赤道西太平洋暖池中更新世过渡期的古海洋变化

通过对大洋钻探（ODP）第130航次807站A孔上部约25m样品中所舍浮游有孔虫的定量统计和鉴定，结合转换函数及稳定同住素分析，揭示了第四纪近1．6Ma以来冰期旋回中赤道西太平洋的表层海水温度和温跃层深度的变化，为研究西太平洋暖池的变动提供了重要依据。研究表明，西太平洋暖池冬季表层海水温度在第四纪的冰期旋回中变化幅度超过了5℃，而温跃层深度自1．6Ma以来有所变浅，进一步论证了西太平洋暖池的不稳定性。通过时暖池区和南海及赤道东太平洋的比较，发现南海南部和暖池的海水在第四纪具有较好的连通性，而南海北部则受季风控制影响较大；同时，赤道东、西太平洋及南海，自1．6Ma以采温跃层深度都有不同程度的变浅。研究中发现中更新世过渡期（MPT）在许多古海洋学指标中都是一条重要的分界线，以此为界，对0～0．9和0．9～1．6Ma两个时间段的暖池冬季表层海水温度、表层与次表层种浮游有孔虫氧同位素差值与地球轨道参数ETP分别作交叉频谱分析，结果显示暖池在响应全球气候转型的同时也表现出了低纬特有的热带气候变化的特征。

西北孟加拉湾中更新世早期的硅质生物生产力变化

西北孟加拉湾位于印度夏季风的核心降水区,是研究印度季风活动及其对环境影响的理想地区。通过对西北孟加拉湾马哈纳迪盆地IODP353航次U1446站位岩芯生物硅含量和沉积通量的分析,重建了研究区早更新世末—中更新世早期(920~370 ka)的硅质生物生产力演变历史,探讨了印度夏季风降水和径流活动对研究区古生产力变化的影响机制。结果显示,西北孟加拉湾在920~370 ka期间,硅质生产力总体上表现为中更新世过渡期(Mid-Pleistocene Transition,MPT)较低,MPT之后呈上升的趋势;具有明显的冰期-间冰期旋回性,冰期时下降,间冰期上升,且在MPT之后波动幅度增大。对比该站位已有的δ_(18)O_(sw)和Rb/Ca比值等夏季风降水和径流指标发现,印度夏季风增强时硅质生产力上升,减弱时硅质生产力下降,推测印度夏季风的增强导致孟加拉湾降水以及周边河流径流量剧增,河流提供的营养物质使得西北孟加拉湾表层硅质生物勃发,硅质生产力迅速升高。而印度夏季风减弱时,营养盐的减少抑制了表层浮游硅质生物的繁殖,从而使得硅质生产力下降。U1446站位生物硅通量的频谱和小波分析也显示,研究区的硅质生产力受轨道周期变化的调控。

加利福尼亚洋流北区早更新世以来似太平洋年代际振荡的微体化石记录

加利福尼亚洋流系统(CCS)是东北太平洋一股十分重要的边界流,在全球海气交换过程中具有重要地位。CCS的海洋大气变化尤其是涌升流的强弱变化,在年代和多年代时间尺度上的变化主要受太平洋年代际震荡(PDO,20~30年周期)的控制。为了解CCS北区早更新世以来涌升流强弱变化规律及其主要控制机理,本文分析了国际大洋钻探1020B(CCS北区南部41°N)和1245B(北部44°N)钻孔钙质超微化石和硅藻化石等记录。结果显示,多半时间段的记录具有冰期和间冰期旋回的变化;其中超微化石的高含量见于间冰期,而硅藻高含量对应于冰期。这两类化石在沉积物中的含量变化显示出时间尺度长约0.5 Ma的3个阶段:早更新世(1.5~1.1 Ma)两个孔以超微化石含量高为特征;中更新世(1.1~0.65 Ma)两孔中的超微化石和硅藻化石含量相对较高,但它们在两个孔的变化趋势不同;晚更新世(0.65 Ma)以来,南部1020B孔超微化石含量高且出现频率高于硅藻化石,而北部1245B孔以硅藻化石含量较高且持久出现为特征。本文提出了该区涌升流受长周期“似太平洋年代际振荡模式”和“似北太平洋环流振荡模式”控制的假设。早更新世(1.5~1.1 Ma)主要受到持续的似PDO正位相(似+PDO,表层海水温暖)的控制,涌升流弱,海水中碳酸盐离子丰富,利于颗石藻骨骼钙化形成颗石和颗石产量高,沉积物中超微化石含量高。中更新世过渡期(MPT,1.1~0.65 Ma)受到似PDO负位相(似-PDO,海水表层水体冷、涌升流强、海水pH值低,硅藻生产力高,沉积物中硅藻化石含量高)与似+PDO的交替影响。晚更新世(0.65 Ma)以来,南部1020站位受到似-PDO/似-NPGO?的交替控制,但似-NPGO?的强度和出现频率均大于似-PDO,因此超微化石含量和出现时期比硅藻多;北部1245站位则仅受似-PDO的持续性控制,涌升流较强且持续时间长、沉积物中硅藻化石几乎持续出现且含量较高。MPT时期以硅藻化石含量在1.1 Ma突然增加(南部增加3倍,北部5倍)为起始点,以0.65 Ma时超微化石含量突变(南部增加3倍,北部降3倍)为终止点。本文认为MPT起止点化石含量的突变,是古海洋和气候环境突变的结果,也意味着长时间尺度的似PDO的正负位相之间的转换变化可能是突变过程。MPT时期CCS北部区域内出现了南部和北部站位硅质和钙质两类化石含量变化趋势相反的记录,指示着这一时期该区的古海洋和气候条件出现了地理上的南北分异,并且自0.65 Ma以来南北两个站位控制模式不同。本文的这些记录为CCS区现代海洋大气过程和生物地理分区大致以40°N为界的研究提供了早更新世以来的历史记录。