南海北部近6 Ma以來中層水體演化的底棲有孔蟲證據(jù)①

周 洋 陳 芳 蘇 新 劉 堅 莊 暢

(1.國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點實驗室 廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局 廣州 510075;2.中國地質(zhì)大學(xué)海洋地質(zhì)學(xué)院 北京 100083)

晚中新世以來全球氣候變化和海洋循環(huán)系統(tǒng)均發(fā)生重要轉(zhuǎn)型，全球氣候從晚中新到上新世的“溫室地球”環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橥砀率赖摹氨业厍颉杯h(huán)境，而世界大洋水體亦在三維尺度經(jīng)歷了復(fù)雜的演變［1］。在此劇烈演變過程中，海洋循環(huán)系統(tǒng)的變遷被認為在全球氣候系統(tǒng)演變中扮演著至關(guān)重要的驅(qū)動和調(diào)節(jié)作用，深入理解古深海循環(huán)狀況及水體的物理化學(xué)性質(zhì)對氣候變化機制研究有著重要的指示作用。有關(guān)晚中新世以來南海中深層水體循環(huán)演化和沉積環(huán)境研究，前人做了大量的工作，以南海北部下陸坡及海盆區(qū) ODP184航次鉆孔的研究相對較多［2，3］，但由于缺乏鉆孔巖芯資料，很少涉及有中陸坡到陸架區(qū)的相關(guān)研究。SH7B孔位于南海北部中陸坡神狐海域(圖1)，該站位水深1 108 m，處于南海中層水和深層水的交界處(約1 000 m)附近，是南海至今為止陸坡區(qū)不可多得的鉆獲晚中新世以來地層的巖芯鉆孔之一。該鉆孔沉積物中富含大量底棲有孔蟲且保存較好。由于底棲有孔蟲生活在水和沉積物界面附近，對海底沉積環(huán)境的變化極其敏感，因此可以利用海底沉積物中的底棲有孔蟲組合和殼體記錄的氧碳同位素特征對地史時期海底的沉積環(huán)境進行重建，包括底層水體的氧含量與流通狀況，海水表層輸出古生產(chǎn)力及深部水團結(jié)構(gòu)演化歷史等［4］。本文通過對SH7B鉆孔底棲有孔蟲群落結(jié)構(gòu)特征進行研究，并結(jié)合殼體同位素值分析結(jié)果，初步探討南海北部陸坡SH7B孔底層水體環(huán)境相對應(yīng)的南海中層水體晚中新世以來的演變歷史。段取樣不連續(xù)，底棲有孔蟲組合變化較大，因此利用SPSS軟件進行因子分析和聚類分析，識別出不同的生物組合。利用各組合中底棲有孔蟲優(yōu)勢屬種所指示的生態(tài)環(huán)境意義，并參照其他相關(guān)指標對南海北部陸坡中層水體的演化進行綜合分析。

圖1 研究鉆孔SH7B地理位置(圖中虛線為水深等值線，據(jù)文獻［5］修改)Fig.1 Location of the study Core SH7B(dashed-line contour showing water depth，modified from reference［5］)

1 研究材料和方法

SH7B孔取樣深度為194.18 m，但由于取芯率的原因，該鉆孔部分層段巖芯缺失。本文盡可能對所取巖芯進行分析。其中，0～23.35 m連續(xù)取樣，23.35～96.00 m未取芯，96.00～194.18 m間斷取樣，最大間隔27 m。

對該鉆孔175個樣品進行有孔蟲分析，取干重40 g，將樣品置于燒杯后，不加任何化學(xué)分散劑，在自來水中浸泡1～2天至完全散開，水洗過250目的銅篩(孔徑為0.063 mm)，留取篩上樣品在60°C以下烘干，再用100目(孔徑0.154 mm)的銅篩干篩粗組分，對大于0.154 mm的底棲有孔蟲個體進行全部鑒定，同時挑選底棲有孔蟲Uvigerina spp.送同濟大學(xué)海洋地質(zhì)國家重點實驗室進行殼體δ18O值和δ13C測試，相關(guān)方法前期發(fā)表論文已有敘述［5］，本文不再贅述。

對鑒定結(jié)果進行統(tǒng)計分析，并計算其豐度、分異度，內(nèi)生種、表生種含量等參數(shù)。由于本鉆孔部分層

2 研究結(jié)果

2.1 年代地層框架

主要依據(jù)浮游有孔蟲和鈣質(zhì)超微化石的生物地層事件［6］，并參照底棲有孔蟲 Uvigerina spp.的 δ18O和δ13C值曲線與南海北部ODP1148鉆孔氧同位素曲線的［7］對比結(jié)果，確定了SH7B孔的年代地層框架。該孔揭示的最老地層達中新統(tǒng)。其中0～23.35 m揭示了MIS8期以來的沉積，上新統(tǒng)/更新統(tǒng)界線位于104.85 m之下，年齡為1.806 Ma，中新統(tǒng)/上新統(tǒng)界線位于171.20 m處，年齡為5.332 Ma(圖2)。SH7B孔最底層樣品中仍見有大量浮游有孔蟲Globorotalia tumida tumida，根據(jù)該種初現(xiàn)面生物地層年齡為5.8 Ma［8］判斷，SH7B孔最底層樣品沉積年代小于5.8 Ma(圖2)。

2.2 同位素數(shù)據(jù)結(jié)果

圖2 SH7B孔年代地層框架及底棲有孔蟲氧碳同位素記錄Fig.2 Chronological framework，oxygen and carbon isotope records of benthic foraminiferal in Core SH7B

氧同位素δ18O值在晚中新世晚期到上新世早期5.8～2.8 Ma變化不大，其變化范圍為 2.21‰～3.26‰，平均值為2.62‰。晚上新世2.8～2.4Ma底棲有孔蟲氧同位素快速增長約8%，平均值為2.85‰。雖然該巖芯上新世部分層段未取芯，樣品缺失，但還是可以看出氧同位素曲線整體呈增長趨勢。早更新世(1.3～0.7 Ma)雖然樣品較少，但氧同位素值整體相對較高，其平均值為3.54‰。晚更新世氧同位素波動頻繁，其變化范圍為2.58‰～4.49‰，平均值為3.63‰。(圖 2)。

碳同位素波動變化亦較頻繁，但與氧同位素變化并未呈現(xiàn)完全相反的趨勢(圖2)。晚中新世到早上新世5.8～3.79 Ma對應(yīng)氧同位素的相對的低值，碳同位素整體偏負，其變化范圍為-0.85‰～-2.19‰，平均值為-1.6‰;晚上新世約3.65 Ma以來碳同位素值與氧同位素值變化趨勢相反，其在3.65～2.8 Ma快速增長約25%，平均值為-1.19‰。早更新世雖然樣品較少，但碳同位素值相對較為穩(wěn)定，其平均值為-1.01‰。晚更新世碳同位素波動頻繁，其變化范圍為-2.01‰～-0.03‰，平均值為-1.11‰。

2.3 底棲有孔蟲群落結(jié)構(gòu)特征

底棲有孔蟲鑒定結(jié)果表明，SH7B孔不同樣品中底棲有孔蟲含量及屬種組成變化較大。其豐度介于8～216個/40 g間，簡單分異度低于60，而底棲有孔蟲內(nèi)生種含量均大于50%(圖3)。三大類殼質(zhì)中，以玻璃質(zhì)含量占絕對優(yōu)勢，瓷質(zhì)殼和膠結(jié)殼相對較少(圖 3)。

共鑒定出底棲有孔蟲35屬56種，平均百分含量大于10%的部分優(yōu)勢屬種分布情況如圖4所示。由于少量屬種僅在個別樣品中出現(xiàn)，而同一屬種在不同層位含量變化亦較大，為了更好地分析該鉆孔中底棲有孔蟲屬種分布特征，將具有相同生態(tài)環(huán)境意義的部分種合并到屬，選取至少在三個樣品中百分含量超過2%的屬種，利用SPSS軟件進行相關(guān)統(tǒng)計分析。為了避免分析軟件引起的不必要的誤解，舍去鑒定底棲有孔蟲總數(shù)(統(tǒng)計量)小于40枚的部分樣品，使用沃德最小變量協(xié)方差矩陣和正交最大方差旋轉(zhuǎn)法對總共128個樣品中的34個屬種進行Q型聚類和R型因子分析，識別出4個不同的生物組合(圖3，5)和4個主因子，這4個主因子總共解釋了總方差的63.69%。不同組合中對主因子貢獻較大的屬種及相應(yīng)荷載值見表1。

以上相關(guān)分析統(tǒng)計結(jié)果表明，晚中新世到上新世底棲有孔蟲組合相對穩(wěn)定單一，由組合4組成(圖3)，但組合4內(nèi)部群落結(jié)構(gòu)各指標有少許差異。晚中新世晚期到早上新世5.8～3.79 Ma，底棲有孔蟲豐度、分異度相對較低，群落結(jié)構(gòu)中內(nèi)生種占絕對優(yōu)勢，平均含量為 85.84%，表生種較少，平均含量為14.06%;殼體類型多為列式殼或長柱狀殼體，以玻璃質(zhì)和膠結(jié)類為主，瓷質(zhì)殼含量多在8%以下;而3.79～2.4 Ma底棲有孔蟲表生種所占比例有所上升，平均含量上升到20.56%，底棲有孔蟲豐度、分異度增加。更新世底棲有孔蟲主要由組合1、組合2、組合3構(gòu)成，組合4僅在更新世早期個別樣品中出現(xiàn)(圖3)，底棲有孔蟲豐度、分異度及殼體組成變化頻繁(圖3)。

圖3 SH7B孔底棲有孔蟲群落結(jié)構(gòu)特征Fig.3 The characters of benthic foraminiferal communities in Core SH7B

圖5 SH7B孔底棲有孔蟲聚類分析結(jié)果Fig.5 The result of clustering analysis of benthic foraminifera from Core SH7B

3 底棲有孔蟲群落生態(tài)環(huán)境分析

因子和聚類分析識別出4個不同的生物組合，分別代表了4種不同的沉積環(huán)境(圖3，5、表1)。根據(jù)群落中主要底棲有孔蟲屬種的生態(tài)環(huán)境意義對不同組合所代表的沉積環(huán)境進行分析:

底棲有孔蟲組合1(Ma-Py)以Melonis占有絕對優(yōu)勢，該屬主要包括M.berleeanu和M.affinis。其中，M.berleeanu為大的表生機會種，被認為在陸源植物型碳屑類有機質(zhì)高持續(xù)供給的環(huán)境下含量較高［9］，而M.affinis在南海為高生產(chǎn)力屬種，在高有機質(zhì)供給的一般含氧量環(huán)境下占優(yōu)勢［10］;Pyrgo spp.、Martinottiella communis分別為表生種和膠結(jié)殼體機會種，在富氧環(huán)境和中等到低有機碳通量環(huán)境下占優(yōu)勢，這兩個種在一定程度上被認為是富氧環(huán)境的指示劑;Planulina wuellerstorfi是典型的喜氧深水種，常見于高氧、高能或低有機碳含量的水體中［11］;該組合中出現(xiàn)的Uvigerina spp.一般在淺內(nèi)生微環(huán)境中富集，在高能沉積物中繁盛，該屬受氧含量的限制低，在有機炭富集的沉積物中，其生存不受氧含量的限制。該底棲有孔蟲組合代表了有持續(xù)低到中等有機質(zhì)供給的富氧環(huán)境到一般氧含量環(huán)境，同時受陸源植物型碳屑輸入及季節(jié)性有機質(zhì)供給影響明顯。

組合2(He-Py)中Hoglundina elegans最初被認為主要受營養(yǎng)量的控制，在中等到富營養(yǎng)環(huán)境［9］下富集，它的持續(xù)出現(xiàn)表明了有機質(zhì)到達海底的持續(xù)性，代表高的表層初級生產(chǎn)力環(huán)境［12］。另有研究表明該種在一般缺氧環(huán)境［13］和缺氧環(huán)境下仍可生存［14］;該組合中 Pyrgo spp.、Lenticulina spp.在南海均為中層水體中的常見表生種，在富氧環(huán)境下富集;而有關(guān)Nodosaria spp.微生境的描述較少、該種為長柱型殼體，推斷該種可能為淺內(nèi)生種，在中等到高有機炭的一般缺氧環(huán)境下占優(yōu)勢［15］;Cassidulina spp.在SH7B孔中主要包括C.carinata和C.crassa，其中C.carinata是高有機質(zhì)通量沉積環(huán)境中的主要種［16］，是喜營養(yǎng)類底棲有孔蟲;而C.crassa在印度洋被發(fā)現(xiàn)在低到中等有機碳通量環(huán)境下占優(yōu)勢［17］。該組合中底棲有孔蟲以內(nèi)生種和外生種混雜出現(xiàn)為特征，表明沉積環(huán)境復(fù)雜多變，整體為中等有機質(zhì)供給的一般氧含量環(huán)境，受季節(jié)性有機碳供給的影響相對較小。

表1 SH7B孔底棲有孔蟲組合及其對沉積環(huán)境的指示Table 1 Benthic foraminiferal assemblages of Core SH7B and their interpreted environments

組合 3(Cm-Gl)中 Chilostomella mediterranensis、Globobulimina spp.、Bolivina spp.均為深內(nèi)生種，這些種在持續(xù)有機質(zhì)供給的缺氧環(huán)境下占絕對優(yōu)勢，通常指示表層生產(chǎn)力較高、有大量食物供應(yīng)的水體環(huán)境［18，19］;該組合中 Bulimina spp.在 SH7B 孔中主要包括了Bulimina marginata和Bulimina striata。目前有關(guān)B.striata種生態(tài)環(huán)境的描述論述較少，該種與B.marginata為形態(tài)學(xué)上的相似種，反映了高的表層生產(chǎn)力條件下的持續(xù)有機質(zhì)供給環(huán)境。該組合中所出現(xiàn)的屬種均為內(nèi)生境種，共同反映了有高且持續(xù)的有機質(zhì)供給的缺氧環(huán)境，幾乎不受季節(jié)性有機質(zhì)供給的影響或影響較少。

組合4(Gs-St)中 Globocassidulina subglobosa在以往相關(guān)研究中多被認為是低到中等有機碳通量［20］或低氧環(huán)境的指示種［21］，在SH7B晚中新世到上新世巖芯中該種為優(yōu)勢種，所占因子荷載值較高;Stilostomella spp.為該組合中第二大優(yōu)勢種，該種為淺內(nèi)生種，在印度洋、太平洋、大西洋晚中新世到上新世地層中大量出現(xiàn)［22］，大量的Stilostomella還可能與表層高生產(chǎn)力或者底流不暢有關(guān)，指示分層差、通氣差、低氧的底層水體環(huán)境［2，21］;Sphaeroidina bulloides為南海中層水體中的常見種，對食物供給和氧含量有較大適應(yīng)區(qū)間，受食物供給和氧含量水平不同往往表現(xiàn)出不同的殼體大小分布特征［23］，該種在SH7B孔中多以小個體出現(xiàn)。對于該組合中有關(guān)Dentalina communis、Amphicoryna scalaris微生境的研究相對較小，但這兩個種與Nodosaria spp.為形態(tài)學(xué)上的相似種，均為長柱形殼體，這些種通常在中等到高有機炭含量的一般含氧量環(huán)境下占優(yōu)勢。該組合中所出現(xiàn)的Uvigerina spp.通常大量出現(xiàn)于溫暖、低氧、高營養(yǎng)的中層水，在現(xiàn)代西太平洋和南海的中深層水體中有較高的比值［10，23］。該組合中出現(xiàn)的 Cibicides在多種沉積環(huán)境下均有出現(xiàn)，通常認為其為表生種，喜歡生存于高能的沉積物表面［24］，而在受較強底流影響下的高季節(jié)性低營養(yǎng)環(huán)境［22，25］，和在低溶解氧和低食物供給的環(huán)境影響下亦較為繁盛［23，26］。Cibicides種群在 SH7B上新世早期約3.79 Ma以來地層中的含量逐漸升高，常與Oridorsalia umbonatus和Gyroidina spp.等富氧種和機會種同時出現(xiàn)(圖4)，指示底層水體中氧含量稍有增加或季節(jié)性有機質(zhì)輸入的增強。中新世晚期和上新世早中期底棲有孔蟲組合4(Gs-St)占優(yōu)勢，整體反映低到中等有機質(zhì)供給的一般缺氧環(huán)境，季節(jié)性有機質(zhì)的輸入和氧含量在上新世逐漸增強。

4 討論

4.1 晚中新世到早上新世沉積環(huán)境演變

底棲有孔蟲氧同位素值常被用來指示全球冰蓋消融及海平面變化特征。根據(jù)SH7B孔底棲有孔蟲氧同位素值判斷，5.8～2.8 Ma氧同位素平均值相對較低(圖6)，指示氣候相對溫暖且海平面相對較高，氧同位素曲線波動不大，指示當時氣候雖有波動，但程度有限。在2.8 Ma后氧同位素平均值急劇減少(圖6)，指示氣候急劇轉(zhuǎn)冷。

SH7B孔晚中新世到早上新世5.8～2.8 Ma底棲有孔蟲組合并沒有發(fā)生明顯變化(圖6)，底棲有孔蟲組合所出現(xiàn)的屬種多為中陸坡區(qū)一般營養(yǎng)及低氧環(huán)境下的常見類型，總體與該時期印度、太平洋海區(qū)中層水體所出現(xiàn)的殼體類型相似［27，28］。底棲有孔蟲組合指示當時底層水體為低到中等有機質(zhì)供給的一般缺氧環(huán)境。

4.1.1 5.8～3.79 Ma底棲有孔蟲群落結(jié)構(gòu)對“生物勃發(fā)”事件的響應(yīng)

圖6 SH7B孔底層水體沉積環(huán)境綜合分析Fig.6 The analysis of bottom-water sedimentary environments on Core SH7B

對應(yīng)底棲有孔蟲殼體氧同位素5.8～2.8 Ma的相對低值和穩(wěn)定的底棲有孔蟲組合，底棲有孔蟲殼體碳同位素及底棲有孔蟲群落結(jié)構(gòu)其他各指標卻在3.79 Ma前后發(fā)生顯著變化。5.8～3.79 Ma底棲有孔蟲殼體碳同位素值極端偏負，平均約為-1.6‰;底棲有孔蟲豐度、分異度較低，內(nèi)生種含量相對較高，表生種的含量較低，所出現(xiàn)屬種以低氧水體中常見的內(nèi)生種為主(圖4)，同時碳酸鈣的百分含量較低而底棲有孔蟲占全群的百分比(通?？梢源嬗锌紫x碎殼率指標用來指示殼體的保存狀況)達全巖芯的最高值(圖6)，指示該時期浮游鈣質(zhì)生物生產(chǎn)力較低或者鈣質(zhì)殼體的保存狀況惡化。鏡下觀察見浮游有孔蟲殼體碎殼率極高，證明強烈溶解作用的存在。SH7B孔5.8～3.79 Ma底棲有孔蟲群落結(jié)構(gòu)特征和殼體碳同位素極端偏負及其對應(yīng)的強烈的碳酸鹽溶解作用在南海ODP184航次的其他鉆孔中亦有揭示。南海北部ODP1148站位浮游有孔蟲碎殼率和底棲有孔蟲百分含量從5.4 Ma起急劇上升，在 4.8～3.4 Ma達頂峰［29］，1148A孔發(fā)生以5.8 Ma為中心的多期次碳同位素負偏移現(xiàn)象［3］。南海南部ODP1143站位碳酸鹽沉積在5～4.6 Ma亦受到很強的溶解作用影響［30］，這些現(xiàn)象似乎表明這一時期發(fā)生的碳同位素偏負和殼體溶解現(xiàn)象在南海北部和南部具有相似性與可比性。

南海北部陸坡區(qū)SH7B孔5.8～3.79 Ma有孔蟲殼體溶解及碳同位素負偏移現(xiàn)象發(fā)生在晚中新世到早上新世間歇性的相對溫暖期，該時期南海南部ODP1143鉆孔研究資料表明該時期(6～4 Ma)氣候相對較暖，陸地植被擴大，陸源物質(zhì)的化學(xué)風(fēng)化強度急劇降低，南海表層輸入的陸源營養(yǎng)鹽減少，導(dǎo)致反映表層生產(chǎn)力的硅質(zhì)生物相對貧乏［30］。南海北部陸坡區(qū)SH7B站位該時期硅藻及放射蟲等硅質(zhì)生物的缺失亦證實當時相對較低的陸源營養(yǎng)物質(zhì)輸入和較低的表層古生產(chǎn)力［5］。溫暖期較低的表層古生產(chǎn)力環(huán)境下發(fā)生的殼體溶解和碳同位素偏負現(xiàn)象可能由于水團性質(zhì)發(fā)生變化而引起，這一現(xiàn)象在赤道太平洋［31，32］，大西洋［33］，南太平洋［34］，印度洋［35］均有發(fā)現(xiàn)，推測當時底層水體性質(zhì)的變化可能是影響SH7B孔3.79 Ma前后底棲有孔蟲群落結(jié)構(gòu)指標及殼體碳同位素差異的主要因素。

南海北部陸坡SH7B孔5.8～3.79 Ma浮游有孔蟲殼體的強烈溶解作用及底棲有孔蟲殼體碳同位素值偏負事件與廣泛分布于印度洋、太平洋海區(qū)晚中新世到上新世的“生物勃發(fā)”事件(9.0～3.5 Ma)［36］相對應(yīng)，對應(yīng)于該“生物勃發(fā)期”的后期階段或即將結(jié)束期?！吧锊l(fā)”期的大洋水體淺表層高含量的營養(yǎng)物質(zhì)和大量硅質(zhì)生物沉降到海底的過程中發(fā)生的耗氧分解反應(yīng)降低了海水和沉積物界面附近可利用的溶解氧含量，在此過程中釋放的CO2會導(dǎo)致水體偏酸，增加了海底碳酸鈣的溶解，同時有機質(zhì)的氧化影響了孔隙水中的溶解無機碳的碳同位素值，導(dǎo)致底棲有孔蟲殼體的碳同位素值偏負。但由于受大洋環(huán)流影響程度不同，不同水團運移距離和滯留時間長短有所差異，導(dǎo)致不同區(qū)域水體中CO2含量變化引起的碳酸鈣的溶解強度及底棲有孔蟲殼體的碳同位素偏負現(xiàn)象在各地持續(xù)時間長短和偏負程度上有一定差異。

南海北部陸坡底層水體的化學(xué)性質(zhì)在5.8～3.79 Ma可能受太平洋中層水團影響而發(fā)生變化。由于構(gòu)造運動的影響，印尼海道在6～4 Ma逐漸關(guān)閉［37］，逐漸阻斷了印度洋與太平洋的水體交換，但當時南海與西太平洋中層水及深層水體的連通性仍較強［38］。晚中新世晚期，太平洋中深層水體受到“地中海鹽度危機”和南極冰蓋階段性短暫擴張造成的北大西洋底層水和南大洋深部溫鹽環(huán)流改組的影響，其流通性逐漸減弱［38］，使得受“生物勃發(fā)”影響的缺氧的太平洋中層水和深層水在南海的滯留時間增加，在一定程度上增強了碳酸鈣的溶解，并導(dǎo)致底棲有孔蟲殼體的碳同位素更為負偏。對比南海ODP184航次其他鉆孔，SH7B孔5.8～3.79 Ma底棲有孔蟲屬種組成有明顯差異，底棲有孔蟲豐度和分異度更低，內(nèi)生種含量大于60%，且殼體的碳同位素更為偏負，推測可能與SH7B孔更接近于南海中層水體的氧最小值區(qū)(oxygen minimum zone)有關(guān)，相對于水深更深的南海ODP184航次的其他鉆孔而言，中層水體中的氧含量比深層水體更低。

4.1.2 3.79～2.4 Ma底層水體的沉積環(huán)境

3.79～2.4 Ma，對應(yīng)沉積物中底棲有孔蟲百分比的急劇降低，即殼體碎殼率的降低，沉積物中碳酸鈣含量急劇增高達到全巖芯最高值(圖6)，底棲有孔蟲殼體碳同位素值增大均指示水體的溶解作用和腐蝕程度逐漸減弱。碳酸鈣平均含量達50%，高于現(xiàn)今表層樣碳酸鈣30%的平均含量(圖6)，說明這一時期南海鈣質(zhì)生物生產(chǎn)力相對較高，或受陸源物質(zhì)的稀釋作用影響較現(xiàn)今弱。底棲有孔蟲的豐度、分異度急劇升高，指示海水表層輸出到海底的有機質(zhì)逐漸增高或底層水體的含氧狀況有所好轉(zhuǎn)。3.79～2.4 Ma底棲有孔蟲所出現(xiàn)的屬種組合未發(fā)生明顯改變，整體仍以內(nèi)生種為主，其含量仍占75%以上，但表生種所占比例有所提高，平均含量由14.06%上升至20.56%，部分喜氧的表生種O.umbonatus和Gyroidina spp.類型開始出現(xiàn)(圖4)，指示南海中陸坡底層水體性質(zhì)開始發(fā)生細微變化，底層水體溶解氧含量有增大趨勢。這可能與4～2 Ma時巴拿馬海道逐漸關(guān)閉，南極冰蓋階段性快速消融，引起大洋環(huán)流格局的改變，太平洋水體的流通性又逐漸增強，進入南海的中層水和深層水體氧含量有所增加，SH7B孔底層水體的缺氧狀況稍有緩和，但緩和程度有限，還不足以徹底改變底棲有孔蟲組合。當然，由于該鉆孔取芯率的限制，部分層位由于沒有樣品，導(dǎo)致分辨率相對較低，相關(guān)結(jié)論需進一步驗證。

4.2 晚上新世及更新世底棲有孔蟲組合特征及環(huán)境指示意義

晚上新世，隨著喜馬拉雅山快速隆起及北半球冰蓋的形成，全球氣候由早上新世相對溫暖、均一的環(huán)境變?yōu)橥砩闲率兰案率谰哂械湫捅凇g冰期旋回的極端氣候環(huán)境［38］。SH7B孔底棲有孔蟲殼體δ18O值在晚上新世2.4 Ma后急劇增加(圖6)，指示北半球冰蓋進一步擴大，深海溫度急劇變冷，海底水循環(huán)加強。碳酸鈣含量自2.4 Ma之后顯著降低，表明南海北部陸源物質(zhì)的輸入量受喜瑪拉雅山和臺灣隆起的影響顯著增強。

自早更新世0.6 Ma以來，底棲有孔蟲殼體δ18O值與δ13C值、碳酸鈣和有機碳含量、底棲有孔蟲群落結(jié)構(gòu)內(nèi)部各指標均波動變化頻繁(圖6)，這一特征與南海ODP148航次其他鉆孔的研究記錄相似，均指示底層水體沉積環(huán)境受氣候波動變化及海平面升降影響明顯［39］。這一時期，東亞季風(fēng)區(qū)的陸地黃土沉積和海洋沉積物均指示東亞季風(fēng)強度顯著增強，季風(fēng)強度變化必然引起表層環(huán)流及表層輸出古生產(chǎn)力等一系列古海洋變化。同時晚上新世以來臺灣的隆起逐漸阻隔了南海與西太平洋深層水體交換強度，南海中層水體演化主要受東亞季風(fēng)強度和海平面變化引起的西太平洋中層水對南海影響程度變化共同控制。

對應(yīng)陸源有機質(zhì)的供給和海平面的波動變化，SH7B孔底棲有孔蟲組合自0.6 Ma以來主要以Cm-Gl，He-Py，Ma-Py交替出現(xiàn)為特征(圖6)。氧同位素高值期對應(yīng)冰期相對低海平面期，該時期碳酸鈣含量較低，表明陸源物質(zhì)輸入量相對較大，持續(xù)較高的陸源輸入物質(zhì)帶來大量的營養(yǎng)成分，引起沉積區(qū)表層生產(chǎn)力增高，大量有機質(zhì)沉降到海底耗氧分解引起底層水體缺氧，同時海平面下降亦可能使南海與太平洋水體的交換程度減弱，兩者共同導(dǎo)致南海北部陸坡區(qū)高有機質(zhì)輸入的缺氧狀況。該時期東亞冬季風(fēng)持續(xù)強盛，且?guī)缀醪皇芗竟?jié)性影響，SH7B孔底棲有孔蟲Cm-Gl組合中出現(xiàn)的種類均為在高且持續(xù)有機質(zhì)供給的低氧或缺氧環(huán)境下出現(xiàn)的內(nèi)生種。

氧同位素低值期對應(yīng)相對高海平面的溫暖間冰期，該時期SH7B孔碳酸鈣含量較高，表明陸源物質(zhì)輸入量相對較少，表層輸出到海底的有機質(zhì)相對較低，同時海平面上升使相對富氧的太平洋深層水對南海影響增強，使得南海北部陸坡在間冰期底層水體以低到中等有機質(zhì)供給的富氧環(huán)境到一般氧含量環(huán)境為特征。底棲有孔蟲組合Ma-Py中表生種和機會種繁盛，指示南海北部陸坡可能受間冰期季節(jié)性輸入有機質(zhì)供給影響明顯。

底棲有孔蟲組合He-Py指示了中等有機質(zhì)供給的一般氧含量環(huán)境，受季節(jié)性影響不明顯。該組合中內(nèi)生種和表生種同時出現(xiàn)，為冰期Cm-Gl與間冰期Ma-Py組合間的過渡類型。

5 結(jié)論

對南海北部SH7B孔晚中新世以來沉積物中底棲有孔蟲殼體氧碳同位素特征和群落結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)果表明晚中新世晚期到上新世早期的相對溫暖期，底棲有孔蟲組合Globocassidulina subglobosa-Stilostomella spp.(Gs-St)代表低到中等有機質(zhì)供給的一般缺氧環(huán)境。該時期南海北部SH7B孔所在的陸坡區(qū)陸源物質(zhì)輸入量有限，表層生產(chǎn)力相對較低，中層水體氧含量水平整體較低。5.8～2.8 Ma南海與開發(fā)大洋的連通性較好，太平洋中層水體對南海影響較強，南海北部陸坡區(qū)底棲有孔蟲分布主要受全球構(gòu)造活動和南極冰蓋消長引起的全球大洋環(huán)流的流通狀況和太平洋水體性質(zhì)變化影響明顯。5.8～3.79 Ma南海流通性較差，其中層和淺深層水體受太平洋偏腐蝕性的缺氧中深層水體影響較大。3.79～2.8 Ma南海北部陸坡中層水體流通性雖有改觀，但水體氧含量仍偏低，直到2.4 Ma以后中層水體含氧量才大幅增強。

2.4 Ma后，受喜馬拉雅山和臺灣快速隆起影響，南海與大洋水體間連通性減弱，南海北部陸坡區(qū)沉積環(huán)境受季風(fēng)強度和陸源物質(zhì)輸入影響加強。底棲有孔蟲組合主要以Chilostomella mediterranensis-Globobulimina spp.(Cm-Gl)，Hoglundina elegans-Pyrgo spp.(He-Py)，Melonis affinis-Pyrgo spp.(Ma-Py)組合交替出現(xiàn)為特征，其分布主要受東亞季風(fēng)強度和海平面變化引起的陸源有機質(zhì)輸入量的多寡和南海中深層水體的循環(huán)狀況共同控制。

致謝 感謝同濟大學(xué)海洋地質(zhì)國家重點試驗室為本次研究提供氧碳同位素測試，感謝評審專家的寶貴建議。

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