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浮游有孔虫B/Ca作为海水pH替代指标有效性的初步评估:生命效应和溶解作用
1
作者 郭景腾 李铁刚 +2 位作者 于心科 熊志方 常凤鸣 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期109-118,共10页
浮游有孔虫B/Ca主要受控于海水pH,可作为海水pH值的替代性指标,其在探索海洋对大气pCO2冰期旋回贡献作用的研究中广受关注。然而,利用浮游有孔虫B/Ca重建海水pH,其结果的可靠性还受到温度、[CO2-3]、溶解作用、生命效应(共生光合作用、... 浮游有孔虫B/Ca主要受控于海水pH,可作为海水pH值的替代性指标,其在探索海洋对大气pCO2冰期旋回贡献作用的研究中广受关注。然而,利用浮游有孔虫B/Ca重建海水pH,其结果的可靠性还受到温度、[CO2-3]、溶解作用、生命效应(共生光合作用、呼吸作用和钙化作用)以及属种差异的制约。为评估生命效应和溶解作用对B/Ca指标有效性的影响,测定了西太平洋暖池MD06-3052岩心特征样品的浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber和次表层种Neogloboquadrina dutertrei在不同壳体粒径、不同壳体厚度下的B/Ca。结果表明,除两个层位外,G.ruber的B/Ca随壳体粒径的增大,总体上呈增高趋势,主要由钙化作用速率逐渐加快所致;而两个特例层位分别表现为B/Ca随粒径变化不大和随粒径先不变后增加,这可能是由钙化作用、呼吸作用与共生光合作用对G.ruber B/Ca影响的相反效应导致的竞争关系所致。N.dutertrei的B/Ca随壳体粒径的增大,总体呈降低趋势,呼吸作用可能是导致该趋势的主要原因。另外,同一层位相同粒径G.ruber和N.dutertrei的B/Ca也明显不同。这些相同种属不同粒径之间以及相同粒径不同种属之间B/Ca的差异综合表明生命效应通过表征的具体过程对浮游有孔虫B/Ca有重要影响。然而,同一层位、相同粒径、不同厚度的G.ruber和N.dutertrei B/Ca各自相差不大,表明溶解作用对浮游有孔虫B/Ca影响甚微。总之,从生命效应和溶解作用角度看,只要挑选优势粒径浮游有孔虫,将生命效应对其B/Ca的影响降到最低,浮游有孔虫B/Ca是有效的海水pH的替代性指标。 展开更多
关键词 浮游有孔虫 B/Ca 生命效应 溶解作用
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冰期旋回中南大洋与热带太平洋相互作用过程与机制
2
作者 熊志方 王家凯 +2 位作者 秦秉斌 郭景腾 李铁刚 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期438-453,共16页
南大洋翻转环流推动南半球高低纬度之间水团的交换,热带太平洋是全球水汽和热量的重要源区,推动着哈德利和沃克环流以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)等关键过程的发生。这些过程有效地将热量从热带地区传送至高纬度地区,也在年际至年代际时... 南大洋翻转环流推动南半球高低纬度之间水团的交换,热带太平洋是全球水汽和热量的重要源区,推动着哈德利和沃克环流以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)等关键过程的发生。这些过程有效地将热量从热带地区传送至高纬度地区,也在年际至年代际时间尺度上促进了南半球高低纬度之间大气环流的相互作用。热带太平洋与南大洋之间在冰期旋回中呈现出错综复杂的海洋与大气环流间的相互作用,涉及物质、能量与水汽的交换,对全球气候变化产生明显影响。迄今为止,高纬冰芯和沉积岩心记录已深入地揭示了冰期旋回中受类ENSO过程影响出现南大洋海水温度和海冰与南极降雪等的演变过程。同时,热带沉积岩心记录也显示在冰期旋回期间,印度洋-太平洋暖池次表层的升温是南大洋积累的过剩热量,通过浅层翻转环流向北,经由亚热带环流向低纬度传输的结果。这些记录不仅支持南大洋流通性增强会影响低纬度大洋生物地球化学循环的观点,同时也表明冰期旋回中,印-太暖池升温引发的类ENSO式变化可能主导着热带太平洋大气环流模式,并对南大洋地区的大气环流产生影响。然而,由于目前在多时间尺度上与热带遥相关有关的古海洋记录有限,使得目前对南大洋与热带太平洋相互作用过程和机制的理解与评估仍存在诸多不确定性。因此,持续开展多指标环南极柱状沉积物的调查分析工作可以为热带遥相关气候模型提供更真实的环境变化参数,从而减少这些不确定性。 展开更多
关键词 类ENSO/SAM 大气桥梁 海洋隧道 热带遥相关 古海洋记录 南大洋 热带太平洋
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MIS 6期以来西菲律宾海表层营养物质水平演化及其控制因素:浮游有孔虫Globigerinoides ruber的Cd/Ca证据 被引量：1
3
作者 郭景腾 李铁刚 +3 位作者 熊志方 仇晓华 秦秉斌 常凤鸣 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期81-87,共7页
通过西菲律宾海MD06-3052孔浮游有孔虫Globigerinoides ruber的n(Cd)/n(Ca)[n(Cd)和n(Ca)分别指示Cd元素和Ca元素的物质的量]变化研究及其与陆源物质输入、海水结构以及海洋初级生产力等重建结果对比,从营养物质来源和利用两方面,探究了... 通过西菲律宾海MD06-3052孔浮游有孔虫Globigerinoides ruber的n(Cd)/n(Ca)[n(Cd)和n(Ca)分别指示Cd元素和Ca元素的物质的量]变化研究及其与陆源物质输入、海水结构以及海洋初级生产力等重建结果对比,从营养物质来源和利用两方面,探究了MIS6期以来该区域表层营养物质水平演化及其控制因素,从而为热带西太平洋生物泵作用和营养物质循环提供新思路和新证据。MIS6期以及MIS 2—3期研究区吕宋岛来源的陆源物质输入增多,导致了研究区MIS 6晚期、MIS 3早期和MIS2期浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)的升高。而在MIS 3晚期,尽管陆源物质输入量大、次表层营养物质上涌,但初级生产力对于营养物质的利用量大于前两者营养物质输入量之和,最终形成研究区浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)在MIS 3晚期呈现逐渐降低的趋势。海平面的迅速升高导致营养物质来源短期不足引起MIS 6/5冰消期浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)呈现低值。而MIS 5e期研究区陆源物质输入的增多,又促使浮游有孔虫G. ruber n(Cd)/n(Ca)出现高值。此外, MIS 4—5d期,陆源物质输入较低、次表层营养物质仍受到阻碍,但研究区初级生产力在MIS4—5d期则逐渐升高,致使研究区浮游有孔虫G.rubern(Cd)/n(Ca)呈现下降趋势。研究结果反映不同时期浮游有孔虫G.rubern(Cd)/n(Ca)的受控因素不同,需要对其从营养物质来源和利用两方面因素加以考虑,才能获得更为准确的研究结果。总之,本文对西菲律宾海浮游有孔虫n(Cd)/n(Ca)指标的探究,不仅为该指标在热带西太平洋区域的古海洋学研究打下了基础,还为该指标在其他海域更为准确的探究提供了新的思路。 展开更多
关键词 浮游有孔虫 n(Cd)/n(Ca)[n(Cd)和n(Ca)分别指示Cd元素和Ca元素的物质的量] 营养物质 陆源物质 初级生产力
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晚第四纪热带西太平洋海气CO_(2)交换影响因素 被引量：1
4
作者 郭景腾 熊志方 李铁刚 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期48-55,共8页
探究海气CO_(2)交换有助于解析全球碳循环和全球气候变化。由于海水和大气的直接接触,研究表层海水碳酸盐系统变化成为探究海气碳交换的关键。基于已有热带西太平洋表层海水碳酸盐系统研究成果,本文总结了有孔虫壳体B/Ca和δ11B指标重... 探究海气CO_(2)交换有助于解析全球碳循环和全球气候变化。由于海水和大气的直接接触,研究表层海水碳酸盐系统变化成为探究海气碳交换的关键。基于已有热带西太平洋表层海水碳酸盐系统研究成果,本文总结了有孔虫壳体B/Ca和δ11B指标重建碳酸盐系统参数的原理、方法及优缺点。然后,从厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)、东亚季风以及大气桥梁和海洋隧道三方面综述了晚第四纪热带西太平洋海气CO_(2)交换影响因素的研究现状。结果显示,类ENSO通过横向平流和垂向变化分别影响热带西太平洋东端和西端的海气碳交换。东亚夏季风对热带西太平洋海气碳交换具有较强的调控作用,而东亚冬季风的调控作用较弱或不明显。冰消期南大洋深部流通状况增强,可通过大气桥梁(大气CO_(2))和海洋隧道(南极中层水)影响热带西太平洋海气碳交换。然而,为了更准确清晰地了解全球碳循环变化,还需针对指标记录的可靠性、覆盖范围以及海气碳交换在更长时间尺度的变化机理等方面开展更多研究。 展开更多
关键词 浮游有孔虫 B/Ca δ11B 厄尔尼诺-南方涛动 东亚季风 南大洋 碳循环
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MIS 5期以来南极威德尔海生产力演化及其古海洋意义
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作者 王彤 胡艺豪 +4 位作者 贾奇 郭景腾 唐正 熊志方 李铁刚 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期144-156,共13页
南大洋有关大气二氧化碳分压(pCO_(2))冰期旋回机制的最新假说表明,冰期南极带生产力降低指示的深部流通状况减弱对CO_(2)的封存,以及亚南极带生产力升高对CO_(2)的固定能够圆满解释冰期大气pCO_(2)的降低。显然,测试该假说合理性的关... 南大洋有关大气二氧化碳分压(pCO_(2))冰期旋回机制的最新假说表明,冰期南极带生产力降低指示的深部流通状况减弱对CO_(2)的封存,以及亚南极带生产力升高对CO_(2)的固定能够圆满解释冰期大气pCO_(2)的降低。显然,测试该假说合理性的关键是验证冰期旋回中南极带与亚南极带呈“镜像”关系的生产力演化特征。通过沉积物岩芯中生源蛋白石含量重建了MIS 5期以来南极威德尔海(南极带)生产力演化。结果显示,南极威德尔海生产力呈现暖期(MIS 5和3期)高、冷期(MIS 4和2期)低的冰期旋回特征以及总体降低的长期演化趋势。联合该生产力记录与搜集的南大洋其他海区多个生产力记录,确证了南极带与亚南极带“镜像”的生产力演化模式。进一步,通过该生产力记录与其潜在环境影响因素的对比,发现西风带经向移动和海冰张缩通过影响深部流通状况,进而控制深部营养物进入表层的可利用性,最终驱动MIS 5期以来威德尔海生产力演化的冰期旋回和长期趋势。南极威德尔海的深部流通状况对CO_(2)的“收押”与释放很可能贡献了MIS 5期以来大气pCO_(2)演化的冰期旋回和长期趋势。该研究确证了上述南大洋有关大气pCO_(2)冰期旋回机制假说的合理性,表明南大洋在全球气候演化中扮演重要角色。 展开更多
关键词 生源蛋白石 大气pCO_(2) 深部流通状况 海冰 西风带 南大洋南极带
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广西大新地区辉绿岩地质地球化学、年代学特征及其意义 被引量：14
6
作者 徐争启 程发贵 +5 位作者 唐纯勇 宋昊 张成江 倪师军 郭景腾 祁家明 《地球科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1080-1086,共7页
广西大新地区位于华南板块南华活动带右江褶皱系西大明山凸起,大新凹断束,那岭—俸屯褶断地垒的北端,辉绿岩脉沿断裂呈北西向零星分布。该区产有铀矿、铅锌矿等矿产资源。前人在进行矿床成因等研究时没有将辉绿岩脉与矿床的形成联系起... 广西大新地区位于华南板块南华活动带右江褶皱系西大明山凸起,大新凹断束,那岭—俸屯褶断地垒的北端,辉绿岩脉沿断裂呈北西向零星分布。该区产有铀矿、铅锌矿等矿产资源。前人在进行矿床成因等研究时没有将辉绿岩脉与矿床的形成联系起来。通过研究辉绿岩的地质、地球化学和年代学特征,对二者的关系进行了探讨,取得如下认识:①该区辉绿岩分布受北西向断裂控制,并且遭受了后期变质作用和蚀变作用,使其主要由高岭石、蛇纹石、绿泥石等蚀变矿物组成,局部地段有铀矿化。②辉绿岩的SiO2含量变化较大,主要由后期硅化导致。Fe2O3,MgO,CaO及FeO与SiO2呈明显的负相关,碱质程度(Na2O+K2O)较贫,K2O/Na2O比值较大,为钙碱性系列。微量元素富集高场强元素Ta,Nb,Zr,Hf,及大离子亲石元素Rb,U,Th,Ba,而亏损Sr,构造环境判别为板内玄武岩(WPB)。稀土元素球粒陨石标准化分布型式图呈右倾,稀土元素总量较高,轻稀土较重稀土富集,无明显Eu异常。③辉绿岩的锆石U-Pb年龄总体为90 Ma左右,形成于晚白垩世。④辉绿岩脉与该区矿产资源的形成有一定关系。 展开更多
关键词 广西大新 辉绿岩 地球化学 年代学 成矿作用
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北半球大冰期南大洋南极带生产力演化及其与大气pCO_(2)的关联
7
作者 吴一鸣 郭景腾 +4 位作者 赵翔宇 肖文申 刘恒 熊志方 李铁刚 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2024年第7期2276-2287,共12页
大气CO_(2)分压(pCO_(2))的降低被认为是启动和发展北半球大冰期(NHG)的先决条件,然而丢失的CO_(2)以何种机制封存在哪个大洋并不明确.南大洋通过表层生产力和深部流通状况的调制可以解释0.8Ma以来大气pCO_(2)的冰期旋回,但不清楚类似... 大气CO_(2)分压(pCO_(2))的降低被认为是启动和发展北半球大冰期(NHG)的先决条件,然而丢失的CO_(2)以何种机制封存在哪个大洋并不明确.南大洋通过表层生产力和深部流通状况的调制可以解释0.8Ma以来大气pCO_(2)的冰期旋回,但不清楚类似机制是否贡献于NHG大气pCO_(2)的降低.利用国际大洋发现计划(IODP)374航次U1524A孔生源蛋白石和有机碳的钛标准化含量和质量堆积速率,重建了3.3~2.4Ma南极罗斯海的生产力演化.结果显示,南大洋南极带生产力呈现明显的阶段性演化特征和长期演化趋势:生产力在3.3~3.0Ma剧烈波动,在3.0~2.6Ma逐渐减小,在2.6~2.4Ma变化不大;总体呈现长期减小的趋势.进一步通过生产力与其潜在影响因素的对比,发现深部流通状况主控了生产力的阶段性演化和长期演化;海冰通过影响光照可能对3.3~3.0Ma的生产力产生影响,而风尘对生产力演化的影响甚微.生产力与大气pCO_(2)记录的对比,显示两者之间不存在耦合关联,表明南大洋南极带生产力不是NHG大气pCO_(2)降低的主要致因.该研究不支持南大洋南极带通过生产力对大气pCO_(2)施加影响,进而驱动NHG;为了揭示南大洋在NHG中的作用,进一步的研究应该聚焦到南极带深部流通状况对大气pCO_(2)的影响,并将类似研究拓展到亚南极带. 展开更多
关键词 罗斯海 生源蛋白石 有机碳 深部流通状况 海冰 海洋碳循环
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冰期旋回中热带西太平洋碳源汇过程、机理与效应
8
作者 李铁刚 熊志方 +2 位作者 秦秉斌 贾奇 郭景腾 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期1742-1758,共17页
冰期旋回是第四纪地球气候变化最显著的特征,热带西太平洋通过水文循环控制全球气候演化,这是“气候演变低纬驱动”理论的核心内容.由于现代热带西太平洋CO_(2)总体上处于海-气平衡,因此基于“将今论古”的思想,长期以来学术界认为热带... 冰期旋回是第四纪地球气候变化最显著的特征,热带西太平洋通过水文循环控制全球气候演化,这是“气候演变低纬驱动”理论的核心内容.由于现代热带西太平洋CO_(2)总体上处于海-气平衡,因此基于“将今论古”的思想,长期以来学术界认为热带西太平洋相对于南大洋等高纬海区在大气CO_(2)分压(pCO_(2))冰期旋回中的作用并没那么重要,从而低估了热带西太平洋通过碳源汇演替调控全球气候的作用.在综合分析上新世以来冰期旋回中热带西太平洋碳源汇过程与机制的基础上,总结出了其气候效应模式,发现冰期时海平面降低导致更多的河流营养物进入海洋,致使近海表层有机碳生产和海底有机碳埋藏加强;同时,远洋为了“补偿”陆架珊瑚礁等钙质生物碳酸盐生产的减少,引起其深部CO32和碱度增加,致使远洋深部碳库增强;另外,开放洋区大型硅藻勃发等有机碳生产演化事件在大洋深部形成呼吸碳库,进一步“放大”了上述增强的深部碳库.这些碳循环过程表明冰期热带西太平洋扮演碳汇角色.间冰期时上述碳循环过程发生的方向或强度与冰期相反,但目前还没有证据证明间冰期热带西太平洋是否扮演碳源角色;尽管冰消期,其确实能向大气释放CO_(2).此外,叠加在冰期旋回之上的长尺度记录以及跨越冰期旋回的重大事件记录均显示,热带西太平洋可以通过全球的遥相关或洋际交换,在深部“被动”形成碳库.但这种“被动”形成的深部碳库是否也发生在冰期旋回中还有待于进一步证实.总之,热带西太平洋碳循环也同水文循环一样,通过碳源汇演替对冰期旋回中大气pCO_(2)和全球气候产生重要影响,从而丰富了“气候演变低纬驱动”理论的内涵. 展开更多
关键词 表层海洋固碳 深部海洋储碳 海平面 风尘 碳循环 上新世以来
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南大洋南极带现代浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sinistral)钙化作用受控于海水温度而非海洋酸化 被引量：1
9
作者 宋茜薇 秦秉斌 +5 位作者 唐正 刘焱光 陈志华 郭景腾 熊志方 李铁刚 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2022年第11期2152-2165,共14页
浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma (sinistral)作为中高纬度海洋优势种,是当地碳酸钙(CaCO)生产的重要组成,然而关于该种钙化作用受控因素以及对未来海洋环境变化的可能响应方式却知之甚少.本研究基于优化的粒径标准化壳体重量(S... 浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma (sinistral)作为中高纬度海洋优势种,是当地碳酸钙(CaCO)生产的重要组成,然而关于该种钙化作用受控因素以及对未来海洋环境变化的可能响应方式却知之甚少.本研究基于优化的粒径标准化壳体重量(SNW)实验清洗方法,测试了南大洋南极带阿蒙森海、罗斯海和普里兹湾海区表层沉积物中N. pachyderma (sin.) SNW,在确认SNW并未受深海碳酸盐溶解作用影响的前提下,通过N. pachyderma(sin.) SNW来反映现代过程中该种的钙化程度.对比N. pachyderma (sin.) SNW与其所在钙化深度的温度、盐度、营养盐浓度以及碳酸盐系统等参数,发现200~250、250~300以及300~355μm粒径范围内N. pachyderma (sin.)SNW均与海水温度高度相关,海水温度每上升1℃, SNW增加约30%.这一结果表明现代南大洋南极带N. pachyderma (sin.)钙化作用主要受温度控制,而不是海洋酸化等其他环境要素.钙化生成CaCO过程将向大气释放CO,因此推断在全球变暖的气候背景下,南大洋南极带N. pachyderma (sin.)钙化增强将减弱海洋碳汇效应,形成全球变暖的正反馈. 展开更多
关键词 浮游有孔虫SNW 超声清洗 CaCO3生产 海洋碳循环 气候变化
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