西菲律宾海2.36Ma以来古海洋学研究

论文摘要

本论文基于IMAGES XIV MD155-Marco Polo 2航次MD06-3050岩芯（15°57.0943′N, 124°46.7747′E,水深2967 m）的浮游有孔虫氧碳同位素,沉积物中碳酸盐含量,钙质超微化石特征种属相对丰度等古环境替代指标,讨论了西菲律宾海2.36 Ma以来的古海洋学变化特征。MD06-3050岩芯浮游有孔虫G.ruber的氧同位素记录与LR04标准氧同位素曲线进行对比,建立了西菲律宾海2.36 Ma以来的年代模式。几个钙质超微化石及有孔虫地层学事件验证了氧同位素年代的可靠性。应用MD06-3050岩芯和MD06-3047岩芯进行第四纪钙质超微化石地层学研究,识别了7个钙质超微化石地层学事件,分别是Discoaster Brouweri的末现, Calcidiscus macintyrei的末现, Large Gephyrocapsa的初现, Large Gephyrocapsa的末现, Pseudoemiliania lacunosa的末现, Gephyrocapsa Caribbeanica的快速增长,以及Emiliania huxleyi的初现。结果表明钙质超微化石地层学在西菲律宾海区的应用具有可靠性,为西太海区第四纪氧同位素地层学提供了可靠的年代控制点。在MD06-3050岩芯中发现了澳亚散落区微玻陨石的分布。通过氧同位素地层学校正,得到了天外物体撞击事件发生时间大约在794±2 ka,与其它海区该微玻陨石发生时间具有一致性。浮游有孔虫表层种G.ruber和次表层种P.obliquiloculata的氧同位素差值显示了2.36Ma以来西菲律宾海温跃层具有长期的变动特征。而颗石藻下透光带种属Florisphaera profunda则用来指示1040 ka以来该海区营养跃层的冰期/间冰期变化特征,且在中布容事件前后呈现相反的变动趋势。温跃层/营养跃层变动的最大特征是MIS13之后,两者呈现不同步。对浮游有孔虫G.ruber和P.obliquiloculata的氧碳同位素进行滤波分析,其结果显示了中更新过渡时期（MPT）的周期转型特征。根据有孔虫氧碳同位素记录及碳酸盐百分含量等指标,认为MPT大约开始于1.0 Ma。各替代性指标在MPT的记录说明了该时期气候系统发生深刻变化,且该研究进一步表明MPT为一个过渡性的气候时期,而非快速变化的气候事件。另外,δ13C和碳酸盐含量的变化在MPT时期领先于上部水体结构变动。沉积物中碳酸盐百分含量在冰期高,而在间冰期低。应用浮游有孔虫碳同位素差值作为古生产力替代指标,表明冰期时生产力高而间冰期生产力低。有孔虫碎壳率和大于63μm粗组分指示溶解作用在冰期弱而在间冰期强。因此,认为该海区的碳酸盐变化呈现太平洋型旋回,主要受到溶解作用和生产力的共同控制。有孔虫次表层水种P.obliquiloculata碳同位素重值现象叠加于冰期-间冰期旋回之上,显示了第四纪以来的长周期性。对比MD06-3050岩芯与其它海区岩芯的δ13C记录,识别了六次重大的全球范围内δ13C重值事件。值得注意的是,这六次δ13C重值事件恰好同碳酸盐含量快速降低以及强烈的溶解条件相对应,推断全球碳库相对应发生了重大改变,且碳库变动可能与全球气候变化有关。

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摘要

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第一章绪论

1.1 引言

1.2 热带西太平洋暖池边缘—黑潮源区古海洋学研究现状

1.3 选题依据和研究目的

第二章区域地质和海洋环境

2.1 西菲律宾海区域地质构造背景

2.2 西菲律宾海区域气候

2.3 西菲律宾海水文状况

2.4 研究站位附近海区随深度变化的各项环境参数

第三章研究材料和方法

3.1 研究材料

3.2 研究方法

3.2.1 微体化石样品处理

3.2.2 有孔虫氧碳同位素分析

3.2.3 微玻陨石丰度统计

3.2.4 钙质超微化石薄片制备方法和生物地层学种属统计方法

3.2.5 钙质超微化石自动鉴定统计方法

3百分含量分析方法及碳酸钙堆积速率计算'>3.2.6 CaC0₃百分含量分析方法及碳酸钙堆积速率计算

3.2.7 有孔虫碎壳率统计

3.2.8 时间序列分析方法

第四章年代模式建立

4.1 氧同位素地层的建立

4.2 氧同位素地层可靠性论证

G.ruber单频谱分析'>4.2.1 δ180_G.ruber单频谱分析

180与LR04 曲线的交叉频谱分析'>4.2.2 δ¹⁸0与LR04 曲线的交叉频谱分析

4.2.3 生物地层学事件的验证及微玻陨石的年龄控制

4.3 西菲律宾海本哈姆高原线性沉积速率

4.4 小结

第五章西菲律宾海第四纪钙质超微化石及微玻陨石地层学

5.1 前言

5.2 钙质超微化石地层学事件

5.2.1 Emiliania huxleyi 初现时间

5.2.2 Pseudoemiliania lacunosa末现时间

5.2.3 Gephyrocapsa caribbeanica快速增长事件

5.2.4 Large Gephyrocapsa末现时间

5.2.5 Large Gephyrocapsa 初现时间

5.2.6 Calcidiscus macintyrei末现时间

5.2.7 Discoaster brouweri的末现时间

5.3 西菲律宾海盆中更新世微玻陨石年代

5.4 结论

第六章 2.36Ma以来西菲律宾海上层水体结构变动

6.1 引言

180P-G变动记录的营养跃层/温跃层变动'>6.2 1Ma以来F. profunda %及Δδ¹⁸0P-G变动记录的营养跃层/温跃层变动

6.2.1 1Ma以来F. profunda 百分含量变化

180P-G变动特征'>6.2.2 1Ma以来Δδ¹⁸0P-G变动特征

6.2.3 频谱分析结果

6.2.4 讨论

6.3 2.36Ma以来浮游有孔虫氧同位素差值指示的温跃层变动

6.3.1 有孔虫氧同位素差值的长期变动记录

6.3.2 温跃层的长周期变动

6.3.3 上新世-更新世过渡时期温跃层记录的大气环流加强

6.4 小结

第七章 2.36Ma以来西菲律宾海碳酸盐变化旋回与控制因素

7.1 引言

7.2 2.36Ma以来碳酸盐百分含量变化特征

7.3 西菲律宾海区碳酸盐旋回控制因素

7.3.1 2.36Ma以来海洋初级生产力对碳酸盐百分含量的影响

7.3.2 2.36Ma以来西菲律宾海溶解作用对碳酸盐沉积的影响

7.3.3 东亚季风风尘输入对碳酸盐的稀释作用

7.4 小结

第八章西菲律宾海中更新世转型期古气候记录

8.1 中更新世过渡时期的时间界定

8.1.1 时间序列分析指示的MPT持续时间

8.1.2 古气候记录指标指示的中更新世革命转型时间

8.2 不同古气候指标对MPT时期古海洋学特征的指示

8.2.1 MPT时期暖池缩小与上层水体结构特征

8.2.2 碳酸盐溶解作用对深部海洋环流的指示作用

8.2.3 微玻陨石事件对中更新世革命的影响？

8.3 小结

第九章西菲律宾海长周期碳循环记录

9.1 MD06-3050 岩芯浮游有孔虫碳同位素变化特征

9.1.1 2.36Ma以来浮游有孔虫碳同位素冰期-间冰期变化特征

9.1.2 2.36Ma以来浮游有孔虫碳同位素长周期变化特征

13Cmax重值期与其它海区岩芯对比'>9.2 MD06-3050 岩芯δ¹³Cmax重值期与其它海区岩芯对比

9.2.1 2.36Ma以来西太海区岩芯碳同位素记录对比

9.2.2 1Ma以来太平洋、大西洋有孔虫碳同位素记录对比

9.3 机制探讨

9.3.1 机制研究现状

9.3.2 碳埋藏通量变化对碳循环的影响-来自MD06-3050 岩芯的证据

9.4 小结

第十章结论

参考文献

发表论文情况

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