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南极典型海域浮游生物生产力/群落结构对BP/MCP储碳影响及其年代际变率

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海洋学报 2024年第5期46卷 37-56页

作者：杨丹付全有韩正兵于培松乐凤凤韩喜彬张海生卢冰武光海自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室浙江杭州310012 自然资源部海底科学重点实验室浙江杭州310012

利用南极半岛(D1-7)和南奥克尼群岛附近海域(D5-6)海洋沉积物有机质的分子生物标志物中所隐含的生态学关系,将重建的浮游生物生产力和种群结构变化与生物泵(BP)/微型生物碳泵(MCP)以及海洋碳汇和储碳效率联系起来研究。柱样沉积物中的... 详细信息

利用南极半岛(D1-7)和南奥克尼群岛附近海域(D5-6)海洋沉积物有机质的分子生物标志物中所隐含的生态学关系,将重建的浮游生物生产力和种群结构变化与生物泵(BP)/微型生物碳泵(MCP)以及海洋碳汇和储碳效率联系起来研究。柱样沉积物中的一系列分子生物标志物在近百年里发生显著变化,上层海洋浮游生物生产力/群落结构与沉积碳库储量存在较大的时空演变,实际上均与全球气候变化相联系。研究结果如下:(1)从生物标志化合物正构烷烃分子组合特征和色谱图峰型、主峰碳(MH)、轻烃/重烃(L/H)、菌藻类-(nC_(15)+nC_(17)+nC_(19))、大型浮游植物-(nC_(21)+nC_(23)+nC_(25))和碳优势指数-(CPI)来看,沉积碳源主要是海源生物碳,海洋生物是固碳与储碳的天然碳汇。(2)D5-6柱样的有机质高富集,主要受海洋上层水体较高初级生产力、高沉积速率(平均为0.19 cm/a)、水深较浅(385 m)和还原性沉积环境(Pr/Ph值平均为0.95)这些均有利于颗粒有机碳(POC)通过BP过程从海洋表面输送到深海,快速埋藏和储存;而D1-7柱样因水深大(1 100 m)和沉积速率低(0.07 cm/a),含碳化合物沉降过程中发生降解,又被环境氧化降解(Pr/Ph值平均为1.22),二者均不利于沉积物储碳,但相比之下控制沉积物碳保存重要的因素可能是沉积速率。(3)近百年来南极半岛附近海域和南奥克尼群岛浮游动物总量、浮游植物初级生产力、硅藻和甲藻生物量趋于上升,而颗石藻生物量和所占比例呈减少趋势(南极半岛附近海域更明显),说明钙质生物泵作用在逐年下降,而硅藻主导的硅质泵作用在不断加强,这两个过程的相对强度在很大程度上决定了由生物泵结构(硅质泵/钙质泵)和效率、及其向海洋沉积物输送有机碳和无机碳的比例大小。(4)2个柱样的分子生物标志物变化趋势在整体上具有一定的可比性,均有明显的阶段性,在年代际突变后(1972年),受到显著影响的是南奥克尼群岛海域浮游动物总量从(5~6 cm)1982年开始发生明显增加,特别在1997年和2012年期间浮游动物总量开始剧增,意味着在全球变暖背景下浮游生物群落结构发生快速变化,浮游植物初级生产的降低和浮游动物总量的剧增,二者变异使得生物泵强度(增强/削弱)变化存在很大的不确定性。(5)相比之下,近百年来南极半岛附近海域浮游植物生产力/硅藻甲藻生物量逐渐提高,而微生物生产力/古菌生物量逐渐降低,意味着微生物固碳强度减弱,即MCP储碳效率在降低,揭示了全球变暖对海域浮游生物生产力/生物量的增减起到关键作用,而浮游生物群落生物量和组成特征直接影响南极海洋BP中上层水体有机碳的流动和MCP水柱固碳效率的强弱,作为全球海洋最大碳汇的南极,其储碳能力可能正在降低。

关键词：南极半岛和南奥克尼群岛浮游生物生产力/群落结构生物泵和微型生物碳泵分子生物标志物微生物细胞膜GDGTs 年代际变率

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南极罗斯海末次冰盛期以来的古生产力变迁

海洋地质与第四纪地质 2024年第1期44卷 109-120页

作者：龙飞江向波王逸卓张泳聪胡良明孙曦陆正元武文栋葛倩边叶萍韩喜彬成都理工大学沉积地质研究院成都610059 自然资源部第二海洋研究所杭州310012 自然资源部海底科学重点实验室杭州310012 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

研究罗斯海古生产力的目的在于揭示南极地区过去的气候变化和生态系统演变,为预测未来气候变化影响和提高气候模型准确性提供关键信息。通过对南极罗斯海ANT32-RB16C岩芯沉积物的有机碳、氮及同位素和主、微量元素等测试分析,重建了自24... 详细信息

研究罗斯海古生产力的目的在于揭示南极地区过去的气候变化和生态系统演变,为预测未来气候变化影响和提高气候模型准确性提供关键信息。通过对南极罗斯海ANT32-RB16C岩芯沉积物的有机碳、氮及同位素和主、微量元素等测试分析,重建了自24.8 ***(末次冰盛期)以来的罗斯海研究区古生产力演变史。结果显示,ANT32-RB16C站位的沉积记录较好地反映了罗斯海在末次冰盛期、末次冰消期与全新世的古生产力变化情况,该地古生产力的演变趋势与南极地区的气温变化基本一致,整体表现为在温暖时期较高、寒冷时期较低的特征:24.8~17.5 ***,海洋生产力较低;17.5~11.7 ***,海洋生产力由低到高转变;11.7~0 ***,海洋生产力逐渐恢复。罗斯海古生产力的演变受地区气候变化的影响较为明显,尤其是南极冷反转、新仙女木与小冰期等几次气候变化事件对研究区古生产力的影响较大。同时,海冰与营养盐含量的变化等也是影响罗斯海末次盛冰期以来古生产力演变的重要因素:在冷期,研究区的海冰覆盖及表层水分层增强,导致富含营养盐的深层水的上升减缓;同时表层海水中的硝酸盐等物质相对缺乏,海洋生产力总体较低。

关键词：海洋生产力海冰末次冰盛期南极罗斯海

南极海洋沉积物有机碳、氮特征及其古气候意义：以阿蒙森海为例

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地球科学 2024年第8期49卷 2925-2937页

作者：陈东葛倩雷子炎张泳聪韩喜彬自然资源部海底科学重点实验室自然资源部第二海洋研究所

为了更好地理解目前南极冰盖与气候的演化,以及为未来冰盖和气候变化的预测提供依据,通过对A11-02孔沉积物的有机碳、氮含量与稳定同位素值进行分析,结合粒度和地球化学元素等特征,探讨了中全新世以来西南极阿蒙森海沉积物有机质的来源... 详细信息

为了更好地理解目前南极冰盖与气候的演化,以及为未来冰盖和气候变化的预测提供依据,通过对A11-02孔沉积物的有机碳、氮含量与稳定同位素值进行分析,结合粒度和地球化学元素等特征,探讨了中全新世以来西南极阿蒙森海沉积物有机质的来源及古气候意义.沉积物的δ13Corg值指示有机质主要为海源输入,陆源有机质贡献相对较少.通过分析沉积物总有机碳含量及海源有机质含量变化,结合粒度及元素的变化特征,认为中全新世以来研究区古生产力的变化主要与气候变化有关,进而识别出4 750～4 500 a BP、3 600～3 400 a BP、2 250～2 000 a BP和600～400 a BP 4个寒冷阶段.

关键词：阿蒙森海有机碳、氮有机质来源古气候中全新世海洋地质

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雅浦–马里亚纳海沟连接处地貌特征研究

海洋学报 2022年第11期44卷 63-76页

作者：张志毅韩喜彬许冬宁波鸿蒙检测有限公司浙江宁波315832 宁波海洋研究院浙江宁波315832 自然资源部海底科学重点实验室浙江杭州310012 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012

雅浦海沟是西太平洋“沟–弧–盆”体系的重要组成部分。在雅浦海沟北部,雅浦海沟与马里亚纳海沟呈典型的垂直相交。本文对该海域的地貌进行了详细的研究。结果表明,两条海沟连接处附近,海沟的水深、形态、剖面等都发生明显变化,且具有... 详细信息

雅浦海沟是西太平洋“沟–弧–盆”体系的重要组成部分。在雅浦海沟北部,雅浦海沟与马里亚纳海沟呈典型的垂直相交。本文对该海域的地貌进行了详细的研究。结果表明,两条海沟连接处附近,海沟的水深、形态、剖面等都发生明显变化,且具有分段性,两侧斜坡上拥有隆起、凹陷、断裂等地貌,这些特征与海沟连接处特殊的俯冲位置具有密切的联系;通过地貌特征和板块扩张速度判断,20 Ma前帕里西维拉海盆扩张中心应位于137°35′34″E附近,雅浦海沟很可能是由帕里西维拉海盆暴露出来的扩张中心转变而成。

关键词：雅浦海沟马里亚纳海沟地貌解译帕里西维拉海盆

中全新世以来西南极阿蒙森海沉积物来源和古气候意义

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地学前缘 2022年第4期29卷 179-190页

作者：雷子炎葛倩陈东张泳聪韩喜彬叶黎明边叶萍许冬自然资源部海底科学重点实验室浙江杭州310012 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012

对西南极阿蒙森海A11-02孔沉积物进行粒度和地球化学元素分析,示踪了阿蒙森海沉积物来源,重建了中全新世以来的古气候演化历史。通过对稀土元素北美页岩平均标准化配分曲线以及(La/Yb)_(N)、(Gd/Lu)_(N)、(La/Sm)_(N)等参数的分析和对比... 详细信息

对西南极阿蒙森海A11-02孔沉积物进行粒度和地球化学元素分析,示踪了阿蒙森海沉积物来源,重建了中全新世以来的古气候演化历史。通过对稀土元素北美页岩平均标准化配分曲线以及(La/Yb)_(N)、(Gd/Lu)_(N)、(La/Sm)_(N)等参数的分析和对比,认为A11-02孔沉积物主要来源于玛丽伯德地,而别林斯高晋海也有一定贡献。通过将化学蚀变指数、Na/K、63μm粒级组分含量等相关替代指标与其他古气候记录对比,识别出中全新世以来在阿蒙森海存在4个明显的寒冷阶段(P1 P4)。在时间和空间上,南极地区千年尺度的气候变化具有一致性,主要受日照强度变化和大气环流变化控制。

关键词：阿蒙森海粒度地球化学元素物源古气候

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中全新世以来南极宇航员海的古生产力演变

地学前缘 2022年第4期29卷 113-122页

作者：胡栟铫龙飞江韩喜彬张泳聪胡良明向波葛倩边叶萍成都理工大学沉积地质研究院四川成都610059 自然资源部海底科学重点实验室浙江杭州310012 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012

本文通过对南极宇航员海ANT36-C4-05岩心的放射性核素^(210)Pb、AMS^(14)C测年、XRF岩心扫描、多参数物性扫描和主、微量元素的测试分析,重建了该海区中全新世(6500 Cal a BP)以来的古生产力演变及其制约因素。研究结果表明,中全新世以... 详细信息

本文通过对南极宇航员海ANT36-C4-05岩心的放射性核素^(210)Pb、AMS^(14)C测年、XRF岩心扫描、多参数物性扫描和主、微量元素的测试分析,重建了该海区中全新世(6500 Cal a BP)以来的古生产力演变及其制约因素。研究结果表明,中全新世以来宇航员海古生产力波动较强,其演变趋势与南极气温变化基本一致,受海冰范围变化制约较大。在6500~5200 Cal a BP期间宇航员海古生产力随着温度升高和海冰范围减小而快速上升;在5200~3350 Cal a BP期间宇航员海的古生产力处于高值期,波动较小;在3350~2000 Cal a BP期间随着温度降低和海冰范围的扩大,硅质、钙质生产力下降;在2000~0 Cal a BP期间古生产力水平变化复杂,变化程度相较于之前小。同时,中全新世以来宇航员海区沉积记录较好地反映了5500 Cal a BP冷事件、DACP冷事件、MWP暖期和LIA冷事件的气候变化,受冷、暖事件影响导致的古生产力的变化最为明显。

关键词：宇航员海古生产力气候变化沉积环境

海洋沉积源-汇过程的驱动因素:以北部湾为例

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海洋学研究 2022年第3期40卷 17-32页

作者：许冬葛倩韩喜彬邓韬肖婷露自然资源部第二海洋研究所自然资源部海底科学重点实验室浙江杭州310012 自然资源部第四海洋研究所广西北部湾海洋资源环境与可持续发展重点实验室广西北海536000

北部湾是热带、亚热带陆架半封闭海湾,具有独特和复杂的源-汇过程,是研究陆海相互作用、海湾沉积动力学、海湾生态系统动力学、气候变化和人类活动影响的一个小型天然实验室。该文总结了在北部湾沉积物类型、沉积物来源、沉积物输运和... 详细信息

北部湾是热带、亚热带陆架半封闭海湾,具有独特和复杂的源-汇过程,是研究陆海相互作用、海湾沉积动力学、海湾生态系统动力学、气候变化和人类活动影响的一个小型天然实验室。该文总结了在北部湾沉积物类型、沉积物来源、沉积物输运和沉积格局、沉积环境变化与气候记录、人类活动对沉积环境的影响等方面的研究进展。针对存在的问题并结合当前的研究热点,对未来研究提出了如下建议:(1)加强北部湾现代沉积过程研究,重视物源端元特征的研究和现代直接观测研究;(2)聚焦泥质沉积中心,开展更多浅地层剖面、科学深钻孔和高分辨率沉积记录研究;(3)聚焦国家碳中和需求,深入研究北部湾沉积碳储库的规模、结构、增汇潜力和脆弱性;(4)推动与越南等国的国际合作调查研究;(5)基于系统科学思维加强与其他学科的交叉融合。

关键词：北部湾海洋沉积环境变化人类活动影响

超基性岩热液硫化物矿床磁性物质来源和磁异常特征

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地球物理学进展 2022年第4期37卷 1405-1413页

作者：胡智龙吴招才韩喜彬张家岭阳凡林赵宁山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590 自然资源部第二海洋研究所自然资源部海底科学重点实验室杭州310012 浙江大学海洋科学系舟山316021

围岩为超基性岩的热液硫化物矿床是一种重要的海底热液硫化物矿床类型,相比围岩为玄武岩的热液硫化物矿床,超基性岩热液硫化物矿床研究相对较少,磁性特征也更为复杂.超基性岩热液硫化物矿床在热液蚀变作用下产生磁铁矿和磁黄铁矿等磁性... 详细信息

围岩为超基性岩的热液硫化物矿床是一种重要的海底热液硫化物矿床类型,相比围岩为玄武岩的热液硫化物矿床,超基性岩热液硫化物矿床研究相对较少,磁性特征也更为复杂.超基性岩热液硫化物矿床在热液蚀变作用下产生磁铁矿和磁黄铁矿等磁性矿物,从而呈现出与玄武岩型热液矿床相反的强烈的正磁异常.在超基性岩热液硫化物矿床发育的初始阶段,高温热液流体与周围超基性岩作用发生蛇纹石化,开始产生磁铁矿等磁性矿物,呈现出强烈的正磁异常;随着热液系统持续活跃,超基性岩蛇纹石化程度逐渐增加,产生的磁性矿物含量也逐渐增加,呈现的正磁异常达到最强;随着热液活动逐渐停止,热液蚀变伴随的蛇纹石化反应逐渐停止,热液系统温度逐渐降低,无法继续维持还原环境,之前产生的磁黄铁矿和磁铁矿会被氧化成非磁性硫化物或氧化物导致其磁性大大降低形成弱的正磁异常.然而,如Lost City这样的低温活跃的超基性岩热液系统也表现为较弱的正磁异常,原因可能为低温环境下超基性岩的热液蚀变与高温流体不同,低温环境下的蛇纹石化过程中铁元素会转移到所生成的非磁性水镁石等岩石中,导致也形成弱的正磁异常.

关键词：超基性岩热液系统硫化物矿床磁异常

阿蒙森海西部陆架边缘冰山犁沟的形态特征及影响因素研究

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极地研究 2023年

作者：赵宁高金耀马朋云韩喜彬孙曦阳凡林葛倩董超陆晓鸣杨春国自然资源部海底科学重点实验室自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室山东科技大学测绘与空间信息学院自然资源部第二海洋研究所

冰山犁沟作为典型的冰山侵蚀地貌,其形态特征和影响因素研究涉及到冰山的形态、龙骨深度和漂移方向,有助于了解冰架边缘裂解历史和动态。本文通过解译南极阿蒙森海西部陆架边缘的高精度多波束水深地形,发现了大量的冰山犁沟,并运用V指... 详细信息

冰山犁沟作为典型的冰山侵蚀地貌,其形态特征和影响因素研究涉及到冰山的形态、龙骨深度和漂移方向,有助于了解冰架边缘裂解历史和动态。本文通过解译南极阿蒙森海西部陆架边缘的高精度多波束水深地形,发现了大量的冰山犁沟,并运用V指数模型,分析了冰山犁沟与波纹脊的形态与分布特征,统计了冰山犁沟的走向、长度以及沟内波纹脊的脊高度和脊间距,对其影响因素进行了探讨。基于冰山犁沟的宽深比、V指数大小以及横截剖面形态特征很好地指示了形成犁沟的冰山龙骨的尺寸与形状,表明研究区内所有冰山犁沟主体走向为NEE—SWW,较完整犁沟主体走向为NE,主要与向陆架外缘流动的沿岸流有关;部分较长犁沟走向为NW,主要与向西沿岸流、偏东下降风或南极陆坡流有关。冰山犁沟V指数平均值为0.132,中位数为0.121,其宽深比平均值为32,中位数为27。较小的宽深比和V指数表明,冰山犁沟的形成主要与小尺寸的冰山有关,冰山龙骨较深、较尖锐。冰山犁沟内部或者边缘分布着波纹脊微地貌,脊高度为0.1～5.7 m,平均脊高度为2.0 m,脊间距为10～288 m,主要由成组冰山受潮汐上下垂直作用在冰山后缘堆积沉积物形成。

关键词：冰山犁沟冰山龙骨形态特征及影响因素阿蒙森海