论文题目: 南海沉降颗粒物的生物地球化学过程及其在古环境研究中的意义
论文类型: 博士论文
论文专业: 海洋地质
作者: 陈建芳
导师: 汪品先
关键词: 沉降颗粒,生物泵,古环境参数,垂向变化,南海
文献来源: 同济大学
发表年度: 2005
论文摘要: 根据南海北部（SCS-N）、南海中部（SCS-C）、吕宋岸外（SCS-NE2）及越南岸外（SCS-SW1）时间系列的捕获器资料，对“南海沉降颗粒物的生物地球化学过程及其古环境意义”这一命题作了初步探索。主要包括两个方面的内容：（1）南海颗粒通量和“生物泵”结构的控制因素；（2）现代过程对部分地球化学古环境参数的改造。所取得的主要结果分以下三大部分。（1）在陆架以外的深海区，南海颗粒物年平均通量在100 mg m-2d-1左右，其空间变化从大到小依此为SCS-SW1＞SCS-NE2＞SCS-N＞SCS-C。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；在年际变化上，E1 Ni（?）o暖事可以使通量减小20％。颗粒通量除了在少数时段上下变化比较一致外，大多数时侯上下变化并不一致，并经常出现下层通量反而比上层高的情况，这主要是由于水平流引起的颗粒物侧向运动比较频繁造成。沉降颗粒主要以生源物质为主，生源物质／岩屑的比值依此为SCS-C＞SCS-NE2＞SCS-N＞SCS-SW1。在南海中部，生源物质一般在80％以上。生源颗粒中，钙质生物和硅质生物大致相当，表明在南海“碳酸盐泵”和“硅质泵”具有同等重要的地位。“生物泵”组成结构的时空变化并没有明显的季节性变化，但上升流区比非上升流区可能更有利于硅质生物的生长。在E1 Ni（?）o影响年，碳酸钙／蛋白石比值有明显的升高，表明暖事件可以抑制硅质生物的生长。南海作为典型的热带寡营养海，季风—上升流—营养盐供应和限制—风尘物质的触发—生物地球化学响应是一个比较典型的颗粒通量和“生物泵”结构控制过程，值得进一步研究。（2）南海初级生产力中仅有1-2％进入深海水柱，而在深海沉积物中积累的有机碳仅占0.26％以下，颗粒有机物通量改变主要发生在表层到1000m以及底层海水与沉积物界面之间，而在中下水层（1000m-3750m）变化较小。南海“生物泵”效率大约是同为季风影响区的西阿拉伯海的1／3，沉积有机碳的保存效率低一个数量级，这可能与南海初级生产力与前者相比要低，同时南海深层水的更新速率较快（底部不容易形成低氧环境）有关。由于南海初级生产力较低，颗粒有机物通量随水深减小的关系式（Martin曲线）可能会因为颗粒沉降速率、生物泵组成结构、颗粒物侧向运动等因素而失效。在颗粒物沉降到沉积物过程中，有机质的选择性降解可能会影响有机地球化学的一些整体指标（如有机碳、氮同位素）示踪的有效性。从颗粒物到沉积物，碳酸钙、蛋白石通量损失72-95％，其变化主要发生于深层捕获器与沉降物之间。另外，无论南海中部还是北部，水柱岩源物质通量反而小于全新世的沉积物积累率，表明南海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是比较常见的。这种异地搬运作用对于古环境信号（如有机碳古生产力指标）在沉积物中的保存可能会有一定影响。（3）通过考察表层沉积有机碳、绿素、生物硅与上层海洋上升流、生产力等的关系发现，沉积有机碳含量高值与三个传统意义上的上升流区有比较好的对应，表明其是比较好的古生产力指标，但对于寡营养、低生产力，而且碳酸盐溶解作用、陆地稀释作用影响明显的南海，绿素、生物硅并不是好的古生产力指标。但这也不排除在某些海域（如水深不大、沉积速率高且稳定、有机质保存较好）利用通一钻孔的相关参数反映古生产力的可能性。沉降颗粒物中的U37K信号与表层卫星估算的SST在大多数时段不一致，在同一时段，上、下层位间也有很大的不同，这主要是由于颗粒物质的侧向运动所引起；此外，颗石藻的生长季节、层位（水深）的不一致也能引起上述不一致；沉降过程中U37K指数并没有引起明显的改变，表明南海降解过程对U37K温度估算影响较小；虽然沉降颗粒物的U37K温度信号与实测或遥感SST不一致，但表层沉积物Uk37的分析结果再次证实了U37K温度与上层多年平均的实测温度有较好的相关性，这表明沉积物（代表几十—几百年）实际上对短时间和空间尺度的差异进行了“平滑”，也就是说，局部的差异并不与全局的趋势相矛盾。在南海颗粒物沉降过程中，C／N比呈增大趋势，这主要是由于早期降解过程中由于有机质的选择性降解作用所致；沉积碳同位素分布表明，陆源有机碳的输入(δ13C轻值)主要出现在海盆周边的海域，尤其是珠江口、巽他陆架、湄公河口及南海东北部，而在海盆的中央，沉积有机质δ13C较重，表明有机质主要是海洋自身来源；颗粒物中的有机质δ13C“异常”可能是由于人类活动引起的pCO2升高引起。南海沉降颗粒δ15N大约在1.4-3.2‰之间变化，比其次表层-中层的源水—北太平洋中层水（NPIW）低2‰左右，这很可能是由于浮游植物对75m层上下营养盐的不完全利用所致；沉降颗粒δ15N比沉积物的结果要低2‰左右，这是由有机质的选择性降解作用引起；表层沉积物δ15N在巽他陆架和湄公河口也有比较低的值，这与现代海洋这些地区常常发育上升流一致，表沉积物δ15N低值很可能可以作为南海上升流的一个指标。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 大洋碳循环和“生物泵”
1.2 论文探索的科学问题
第2章 南海海洋现代过程基本特征
2.1 南海地理特征和河流输入
2.2 南海现代水文、环流特征和水交换
2.3 南海上升流和中尺度涡
2.4 南海营养盐循环和初级生产力
第3章 材料与方法
3.1 沉积物捕获器样品
3.2 表层沉积物样品
3.3 样品分析方法
第4章 南海颗粒通量与“生物泵”时空变化及其控制因素
4.1 南海颗粒物质通量的时空变化—有关成果的回顾
4.2 侧向运动对南海颗粒物沉降的影响
4.3 南海“生物泵”结构的时空变化
4.4 南海颗粒通量与“生物泵”结构的控制因素初探
4.5 本章小结
第5章 南海生源颗粒在现代沉积过程中的垂向变化
5.1 颗粒有机碳通量的垂向变化
5.2 颗粒有机质组成的垂向变化
5.3 蛋白石、碳酸钙和岩源物质的垂向变化
5.4 本章小结
第6章 现代过程对若干古环境替代指标的改造
6.1 古生产力替代指标(有机碳、生物硅和色素)
6.2 U_(37)~k古海水表层温度指标
6.3 有机质C/N比和C、N同位素示踪的古环境信息
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 进一步工作的方向
致谢
参考文献
发布时间: 2007-12-27
相关论文
- [1].南海北部颗粒有机碳输出通量、季节变化及其调控过程[D]. 陈蔚芳.厦门大学2008
- [2].晚末次冰期以来南海古环境和古气候记录[D]. 葛倩.中国地质大学2010
- [3].3万年来南沙海区古气候、古环境演变：分子有机地球化学研究[D]. 胡建芳.中国科学院广州地球化学研究所2001
- [4].南海表层沉积物地球化学特征及物源指示[D]. 高志友.成都理工大学2005
- [5].南海南部晚第四纪以来的古气候古环境研究[D]. 付淑清.中国科学院研究生院（广州地球化学研究所）2007
- [6].南沙海区百余万年来的放射虫组合及古海洋学事件[D]. 王汝建.同济大学1998
- [7].南海ODP1143站有孔虫稳定同位素揭示的上新世至更新世气候变化[D]. 田军.同济大学2002
- [8].中国近海含油盆地古湖泊学研究[D]. 朱伟林.同济大学2002
- [9].南海南部第四纪浮游有孔虫群与古气候变化[D]. 徐建.同济大学2004
- [10].低纬海区碳储库与季风气候的轨道周期[D]. 李建如.同济大学2007