海洋沉积物中生物成因Ba的海洋生产力研究

一直以来,对海洋古生产力的研究是古海洋学研究领域中一个非常重要的分支,因而寻求反演海洋古生产力替代性指标成为了海洋工作者的首要任务。沉积物中有机碳、钙质生物、硅质生物及其碳、氧同位素组成等经典的海洋生产力指标早已确立,但这些与浮游生物直接相关的替代指标因其在海底沉积物中低的保存率,限制了它们在广阔海域中的应用。一些与生物成因相关的地球化学指标(Ba,P,Al,U等),其在海洋中独特的生物地球化学性质使得它们成为定性、定量指示海洋古生产力强有力的手段,尤其是生物成因Ba,在富氧沉积环境中可达30%左右的保存率,是重建海洋生产力最有前景的替代指标。利用单一的生物成因Ba,或结合其他指标,在国外已经成为研究海洋古生产力的重要方法。文章在阐述Ba作为古海洋生产力指标的发展、计算以及影响因素等问题的基础上,进一步描述了其应用现状以及南海生物成因Ba的初步研究状况。南海沉积物ODP1148站岩芯中生物成因Ba的初步研究表明,Ba与Ca含量具有较好的相关性,在我国南海北部中中新世以来以Ba作为古生产力替代指标具有较大的潜力,但在方法的利用上还需进一步研究。如果要获得更加准确的古海洋环境信息,综合分析多个替代性指标会更加可靠。

早中新世以来南海北部陆坡古生产力的碳酸盐和生物成因Ba元素记录

通过对南海北部ODP1148站岩芯454.8mcd以上(约23.2Ma以来)的175个沉积物样品中CaCO3以及生物成因Ba含量变化的研究,并结合初期对ODP1148站岩芯分析的一些相关地球化学组成结果,探讨了碳酸盐、生物成因Ba作为海洋古生产力指标的影响因素,以及早中新世以来南海北部陆坡古生产力的变化特征。结果显示,除中新世早期(23～21.4Ma)以外,生物成因Ba与CaCO3含量和沉积速率变化有很好的相关性,反映南海北部古生产力变化波动较大。对钻孔中生物成因Ba的研究表明,在沉积埋葬以及埋葬后的保存过程中(特别是在320mcd以下),生物成因Ba会在少氧或缺氧环境下发生还原反应而迁移,影响了它在古环境研究当中的作用。另外,结合钻孔中CaCO3含量变化的数据,在南海北部陆坡,CaCO3的溶解作用并不是很强,其沉积后保存良好,可作为研究南海北部古生产力的基础性指标。

南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征

分析南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征,并探讨生物成因Ba的分布及其与表层海水生产力的关系。南海西南海域表层沉积物Ba总量的变化范围为398~1 270μg/g,平均值为851μg/g,从上陆坡到下陆坡,沉积物中的Ba含量逐渐增加;微量元素Ba主要赋存于陆源碎屑相和生物成因相中,且明显受到沉积环境水深和陆源物质输入的影响。生物成因Ba含量的变化范围为30.6~938μg/g,陆坡区和深海区平均值分别为495μg/g、349μg/g,占沉积物Ba总量的54%和51%,总体上,与沉积物Ba总量具有相对一致的分布特征。尽管研究区表层沉积物中Al、Ti成分为典型的陆源碎屑组分,但是,利用大陆上地壳Ba/Al比值和陆坡区沉积物回归分析获得的Ba/Al比值进行生物成因Ba的计算,过高地估算了沉积物中陆源Ba的含量;而采用页岩Ba/Ti比值来估算陆坡区表层沉积物中的生物成因Ba含量显得相对可靠。在深海区,利用经验的Ba/Al或Ba/Ti比值均不能获得有效的生物成因Ba值。因此,在获取沉积物中生物成因钡含量时,需结合各海区的特点选取合适的参数来扣除陆源Ba的含量。