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底栖有孔虫揭示1.3Ma以来葡萄牙岸外底层水团特征与地中海溢出流强度演化
2021-01-07 | 编辑: | 【

  德雷克海峡与塔斯马尼亚海道的打开、巴拿马海道与印尼海海道的关闭、直布罗陀海峡的关闭与打开等,这些大洋环流关键通道都影响着全球环流系统格局,并通过水循环影响全球气候系统与环境。自从直布罗陀海峡在晚中新世(距今约500万年前)重新打开后,地中海中深层水团携带大量高温、高盐水(地中海溢出流MOW)如瀑布般泻入大西洋,其主流沿着葡萄牙岸外陆架、陆坡一直向北可延伸至挪威-格陵兰海,促进了北大西洋深层水形成,加强了大西洋经向翻转流、从而贡献于全球温盐环流。

  有孔虫群落包含丰富的环境信息,对水体环境变化响应敏锐,而底栖有孔虫对反映大洋底层水团具有明显优势。中国科学院南京地质古生物研究所李保华研究员团队的郭启梅博士与韩国、葡萄牙等国的科学家合作,对综合大洋钻探(IODP339航次U1391站位1.3Ma以来的沉积物进行了高分辨率分析。通过底栖有孔虫系统古生物学与定量统计研究,结合精确同位素地层年代建立,依据底栖有孔虫特征组合("Elevated Epibenthos" group)、关键分子Planulina ariminensis和同位素组成变化,揭示了长时间尺度上地中海溢出流的详细演化过程。研究成果发表于近期《第四纪科学评论》(Quaternary Science Reviews上。

  研究结果显示,地中海溢出流以氧同位素19-11、和19-21期间等水团加强为特征,尤其在高于现在20米海平面格局的氧同位素11期显著增强。而且以表生种组合为标志的地中海溢出流存在10万年、4万年和2万年的周期性特征。在中更新世气候转型(MPT)期间,底栖有孔虫群落及底层水体响应明显,以MPT之前受4万年周期主控、MPT之后受10万年周期主控为特征。

  这种变化反映了地中海溢出流对地球轨道岁差周期基础上斜率周期在中更新世转型的响应。地球轨道参数斜率通过影响全球海平面、东北大西洋水体密度梯度等驱动MOW变化,而岁差则通过影响地中海区气候干湿驱动MOW变化。另外,在冰期/间冰期尺度上,晚更新世底栖有孔虫群落和底栖有孔虫碳同位素变化,揭示了研究区在间冰期、冰期分别受MOW和冰期北大西洋中层水团影响,底层水体通风状况良好;而在冰消期则相对通风较差。

  该研究也为揭示上新世以来的地中海海溢出流演化提供了重要证据。

  这项工作得到了中国科学院战略性先导专项,国家自然科学基金,现代古生物学和地层学国家重点实验室以国际大洋发现计划的支持。

  论文相关信息:

  Guo, Qimei*, Li, Baohua*, Voelker, Antje, Kim, Jin-Kyoung, 2020. Mediterranean OutflowWater dynamics across the middle Pleistocene transition based on a 1.3 million-year benthic foraminiferal record off the Portuguese margin. Quaternary Science Reviews, 247: 106567. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106567

  Guo, Qimei, Li, Baohua*, Kim, Jin-Kyoung, IODP Expedition 339 Scientists, 2017. Benthic foraminiferal assemblages and bottom water evolution off the Portuguese margin since the Middle Pleistocene. Global and Planetary Change, 150: 94-108. http://dx.doi.org/10.1016/j.gloplacha.2016.11.004

底栖有孔虫揭示1.3Ma以来葡萄牙岸外底层水团特征与地中海溢出流强度演化

研究站位——IODP339航次U1391和现代地中海溢出流影响范围示意图

IODP1391站位指示地中海溢出流(MOW)强度的特征表生底栖有孔虫分子

IODP1391站位指示地中海溢出流(MOW)强度的特征表生底栖有孔虫分子

IODP1391站位1.3Ma以来特征表生底栖有孔虫分子含量与浮游有孔虫G. bulloides δ18氧、北纬37°太阳辐射量等变化对比

IODP1391站位1.3Ma以来特征表生底栖有孔虫分子含量与浮游有孔虫G. bulloides δ18氧、北纬37°太阳辐射量等变化对比





 
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