，北纬9 。2 1 7 2 n ，东经1 1 3 0 1 7 1 1 e ，水深2 7 7 2 米，记录了 近一千万年以来的沉积历史。本次工作通过对1 1 4 3 站9 9 5 一1 5 0 米( 2 1 3 6m a ) 高质量 的连续沉积物，以1 5k a 的分辨率，进行浮游有孔虫分析，并同时进行了蛋白石含量和有机 碳、碳酸盐含量的测定。结合有孔虫氧、碳稳定同位素数据，从表层海水古温度、温跃层深 度和古生产力等方面初步揭示晚上新世北半球冰盖形成时期南沙海区上层水体的古海洋学 特征。 浮游有孔虫温凉水种n e o g l o b o q u a d r i n as p p 和gb u l l o i d e s 含量以及暖水种gr u b e r 类、 gs a c c u l l f e r 类、gm e n a r d i i 类的变化表明在3 2 m a 之前，南沙海区表层海水古温度比较高， 3 2m a 左右有所下降，而3 2m a 以来的海水古温度变化不大。这一变化特征亦得到浮游有 孔虫温度转换函数的证实，说明南沙海区作为西太平洋暖池的一部分，其表层海水温度变化 既有对北半球冰盖形成的响应，也有低纬度海区的特殊性。频谱分析结果显示海水表层温度 的变化受到地球轨道4 0 0k a 偏心率周期的控制，同时又显现出4 0 0k a 地球轨道长周期的次 级响应叫o o1 【a 周期性的变化。 浮游有孔虫混合层属种组合( g l o b i g e r i n o i d e sr u b e r 类、g l o b i g e r i n o i d e ss a c c u l i f e r 、 g l o b i g e r i n o i d e sb u l l o i d e s 、d e n t o g l o b i g e r i n aa l t i s p i r a ) 和温跃层属种组合( p u l l e n i a t i n a d 幻u i l o c u l a t a 、g l o b o r o t a l i am e n a r d i i 类、s p h e r o i d i n ad e h i s c e n s 、n e o g l o b o q u a d r i n ah u m e r o s a ) 的变化显示晚上新世南沙海区温跃层在3 2m a 陡然变浅，并且3 2m a 以来表层海水混合程 度比之前降低，混合层变薄，温跃层逐步变浅。同时，次表层水种pd 6 砌u i l o c u l a t a 和表层 水种gr u b e r 的氧同位素差值以及利用转换函数估算的温跃层深度和底栖有孔虫氧同位素 对比显示南沙深海区温跃层在冰期时变浅、间冰期时变深。 ，高生产力的浮游有孔虫属种gb u l l o i d e s ，n e o g l o b o q u a d r i n as p p 的含量指示南沙海区3 2 m a 以前的低表层海水生产力，而在3 2 m a 左右则明显上升到较高的台阶，这种变化可能是 由于海平面下降、高原隆升，来自陆地的营养物质增多以及东亚季风的强化等因素共同作用 的结果。底栖有孔虫高生产力属种u v i g e r i n as p p 的变化与gb u l l o i d e s 和n e o g l o b o q u a d r i n a 的变化并不同步，而与有机碳堆积速率保持一致，在2 。9m a 发生明显的增大，且具有冰期 时高、问冰期时低的变化特征。 1 1 4 3 站1 2m a 来的蛋白石百分含量及其堆积速率均表明南沙海区在5 卜1 2 3m a 具有 相当高的生产力，可能是中新世末上新世早期印度洋太平洋海区普遍发生的“生物勃发 事件”在南沙海区的记录：晚上新世的蛋白石百分含量及其堆积速率比较低，直到3 1m a 才开始增加，指示了表层海水生产力的升高：蛋白石百分含量及其堆积速率在o 7m a 左右 的明显升高可能与“中更新世革命”气候转型有关，气候变冷使得东亚季风环流增强，从而 导致了表层生产力的提高。底栖有孔虫up e r e g r i n a 、有机碳和碳酸盐堆积速率的频谱分析 表明可能是地球轨道4 0k a 斜率周期和1 0 0k a 偏心率周期控制了南沙海区晚上新世表层海水 生产力的变化。 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 综合表层海水古温度、温跃层深度以及古生产力等古海洋学特征的变化，可以看出南沙 深海沉积中记录了晚上新世北半球冰盖的形成与扩大、东亚季风强化等气候变化对上层海水 结构的影响，同时，特殊的地理位置使得南沙海区上部水体性质的变化又显示出低纬热带海 区的特征。 l a t ep l i o c e n ep a i e o c e a n o g r a p h yo ft h e s o u t h e r ns o u t hc h i n as e a a b s t r a c t o d ps i t e114 3i sl o c a t e di nt h es o u t h e r ns o u t hc h i n as e a ( s c s ) t h i ss i t eh a s b e e np e n e t r a t e dt h es e d i m e n t so ft h el a t em i o c e n e b a s e do nt h ep l a n k t o n i cf o r a m i n i f e rf p na s s e m b l a g e s ，t h eh i s t o r yo fs e as u r f a c e t e m p e r a t u r e ( s s t ) h a sb e e nr e c o n s t r u c t e d i nt h el a t ep l i o c e n e ( 2 1 - 3 6m a ) s s th a s n om u c hm o v e m e n te x c 印ta na b r u p td e c r e a s i n go c c u r r i n ga ta b o u t3 2m aw h i c hh a s b e e nc o n f i r m e db yt h ep ft r a n s f o i t nf u n c t i o nt o o t h a tm e a n ss s to ft h es o u t h e r n s o u t hc h i n as e ar e s p o n d e dt ot h en o r t h e mh e m i s p h e r ei c es h e e ta n dh a st h el o w l a t i t u d eo c e a n i cp a r t i c u l a r i t y t h es p e c t r a la n a l y s e ss h o wt h a ts s ti sc o n t r o l l e db yt h e o r b i t a lf o r c i n go f4 0 0k ae c c e n t r i c i t yc y c l ea n di t ss e c o n d a r yh a r m o n i c 2 0 0k a e c c e n t r i c i t yc y c l e t h ed e p t ho ft h e r m o c l i n ep 0 t ) i sb e e nr e c o n s t r u c t e df r o mt h ep fa s s e m b l a g e s a tt h es a l n e t i m e ，t h e d i f f e r e n c eb e t w e e np u l l e n i a t i n a o b l i q u i l o c u l a t a a n d g l o b i g e r i n o i d e sr u b e r s t a b l eo x y g e ni s t o p ea n dt h ed o tt r a n s f o r mf u n c t i o ns u g g e s t s t h a td o tb e c a m el o w e rd u r i n gt h ei n t e r v a lg l a c i a lp e r i o da n dd e e p e rd u r i n gt h e g l a c i a lp e r i o d t h ec h a n g e so fgb u l l o i d e sa n dn e o g l o b o q u a d r i n ap e r c e n t a g e ss u g g e s tt h eh i 曲 p r o d u c t i v i t yb e f o r e3 2m a a n dt h e nt h el o wp r o d u c t i v i t y i t sm a y b ec a u s e db yt h e c o n t i n e n t a ln u t r i t i o nm a t e r i a li n c r e a s ef o rt h es e al e v e ld e s c e n d i n g ，t h eu p l i f to f q i n g h a i t i b e t a np l a t e a ua n dt h es t r e n g t ho ft h ee a s ta s i am o n s o o n t h eb e n t h i c f e r a m i n i f e r ( b f ) s p e c i e s l l i 曲p r o d u c t i v i t yp r o x y - u v i g e r i n as p p p e r c e n t a g ea n d t h eo r g a n i cc a r b o nm a s sa c c u m u l a t i o nr a t e ( m a r ) s u g g e s tt h ep a l e o p r o d u c t i v i t yi n t h es o u t h e r ns c sr i s i n gd u r i n gt h eg l a c i a lp e r i o da n dd e c l i n i n gd u r i n gt h ei n t e r v a l g l a c i a lp e r i o d t h es p e c t r a la n a l y s e so fs u r f a c ep r o d u c t i v i t yp r o x i e ss h o w e dt h a tt h e s u r f a c ep r o d u c t i v i t yw a sc o n t r o l l e dm a i n l yb y4 0k a ( t h eo b l i q u i t yc y c l e ) a n d10 0k a ( t h ee c c e n t r i c i t yc y c l e ) t h eo v a lp e r c e n t a g ea n di t sm a re v i d e n t l yi n c r e a s e db e t w e e n1 2 3a n d5 7m a w h i c hd e m o n s t r a t e st h eo c c 9 1 r e n c eo ft h el a t em i o c e n e b i o g e n i cb l o o me v e n t i n t h es o u t h e r ns c s t h ei n c r e a s e so fo 口a lc o n t e n ta n dm - a ra f t e rt h em i d d l e p l e i s t o c e n e ( a b o u t0 7m 曲i si n f e r r e dt ob er e s u l t e df r o mt h ee n h a n c e du p w e l l i n ga n d n u t r i e n ts u p p l y , w h i c hw a si n d u c e db yt h ei n t e n s i f i e dm o n s o o nc k c u l a t i o na f t e rt h e “m i d p l e i s t o c e n er e v o l u t i o n 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 前吉 翮f青 地球气候环境演变史上，上新世是距今最近的温度高于全新世的温暖时期，距今4 8 3 2 m a 的中上新世是近7m a 以来最温暖的时期( k e n n e t ta n dh o d e l l ，1 9 9 3 ；1 9 9 5 ) ，上新世后期 3 2 - - 2 7m a 北半球冰盖形成和扩大，地球两极都被冰盖笼罩，全球气候急剧变化。这次变化 在各大洋的古海洋学研究中均已有发现，如大西洋( t h u n c l la n db e l y e a , 1 9 8 2 ) 和南大洋 ( k c n n c t t ，1 9 7 9 ) 的深海钻探( d s d p ) 研究发现，上新世晚期大洋表层海水温度明显下降； s h a c k l e n t o n ( 1 9 9 0 ) 和h i l g e n ( 1 9 9 1 ) 通过对d s d p5 2 2 碳酸盐和底栖有孔虫氧同位素的研究 认为有意义的冰盖的首次出现应该在2 5 5m a ；之后通过o d p 一系列钻孔的进一步研究，认 为北极冰盖的形成是自3 2 m a 以来高纬地区长期变冷于2 7 5 m a 前后达到极点所致( t i d e m a n n , 1 9 9 4 ；s h a c k l e t o n ，1 9 9 5 ) ，但其结果在世界各大洋中的表现并不完全一致( c h a p p m a n ，1 9 9 5 ： m a s l i n , 1 9 9 6 1 9 9 8 ) 。 作为西太平洋一个重要的组成部分和世界上最大的边缘海之一，南海在它的深海沉积物 中埋藏了丰富的古气候和古环境信号。南海陆坡大都位于碳酸盐补偿深度之上，深海沉积物 保存完整，蕴藏了丰富的微体化石，它们是古海洋学信息的主要载体。南海地处东亚季风区， 是亚洲夏季风最早爆发的地区( 丁一汇等，1 9 9 9 ) ，东亚季风控制了南海的表层环流型式、表 层海水温度和上部水体结构以及营养物质的分布( l i uc ta l 。，2 0 0 0 ：w a n gc ta l 。，1 9 9 9 ) ；此外， 南海还表现出对古环境演化的放大效应，为追溯南海的高分辨率古海洋学创造了极好的条件 ( w a n g & w a n g ，1 9 9 0 ；汪品先等，1 9 9 5 ：赵泉鸿，汪品先，1 9 9 9 ) 。为此，8 0 年代“全球变化” 研究开展以来，南海引起了国内外众多古海洋学家的兴趣，并在地层学、古温度、古盐度、 古生产力、上部水体结构以及古季风的演化等方面做了大量的工作( 赵泉鸿，汪品先，1 9 9 9 ) 。 西太平洋暖池是地球上表层海水温度最高的海域，它和北大西洋高纬区一样是全球气候 环境演变的枢纽，南海南部的南沙海区正好位于西太平洋暖池2 8 。c 等温线范围内，是研究西 太平洋暖池冰期间冰期稳定性的理想场所( 汪品先等，1 9 9 5 ) 。同时，南沙海区分布着众多的 珊瑚礁，其碳酸盐沉积是海底沉积的重要组成部分，成为古海洋学研究的绝佳材料。 浮游有孔虫的生长与水深、海水的物理一化学性质以及营养状况等密切相关，因而其丰 度组合的变化及其壳体化学性质能很好的反映其生活时海水的温度、盐度、营养及其他水文 条件。由于浮游有孔虫具有量多、易于鉴定等优点，其定量分析早就成为古海洋学研究的最 重要手段之一。迄今为止，南海的古海洋学研究也主要是建立在有孔虫研究的基础上，通过 有孔虫的研究重建了南海晚第四纪以来的表层海水古温度、盐度、初级生产力以及碳酸盐溶 解旋回、深层水团演化等历史( 业治铮和汪品先，1 9 9 4 ：汪品先等，1 9 9 5 ：w a n ge ta 1 。1 9 9 5 ) 。 但由于采样手段和研究材料的限制，以前南海的古海洋学研究多限于晚第四纪。 1 9 9 9 年2 4 月间中国海的首次大洋钻探( o c e a nd r i l l i n gp r o g r a m ，o d p ) 第1 8 4 航次， 利用船上先进的取样和实验设备，在我国的东沙和南沙海区的6 个站位( 1 1 4 3 1 1 4 8 站) 共 计打了1 7 个钻孔，取芯5 4 6 3 米，平均取芯率约8 3 一1 0 1 ，在南海首次取得5 5 0 0m ，近 3 2m a 的连续深海沉积记录( w a n gc ta 1 ，2 0 0 0 ) ，建立了南海3 2m a 的氧同位素地层年代框 架，为研究南海第三纪以来的古海洋学变化提供了宝贵的原材料。其中，1 1 4 6 和1 1 4 8 站样品 浮游有孔虫的定量分析表明，南海北部表层海水的冬季温度在3 1 m a 左右明显下降、海水表 层生产力提高、底栖有孔虫6 1 8 0 显著变重( 翦知滔等，2 0 0 1 ：王吉良博士论文，2 0 0 1 ；黄宝 琦博士论文，2 0 0 2 ) ，反映了北极冰盖的的形成( 赵泉鸿，2 0 0 1 ) 。田军等( 2 0 0 2 ) 以1 1 4 3 站 底栖有孔虫8 1 8 0 为调谐对象，使用自动轨道调谐方法，建立了西太平洋地区五百万年以来的 第1 页共3 l 页 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 天文年代表( t i a ne ta 1 ，2 0 0 2 ) 。同时，氧同位素研究还详细展示了更新世的冰期旋回，由早 期的4 0 k a 周期为主，向晚期1 0 0 k a 周期为主的“转型”，而且在1 0 0 k a 的冰期旋回中，低纬 区热带表层水的变化在先，高纬区冰盖的变化在后( 汪品先，田军，成鑫荣，2 0 0 1 ) 。此外， 1 1 4 3 站第四纪以来的蛋白石含量及其堆积速率的研究表明9 0 0k a 以来南海南部表层生产力变 化主要受地球轨道周期的驱动( 王汝建，李建，2 0 0 3 ) 。 本次工作旨在通过对o d p l 8 4 航次在南沙海区所取的唯一站位1 1 4 3 站l o o 一1 5 0 m e d ( 综 合深度米，下同) ( 2 1 3 6m a ) 的连续沉积物中浮游有孔虫的定量分析，结合蛋白石、碳酸 盐、有机碳含量等地球化学分析，从古温度、温跃层深度和古生产力等方面，初步探讨晚上 新世北极冰盖形成时期南沙海区上层水体的古海洋学特征，为研究低纬海区气候环境演变规 律提供证据。 第2 页共3 l 页 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 i 材料 二材料与方法 南海大洋钻探1 8 4 航狄在南海南北部6 个 站位( 1 1 4 3 1 1 4 8 ) 共钻取1 7 口钻孔。其中只 有1 1 4 3 站位于南海南部井处于西太平洋暖 池的范围之内。该站位于南沙的话北部，是 个缺乏航海资料，广泛发育珊瑚礁的地区。如 图2 1 所示。1 1 4 3 站的南部有来自古巽它和湄 公河搬运而来的陆源物，堆积速率高可达 1 0 0 3 0 0 米百万年而北部碳酸钙沉积发卣， 沉积速率较低，只有1 02 0 米百万年( s a m t h e i n f tb f ，1 9 9 4 ；m b n g a 以w 弛f 9 9 8 j 。 1 1 4 3 站位于北纬9 0 2 17 2 n 东经 1 13 0 1 71 1 e 水深2 7 7 2 米，近5 1 6 米台成深 度( n a c d ) 的岩甚记录了近一千万年以米的沉 积历史，平均线性沉积速军达到3 0 - 7 0 米百万 年，平均堆积速率近31 0 克平方厘米t 年 ( w a n e ee ta l2 0 0 0 ) 。 本文工作进行浮游有孔虫定量分析的样 品按台成剖面采自1 1 4 3 站的三个钻孔，合成 深度为1 0 0 - - 1 5 0 米。采样间距5 0 厘米，时间 分辨率约1 万年，共取得1 0 1 块样品。此外， 1 2m a 的4 6 3 块样品进行了蛋白石音量的测定 2 研究方法 2 1 样品处理方法 声浆髓黜：紫嚣徽嘉荔盎喾 a ：浮游有孔虫的鉴定与统计 本次研究的重点是1 1 4 3 站浮游有孔虫的定量分析，样品处理过程如f ： 先将样品艘八烘箱( 环境温度 o0 6 3 n 吼的组 分：最后将收集到的粗组分于烘箱中( 王 = 境温度 4 0k a 的周期性变 化。我们将3 3 0 - - - 4 8 0 k a 的谱分析结果解释为地球轨道4 0 0 k a 的偏心率周期：将7 0 - - 1 3 0 k a 的谱分析结果解释为地球轨道l o o k a 的偏心率周期。谱分析结果表明，n e o g b b o q u a d n n a s p p 和gs a c c u l i f e r 类可能是受到地球轨道4 0 0k a 偏心率周期的控制：温凉水种g b u l l o i d e s 、暖水种gr u b e r 类以及暖水种和温凉水种的含量则无明显的4 0 0k a 周期，而突 第1 3 页共3 l 页 。寸 o n o 。 。卜 。心 。竹 口寸 。竹 n n n 的竹 寸 毋v 毋v 一漠qdj 嚣* 殳 嚣苌馨 o-19”opfopf。jqo 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 1 ；4 7k 。 y 9 k 饥脚 l 施 舭33 k a2 9k a 氏 l l 嘲 m # r 女# 目541 l4 3 # 4 # a m i * * * 日十 r 女w 月m * t t a i 日* 口“4 # h t 目# 出表现出2 0 0 k a 周期，赤道西太平洋浮游有孔虫g 舢目c d m h o 抛含量也具有2 0 0 h 的 周期性变化，南海南部1 7 9 5 7 的研究也发现上层海水结构( 如gt r u n c a t u l i n o i d e s 含量和 第1 4 页共3 i 页 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 冬季表层海水温度) 和底层水环境都具有2 0 0k a 长周期的震荡( m a r t i n e z , 1 9 9 41 9 9 7 ：j i a n z ，w a n gec h e nmr ，e ta l ，2 0 0 0 ) ，冈此可以认为这种2 0 0k a 周期是4 0 0k a 地球轨道长周 期的次级响应( c l e m e n sa n d t i e d e m a n n1 9 9 7 ) 。 2 温跃层的变化 随着现代海洋学研究的深入 们开始认识到海气交换在气候变化中的重要性( 叶笃正 1 9 9 i ) 。通常，除高纬度地仄外，海洋中只有温跃层以r 的水体能与大气活跃地交换温跃层 就成了影响气候变化的重要因素之一此外温跃层的变化还控制着海洋中营养物质的分布 和浮游生物生态域的大小。园此，占温跃层变化的研究也就成为现代古海洋学工作的热点之 表53 晚新世浮赫有孔虫月台层和温b 属种m 划n ( 车次工怍自r a v e l oe ta l1 9 9 0 t 吉自2 0 0 2 ) 混合层属种组合温跃层属种组台 g l o b l g e r m o t d e s h b e r 类p u l l e m a t m a 。 蛔u i h , c u l a t a g l o b i g e r i n o i d e ss a c c u l f e r ( w 1 g l o b o r o t a l i a m e n a r d i i g 1 0 b 2 9 e r i n o i d e ss a c c u l i f e r1 w o ) g l o b o r o t a l i a m u l t m a m e r a t a g l o b l g e r i n o i d e s b u l l o i d e s g l v b o r o t a h a t u m t d a d e n w g l o b i g e r i n a a l t i s p w as p h e 坩i d i n a d e h o c e n s o r b u l l n a “h f n e o g l o b o q u a d r i n ah u m e r o s a 第15 负共3 l 贞 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的吉海洋学特征 大洋的上层海水是大气与犬洋进行物质和能量交换的主要部分其顶部的混台崖控制了 交换效率，之f 的温跃层控制了浅层海水与深层海水之问的交换。浮游有孔虫主要生话在大 洋中2 0 0 i n 以浅的上部水体中，现代生态研究发现，不同属种的有孔虫生活在不同的水层中 用其相对百分含量的变化可咀讨论大洋上部水动力条件的变化( h e m l e b e ne ta 1 1 9 8 8 ：r a v e o da l ，1 9 9 0 ：c h e n ，1 9 9 4 ) 。 本次工作结台r a v e l oe ta l ( 1 9 9 0 ) 和王吉良( 2 0 0 2 ) 根据氧同位囊将浮游有孔虫分为混 合层和温跃层属种( 表5 3 ) ，并在此基础上用两层属种组合的相对百分含量的变化讨论南 海南部2 l 36 m a 的温跃层深度的变迁。( 图5 5 ) 如图所示，浮游有孔虫混合层与温跃层属种的百分含量在3 2m a 左右分别突然变低和增 高，在3 2 m a 之后混台层属种的百分含量低于3 2 m a 之前，温跃层属种的百分含量则较3 2 m a 之前为高，两者的比值也显示出变小的趋势。1 1 4 3 站浮游有孔虫混合层与温跃层属种及其比 值的变化反映了南海南部温跃层在3 2m a 陡然变浅，而3 2m a 以来温跃层明显变浅。南海北 部的温跃层深度也在3 2 m a 之后显著变浅，可能表明丁东亚冬季风的加强( 黄宝琦，2 0 0 2 ) ， 南沙海医的这个变化可能也与东皿季风的强化有关。 什 l1 “制k书删卜 -iiiilli 忤 川 。铽h山 术斗制卜 _ _ 】目 l 。卅 旷雠” 忒 仇 料 l ” l ”6 i 锚徽：嚣箭：笠氟( 。t i a n ；e 。t a 1 _ 2 0 0 2 ) ” 据研究，浮游有孔虫衰层水种和次袁层水种的氧同位索差值可以表示温跃层的深浅变化 ( d o m w kp a ka n dj a z t l e $ p k e r m e t t ，2 0 0 2 ；田军博士论文2 0 0 2 ) 。本次工作划定了1 1 4 3 站 2 1 36 m a 的p 。6 t i q u i l o c u l a t a 的氧、碳同位素值，计算了p0 6 f l 口”! f 。删m 和g t u b e r 的同 位索差值6 ”o ( p g ) 和6 ”c ( p g ) ( 如图56 ) ，其中g 6 氧、碳同位素值由田军博士 提供。由于27 36 m a 之间缺乏适台进行同位素测定的p 曲如u i l o c u l a t a 壳体，所以这段时 第l6 # 3 1 页 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 间内的po b l i q u i l o c u l a t a 同位素值分辨率较低。晚上新世南沙海区的6 1 8 0 ( p - g ) 、a 8 1 8 c ( p g ) 和底栖有孔虫ew u e l l e r s t o r f i 氧同位素有比较好的对应关系，a 8 1 8 0 ( p g ) 、a 8 1 8 c ( p g ) 的 重值大都与c w u e l l e r s t o r f i 氧同位素重值想对应。由于6 1 8 0 ( p 如) 重值指示温跃层变浅， 所以可以进一步认为晚上新世南沙海区海水温跃层在冰期时变浅，间冰期时变深。这与浮游 有孔虫组合的结果完全一致。 表5 411 4 3 站估算温跃层深度的浮游有孔虫分类 ( 据本次工作和a n d r e a s o na n dr a v e l o ，1 9 9 7 ) a n d r e a s e na n dr a v e l o ，1 9 9 7 本次工作浮游有孔虫属种 d u n i v e r s a g c o n g l o b a t u s gr u b e r gt e n e l l u s gs a c c u l i f e ro o m o d e h i s c e n s ga e q u i l a t e r a l i s gc a l i d a gb u l l o i d e s gf a l c o n e n s i s gd i g i t a t a gr u b e s c e n s p a c h y d e r m al p a c h y d e r m ar d u t e r t r e i g c o n g l o m e r a t a g h e x a g o n a 只o b l i q u i l o c u l a t a g i n f l a t a gt r u n c a t u l i n o i d e sl gt r u n c a t u l i n o i d e sr gc r a s s a f o r m i s gh i r s u t a gs c i t u l a gm e n a r d i i gt u m i d a g g l u t i n a t a t o t a ln u m b e r du n i v e r s a g c o n g l o b a t u s gr u b e r g d 6 幻u u $ ge x t r e m u s g s a c c u l i f e r ( t o t a l ) s d e h i s c e n s ga e q u i l a t e r a l i s gc a l i d a gb u l l o i d e s gf a l c o n e n s i s h u m e r o s a 户o b l i q u i l o c u l a t a g i n f l a t a gm e n a r d i i gm u l t i c a m e r a t a gt u m i d a g g l u t i n a t a t o t a ln u m b e r 第1 7 页共3 l 页 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚r 新世的古海洋学特征 二 ； j 。 ： = ! = 尝 * 世 聒 e ； 搴 一鲁 主塾 一女 拈趟 廿 月 g 硅 # 目 g 末 目 卑 怔 毽 昝 女 ； = h 同济大学硕士学位论文李建如 南沙海区晚上新世的古海洋学特征 与估算表层海水古温度值类似，本次工作还利用a n & e a s o na n dr a v e l o ( 1 9 9 7 ) 的转换 函数方法估算了1 1 4 3 站2 1 3 6m a 的温跃层深度值( 表5 4 ) ，虽然在温跃层深度值的估算 误差为2 1m ，外加51 1 1 的额外误差，但仍可以作为讨论温跃层大体变化的一个参考。通 过对比发现，温跃层深度的变化与底栖有孔虫c i b i c i d o i d e sw u e l l e r s t o r f i 的氧同位素值( t i a ne t a l ，2 0 0 2 ) 变化趋势大体相仿( 如图5 7 ) ：同位素值变重，温跃层则变浅；同位素值变轻，温 跃层则变深，反映了南海南部的温跃层在冰期变浅、间冰期变深。这种变化趋势一直延续到 1 5m a ( 徐建未发表数据) 。然而，转换函数估算的温跃层深度3 2m a 之后并没有明显下降的 变化。 第1 9 页共3 l 页 同济大学项士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 六晚上新世的生产力 1 生产力变化的有孔虫标志 海洋表层生产力的变化，对丁浮游有孔虫和底栖有孔虫群均有很大影响，如gb u l l o i d e s 和d u t e r t m l 是印度洋夏季风上升流和较高的表层初级生产力的标志种( p r e l la n dk u t z b a c h ， 1 9 9 2 ) 。尽管g6 “f f 。i d e s 在南海表层沉积和沉积捕获器中的含茸较少，但儿d u t e r t r e i 的含最 与南海表层生产力的高值相关( 陈荣华，2 0 0 0 ：翦知滔等，1 9 9 9 ) 。本次t 作就用1 1 4 3 站浮 游有孔虫和底栖有7 l 虫的变化，探讨南梅南部晚上新世咀米古生产力的变化。 1 1 浮游有孔虫标志 指示高生产力的浮游有孔虫属种主要包括gb u l l o i d e s ，n t , o g l o b o q u a d r m a 等( d u p l e s s y 等1 9 8 l ；k r o o n 等1 9 9 1 ) 。从1 1 4 3 站的gb u r o i d e s 和n e o “o b o q u a d r i n as p p ( 包括了 n e o g l o b o q u a d r m ah u m e r o s a 和n e o g e o b o q u a d r m a ”p ) 含量的变化可咀著m 整个3 6 2 1 m a 之问，gb u l l o i d e s 的古最都比较低而3 l m a 之后gb u l l o i d e s 含量比3 i m a 之前 要高明显的界限发生在3 1 m a 。( 如国6 1 ) 。这表明3 1 m a 之前，南沙海匣的生产力相对 较低，31m a 后生产力明显增高，井在3l 2im a 之间保持相对较高的水平。冬季风种 n e o g l o b o q u a d r m as p p 含避的变化则相对平稳，说明南海南部冬季风的变化小是根叫显。南 海北部的研究成果表明：n e o g l o b o q u a d r m a ，gb u l l o l d e s 的含量在31m a 年左右也有明显的 上升趋势( 王吉良，2 0 0 1 + 黄宝墒，2 0 0 2 ) 。这次南海海区表层海水生产力的增高可能与北半 球冰盖的形成有茏：冰盖扩人海平面f 降，来自陆地的营养物质增多，从而导致，生产力 的升高。此外，高原隆爿使得陆源输入增多、季风强化导致表层海水混合加强也会对生产力 的升高起推动作用。 目6ll l4 3 口* 冉亍l m n e o g l o b o q u a d r i n as p p 1 0b u l f o m e s 自r 女m 镕2 0 # 3 i 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 1 2 底栖有孔虫标志 底栖有孔虫的研究发现，底栖有孔虫的分布和丰度与底层水的温度和盐度关系不大，而 主要受底层水的营养和底层水的溶解氧含量控制( m u r r a y , 2 0 0 1 ；d e rz w a a n e ta 1 ，1 9 9 9 ；k u h n t , w ，h e s s ，s ，j i a a , z ，1 9 9 9 ) 。如底栖有孔虫属种u v i g e r i n as p p 就与高生产力相关，而c w u e l l e r s t o r f i 等与低生产力有关( l o u b e r e ，1 9 9 6 ：h e r m e l i na n ds h i m m i e l d ，1 9 9 5 ：d e nd u l ke ta 1 ， 1 9 9 8 ：w o l l e n b u r ga n dk u l m t ，2 0 0 0 ：k a i h o ，1 9 9 9 ；h e r g u e r aa n db e r g e r , 1 9 9 1 ：s a r n t h e r i ne ta 1 ， 1 9 9 2 ；j i a ne ta 1 ，1 9 9 9 ) 。 图6 21 1 4 3 站底栖有等辫翟7 鬣唧“? 妇s 第燃妥私g e r i n as i1 v ih e s p p 百分含量( s as 束发表资料) 由于国际合作的分工不同，1 1 4 3 站的底栖有孔虫分析工作由德国不莱梅大学完成，并且 由s i l v i ah e s s 博士提供了1 1 4 3 站2 1 3 6m a 的底栖有孔虫资料，如图6 2 所示，底栖有孔 虫高生产力属种u v i g e r i n as p p 与浮游有孑l 虫gb u l l o i d e s 的变化趋势大体相同：两者在3 1m a 之前的含量比较低，之后则明显增加；低栖有孔虫各生产力属种和n e o g l o b o q u a d r i n as p p 的变 化并不同步，并且底栖有孔虫内部指示高生产力的各属种之间的变化也有很大不同，表明由 于生态环境因素的多样性，尽管同属高生产力属种，不同的属种适应不同的底层水有机碳和 氧含量( l o u b e r e ，1 9 9 7 ：j i a ne ta 1 ，1 9 9 9 ；m u r r a y , 2 0 0 1 ) 。 另外，s i l v i a h e s s 研究表明：3 卜3 1m a 之间，1 1 4 3 站底栖有孔虫属种的分异度下降， 指示高有机碳堆积速率的属种如u v i g e r i n a p e r e g i n ad i r u p t a 的百分含量明显升高( 如图6 4 a ) ， 表明这是一次生产力的提高，可能是北半球冰盖的形成和东亚季风的强化引起的。u v i g e r i n a 第2 l 页共3 l 页 同济大学硕士学位论文李建如南沙海区晚上新世的古海洋学特征 p e r e g i n ad i r u p t a 的百分含量与底栖氧同位素 对比显示：u v i g e r i n ap e r e g i n ad i r u p t a 含量在 氧同位素变重时较高、变轻时较低( 图6 4a 和b ) ，代表了生产力在冰期时增高、间冰期 时降低。 u v i g e r i n ap e r e g i n ad i r u p t a 含量的频谱分 析显示出明显的4 0 l ( a 周期和弱的1 0 0 k a 周期 ( 图6 3 ) ，可能指示了2 1 3 6m a 的生产力 变化受到地球轨道加k a 斜率周期的控制为 主。( s i l v i ah e s s 未发表资料) 生产力变化的地球化学标志 、t n 呐一l 哺_ n - 棚 图6 3l v g e ，n ad e r e g i n oc l i r u f a 含量的频谱 分析( 据s i lv i ah e ss 束发表资料) 本次工作用来指示生产力变化的地球化学标志包括有机碳含量、碳酸盐含量以及蛋白石 含量的变化。其中1 1 4 3 站的有机碳和碳酸盐含量的测定由刘云海、赵泉鸿完成，本人参与其 中部分分析工作。 2 1 有机碳和碳酸盐标志 通过有机碳和碳酸盐含量的测定和计算，获得了11 4 3 站晚上新世2 1 3 6m a 的有机碳 和碳酸盐堆积速率的变化( 如图6 4c 和d ) 。 晚上新世l1 4 3 站的有机碳堆积速率和碳酸盐堆积速率在2 9m a 之前比较低，变化幅度 较小，2 9m a 之后堆积速率有所增加。变化幅度也变大有机碳和碳酸盐堆积速率的变化反 映出海水生产力在2 9 m a 之后略有升高。并且2 9 m a 之后生产力的高低变化相对剧烈。通过 对比发现，有机碳堆积速率和碳酸盐堆积速率的高值对应着底栖氧同位素( 图6 4a ) 的重值， 而氧同位素重值指示冰期，低值指示问冰期，因而有机碳和碳酸盐堆积速率和底栖有孔虫氧 同位素之间的这种相关性揭示出南沙海区晚上新世北半球冰盖形成期的表层海水古生产力在 冰期时增高，间冰期时降低。 此外，南海底栖有孔虫研究发现，南海深海底栖有孔虫的分布和堆积速率主要受进入海 底的有机碳通量控制，up e r e g r i n a 的变化与有机碳的含量相关( j i a ：ac ta | ，1 9 9 9 ) 。从南沙深 海区1 1 4 3 站来看，1 1 4 3 站u v i g e r i n as p p 含量( 图6 2 ) 在2 9m a 之后明显上升，并且波动幅 度显著增大，这与有机碳堆积速率( 图6 4 ) 的变化基本同步