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Astronomical tuning and magnetostratigraphy of Neogene biogenic reefs in Xisha Islands, South China Sea

Science Bulletin 2018年第9期63卷 564-573页

作者： Liang Yi Zhimin Jian Xinyu Liu Youhua Zhu Daojun Zhang Zhenfeng Wang Chenglong Deng State Key Laboratory of Marine Geology Tongji University Shanghai 200092 China Laboratory for Marine Geology. Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology Qingdao 266061 China China National Offshore Oil Corporation Ltd. Zhanjiang Branch Zhanjiang 524057 China Key Laboratory of Economic Stratigraphy and Palaeogeography Nanjing Institute of Geology and Palaeontology. Chinese Academy of Sciences Nanjing 210008 China State Key Laboratory of Lithospheric Evolution. Institute of Geology and Geophysics. Chinese Academy of Sciences Beijing 100029 China Institutions of Earth Science Chinese Academy of Sciences Beijing 100029 China University of Chinese Academy of Sciences. Beijing 100049 China

Biogenic reefs are one of two major depositional types in the South China Sea, and are constructed by coral, algae and bryozoa. The West Pacific is a major area of biogenic reef development and plays a critical role in the global carbon cycle. However, the lack of geochronological studies in previous works inhibits our understanding of their contributions. Herein, we conduct a cyclostratigraphic and magnetostratigraphic study on Neogene biogenic reefs using the XK–1 core that was drilled at the Shidao Island,Xisha(Paracel) Islands. The main findings of this study are:(1) the establishment of reliable magentostratigraphy for Ledong, Huangliu, Meishan and Sanya Formations;(2) the magnetic susceptibility variation can be inferred as growth index and tuned to the 405–ka long eccentricity cycle;(3) the astronomical geochronology suggests that the bottom ages for Ledong, Yinggehai, Huangliu, Meishan,and Sanya Formations are 2.2 Ma, 5.7 Ma, 10.4 Ma, 16.6 Ma, and 24.3 Ma, respectively; and (4) Earth's eccentricity and obliquity played predominant roles in biogenic reef establishment on orbital to tectonic timescales. Thus, the reported geochronology offers an opportunity to test the contributions of various factors and hypothesize their roles in the global carbon cycle in future.

关键词： Astronomical tuning Magentostratigraphy Magnetic susceptibility Biogenic reefs Neogene South China Sea

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Changing structure of benthic foraminiferal communities due to declining pH:Results from laboratory culture experiments

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Science China Earth Sciences 2019年第7期62卷 1151-1166页

作者： Shuaishuai DONG Yanli LEI Tiegang LI Zhimin JIAN Laboratory of Marine Organism Taxonomy and Phylogeny Institute of OceanologyChinese Academy of SciencesQingdao 266071China Key Laboratory of Marine Sedimentology and Environmental Geology First Institute of OceanographyMNR.Qingdao 266061China State Key Laboratory of Marine Geology Tongji UniversityShanghai 200092China Laboratoiy for Marine Biology and Biotechnology Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology(Qingdao)Qingdao 266061China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Center for Ocean Mega-Science Chinese Academy of SciencesQingdao 266071China

The ocean absorbs large amounts of CO_2 emitted from human activities, which results in a decrease in seawater p *** calcifying organisms such as foraminifera, are most likely to be affected by this declining pH. In this study, we collected sediments from five stations of different depths(34–73 m) in a continental shelf of the Yellow Sea. The entire benthic foraminiferal communities together with sea sediments were cultured under three constant pHs(8.3, 7.8, and 7.3) for 6 and 12 weeks in the laboratory to study their responses to pH or incubation time. The microcosm's experimental results obtained showed that most of the foraminiferal community parameters(abundance, species richness, Margalef index, and Shannon-Wiener diversity) decreased significantly(p<0.05) with the decline in pH in all the tested stations. The responses of foraminifera to the decline in p H were species-specific, for instance, Protelphidium tuberculatum and Cribroelphidiumfrigidum were highly sensitive to declining pH and were finally eliminated at low pH, while some species(e.g., Lagenammina atlantica, Verneuilinulla advena, V. propinqua, Haplophragmoides applanata, and H. canariensis) could tolerate low pH and acted as pH-tolerant species. In addition, the proportion of hyaline taxa showed a significant(p<0.05) positive correlation with pH, while agglutinated type showed a negative response. Furthermore, different incubation times(6 and 12 weeks) showed significant effects on the nearshore communities other than the offshore treatments, which were, however, entirely declined after 6 weeks' incubation under low p H manipulation. Our results indicated that nearshore foraminiferal communities showed rather a resilience to the declining p H and the offshore foraminifera, especially those in the central area of the Yellow Sea Cold Water Mass were found to be more sensitive to the decline in pH in the continental shelf sediments of the Yellow Sea.

关键词： Benthic foraminifera Community pH Laboratory culture experiment Yellow Sea

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Discovery of the marine Eocene in the northern South China Sea

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National Science Review 2019年第5期6卷 881-886页

作者： Zhimin Jian Haiyan Jin Michael A Kaminski Fabricio Ferreira Baohua Li Pai-Sen Yu State Key Laboratory of Marine Geology Tongji University Geosciences Department King Fahd University of Petroleum and Minerals Institute for Geosciences Universidade Federal Fluminense Nanjing Institute of Geology and Paleontology Chinese Academy of Sciences Applied Research Laboratories(NARLabs) Taiwan Ocean Research Institute(TORI)

The nature of the Eocene stratigraphy of the South China Sea (SCS) has been a mystery for *** the southern SCS, the Eocene system with marine deposits is often considered as representing part of the ‘Proto-South Chin... 详细信息

关键词： SCS Sr Discovery of the marine Eocene in the northern South China Sea China

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南海东北部末次冰盛期以来的水文气候变化

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第四纪研究 2021年第4期41卷 1031-1043页

作者：陈越王跃党皓文翦知湣同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

本研究以南海东北部MD18-3569孔(22°09.30'N,119°49.24'E;水深1320 m)上部10.09 m的沉积物为研究材料,利用浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体的氧同位素(δ^(18)O_(c))、Mg/Ca比值计算了表层海水剩余氧同位素(δ^(18)O_(residual)),重建了过去两万年以来(19.88~0.78 ka B.P.,时间分辨率约152 a)的表层海水盐度演变历史,结合南海其他站位降水重建记录,分析了研究区的水文气候变化特征。研究表明:1)南海南部和北部δ^(18)O_(residual)记录的长期趋势呈反相变化关系,即南海北部δ^(18)O_(residual)在末次冰消期逐渐偏负、全新世以来逐渐偏正,指示海表盐度先减小后增大,而南海南部δ^(18)O_(residual)则呈现先偏正、后偏负的变化特征。这种南、北反相变化关系表明末次冰消期过程中,随着北半球夏季辐射量逐渐增加,热带海洋上方的大气对流活动增强,包括南海南部在内的暖池区水汽蒸发及相关δ^(18)O分馏增强,同时东亚夏季风增强、把更多蒸发水汽传输至东亚大陆,途中在南海北部产生更多δ^(18)O偏轻的季风降水,导致研究区海表盐度降低、δ^(18)O_(residual)逐渐偏负。2)在千年尺度上,全新世东亚夏季风于1.4 ka B.P.、2.7 ka B.P.、4.4 ka B.P.、6.2 ka B.P.、7.2 ka B.P.和8.9 ka B.P.共出现6次降水减少事件,平均间隔约1500年,与中国东部石笋δ^(18)O记录的全新世千年尺度事件一致,可能受太阳辐照度变化影响。因此,末次冰盛期以来,研究区的δ^(18)O_(residual)主要受夏季风降水影响。

关键词：季风降水表层海水盐度过去两万年氧同位素分馏南海东北部

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末次冰消期西太平洋暖池上层海温千百年尺度变化

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科学通报 2019年第20期64卷 2151-2162页

作者：殷雅倩党皓文王跃乔培军翦知湣同济大学海洋地质国家重点实验室

西太平洋暖池是全球气候系统中最主要的海洋热源,暖池区表层海温的变化与低纬度大气环流紧密联系,而温跃层变化能够调控暖池区上层海水热含量和结构.为探索末次冰消期(末次冰盛期到全新世的过渡期)暖池区的上层海水温度变化,利用暖池核... 详细信息

西太平洋暖池是全球气候系统中最主要的海洋热源,暖池区表层海温的变化与低纬度大气环流紧密联系,而温跃层变化能够调控暖池区上层海水热含量和结构.为探索末次冰消期(末次冰盛期到全新世的过渡期)暖池区的上层海水温度变化,利用暖池核心区MD01-2386孔岩芯,分析混合层和温跃层浮游有孔虫壳体的δ18O和Mg/Ca指标,重建末次冰消期十年际分辨率的表层和温跃层温度记录.结果表明:(1)末次冰消期早期,表层和温跃层海水在20~21 ka展现小幅度的初始升温,与岁差参数的起始降低同步;(2)与海因里希冷事件1和新仙女木事件近乎同一时段,表层和温跃层海温都表现出升温停滞的平台;(3)冰消期过程中温跃层海温的变化幅度始终大于表层海温.表层和次表层浮游有孔虫的δ18O以及Mg/Ca温度变化与婆罗洲石笋δ18O的变化趋势高度吻合,反映了末次冰消期暖池核心区的温跃层动力、表层海温和大气对流活动之间的耦合关系.对比赤道外暖池区的降水指标记录,提出西太平洋暖池大气对流中心的位置迁移或强度变化是解释末次冰消期千年尺度变化期间暖池区降水变化区域差异的主要原因.另外,百年尺度上暖池上层水体指标记录都体现了明显的220~260 a的周期,与太阳活动的Suess周期近似,可能反映了暖池区上层水体变化对太阳活动的响应.

关键词：末次冰消期西太平洋暖池温跃层快速气候变化

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中-晚更新世南海北部上层水体结构的轨道尺度变化:IODP U1501站浮游有孔虫氧碳稳定同位素记录

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第四纪研究 2020年第3期40卷 605-615页

作者：张娜党皓文翦知湣同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

文章以南海北部IODP U1501站(18°53.09'N,115°45.95'E,水深2846 m)上部46 m沉积物岩芯为研究材料,基于浮游有孔虫混合层种Globigerinoides ruber壳体氧同位素建立了本站位1.5 Ma以来的氧同位素地层年代框架,结合次表层种Pulleniatina ... 详细信息

文章以南海北部IODP U1501站(18°53.09'N,115°45.95'E,水深2846 m)上部46 m沉积物岩芯为研究材料,基于浮游有孔虫混合层种Globigerinoides ruber壳体氧同位素建立了本站位1.5 Ma以来的氧同位素地层年代框架,结合次表层种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素数据,分析了中-晚更新世以来南海北部上层水体结构的轨道尺度变化。结果表明南海北部浮游有孔虫δ^18O冰期极盛期最重值在0.9 Ma和0.4 Ma之后发生阶段性变重;表层-次表层种之间的δ^18O差值(Δδ^18OP-G)反映的上层水体温度梯度在0.9 Ma和0.6 Ma阶段性减小,冰期-间冰期变化幅度在0.9 Ma和0.4 Ma后阶段性增大,反映了北半球冰盖扩张和东亚冬季风增强的阶段性变化特征。中更新世转型(MPT)δ^18O的主要变化体现在冰期极正值的增加,同时次表层海水的降温可能更为显著;中布容事件(MBE)期间表层δ^18O变重,次表层δ^18O维持稳定;MBE之后表层δ^18O在间冰期显著负偏,而次表层δ^18O则在冰期明显变重。MBE前的MIS 13期,表层δ^18O显著正偏,可能反映南海北部偏冷,与中国黄土指示该期偏暖湿的特征相联系,可能指示东亚中-低纬度之间的差异减小。U1501站记录的约0.5 Ma的碳同位素重值事件(δ13Cmax-Ⅱ),表现出两种浮游有孔虫δ13C的同步正偏的特征,可能与陆地储存更多12C、或者营养盐输入增多改变了大洋有机/无机碳比例有关;同时表层-次表层种之间的δ13C梯度显著减小,可能反映上层水体混合增强的现象。

关键词：上层海水结构氧碳同位素中更新世气候转型中布容事件南海北部

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中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录

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第四纪研究 2019年第2期39卷 316-327页

作者：王海粟党皓文翦知湣同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP... 详细信息

文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2 Ma以来ODP1146站***壳体δ^18O的变化可分3个阶段:1)1.2~0.9 Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41 ka斜率周期;2)0.9~0.6 Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100 ka偏心率周期开始强化;3)0.6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0.9 Ma以来南海北部上层海水δ^18O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9 Ma之后显著强化。其中,表层水体δ^18O只在冰期变幅增强,***所反映的次表层水体δ^18O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9 Ma浮游和底栖有孔虫δ^18O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9~0.6 Ma时期***的δ^18O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2 Ma以来ODP1146站***的δ^13C在0.02 Ma、0.49 Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ^13C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。

关键词：中更新世气候转型温跃层浮游有孔虫同位素南海北部

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西太平洋浮游有孔虫Globigerinita glutinata种内SSU rDNA多样性研究

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微体古生物学报 2019年第1期36卷 12-23页

作者：石峻峰类彦立李铁刚翦知湣李青霞中国科学院海洋研究所海洋生物分类与系统演化实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 自然资源部第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室青岛266061 同济大学海洋与地球科学学院上海200092

有孔虫分子鉴定和分子多样性研究多基于SSU rDNA序列片段分析,但某些浮游种内可能存在基因组内rDNA变化,影响分类学和分子生态学的研究结果。为了研究浮游有孔虫物种内是否存在rDNA多样性,本工作以采自热带西太平洋的浮游有孔虫Globiger... 详细信息

有孔虫分子鉴定和分子多样性研究多基于SSU rDNA序列片段分析,但某些浮游种内可能存在基因组内rDNA变化,影响分类学和分子生态学的研究结果。为了研究浮游有孔虫物种内是否存在rDNA多样性,本工作以采自热带西太平洋的浮游有孔虫Globigerinita glutinata活体标本作为研究对象,经形态学鉴定后,利用单细胞PCR和克隆技术,获得5个虫体的20条SSU rDNA目的片段(300—400 bp),同时对其序列结构进行了研究。结果显示,同种***出现了四类不同的SSU rDNA核酸类型。序列成对分析显示,该种遗传距离差异最长可达0.249,远高于其它物种。此外,同一样本不同克隆片段中,出现了高达四个不同的SSU rDNA核酸型。序列的差异主要集中在三个不同的高变异区,高可变区的长度范围为21 bp到63 bp。从差异序列的间隔分布推断,核糖体基因簇的重组可能是不同SSU rDNA核酸型出现的原因。本工作在国内首次揭示了热带西太平洋浮游有孔虫***种内的SSU rD NA核酸型,研究结果表明***的种内SSU rDNA变异性极大,复杂的生活史以及假基因的存在或许是造成该现象的原因。

关键词： Globigerinita glutinata 活体浮游有孔虫单细胞PCR 克隆技术 SSU rDNA多样性西太平洋

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热带西太平洋浮游有孔虫Globigerinoides ruber(白色)的基因型研究及其古海洋学意义

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微体古生物学报 2019年第1期36卷 1-11页

作者：李青霞类彦立李铁刚翦知湣石峻峰中国科学院海洋研究所海洋生物分类与系统演化实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心青岛266071 自然资源部第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室青岛266061 同济大学海洋与地球科学学院上海200092

Globigerinoides ruber是最常见的热带-亚热带浮游有孔虫种类,被广泛地应用于古环境重建。本实验通过浮游生物垂直拖网采集热带西太平洋海区目标站位表层200 m以浅水体中的浮游有孔虫,在体视显微镜下挑选出单个活体***(白色)个体,采用DO... 详细信息

Globigerinoides ruber是最常见的热带-亚热带浮游有孔虫种类,被广泛地应用于古环境重建。本实验通过浮游生物垂直拖网采集热带西太平洋海区目标站位表层200 m以浅水体中的浮游有孔虫,在体视显微镜下挑选出单个活体***(白色)个体,采用DOC法提取虫体的总DNA,利用有孔虫特异性引物扩增SSU rDNA目的片段。我们通过构建系统发育树研究了***(白色)基因型多样性,并比较了不同基因型***(白色)的形态差异和分布特点。ML/BI树显示:在热带西太平洋海区获得的***(白色)样本中,有两大基因型Type I和Type II,Type I又包括Type Ia、Type Ib2两种类型。Type I和Type II个体的形态特征和栖息环境存在明显差异:Type I个体的三个房室呈显著的球状,主要分布在表层30 m以浅的水体中;Type II个体的三个房室呈扁平的近似球状,主要分布在水深30 m以下的水体中。本工作是对热带西太平洋浮游有孔虫DNA分子数据的重要补充,旨在为古海洋学重建提供更加精确的替代性指标。

关键词：浮游有孔虫 Globigerinoides ruber SSU rDNA 基因型热带西太平洋古海洋学

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解读过去、预告未来:IODP气候与海洋变化钻探研究进展与展望

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地球科学进展 2017年第12期32卷 1267-1276页

作者：翦知湣党皓文同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

2013年启动的国际大洋发现计划(IODP)针对当前大气温室气体浓度急剧升高和全球变暖的气候变化现状,提出全球气候对CO2增高的响应、冰盖和海平面对全球变暖的响应、中—低纬水文循环的变化机制以及海洋碳化学体系的缓冲能力等4个科学挑... 详细信息

2013年启动的国际大洋发现计划(IODP)针对当前大气温室气体浓度急剧升高和全球变暖的气候变化现状,提出全球气候对CO2增高的响应、冰盖和海平面对全球变暖的响应、中—低纬水文循环的变化机制以及海洋碳化学体系的缓冲能力等4个科学挑战。截至2017年8月已经完成的8个IODP气候变化主题航次聚焦于亚洲—太平洋—印度洋区域的季风过程和西太平洋暖池的新生代演变,着重探索轨道—千年尺度上亚洲季风系统的变化特征和主导机制,以及构造时间尺度上亚洲季风与青藏高原隆升和剥蚀的动力联系。未来2年IODP将瞄准南半球高纬的冰盖、海冰、洋流和碳循环等气候因子,重点考察新生代西南极冰盖和海冰变化、白垩纪和古近纪南大洋的海洋环流和碳循环等。因此,IODP旨在深入探索以亚洲季风和西太平洋暖池为代表的热带海洋气候过程和以西南极冰盖为代表的高纬气候因子在多种时间尺度上的演变,为认识当前气候变化、预测未来气候趋势提供自然变化的科学依据。中国的优势在于全球季风概念和热带驱动假说方面的研究,特别是巽他陆架的气候效应。

关键词：国际大洋发现计划气候变化全球季风西太平洋暖池

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