（海洋地质专业论文）南海南部末次冰期以来的表层海水温度与温跃层深度的变化.pdf

摘要 摘要 本次工作选择中法合作马可波罗( m a r c op o l o ) 航次于2 0 0 5 年在南海南 部陆坡采集的m d0 5 2 8 9 4 2 8 9 5 柱状样( 7 02 2 5 n ，1 1 1 0 3 3 1 1 ，e ，水深1 9 8 2m ) ， 以精确的年龄框架为基础，通过浮游有孔虫简要属种统计、表层种 g l o b i g e r i n o i d e sr u b e r ( w h i t e ) 和次表层种p u l l e n i a t i n ao b 均u i l o c u l a t a 的氧、碳同位 素和m g c a 比值分析，讨论了末次冰期以来南海南部表层海水的温度、盐度变 化的同时，特别关注了次表层海水温度和上层海水垂向结构( 温跃层深度) 的 变化。 浮游有孔虫属种统计的结果表明，末次冰期以来，本站各浮游有孔虫属种 中以表层暖水种gs a c c u l 折e r 丰度最大，gr u b e r 和只o b l i q u i l o c u l a t a 丰度也较高， 说明此时表层海水温度( s e as u r f a c et e m p e r a t u r e ，s s t ) 较高。gs d c c u l i f e r 和g t u b e r 的丰度均呈现明显的冰期间冰期旋回，户o b l i q u i l o c u l a t a 的丰度有总体降 低，没有明显的冰期间冰期旋回，且分别在3 7 5 2k a 和1 4 9 1 6 0k a 之间出现 两次明显降低的事件，分别对应晚全新世和末次冰消期的两次普林虫低值事件。 根据gr u b e r 的m e c a 比值计算的本站s s t 与氧同位素对应较好，但在新 仙女木变冷事件( y o u n g e ri ：h y a s ，y d ) 期间未见降温；在h e i n r i e h1 变冷事件 ( 简称h 1 ) 期间，m c a 比值计算的s s t 降温明显。而南海南部其他站位用 u k ”法计算的s s t 与m e c c a 法计算的s s t 的趋势相似，在y d 期间几乎没有降 温，而在h 1 期间降温幅度超过1 。这说明南海南部在y d 期间确实没有明显 降温，而在h l 期间表层海水温度大幅下降。用剩余海水氧同位素6 1 8 0 州重建的 表层海水盐度也呈现明显的冰期问冰期旋回，冰期表层海水盐度下降，但这种 下降与当地降水蒸发平衡关系不大。与全新世相比，南海南部冰期降水变化不 大，气候不曾变干。 末次冰期以来南海南部次表层海水温度的变化趋势与表层海水温度和浮游 有孔虫氧同位素类似，但次表层海水温度的变化幅度更大。与表层海水温度不 同之处在于，次表层海水温度在y d 和h 1 期间的最大降幅高达0 1 和一8 。 本次研究应用表层与次表层海水温度的差值a t 作为温跃层深度变化的替 代性指标，这个指标可以用来反映温跃层深度变化。本站末次冰期以来温跃层 摘要 深度总体上变浅，但在这一总体趋势下仍有数次回返。y d 和h l 期间次表层海 水温度大幅下降，但表层海水温度降幅较小或者没有下降，导致两者的差值变 大，表征温跃层深度变浅。 浮游有孔虫次表层种po b l i q u i l o c u l a t a 的丰度变化与南海南部其他站位类 似，不但没有冰期间冰期变化，而且分别在晚全新世和末次冰消期出现了两次 丰度急剧降低的事件。晚全新世的普林虫低值事件( p u l l e n i a t i n am i n i m u ne v e n t ， 简称p m e ) 在西太平洋边缘海广泛记录，但末次冰消期的普林虫低值事件( h 1 p u l l e n i a t i n am i n i m u ne v e n t ，简称h 1 p m e ) 则是南海南部特有的现象。本次工 作讨论了pd 6 脚u i l o c u l a t a 丰度变化的控制因素，发现表层海水温度对p o b l i q u i l o c u l a t a 丰度变化的影响不大，次表层海水温度以及与之相关的上层海水 垂向结构的变化是影响尸o b l i q u i l o c u l a t a 丰度的最重要因素，温跃层变深时，只 o b l i q u i l o c u l a t a 丰度变大，反之，当温跃层变深，pd 6 均u i l o c u l a t a 丰度变小。那 么，末次冰消期次表层海水温度大幅下降，温跃层变浅，应该是导致p o b l i q u i l o c u l a t a 丰度急剧降低的直接原因。 关键词：次表层海水温度，表层海水温度，p u l l e n i a t i n ao b l i q u i l o c u l a t a ，上层海 水垂向结构，末次冰期，南海南部 a b s t r a c t a b s t r a c t c o r em d0 5 2 8 9 4 ( 7 02 2 5 n ，110 3 3 1i e ，w a t e rd e p t h1 9 8 2 m ) ，r e t r i e v e df r o m t h es o u t h e r ns o u t hc h i n as e a ( s c s ) d u r i n gt h e “m a r c op o l o ”c r u i s ei n2 0 0 5 ，w a s s t u d i e dh e r ef o rt h ep a l e o c e a n o g r a p h i cc h a n g e s b a s e do nt h ep r e c i s ea g em o d e l ，t h e p l a n k t o n i cf o r a m i n i f e r a lf a u n a lc e n s u sw a sp e r f o r m e dt oi n v e s t i g a t et h ea b u n d a n c e c h a n g e so fas u b s u r f a c ed w e l l e r , p u l l e n i a t i n ao b l i q u i l o c u l a t a t h ec a r b o n , o x y g e n i s o t o p i ca n a l y s i sa n dm g c am e a s u r e m e n t so fas u r f a c ed w e l l e r , g l o b i g e r i n o i d e s t u b e r ( w h i t e ) a n dpo b l t q u i l o c u l a t aw e r em a d et oe x p l o r et h es e as u r f a c et e m p e r a t u r e ( s s t ) ，s e as u r f a c es a l i n i t y ( s s s ) c h a n g e si nt h es o u t h e r ns c ss i n c et h el a s tg l a c i a l s p e c i a la t t e n t i o nh a sb e e np a i dt ot h es u b s u r f a c es e a w a t e rt e m p e r a t u r e ( s s s a 3a n d t h eu p p e ro c e a ns t r u c t u r e ( d e p t ho ft h e r m o c l i n e ) c h a n g e si nt h i sr e g i o n g l o b i g e r i n o i d e ss a c c u l i f e ri sa l w a y st h em o s ta b u n d a n ts p e c i e s ；gr u b e ra n d 户 o b l i q u i l o c u l a t ac a na l s ob ef r e q u e n t l ys e e ni nt h i sc o r e ，w h i c hm e a n sh i g hs s t s i n c e t h el a s tg l a c i a li nt h es o u t h e r ns c s t h ea b u n d a n c eo fg s a c c u l i f e ra n dgr u b e r d e m o n s t r a t ec l e a rg l a c i a l i n t e r g l a c i a lc y c l e s ，w h i l en os u c hc y c l e se x i s ti nt h a to fp o b l i q u i l o c u l a t a t h ea b u n d a n c eo fpo b l i q u i l o c u l a t ao n l ys h o w sad e c r e a s i n gt r e n d , w i t l lt w ol o wa b u n d a n c et i m ei n t e r v a l s ( 3 7 - 5 2k aa n d1 4 9 1 6 0k a ) s s td e r i v e db ygt u b e rm g c ar a t i od i s p l a y sas i m i l a rt r e n dt ot h a to fgr u b e r 6 1 8 0 i ts h o w so b v i o u sd e c l i n e sd u r i n gt h eh e i n r i c hlc o l de v e n t , w h i l en os s t d e c r e a s e sc a nb eo b s e r v e di nt h ey o u n g e rd r y a se v e n t s s td e r i v e db yu e i m e t h o d f r o mn e a r b yc o r e ss u p p o r t st h i so b s e r v a t i o n s s sr e p r e s e n t e db yt h es e a w a t e ro x y g e n i s o t o p e s ( 6 博o 刚) d e c l i n e sd u r i n gt h eg l a c i a l ，b u ts u c hd e c l i n e sa r ei r r e l e v a n tt ol o c a l p r e c i p i t a t i o n e v a p o r a t i o nb a l a n c e t h ec l i m a t ei nt h i sr e g i o nd o e sn o tb e c o m ed r i e r b e c a u s et h e r ea r el i t t l ec h a n g e si nl o c a lp r e c i p i t a t i o n s w i t has i m i l a rt r e n dt ot h o s eo fgr u b e rf i s oa n dm g c as s t ，s s s th a sl a r g e r f l u c t u a t i o n st h a ns s t t h eo 也e rd i f f e r e n c eb e t w e e n 也e mi st h a ts s s td e c l i n e s c l e a r l yd u r i n gy d a n dh 1e v e n t ( w i t ht h e i rl a r g e s tr a n g e so f - 3 1 a n d - - 4 8 ， r e s p e c t i v e l y ) a b s t r a c t t h e t e m p e r a t u r ed i f f e r e n c e s ( a t ) w e r eu s e da sap r o x yo ft h et h e r m o c l i n ed e p t h c h a n g e s 。n et h e r m o c l i n ei sg e n e r a l l ys h a o l i n gs i n c et h el a s tg l a c i a l ，a l t h o u g hm a n y r e v e r s e sc a nb es e e nd u r i n gt h ew h o l ep r o c e s s a si sm e n t i o n e da b o v e ，s s td e c r e a s e s l i t t l e ，w h i l es s s td i s p l a y sam u c hl a r g e rd e c l i n e ；s oa tb e c o m e sl a r g e rd u r i n gy d a n dh lc o l de v e n t s w i t hn og l a c i a l i n t e r g l a c i a lc y c l e s ，t h ea b u n d a n c e c h a n g e so fpo b l i q u i l o c u l a t a s h o w st w ol o wa b u n d a n c e s ，c o r r e s p o n d i n gt ot h el a t eh o l o c e n ep u l l e n i a t i n a m i n i m u ne v e n t ( p m e ) a n dt h ed e g l a c i a lp u l l e n i a t i n am i n i m u ne v e n t ( h1 - p m e ) ， r e s p e c t i v e l y p a l e o c e a n o g r a p h e r sh a v ed o c u m e n t e da ne x t r e m e l yl o wa b u n d a n c eo fp o b l i q u i l o c u l a t ab e t w e e n4 5a n d3 0c a l k ai nd e e ps e as e d i m e n tc o r e si nt h ew e s t e r n p a c i f i cm a r g i n a ls e a s ；b u tt h eh1 一p m ei sau n i q u ee v e n to n l yd o c u m e n t e di nt h e s o u t h e r ns c s t h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so ft h ea b u n d a n c eo fpo b l i q u i l o c u l a t aa r e d i s c u s s e dh e r e s s tc h a n g e sh a v el i t t l ei m p a c to nt h ea b u n d a n c e o f p o b l i q u i l o c u l a t a ； w h i l es s s ta n dt h eu p p e ro c e a ns t r u c t u r ec h a n g e sa r et h em o s ti m p o r t a n tf a c t o r s w h i c hi n f l u e n c et h ea b u n d a n c eo fpo b ，f g u i l o c u l a t a t h i ss p e c i e sb e c o m e sm o r e a b u n d a n tw h e nt h et h e r m o c l i n ed e e p e n s ，a n dv i c ev e r s a ，s oi tc a l lb ec o n c l u d e dt h a t t h ed e c r e a s e ds s s ta n dt h es h o a l e dt h e r m o c l i n es h o u l da c c o u n tf o rt h ep m e k e yw o r d s ：s u b s u r f a c es e a w a t e rt e m p e r a t u r e ，s e as u r f a c et e m p e r a t u r e ，p u l l e n i a t i n a 0 b l i q u i l o c u l a t a ，u p p e ro c e a ns t r u c t u r e ，t h el a s tg l a c i a l ，t h es o u t h e r n s o u t h c h i n as e a i v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者等：挚弓月日 洲年弓月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名： 象园 一年3 月u 日 第1 章引言 第1 章引言 1 1 研究背景及选题依据 厄尔尼诺( e ln i n o ) 的发生给全球不少地区造成严重的自然灾害，例如印 度、印度尼西亚和澳大利亚的干旱，南美地区的洪涝等。因此，自8 0 年代以来， 各国政府、气象及海洋部门越来越重视厄尔尼诺及拉尼娜现象的研究。厄尔尼 诺能够影响西太平洋台风活动，影响我国东北夏季温度、东部夏季降水以及冬 季寒潮活动，因此对我国的气候同样影响重大。其实，厄尔尼诺现象的发生就 是东、西太平洋之间的w a l k e r 环流减弱，导致两者之间的温跃层梯度变小，西 太平洋的温跃层深度变浅。近年的研究发现，赤道西太平洋地区西风异常的发 生及向东扩展能够引起赤道西太平洋次表层水( 一般定义在混合层底部至温跃 层附近) 温度正异常向东传播，这与厄尔尼诺的爆发有直接关系( 李崇银等，1 9 9 9 ， 图1 1 ) 。蒲书箴等( 1 9 9 8 ) 的研究也表明，赤道西太平洋次表层海水温度在厄 尔尼诺发生期间早于表层海水温度的变化，且温跃层深度以k e l v i n 波速向东传 播。因此，探寻次表层海水温度的变化，是探究厄尔尼诺现象发生的原因，寻 找海洋影响气候机制的新的突破点。 最初的古海洋学研究更多的关注表层风场和表层海水的变化，是因为表层 海水直接与大气相互作用，其温度变化主要受大气温度变化的影响，而表层海 水的温度变化会直接影响大气输送辐射热和通过蒸发输送潜热的能力，从而影 响全球气候系统。早在1 9 7 1 年，i m b r i e & k i p p 就用浮游有孔虫属种丰度的变化 重建表层海水温度，后来又有了“气候长期调查制图与预报( c l i m a p ) 计划 重建了距今l8l 【a 的末次盛冰期( l a s tg l a c i a lm a x i m u m ，l g m ) 的全球表层海水 温度。 近年来，人们对海气交换在全球气候变化中重要性的认识日益加深。因为 通常只有温跃层以上的表层海水能够发生海气交换，温跃层就成了影响气候变 化的重要因素。同时，温跃层的深度还控制了营养物质的分布，进而决定浮游 生物的生存空间和相对含量：当温跃层深度较大时，海水的混合程度增强，表 层属种的浮游生物生存空间较大，含量也随之变大，同时深层属种的含量减小， 反之亦然。特别是，在低纬西太平洋暖池区，冰期旋回中次表层海水的变化大 第l 章引言 于表层海水的变化( 汪品先，2 0 0 6 ；翦知渭，未发表资料) ，更突显出次表层海 水在古气候变化中的重要性。本次研究正是选择西太平洋暖池边缘的南海南部， 开展高分辨率的次表层海水古海洋学研究，再造三维空间的古海洋变化历史。 释 o ：i 歹 。 、= 二兰i 7 2 弋r 、 。f v 1 以 孓已 = = ：一j 1 l 。h 卜 f jo 飞 7 月 巳q 4 0 毫t 扩 髓w，o 搴w 图1 11 9 9 7 年1 月和7 月赤道太平洋平均海温异常的深度一经度剖面，据李崇银等，1 9 9 9 1 2 国内外相关研究现状 南海是西太平洋地区最大的边缘海，其南北陆坡上的半深海沉积保存了完 好的钙质微体化石，且陆源物质供应丰富，沉积速率比开放大洋高出一个数量 级，克服了开放大洋溶解作用强烈，微体化石保存较差，且沉积速率较低，不 利于高分辨率研究等缺点( 汪品先等，1 9 9 5 ) 。南海处于典型的季风区，其南部 和北部分别受到东亚季风与西太平洋暖池的影响，是追溯冰期旋回中东亚季风 和西太平洋暖池演化的理想场所。这些得天独厚的条件都使南海成为国际古海 洋古气候学研究的热点。 前人在南海南部的研究集中于表层海水温度的重建。浮游有孔虫转换函数 2 m 撇 蛳 m e 登匏 第1 章引言 是最早应用于定量研究海水表层温度的方法。多种转换函数，包括i k t f ( c h e n e ta 1 ，2 0 0 5 ) ；f p - 1 2 e ( j i a ne ta l ，2 0 0 0 b ，2 0 0 1 ；s t e i n k ee ta l ，2 0 0 1 ；h u a n ge ta l ，2 0 0 2 ) 和s i m m a x 2 8 ( p f l a u m a r ma n dj i a n ，1 9 9 9 ；j i a ne ta l ，2 0 0 0 b ；x ue ta l ，2 0 0 5 ；s t e i n k e e ta 1 ，2 0 0 8 ) 均广泛应用于南海南部古温度的定量重建。但转换函数在南海南部 的应用存在问题，c h e ne ta l ( 2 0 0 5 ) 应用浮游有孔虫转换函数( i t k f 、m a t 、 s i m m a x 、r j 蝴、a n n 等) 对位于南海南部的m d 9 7 2 1 5 1 钻孔进行研究，得 出该区末次盛冰期( l g m ) 至全新世表层海水温度( s s t ) 变化不足1 的结 论，其中用i t k f 得出的s s t 估算结果居然与现在相似。后来对位于此钻孔附近， 同样处于南海南部的m d 0 1 2 3 9 0 的研究基本支持这一结果，只是使用a n n 估 算的l g m 的s s t 高于全新世( s t e i n k ee ta 1 2 0 0 8 ) 。 与转换函数的估算结果不同，采用地球化学方法( 浮游有孔虫m c a 比值、 u k 了7 法) 估算的表层海水温度显示了明显的冰期间冰期旋回。如s t e i n k ee ta l ( 2 0 0 6 ) 用浮游有孔虫的m c a 比值重建了南海南部m d 0 1 2 3 9 0 站的s s t ，得 出全新世与末次盛冰期s s t 的差值为3 1 士0 6 c 。p e l e j e r oe ta l ( 1 9 9 9 b ) 用u k 了7 法研究了南海南部的1 7 9 6 1 站1 4 0 k a 以来的s s t 变化，发现s s t 在2 5 2 9 之 间变化，且与氧同位素曲线一样，显示出明显的冰期旋回特征，其l g m 与全新 世的s s t 差约为2 8 。后来的研究再次证实，在南海南部l g m 与全新世的 s s t 差值为3 ( k i e n a s te ta 1 ，2 0 0 1 ；z h a oe ta l ，2 0 0 6 ) 。这些结果都与转换函 数估算的l g m 与全新世的s s t 差距不足l 相矛盾。 产生这种矛盾的原因是转换函数在南海南部的应用存在问题，转换函数估 算的l g m 时期的s s t 甚至高于全新世。s t e i n k ee ta l ( 2 0 0 8 ) 把问题归咎于方法 本身。前人的研究表明，浮游有孔虫次表层种p u l l e n i a t i n ao b l i q u i l o c u l a t a ( 斜室 普林虫，以下简称普林虫) 在南海南部呈现冰期含量高，间冰期含量低的特点 ( h u a n g e ta 1 ，2 0 0 2 ；x ue ta 1 ，2 0 0 5 ) ；而南海北部( w a n ge ta 1 ，1 9 9 9 ；h u a n ge ta 1 ， 2 0 0 2 ) 户o b l i q u i l o c u l a t a 的含量则呈现问冰期高，冰期低的特点。也就是说，南 海南部冰期的浮游有孔虫属种与现代不同，所以基于类比的转换函数应用的结 果较差，转换函数在南海南部并不适用。 尽管前人在南海南部对上层海水结构( 温跃层) 的变化已经做过一些尝试 ( j i a ne ta 1 ，2 0 0 0 a ，b ；t i a ne ta 1 ，2 0 0 5 ；黄宝琦等，2 0 0 4 ；刘传联和成鑫荣，2 0 0 1 ) ， 但由于浮游有孔虫生态相关的研究不足，缺乏次表层海水温度的定量数据，因 此只能选择间接指标来定性反映温跃层深度变化。而本次研究得到了次表层海 3 第1 章引言 水温度，因此可以用表层与次表层海水温度差异直接反映温跃层深度变化。这 种方法的优势在于，表层与次表层海水温度的差比其他温跃层深度的替代性指 标更直接，很少受到温度以外因素的影响，结果更为准确可靠。 南海与表层古盐度相关的研究不多。以往的研究多用海水的剩余氧同位素 值与盐度的关系来探讨古盐度和季风降雨的变化( w e ie ta 1 ，2 0 0 3 ；o p p oe ta 1 ， 2 0 0 3 ；c h e l ae ta 1 ，2 0 0 5 ；j i ae ta 1 ，2 0 0 6 ；李丽等，2 0 0 8 ) 。w e ie ta l ( 2 0 0 3 ) 和c h e ne t a l ( 2 0 0 5 ) 比较了南海和苏禄海的浮游有孔虫 i 1 8 0 值，发现两者的差距在间冰 期较大，冰期变小甚至消失。他们认为冰期降水减少，河流输入量减小，使南 海南部盐度增大是这一事件的原因。但包括海洋孢粉在内的更多的研究结果表 明，南海南部冰期气候不曾变干( h ue ta 1 ，2 0 0 3 ；o p p oe ta 1 ，2 0 0 3 ；s u ne ta 1 ，2 0 0 0 ； w a n ge ta 1 ，1 9 9 9 ) 。 1 3 研究目标 通过南海南部m d0 5 2 8 9 4 2 8 9 5 柱状样中浮游有孔虫次表层种p o b l i q u i l o c u l a t a 的m g c a 比值，开展次表层海水的高分辨率( 十年至百 年等级) 分析，定量重建末次冰期以来南海南部次表层海水温度变化。 结合重建的表层海水温度结果，用表层与次表层海水温度的差异来表征 温跃层深度的变化。由于排除了温度以外其他因素( 例如盐度) 的影响， 所以用这个指标得到的温跃层深度变化比用浮游有孔虫表层种与次表 层种的氧同位素差值作为替代性指标得到的结论更为可靠。 将本次研究所得的结果与南海北部站位进行对比，反映末次冰期以来， 分别受东亚季风和西太平洋暖池影响的南海北部与南海南部上层海水 结构的差异。 4 第2 章南海现代海洋学特征 2 1 地质背景 第2 章南海现代海洋学特征 南海位1 ：中国、越南、吕宋岛和垫罗洲之间，它覆盖了赤道至北纬2 3 。、东 经9 9 。孳1 2 1 。之间的区域( 图21 ) ，面积约3 ，5 0 0 ，0 0 0 l a n 2 ，平均水椿逾l ，8 0 0 m ， 最深达5 ，0 0 0m 。南海为半封闭海盐，通过东北的台湾海峡和巴士海峡( 海槛椿 度2 ，6 0 0 m ) 、东南的民都洛海峡( 4 2 0 m ) 和巴拉克海峡、卣部的巽他陆架和5 六甲海峡分别与东海、凸太平洋、苏禄海、爪畦海以及印度洋相通( w a n g pe ta 1 1 9 9 5 ) 。 陌21 南海地形厦本扶研究的相荚站位 第2 章南海j 见代海洋学特征 22 表层环流 南海地处东亚季风区，季节性反向的季风对南海的农层环流影响较大。冬 季，源九氍们利亚的干而冷的冬季风控制整个南海，在东北向季风的控制f ， 幽走平洋海水经巴士海峡进 南海，南海表层水沿大陆架自东北向西南流动， 整个环流旱顺时钊状( w y r t k i 1 9 6 1 ) ，并在吕求岛岸外形成上升流( 图22 a ， s h a w ，1 9 9 6 )夏季，海水由爪哇海进入南海，在夏季风作用f ，沿越南岸外向 西北流动，通过巴士海峡和台湾海峡流出南海( c h u na l ，2 0 0 2 ) ，环流旱逆时 罔22 南海的采层环流a 冬季b 夏季刚影苫域币r 升流i x ( 摧f a n gc ta l ，1 9 9 8 改绘 23 上层海水温盐特征 由r 受季风影响强烈，南海的表层海水温度和盐度的变化也旱现季节性变 化的特点( 图23 ) 。冬季，南海j 匕郭表联水温较低，最低表层水温小f18 。c ， 南海南部的平均虽商表层水温大于2 6 0 c ，卣海南北温度梯度较大，等温线几乎 与纬度线平彳j = 分如( 图23 a ) 。夏季南海北部表层海水温度在2 62 9 。c 之司， 南部袁层海水温度岛r2 8 。c ，南北温度梯度减小( 囤23 b ) ，整个南海都处r 两爪平洋暖池( w e s l p a c i f i cw a r mp o o l ，简称w p w p ，表层海水温度高1 。2 8 。c ， y a he fa l1 9 9 2 ) 范幽内。 第2 章南海现代海洋学特征 1 e0 51 1 口1 151 j 02 1 1 0 0e 1 0 5 1 1 0”s1 2 07 5 图2 3 南坶表展海水温度的季1 了性分布a 冬季表层海水温度( ) ，b 夏季表层海水温度 ( ) ( 据王东晓等，2 0 0 2 ) 南海的表层盐度在3 28 3 42 o 之间。夏季，随着热带辐台带( i n t e r t r o p i c a l c o n v e r g e n c ez o n e ，简称i t c z ) 的北移( 图24 a ) ，南海的降雨增多，导致南海 海水盐度降低，南海南部的海水盐度更降低至3 2 9 6 0 左右( 图24 c ) ；冬乖i t c z 南移( 图24 a ) 降水减少海水盐度相对较高( 图24 b ) 。南海东北部受到黑 潮高温高盐水的影响，盐度超过3 4 0 ( s h a w c h a o ，1 9 9 4 ) 。除降雨外，河流 淡水的输入也对南海表层海水的盐度产生影响：南海北部，大量的淡水从珠江 注入南海西北部的上层水体：南海南部则主要是源自湄公河的淡水注入。 南海的年均温跃层深度变化很大，从陆架区的 2 5m 到开放西 平洋附近的 的 2 0 0 m 小等( l e v i t u sa n d b o y e r , 1 9 9 4 ) 。受到东亚季风影响，南海的上层海 水结构( 温跃层) 变化也呈现明显的季节性。冬季，东亚冬季风使得表层海水 温度f 降，与次表层海水的混合增强，混台层深度变大，温跃层变深。由北向 南，混合层的深度从1 0 0l r l 减薄享3 0h i ，与表层海水温度自j 匕向南降低的 趋势一致。混合层深度在吕宋岛岸外变化最快，且较浅( 4 0 m ) ，说明冬季 r 升流的存在( 图25 a ) 。而夏季整个南海表层海水温度较高，与次表层海水 温差加大，海水混合程度变差，层厚度普遍较冬季小，温跃层的最深区也较冬 季偏南。此时混合层的最小深度( 4 2 0 m ) 出现在越南岸外( 图25 b ) ，与前 人得出的该区存在冬季上升流的结论一致( w i e s n e re ta 1 1 9 9 6 ；h u a n ge ta 1 2 0 0 1 ，2 0 0 2 ) 。此外，南海东北部冬季和夏季的混合层厚度都比同纬度槔，冬 季史达到1 0 0m ，也说明该区域受到高温高盐的黑潮影响。 第2 章南海现代海洋学特征 2 4 热带辐合带( i n t e r m l p i c a l c o n v e r g e n c e z o n c ，i t c z ) 的南北移动及南海表层海水盐度的 季节性分布ai t c z 的南北移动，虚线和实线分别示月和七月i t c z 的位置b 冬季袁层 海水盐度( ) ，c 夏季表层海水盐度( )( 据土东晓等2 0 0 2 政绘) 2 5 南海混台层深度的季5 t 性分布a 冬季混合层深度( m ) ，b 夏季混合层深度( r f l ) ( 据 施平等，2 0 0 1 改绘) 第3 章材科与方法 第3 章材料与方法 2 0 0 5 年中法合作在南海执行了马可- 渡罗( m a r c op o l o ) 航次，即“国际海 洋全球变化研宄计划”( i m a g e s ) 航次( i v l d1 4 7 航次) 。该航次采集了8 个站位的1 5 个沉积柱状样，本次研究的材抖是来自本航次2 号站位的c a s q 箱 式样m d 0 5 2 8 9 4 咀及同一站位的长柱状样m d0 5 2 8 9 5 。 澎7 二! 幽3lm d 0 5 - 2 8 9 4 0 8 9 5 的位置及深度剖面 m d 0 5 - 2 8 9 4 2 8 9 5 柱状样位于0 7 0 22 5 n 1 1 1 。3 3 l i e ，水深1 9 8 2 m ( 圉3 1 ) 。 m d0 5 - 2 8 9 4 箱式样长1 08 5i l l ，其中6m 以下受浊流影响严重，多为富含有孔 第3 章材料与方法 虫的浊积岩，0 - 6m 岩性较为均匀，多为灰色一橄榄绿色粉砂质粘土，富含有孔 虫以及钙质超微化石，但在局部层段仍受到浊流影响，出现小规模的粉砂或红 粘土质夹层。m d0 5 2 8 9 5 柱状样除上部( 3 。2 7m 以上) 岩性较为均匀，为橄榄 绿色灰白色粘土外，下部层段受浊流影响，主要岩性为富含有机质及黄铁矿的 灰绿色粘土，钙质含量很低，出现多个粘土粉砂质夹层，并受到严重扰动。同 样条件下，x r fc o r es c a n n e r 扫描所得的m d 0 5 2 8 9 4 柱状样0 4m 的样品中 m n 、c a 的相对含量与m d0 5 2 8 9 5 柱状样0 - 6m 的样品中m n 、c a 的相对含量 吻合较好( 图3 2 ) ，推测m d0 5 2 8 9 4 柱状样0 4m 的沉积物约相当于m d0 5 2 8 9 5 柱状样0 - 6m 的沉积，故本次研究未对m d0 5 2 8 9 5 柱状样的6m 以上的样品进 行测试。 4 0 暑3 0 量2 0 0i o o d e p t h ( r o b s 0 23 1 5 芋 o 1 0 若 二 53 o i2345 哪i 删 图3 2m d 0 5 2 8 9 4 与m d 0 5 2 8 9 5 的深度对应关系 柏 1 5 手 言 1 0 吾 三 53 o 本次研究主要对m d0 5 2 8 9 4 柱状样的0 - 4 6 7c m 进行分析，根据a m s l 4 c 放射性测年结果，这段样品的年龄约为1 8 5k a 。浮游有孔虫氧碳同位素和m g c a 比值测试的样品间距均为2c m ，样品的平均时间分辨率为1 0 6 年；浮游有孔虫 属种统计的间距为2 4c m 。此外，对m d0 5 2 8 9 5 柱状样的6 1 5m 进行了浮游 1 0 第3 章材料与方法 有孔虫氧碳同位素和m g c a 比值测试，取样间距为5c m ；1 5 3 0m 进行了浮游 有孔虫氧碳同位素测试，样品间距为6c m 。 除a m s1 4 c 放射性测年在北京大学完成外，其余的样品分析测试工作均在 同济大学海洋地质国家重点实验室完成，具体的样品分析工作量见表3 1 。 表3 1 本次研究的样品分析工作量( 单位：个) 氧碳同m g c a 比值有孔虫简要 a m s 站位有孔虫属种 位素测定测定属种统计 1 4 c g l o b i g e r i n o i d e s tu b e r 2 3 02 3 0 m d p - 0 b t i q u i l o c u l a t a 2 3 0 2 3 01 1 07 0 5 2 8 9 4 n e o g l o b o q u a d r i n ad u t e r t r e i 8 08 0 n 皿 gr u b e r4 3 01 8 0 0 5 2 8 9 5 总计9 7 07 2 0l l o 7 3 2 研究方法 3 2 1 样品处理与浮游有孔虫简要鉴定统计 取一1 0c m 3 湿样置于烘箱中，在6 0 c 下烘干1 2 个小时，干透后取出称重， 记为干样重；不加任何化学分散剂后在自来水中浸泡1 2 天，完全散开后用2 5 0 目的标准铜筛( 孔径o 0 6 3 m m ) 冲洗样品，并收集粒径 6 3g m 的组份；然后 将冲洗好的湿样重新置于烘箱中在6 0 下烘干、称重，记为粗组分；最后用1 0 0 目( 孔径0 1 5 4 m m ) 的筛子筛选壳径大于1 5 4i t m 的有孔虫壳体作有孔虫属种统 计，并挑选供氧碳稳定同位素和m c a 比值分析的浮游有孔虫壳体。样品分析 工作量见表3 1 。 由于多数样品中富含有孔虫，采用“二分法 对 1 5 4 9 m 的组分进行分样， 直至其中所含浮游有孔虫完整壳体2 0 0 - - - 3 0 0 枚，然后进行鉴定、统计。浮游有 孔虫的鉴定主要依据s a i t o 等( 1 9 8 1 ) 的标准和图版，同时参照了雕( 1 9 7 7 ) 的 工作，由于本次工作进行浮游有孔虫的鉴定统计的目的是得出次表层种p o b l i q u i l o c u l a t a 的丰度变化，特别是在全新世以及末次冰消期开始阶段的丰度变 第3 章材料与方法 化，而不是估算表层海水温度( s s t ) ，因此并未进行全部浮游有孔虫属种的统 计，主要统计了g t u b e r 、gs a c c u l i f e r 、只o b l i q u i l o c u l a t a 等属种( 数据见附录1 ) 。 本次工作统计了m d0 5 2 8 9 4 叫6 7c m 的1 1 0 个样品，样品间距为4c m ，晚全 新世及末次冰消期初期的样品间距加密为2c m 。 3 2 2 氧、碳同位素测试 分别对m d0 5 2 8 9 4 柱状样的0 - - 4 6 7c m 的样品的表层种gr u b e r 和次表层 种尸o b l i q u i l o c u l a t a 进行氧碳同位素测试。由于部分样品( 1 7 0 3 3 0c m ) 户 o b l i q u i l o c u l a t a 壳体缺失，故用生活深度与之相似的d u t e r t r e i ( l i ne ta 1 ，2 0 0 6 ) 代替尸o b l i q u i l o c u l a t a 进行氧碳同位素测试。同时对m d0 5 2 8 9 5 柱状样的 6 0 0 3 0 0 0c m 的样品的表层种gt u b e r 进行氧、碳稳定同位素测试。分别从大于 1 5 4 岬的干样中挑出洁净无沾染、壳径3 0 0 3 6 0l a i n 的白色gt u b e r 壳体1 4 枚， 壳径3 6 0 - - 4 4 0 岬的po b l i q u i l o c u l a t a ( d u t e r t r e i ) 壳体8 枚，在镜下用解剖针 破碎后，用浓度大于9 9 7 的酒精在频率为4 0 k h z 的超声波中洗涤三次，每次 持续时间5 至1 0 秒。然后在6 0 的烘箱中干燥5 小时，再转移至f i n n i g a n 自动 碳酸钙制样装置中( k i e lh i 型) ，与原磷酸在7 0 下反应