（海洋地质专业论文）南沙海区颗粒通量与放射虫的现代沉积过程研究.pdf

摘要 摘要 本论文对南沙海区2 0 0 4 2 0 0 6 年时间系列沉积物捕获器样品、浮游拖网样品 和表层沉积物样品进行研究，探索了南沙海区颗粒通量变化与现代沉积过程， 放射虫通量变化与放射虫生态及环境指示作用，目的在于将“今”论“古”，通过现 代过程研究来校正常用的古海洋学指标。得到以下3 个主要结论： ( 1 ) 南沙海区的年平均颗粒物总通量在上层7 2 0 m 为1 2 5 1 6m gm - 2d ，下 层2 2 7 0 m 为1 2 5 3 7m g1 1 1 。2d 。沉降颗粒物质主要以生源颗粒为主，生源组分中 钙质生物占优势，硅质生物对有机碳贡献在南沙海区总体不高，但在冬季略为 增高。“碳酸盐泵”和“硅质泵”在南沙海区生物体系和生产力变化等方面具有同等 重要的地位。在季节变化上，颗粒通量受季风控制比较明显，高值主要出现在 冬季或夏季。总体上呈现出双峰状，与东北季风和西南季风的盛行时间相符或 者稍为滞后，表明了南沙海区季风对颗粒物质通量变化的控制作用以及颗粒沉 降作用的影响。从上下通量对比上，颗粒通量除了在少数时段上下变化比较一 致外，大多数时侯上下通量的变化并不一致，并经常出现下层通量反而比上层 高的情况。南沙海区沉积物捕获器中的颗粒物质通量与蛋白石、有机碳、表层 生产力、碳酸钙、放射虫、罩笼虫以及泡沫虫通量的季节变化与上下层变化有 很好的对应关系。 ( 2 ) 季风驱动引起南海环流和中尺度涡的变化，尤其是引起风生上升流， 并使营养状况改变，为寡营养的南海带来生物过程必须的营养元素，刺激生物 生长，导致营养盐输送和“生物泵”发生季节性变化。南海表层和中深层的水平流 引起的颗粒物侧向运动和底层沉积物再悬浮使下层沉积物捕获器中总通量及各 组分的通量经常高于上层沉积物捕获器中的通量。这种影响尤其在上层生产力 较低，颗粒通量较少，沉降的生物颗粒以小颗粒占优势时更加明显。这些因素 可能直接影响上层环境信号在沉积物中的记录和保存。从表层输出的颗粒有机 碳只有0 9 4 最终在沉积物中积累。碳酸钙、蛋白石和有机质在中下层水柱中损 失较小，降解主要发生在底层海水与沉积物界面之间。有机碳颗粒在水柱中降 解过程以及在底层保存情况十分复杂，加上估算方法本身所具有的局限性，使 得现代过程对古环境替代指标的校正很不容易。但蛋白石在南沙海区是古硅质 生产力很好的替代性指标。岩屑通量反而小于全新世以来的沉积物堆积速率， 摘要 可能是由于海洋底部雾状层在重力流、等深流作用下引起的沉积物异地搬运所 致。 ( 3 ) 南沙海区放射虫在0 2 0 0 m 的上层水体中的垂直分布呈现以下规律： 在5 0 1 0 0 m 水层的平均丰度值最大，在o - 5 0 m 水层的平均丰度值次之，在 1 0 0 2 0 0 m 水层平均丰度值最小。浮游拖网样品( o 2 0 0 m ) 与上层沉积物捕获器、 下层沉积物捕获器以及表层沉积物样品中放射虫属种的相关性很低，但上层沉 积物捕获器和下层沉积物捕获器中的放射虫属种有很好的相关性。沉积物捕获 器样品和表层沉积物样品的放射虫组合可以相互对比，但主要属种和丰度不同； 下层放射虫属种组合能反映上层水体的水团性质和生态环境，但不能完全代表 当时上层水体中的生物种群组成。沉积物捕获中放射虫暖水种 t o c t a c a n t h a o s t e n o z o n a ，b o t r y o c y r t i ss c u t u m 、p e r o m e l i s s ap h a l a c r a ，p t e r o c o r y s z a n c l e u sg r o u p 和b o t r y o s t r o b u sa u r i t u s a u s t r a l i s 在浅层通量季节变化呈现出西南 季风期间明显高于东北季风期间，夏季高峰、冬季低谷的特征：深层通量季节 变化复杂，无明显的冬夏季节差别。放射虫中、深层水种d i m e l i s s am o n o c e r a s 、 d i m e l i s s at h o r a c i t e s ，b o t r y o p y l em u l t i c e l l a r i s ，p e r i d i u ms p i n i p e ，l o p h o p h a e n a h i s p i d a 和s p o n g o t r o c h u s g l a c i a l i s 在浅层的通量变化略呈冬季风期间通量高于夏 季风期间通量，在深层冬夏季节通量变化不明显；中、深水属种在深层的通量 明显高于浅层通量。s p o n g o t r o c h u sg l a c i a l i s 在浮游样品中是高生产力的代表， 而在沉积物捕获器样品中是冬季风的代表。南沙海区表层沉积物中放射虫绝对 丰度相对较低，研究区域表层沉积物中的放射虫含量范围为2 6 7 4 3 枚儋到6 7 0 6 4 0 枚儋。南海表层沉积物中放射虫绝对丰度的分布特征为：南海中部( 北纬1 4 , - , 1 9 。n ， 东经1 l1 3 07 1 1 6 0 e ) 和南海南沙群岛( 北纬8 li 。n ，东经1 1 5 0 1 1 8 0 e ) 是绝 对丰度最高的区域。南海北部陆架上陆坡，以及南海东部，吕宋岛以西的海域 丰度较低。丰度最低的区域在南海西南部北纬7 1 3 0 n ，东经1 1l o 1 1 5 。e 海域( 其 中北纬7 90 3 0 7 n ，东经1 1 1 0 3 07 1 1 3 0 e 区域除外) 。 关键词：颗粒通量，现代沉积过程，放射虫通量和生态，南沙海区 i i a b s t r a c t a b s t r a c t i nt h i st h e s i s ，t h et o p i co f “p a r t i c l ef l u xa n dm o d e md e p o s i tp r o c e s s ，r a d i o l a r i a n f l u xa n de c o s y s t e m ”w a sd i s c u s s e db a s e do nr e s u l t sf r o m2 0 0 4 - 2 0 0 6t i m e s e r i e s s e d i m e n tt r a ps a m p l e s 、t o ws a m p l e sa n ds u r f a c es e d i m e n ts a m p l e si nt h es o u t hc h i n a s e as p r a t l yi s l a n d s w ea i m e dt oe x p l o r et h es i g n i f i c a n c eo fm o d e mp r o c e s sf o r p a l e o e n v i r o n m e n ts t u d i e s ，a n d3m a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ea v e r a g et o t a lp a r t i c l ef l u xi nt h es o u t h e r ns p r a t l yi s l a n d sa r e ai s1 2 5 1 6 m gm 。2d i nt h eu p p e rl e v e lo f7 2 0 ma n d12 5 3 7m gm - 2d _ li nt h eb o t t o ml a y e ro f 2 2 7 0 m t h em a i nc o m p o n e n t so fs e t t l e dp a r t i c l e si sb i o g e n i cm a t t e r , a m o n gw h i c h c a l c a r e o u sb i o m a s si st h em a i nc o m p o n e n t ，b i o l o g i c a ls i l i c e o u sm a t t e rc o n t r i b u t i o nt o t h eo r g a n i cc a r b o ni nt h es p r a t l yi s l a n d sa r e ai sn o th i g h 嬲aw h o l e ，b u ti sh i g h e ri n w i n t e rt h a no t h e rs e a s o n s ”c a r b o n a t ep u m p ”a n d s i l i c ap u m p a r eo ft h es a m e i m p o r t a n c ef o rt h eb i o l o g ys y s t e ma n dp r i m a r yp r o d u c t i v i t yi nt h er e s e a r c ha r e a s e a s o n a lc h a n g e si np a r t i c l ef l u xa r ec o n t r o l l e dp r i m a r i l yb yt h em o n s o o n ，w i mh i 曲 v a l u e so c c u r r i n gm a i n l yi nw i n t e ro rs u m m e r , c o n c u r r i n gw i t ht h em o n s o o no rb e i n g d e l a y e dal i t t l e c o m p a r ep a r t i c l ef l u xc h a n g e sb e t w e e nd e e pa n ds h a l l o wl e v e l s s h o w st h a tt h e ya r es e l d o mc o n s i s t e n ta n do f t e nh a v eah i g hf l u xi nt h ed e e pl e v e l t h a ni nt h es h a l l o wl e v e l i nt h er e s e a r c ha r e a ，t h es e a s o n a lf l u xc h a n g e sa n dc h a n g e s b e t w e e nt h es h a l l o wa n dd e e pl e v e li nt h es e d i m e n tt r a po ft h et o t a lp a r t i c l ea n d b i o l o g i c a lo p a l ，o r g a n i cc a r b o n a t e ，p r i m a r yp r o d u c t i v i t y ，c a l c i u mc a r b o n a t e , r a d i o l a r i a n ，n a s s e l l a r i aa n ds p u m e l l a r i ah a v eag o o dr e l a t i o n s h i pw i t he a c ho t h e r ( 2 ) t h em o n s o o nd r i v e st h ec i r c u l a t i o na n dm e s o s c a l eg y r ei nt h es o u t hc h i n a s e a , i np a r t i c u l a r , c a u s i n gt h ew i n d - d r i v i n gu p w e l l i n g t h i sc h a n g e st h en u t r i t i o n a l s i t u a t i o n ，b r i n g sn e c e s s a r yn u t r i e n t sf o rt h eb i o l o g i c a lp r o c e s st ot h eo l i g o t r o p h i c s o u t h e r ns o u t hc h i n as e a ，a n ds t i m u l a t e sb i o l o g yg r o w t h ，l e a d st on u t r i e n t s t r a n s m i s s i o nc h a n g e sa n d ”b i o l o g i c a lp u m p ”s e a s o n a lc h a n g e s t h es u r f a c ea n d m i d d l eo rd e e pl a y e rl a t e r a lf l o w si nt h es o u t hc h i n as e al e a dt os i d e t r a n s m i s s i o no f p a r t i c l e sa n dr e s u s p e n s i o no ft h es e d i m e n t s t h i sw a st h em a i nc a u s et h ef l u xi nd e e p l e v e la l w a y sh i g h e rt h a nt h es h a l l o wl e v e l t h i sk i n do fi n f l u e n c ei sm o r eo b v i o u s i i i a b s t r a c t p a r t i c u l a r l yi na r e a sw h e r et h eu p p e rl a y e rp r o d u c t i v i t yi sl o w ，t h ep a r t i c l ef l u xi s d e p l e t e d ，a n dt h es e r r i e db i o l o g i c a lp a r t i c l e sa r er a r e t h es i d e t r a n s m i s s i o no f p a r t i c l e sa n dr e s u s p e n s i o no ft h es e d i m e n t sm a yi n f l u e n c et h es e d i m e n t st os t o r et h e e n v i r o n m e n t a ls i g n a l sf r o mt h eu p p e rl a y e r t h eo r g a n i cc a r b o nf r o mt h es u r f a c e l a y e ri so n l y0 9 4 f i n a l l yp r e s e r v e di ns e d i m e n t s c a l c i u mc a r b o n a t e ，b i o l o g i c a l o p a la n do r g a n i cm a t t e r sl o s sal i t t l ei nt h ed e e p e rw a t e rc o l u m n , t h e i rd e g r a d a t i o n m a i n l yo c c u r sa tt h ew a t e r - s e d i m e n ti n t e r f a c e t h eo r g a n i cc a r b o nd e g r a d a t i o ni nt h e w a t e rc o l u m na n da c c u m u l a t i o ni nt h es e d i m e r i ta r em u c hm o r ec o m p l e x ，a n db e c a u s e t h ee s t i m a t i n gm e t h o di sn o tp e r f e c t ，i ti sd i f f i c u l tt oe m e n d a t eo r g a n i cc a r b o n 嬲 p a l e o e n v i r o n m e n t a li n d i c a t o rb ym o d e r nd e p o s i tp r o c e s s 。t h eb i o l o g i c a lo p a lc a nb ea g o o di n d i c a t o ro fs i l i c e o u sp r o d u c t i v i t yi nt h es p r a t l yi s l a n d sa r e a t h ed e b r i sf l u xi s i e $ st h a nt h es e d i m e n t sa c c u m u l a t i o nr a t ei nt h eh o l o c e n em a yb ed u et os e d i m e n t m o v e m e n t sc a u s e db yg r a v i t yf l o w si nt h eo c e a nb o t t o m ( 3 ) t h er a d i o l a r i a i lv e r t i c a ld i s t r i b u t i o ni nt h e0 2 0 0 mu p p e rw a t e rc o l u m ni n t h es p r a t l yi s l a n d sa r e ai sa sf o l l o w s ：a v e r a g ea b u n d a n c ei n5 0 10 0 mi sh i g h e s t , i n 0 - 5 0 mi sl e s s ，a n di n10 0 2 0 0 mi sl o w e s t t h er a d i o l a r i a ns p e c i e sa s s e m b l a g e si nt o w s a m p l e s ( 0 2 0 0 m ) h a v en o tc o r r e l a t i o nt ot h ea s s e m b l a g e si nb o t hs h a l l o wa n dd e e p l e v e ls e d i m e n tt r a ps a m p l e sa n dt h es e d i m e n ts a m p l e s h o w e v e r , t h er a d i o l a r i a n s p e c i e sa s s e m b l a g e sc o r r e l a t i o nb e t w e e nt h eu p p e ra n dd e e p e rs e d i m e n tt r a ps a m p l e s i sg o o d r a d i o l a r i a ns p e c i e sa s s e m b l a g e si ns e d i m e n tt r a ps a m p l e sa n ds u r f a c e s e d i m e n ts a m p l e sc a nb ec o r r e l a t e dw i t he a c ho t h e r , b u tm a i ns p e c i e sa n dt h e i r a b u n d a n c ea r ed i f f e r e n t t h ed e e p e rl a y e rr a d i o l a r i a ns p e c i e sa s s e m b l a g e sm a y r e f l e c tt h en a t u r ea n de c o l o g i c a le n v i r o n m e n to ft h eu p p e rl a y e r , b u td on o t n e c e s s a r i l yr e p r e s e n tt h ep r i m a r yb i o l o g i c a ls p e c i e sa n ds t o c k so ft h eu p p e rl a y e r f o r s e d i m e n t t r a ps a m p l e s ，t h ew a r mw a t e rr a d i o l 撕a ns p e c i e szo c t a c a n t h a o s 胞n o z o n a ，b o t r y o c y r t i ss c u t u m ，p e r o m e l i s s ap h a l a c r a ，p t e r o c o r y sz a n c l e u sg r o u p a n db o t r y o s t r o b u sa u r i t u s a u s t r a l i ss e a s o n a lf l u xv a r i a t i o n si ns h a l l o wl e v e la r e s i g n i f i c a n t l yh i g h e rd u n n gt h es o u t h w e s tm o n s o o np e r i o dt h a nd u r i n gt h en o r t h e a s t m o n s o o np e r i o d s e a s o n a lc h a n g e si nt h ed e e pl e v e la r ec o m p l e x ，s h o w i n gn o s i g n i f i c a n ts e a s o n a ld i f f e r e n c eb e t w e e ns u m m e ra n dw i n t e r t h e d e e pw a t e r r a d i o l a r i a n s p e c i e s d i m e l i s s a m o n o c e r a s ，d i m e l i s s at h o r a c i t e s ，b o t r y o p y l e i v a b s t r a c t m u l t i c e l l a r i s ，p e r i d i u ms p i n i p e ，l o p h o p h a e n ah i s p i d aa n ds p o n g o t r o c h u sg l a c i a l i s s e a s o n a lf l u xv a r i a t i o n si ns h a l l o wl e v e la r es l i g h t l yh i g h e ri nw i n t e rt h a ni ns u m m e r , a n ds e a s o n a lf l u xc h a n g e si nt h ed e e pl e v e lr e m a i n e du n c h a n g e d t h ef l u xo fd e e p w a t e rr a d i o l a r i a ns p e c i e si nt h ed e e pl e v e li ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h ef l u xi nt h e s h a l l o wl e v e l s p o n g o t r o c h u sg t a c i a l i si sa ni n d i c a t o ro fh i g hp r o d u c t i v i t yf o rt o w s a m p l e s ，b u ti sa ni n d i c t o ro fn o r t h w e s tm o n s o o nf o rs e d i m e n tt r a ps a m p l e s t h er a d i o l a r i a na b s o l u t ea b u n d a n c ei ns u r f a c es e d i m e n t si nt h es p r a t l yi s l a n d s a r e ai sr e l a t i v e l yl o w , r a n g i n gf r o m2 6 ，7 4 3n gt o 6 7 0 ，6 4 0n g d i s t r i b u t i o no f r a d i o l a r i a na b s o l u t ea b u n d a n c ei ns u r f a c es e d i m e n t si nt h es o u t hc h i n as e ac a nb e s u m m a r i z e da s ：t h ec e n t r a lp a r to f t h es o u t hc h i n as e a ( 1 4 1 9 0n ，111 03 0 7 n 11 6 。e ) a n dt h es p r a t l yi s l a n d s ( 8 1l o n ，11 5 。一l1 8 。e ) a r et h eh i g h e s t ，s h e l f - s l o p eo nt h e n o r t h e r np a r to ft h es o u t hc h i n as e aa n dt h ee a s t e r ns o u t hc h i n as e a , t h ew e s tr e g i o n o fl u z o ni s l a n da r el o w a n ds o u t h w e s to ft h es o u t hc h i n as e ai nt h er e g i o no f7 13 。 n ，11o l1 5 。ei sl o w e s t ( e x c e p tt h er e g i o no f 7 - 90 3 0 7 n ，111 0 3 07 1 1 3 0 e ) k e yw o r d s ：p a r t i c l ef l u x ，m o d e r nd e p o s i t i o n a lp r o c e s s ，r a d i o l a r i a nf l u xa n de c o l o g y , t h es p r a t l yi s l a n da r e a v 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、已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，均已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。 签名： 年月日 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。 学位论文作者签名： 年月日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月 日年月日 第1 章前言 第1 章前言 1 1 科学问题的提出 南海也称南中国海( s o u t hc h i n as e a ) ，位于东亚季风区，其南部海区属于“暖 池”的2 8o c 等温线内，是追溯冰期旋回中东亚季风演变和太平洋“暖池”稳定性 的理想场所，南海高分辨率的古气候记录能为认识季风环流对于太阳辐射周期 变化的反应，以及中低纬度海区海洋尺度的气候事件提供信息，从而弥补以高 纬度为重点的冰期气候旋回理论的不足。南海虽属两大洋通道，但连通印度洋 的南部通道水深均不过三五十米，海面稍有下降便关闭，在冰期时成为半封闭 性海湾，导致海流格局的重大改组，从而带来全区性气候变化。因此，南海是 研究东亚和西太平洋海区第四纪气候的关键海区( 汪品先等，1 9 9 5 ) 。 南海古环境研究成果已举世瞩目，近年来，在南海海气相互作用、海洋环 流和中尺度涡、碳的海气通量、营养盐和生物生产力等方面已有很好的工作， 但作为连接物理驱动和古环境记录桥梁的海洋现代沉积过程的研究却相对薄 弱，基础资料亦十分缺乏。目前，南海已成为研究东亚和南亚季风的重点海域 ( w a n g e ta 1 ，2 0 0 3 ) 。但东亚季风的海洋现代过程研究，尤其是长时间系列的沉积 颗粒研究非常缺乏( w a n ge ta 1 ，2 0 0 5 ) 。 近二十年来沉积物捕获器的工作表明，气候与环境变化的信号确实可以通 过海洋上层水体的生态和生物地球化学过程传递至海洋沉积颗粒物。但同时也 发现，对于古海洋研究的主要材料一海洋中的生源颗粒来说，只有很少一部 分最终保存于沉积物中。这使得古海洋替代指标经验公式的应用存在一些问题。 这个问题得到越来越多的关注。 硅循环是海洋物质循环的重要组成部分，研究硅质生物通量能揭示海洋中 硅循环的全过程。放射虫和硅藻是硅质生物通量的主要组成部分，两者在海洋 中的分布受到诸多因素的影响与制约，纬度、深度和季节变化都能导致硅质生 物通量的变化( b c m s t e nr e e ta 1 ，1 9 9 0 ；g o w i n gm m ，1 9 9 3 ；b o l t o v s k o yd e ta 1 ， 1 9 9 3 ；t a k a h a s h ik e ta 1 ，1 9 8 3 ) 。一般来说，较高的硅质生物通量对应于表层较 高的生产力，特别是上升流地区( g o w i n gm me ta 1 1 9 8 9 ) 。 近年来的研究显示，作为主要的硅质生物沉积，放射虫壳体蕴含的丰富信 第1 章前言 息随着古海洋学研究的深入正在被逐步认识，开发和利用。已经较多的应用在 指示上升流、古温度、古生产力、古季风演变及对轨道参数的响应等方面( m o r l e y ， 1 9 8 9 ；w e l l i n gl a ，1 9 9 2 ；c a u l c t ，c ta 1 ，1 9 9 5 ) ，并且在碳酸盐补偿深度以下的深海 区发挥着其它钙质微体古生物不可替代的作用。但是，放射虫在沉降、溶解到 最终保存在沉积物中的过程仍不是很清楚。近年来在中太平洋( r e n zgw ， 1 9 7 6 ) 、中赤道太平洋( w e l l i n gl a ，c ta 1 ，1 9 9 8 ) 、东热带大西洋( b o l t o v s k o yd e t a 1 ，1 9 9 6 ) 、南大西洋( a b e l m a n na ，e ta 1 ，1 9 9 6 ) 以及o k h o s k 海( a n j an i m m e r g u te t a 1 ，2 0 0 2 ) 等地区开展了利用放射虫现代生态来改造沉积物中放射虫指示作用的 研究，而在南海，这类研究还非常缺乏。陈木宏( 1 9 9 8 ，1 9 9 9 ) 初步探讨并建 立了南海放射虫组合因子与初级生产力的转换函数和南海放射虫与古温度的转 化函数。 1 2 南海颗粒通量、放射虫通量的研究现状 在南海，利用沉积物捕获器的研究近年才开始。自1 9 8 7 年以来，国家海洋 局第二海洋研究所和德国汉堡大学利用德国“太阳 号和我国的“向阳红5 号、 “向阳红1 4 ”号，在南海先后布放与回收了近2 0 套m a r kv i 型时间系列沉积物 捕获器( 陈建芳等，1 9 9 6 ) 。其中南海北部( 1 8 4 6 。n ，1 1 6 0 3 。e ) 3 套，南海 中部( 1 4 6 0 。e ，1 1 5 1 0 。e ) 1 3 套，吕宋岸外( 1 7 0 5 。e ，1 1 7 1 5 6e ) 3 套， 越南岸外( 1 1 。5 4 1 6 n 、“o 。0 0 7 0 0 e ) l 套。采样时间间隔为1 5 天或2 8 天，布放层次每个站位每次1 3 层，其中，上层一般为1 0 0 0 1 2 0 0m ，中层为 1 7 0 0 - 2 2 5 0m 左右，底层一般离海底数百米。借助这些沉积物捕获器的材料，研 究南海现代沉积作用过程，已经取得了一些成果。 1 2 1 南海北部 南海北部在1 9 8 7 年9 月一1 9 8 8 年3 月浅层( 1 0 0 0 m ) 的颗粒物质通量中，平 均通量为9 0 o m g m - 2 d ，其中c a c o 。约占4 7 6 ，岩源物质占4 2 9 ，有机质 占7 9 ，而生物硅只占1 6 。两个最高的通量峰均出现于东北季风期间 ( j e n n e r j a h ntc 等，1 9 9 2 ) ，分别可达1 8 0 0m g m 一d 。1 与1 6 6 1m g m d 。 有机质中c n 比为4 4 7 5 之间，平均为6 3 ，具有海洋浮游生物来源的特征( 陈 建芳等，1 9 9 8 ) 。颗粒有机碳平均通量为3 9 2 m g c m d ，1 9 8 7 年1 1 月出现 最高通量8 2 5m g c m - 2 d ，从1 9 8 7 年1 1 月至1 9 8 8 年2 月东北季风期间的平 2 第1 章前言 均通量达5 4m g c m d ，比3 月、1 0 月份季风间期平均1 6m g c m - 2 d q 高 出2 倍以上( 陈建芳等，1 9 9 8 ) 。颗粒总通量、蛋白石通量、碳酸钙通量、蛋白 石颗粒总通量和碳酸钙颗粒总通量以及有机碳磷的比值都在东北季风期( 1 9 8 7 年1 1 月一1 9 8 8 年2 月) 有所增加，更明显的是前三者在1 9 8 7 年1 1 月和1 9 8 8 年 1 月的通量均高于其他月份，而蛋白石颗粒总通量和碳酸钙颗粒总通量比值、 有机碳和总磷含量在1 9 8 7 年9 1 0 月明显升高。同时，有机碳和氨基酸通量也 在东北季风期间显著增高。这些变化可能与1 9 8 7 1 9 8 8 年间发生的e 1n i 6 0 事件 有关。从捕获器的上下变化来看，对比1 9 8 7 年9 月1 0 日至1 9 8 8 年3 月2 3 日 期间两层同期放置的捕获器，其总通量平均下降1 3 。从各组分的通量变化来看， 通量的减少主要是由碳酸钙的溶解以及颗粒有机质的减少造成的。岩源物质通 量则基本没有变化( 图1 1 ) 。徐鲁强等( 1 9 9 7 ) 对1 9 8 7 年9 月1 9 8 8 年l o 月沉 2 2 l o 1 a 硷 1 5 b 芷孙 3 0 o 5 0 l o o q 卜碳酸巧 + 觥 勺 蕾 蔫 皇 鍪考 “ 图1 1 南海北部1 9 8 7 1 9 8 8 颗粒通量及组成的季诲性变化( 陈建芳博士论文，2 0 0 5 ) ( 有机质通量以次坐标为图例，其余见主坐标) 积物捕获器样品进行氨基酸通量及组成的研究，发现氨基酸通量与总通量的变 化一致，均呈现出季节性的不同，并与南海季风有显著关系。研究还发现沉积 物有机物质主要来源于海洋浮游生物( 陈建芳等，1 9 9 7 ，1 9 9 9 ) ，浅层捕获器浮 游植物是主要来源，深层则浮游动物的贡献较大。南海季风气候控制海洋真光 层季节性的物理、化学条件的变化而引起生物响应，一定程度上控制着海洋颗 篑 疆 酾 鼹撇 雠 燃 稍 一 + + 0 墨乎o v 撕啪瑚瑚珊o 第1 章前言 粒物质的产生、传输和沉积。沉降颗粒中的微生物组成方面( 陈文斌等，1 9 9 3 ) ， 含有十分丰富的浮游有孔虫壳体和丰富的腹足类、翼足类壳体，它们在 1 9 8 7 - 1 9 8 8 冬季东北季风期间颗粒最高峰时，丰度分别可达1 5 0 1 0 3 个有孔虫 克干样与2 7 0 0 个腹足类、翼足类克干样，成为c a c 0 3 的主要生物壳源。尽管这 期间颗石藻也有约2 0 0 x1 0 3 个克干样，但由于其个体极微小，故对c a c o 。的贡献 不会太大。与钙质壳体相比，硅质生物壳却不是很丰富，最丰富的硅藻其丰度比 南海中部小一个数量级( 郑玉龙等，2 0 0 1 ) 。 1 2 2 南海中部 在南海中部( 1 9 9 0 年1 2 月1 9 9 5 年4 月) ，1 2 0 0 m 左右通量范围6 6 3 _ 9 1 6 m g m - 2 d 一，历年平均通量为8 1 4 m g m a d ，比北部略低。在颗粒物组成方面， c a c 0 3 大约占通量的4 1 7 ；生物硅占2 9 3 ，远比南海北部的1 4 高出一个 数量级；有机质占8 8 ；岩源物质占2 0 2 ，比南海北部的3 3 o 6 7 o 低许多。 颗粒通量的垂向变化呈现多样的变化特征，其中一个比较有意思的现象是在同 一时期内深层捕获器的总通量及各组分通量有时会超过浅层捕获器的通量( 陈建 芳等，1 9 9 8 ) 。颗粒有机碳的月际间变化异常显著，在1 9 9 0 年1 2 月1 日至1 9 9 5 年4 月2 9 同期间，1 2 0 0 m ( 左右) 水深处平均通量为4 2m g c m - 2 d - i , 最高的两个通 量高峰( 11 1m g c m 2 - d 1 与11 7m g c m - 2 d 1 ) 分别出现于1 9 9 2 年夏季西南季风中 期( 6 月下旬至7 月上旬) 和1 9 9 4 年西南季风末期( 8 月中旬至9 月上旬) 。从浅层 捕获器( 1 0 0 0 1 2 0 0 m ) 沉降至深层捕获器( 3 3 5 0 3 7 7 0 m ) 颗粒有机碳通量大约下降 4 0 一5 0 ，下降的主要原因是由于钙质与硅质壳体的溶解，从而使结合在壳体内 的有机质随之溶解而造成的。颗粒物质总通量以及碳酸钙、岩源物质、生物硅 和各种微体生物通量的季节性变化与颗粒有机碳的变化有类似的结果( 图1 2 ) 。 对1 9 9 0 1 9 9 2 年沉积物捕获器样品进行有机分析后得出了深层沉降颗粒物 的氨基酸和氨基糖通量以及有机碳和氮的分布( 郑士龙等，1 9 9 4 ) 。氨基酸和氨 基糖的总通量变化与总的物质通量基本上是一致的。氨基酸和氨基糖的通量幅 度分别在0 6 6 3 6 2 和0 0 6 6 0 6 8m g m 2 d 。1 氨基酸和氨基糖对有机碳的比例 分别为9 2 一1 4 6 和0 8 1 3 ，而对总氮则分别为2 0 5 2 8 9 和1 1 1 5 。 氨基酸的通量与同站位真光层中初级生产力有关( l e e 和c r o n i n ) 。陈建芳( 2 0 0 0 ) 等还对1 9 9 4 年8 月9 月间的微生物样品进行了壳体氨基酸、氨基糖及糖类物质 的分析，从生物地球化学方面解释颗粒物质的沉降过程。成鑫荣等( 2 0 0 2 ) 通 4 第1 章前言 过对南海中部沉积物捕集器中浮游有孔虫的氧、碳稳定同位素分析，探讨了它们 与海洋学参数之间的关系。陈荣华等( 2 0 0 0 ) 南海中部1 9 9 3 1 9 9 5 年连续两年的 浅层和深层时间系列沉积物捕获器试验，揭示浮游有孔虫总通量以及 g l o b i g e r i n o i d e ss a e c u l i f e r ，g l o b i g e r i n o i d e sm b e r ，n e o g l o b o q u a d r i n ad u t e r t r e i ， g l o b i g e r i n i t ag l u t i n a t a 等种的通量和相对百分数在东北季风和西南季风盛行期出 现高值，而g l o b i g e r i n ab u l l o i d e s ，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 和g l o b o r o t a l i a m e n a r d i i 等种则仅在东北季风盛行期出现高值。此外，还发现浮游有孔虫属种的