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南沙海区百余万年来的放射虫组合及古海洋学事件

王汝建  
【摘要】: 南沙海区深海沉积柱状样17957和17959记录了百余万年来的沉积历史,是南海首次获得的连续,详尽的古海洋学长记录。通过对两柱状样200余块样品的微体古生物及地球化学等的分析,建立了百余万年来的放射虫生物地层带与年龄框架;揭示了冰期旋回中长时间尺度上生源与非生源物质的沉积过程及SiO_2的溶解事件;并着重探讨了第四纪以来的放射虫组合变化及所反映的古海洋学事件,水团变化历史与中更新世革命事件在放射虫与浮游有孔虫中的反映。 通过对南沙海区17957和17959柱的研究显示,火山灰与磁化率有很好的对应关系可以作为地层划分和对比的依据。17957柱的古地磁记录显示哈拉米洛事件(Jaramillo)的顶底深度分别是966 cm和1016 cm。布容期与松山期的界线(B/M Boundary)在深度796-798 cm处,略低于微波陨石产出层位,它们的相互验证为17957柱的地层划分提供重要地层学的基础。在17957和17959柱中首次发现7个放射虫标志种。根据其中5个标志种的初现与末现面建立了5个生物地层带(NR1-NR5)。它们分别是Buccinosphaera invaginata带(FAD,约0.21 Ma),Collosphaera tuberosa带(FAD,约0.42-0.46 Ma),Stylatractus universus带(LO,约0.43-0.46 Ma),Pterocorys campanula带(LAD,约0.72-0.73 Ma)和Anthocyrtidium angulare带(LAD,约ca.1.1 Ma)。它们的绝对年龄是通过放射虫事件,氧同位素以及古地磁记录确定的。这些放射虫的年龄很好地对应于赤道太平洋的年龄。这是中国海区第一次1.34 Ma以来的放射虫生物地层学研究。 根据南沙海区17957柱沉积物的研究显示,生源钙质与硅质成份的变化大致呈相反的趋势,其变化以深度880-900 cm为界,界线以上蛋白石含量和放射虫丰度占优势,界线以下碳酸钙,粗组份含量和浮游有孔虫丰度占优势。非生源物质的变化以460-480 cm深度为界,界线以上含量逐渐降低,界线以下的高含量是因为含有大量的火山灰成份。17957柱1.34 Ma以来的沉积速率和生源与非生源物质的堆积速率的变化趋势几乎是一致的,并且可以划分出9个高峰值期和4个长时间的低值期,它们可能反映了表层水生产力的变化。17957柱1.34 Ma以来的放射虫含量、堆积速率、碎壳率的变化显示有17个低值期(R1-R17),其中R13(0.87-0.89 Ma)和R15(1.03-1.05 Ma)为强烈的SiO_2溶解事件(Ⅰ和Ⅱ)。而R12(0.79-0.81 Ma)和R17(1.28-1.32 Ma)的低值是由于火山灰的稀释作用造成的。SiO_2溶解事件不仅反映在部分属种百分含量上,而且也反映在因子分析所得因子3的载荷分布上。 根据南沙海区17957柱Q型因子分析显示:因子1代表热带组合,其优势种是T.octacantha+O.stenozona,可作为生产力的标志。因子2代表赤道组合,其优势种是Pterocorys zancleus group,Botrocyrtis scutum,Peromelissa phalacra,Hexapyle spp.,Pyloniidae gen.et sp.indet.。该组合中的Lophophaena hispida是赤道冷水舌的标志种,可以用来指示赤道冷水团的变化。因子3代表抗溶解组合,其优势种是Acanthodesmia sp.,Liriospyris reticulata和Thlolspyris sp.。它们在0.87-0.89 Ma和1.03-1.05 Ma有突然急剧增加的高峰值。因子4代表中层水组合,其优势种是Dimelissa thoracites和Dimelissa sp.,前者被认为的深水种。 南沙海区1.34 Ma以来的放射虫组合和水团组合在时间序列上的变化以7个转折期为特征,它们分别反映不同的古海洋环境的变化。①0.88-0.90 Ma(δ~(18)O 21/22期界线,中更新世革命事件),放射虫组合变化与表层水组合大幅度下降,中层水和广深水组合加强可能反映表层水团受中更新世革命影响造成冰盖增长而导致水温下降,中层水团的影响开始。②0.60-0.62 Ma(δ~(18)O 14/15期界线),放射虫组合的变化与表层水组合的下降,中层水组合的上升可能反映表层水温的下降及中层水团开始增强。③0.40-0.42 Ma(δ~(18)O 11期),放射虫组合和浮游有孔虫(G.ruber Pink和G.rubescens)的变化与下降的表层水组合,上升的中层水组合可能反映表层水温由低向高的转变及中层水团的强化。④0.18-0.22Ma,次表层水组合明显下降,中层水组合明显增强,可能反映间冰期水温由高向低的转变以及中层水团的增强。⑤0.18-0.12 Ma,次表层水组合明显增强,中层水组合急剧下降。可能反映末次间冰期中层水团的急剧减弱,次表层水团的明显增强。⑥0.12(δ~(18)O 5e期)至0.06-0.08 Ma(δ~(18)O 4/5期界线),放射虫组合和浮游有孔虫(G.conglomerata,G.truncatulinoides L和G.ruber Pink)的变化与次表层水组合明显减弱,中层水组合急剧增强到最大值,可能反映末次冰期低温的开始,深的温跃层和中层水团的急剧增强。⑦0.06-0.08 Ma(δ~(18)O 4/5期界线)至现在,放射虫组合和浮游有孔虫(G.conglomerata)的变化与中层水组合急剧下降,次表层水组合明显增强可能反映末次冰期低温的开始,中层水团的影响减弱,次表层水团的影响增强。 中更新世革命事件在南沙海区17957柱中的反映是以放射虫与浮游有孔虫丰度及其比值为特征。事件后的放射虫和浮游有孔虫丰度平均值以及放射虫与浮游有孔虫比值分别是事件前的2倍,0.6倍和4倍。这种变化与V(?)ring海台深海钻探显示的强脉冲式有孔虫的堆积相反,可能显示了中更新世革命事件对高纬与低纬区的生物作用和影响是不同的。


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