南海晚新生代中层水和深层水的演变及其全球意义

本项研究以中法合作南海航次等国际合作为基础，对南海大量表层沉积样品、5个晚第四纪中层水和深层水柱状样以及晚新生代2个大洋钻探岩芯（ODP1148和ODP1143站）的底栖有孔虫及其壳体化学（氧碳稳定同位素、Mg/Ca比值和B/Ca比值等）开展分析，结合底栖和浮游有孔虫AMS-C14测年以及碳酸盐、有机碳含量等沉积地球化学测定，采用多种替代性指标，再造南海中层水和深层水晚新生代以来的演变历史，包括南海深部水年龄、流向和强弱变化等，并通过与南海上层水（表层水和次表层水）、西太平洋深部水的古海洋记录比较，揭示盆地演化过程中以及冰期旋回中南海作为边缘海的深部海流响应模式，为"南海深海过程演变"重大研究计划的边缘海"生命史"研究提供重要的依据，也为研究大洋深部环流和碳循环等全球变化的机制做出国际贡献。

本项研究通过国际合作建立起有孔虫壳体B/Ca比值分析的实验室方法，对南海表层沉积和晚第四纪柱状样中底栖有孔虫及其壳体化学（氧碳稳定同位素、Mg/Ca比值和B/Ca比值等）开展分析，结合底栖和浮游有孔虫AMS 14C测年，采用多种替代性指标，再造南海深部海水的演变历史，发现冰期旋回中南海深部环流的变化对上层海洋的碳循环和气候变化有重大影响，为南海深部计划的边缘海“生命史”研究提供了新的科学依据。主要研究进展如下：.1）揭示现代和全新世南海深部海水的通风很强，而末次冰期显著减弱，导致冰期南海南部深层水的年龄比南海北部的明显偏老。这可能与当时太平洋深层环流减弱、南海在水深~1500m存在明显的深部水文界限有关。.2）发现晚第四纪冰期旋回中南海存在海洋与大气之间的CO2源汇格局转换，末次冰期南海的弱“碳源”效应失效，而成为大气CO2的汇。这在一定程度上与深部海水的通风减弱、底层海水[CO32-]浓度升高有关。.3）末次冰消期南海北部的深层水年龄比全新世和末次冰期的年轻，说明末次冰消期南海没有受到南大洋深部“老碳”水的影响，反而指示了相对年轻的北太平洋深层水NPDW的形成、并进入南海。