南海東北部表層沉積中鈣質(zhì)超微化石的分布特征

段 虓，陳 芳，彭學(xué)超，聶 鑫

(1.國(guó)土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510075;2.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州510075)

0 引言

南海是西太平洋的一個(gè)半封閉的邊緣海，地處熱帶、亞熱帶，表層海水生物生產(chǎn)力高，各類鈣質(zhì)浮游生物數(shù)量及種類繁多，其殼骸構(gòu)成了南海沉積物的重要組成部分。鈣質(zhì)超微化石作為海洋沉積物的重要組分之一，在古海洋學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用。對(duì)表層沉積中鈣質(zhì)超微化石的研究是進(jìn)行古海洋、古環(huán)境研究的基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)南海表層沉積中鈣質(zhì)超微化石的分布進(jìn)行了大量的研究(成鑫榮，1987;成鑫榮等，1991;劉傳聯(lián)等，2001;陳芳等，2002;王勇軍等，2007;Okada et al，1983;Fernando et al，2007)。然而南海東北部的研究資料相對(duì)較少，且未涉及到沿岸陸架區(qū)域(劉傳聯(lián)等，2001)。選取南海東北部從陸架到陸隆的188個(gè)表層沉積物樣品，對(duì)其中保存的鈣質(zhì)超微化石進(jìn)行鑒定和統(tǒng)計(jì)，初步查明該海區(qū)鈣質(zhì)超微化石的豐度、屬種組成及分布特征，并討論影響其分布的主要因素。

1 材料與方法

共分析樣品188個(gè)，站位分布如圖1所示，取樣水深在24～3 550 m之間。所有樣品均采用簡(jiǎn)易涂片法處理：用潔凈牙簽取少許沉積物置于載玻片上，加數(shù)滴蒸餾水，用牙簽充分?jǐn)嚢枋箻悠贩稚?，刮去粗粒沉積物，使細(xì)粒沉積物的懸浮液均勻分布在載玻片上。烘干后，用冷杉膠將蓋玻片黏在載玻片上制成固定片。將薄片置于Zeiss偏光顯微鏡下放大1 000倍鑒定，為避免遺漏稀有屬種，每個(gè)薄片觀察200個(gè)視域，并隨機(jī)統(tǒng)計(jì)其中10個(gè)視域的化石數(shù)量作為超微化石的相對(duì)豐度。

2 鈣質(zhì)超微化石分布特征

2.1 相對(duì)豐度與分布

南海東北部188個(gè)站位表層沉積中幾乎全部含有鈣質(zhì)超微化石，但數(shù)量相差十分懸殊，相對(duì)豐度的變化為(9～1 684)個(gè)/10視域。其中相對(duì)豐度為(9～500)個(gè)/10視域的樣品有134個(gè)，占71.2%;(500～1 000)個(gè)/10視域的樣品有 29個(gè)，占15.4%;大于1 000個(gè)/10視域的樣品有23個(gè)，占12.2%;未發(fā)現(xiàn)超微化石的樣品有2個(gè)，占1.1%。根據(jù)鈣質(zhì)超微化石相對(duì)豐度的大小，在平面上大致可劃分成3個(gè)區(qū)(圖1)。

圖1 樣品站位與超微化石相對(duì)豐度分布Fig.1 Map showing sample stations and relative abundance of nannofossils

A區(qū)：鈣質(zhì)超微化石相對(duì)豐度和分異度較低，一般少于500個(gè)/10視域，包括水深小于200 m的淺海陸架區(qū)(A1)、東沙群島東側(cè)上陸坡區(qū)(A2)。

B區(qū)：鈣質(zhì)超微化石相對(duì)豐度和分異度較高，一般在(500～1 000)個(gè)/10視域之間，分布在調(diào)查區(qū)南部水深200～2 800 m的陸坡區(qū)(B1)和東沙群島東北側(cè)的陸架—上陸坡區(qū)(B2)，其中2 000～2 800 m水深的下陸坡區(qū)豐度最高，達(dá)1 000個(gè)以上。

C區(qū)：位于調(diào)查區(qū)東南部水深大于2 800 m的陸隆區(qū)，超微化石相對(duì)豐度較低，一般少于200個(gè)/10視域。

南海東北部表層沉積物中的鈣質(zhì)超微化石共鑒定有17屬27種(不含再沉積化石)，主要屬種有Gephyrocapsa oceanica，G.spp.(small)，Emiliania huxleyi，F(xiàn)lorisphaera profunda，Calcidiscus leptoporus，Cricolithus jonesii，Ceratolithus cristatus，C.telesmus，C.simplex，Umbellosphaera irregulari，U.tenuis，Umbilicosphaera mirabilis，U.sibogae，Rhabdosphaera clavigera，R.stylifer，Scapholithus fossilis，Coccolithus pelagicus，Helicosphaera carteri，H.wallichii，H.kamptner，H.hyalina，Oolithus fragilis，Syracosphaeraspp.，S.pulchra，Scyphosphaeraspp.，Pontosphaeraspp.，Thoracosphaeraspp.等。其 中Gephyrocapsaspp.(small)包含了直徑 ＜3 μm 的G.ericsonii，G.sinuosa，G.aperta和G.rota等化石種類。部分樣品混有Discoasterspp.，Sphenolithusspp.，Reticulofenestraspp.和Pseudoemiliania lacunosa等再沉積化石。該化石組合在屬種組成上與南海其他地區(qū)表層沉積中的鈣質(zhì)超微化石相似，但優(yōu)勢(shì)屬種的相對(duì)含量有所差別(陳芳等，2002;王勇軍等，2007)。

2.2 優(yōu)勢(shì)屬種的分布

南海東北部表層沉積中鈣質(zhì)超微化石組合以Florishaera profunda，Gephyrocapsa oceanica，G.spp.(small)和Emiliania huxleyi為優(yōu)勢(shì)屬種，4個(gè)屬種的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和在幾乎所有站位(不包括豐度為0的站位)均可達(dá)到90%以上。前人的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn).profunda，G.oceanica和E.huxleyi也是整個(gè)南海的優(yōu)勢(shì)種，但在不同海域由于水深和環(huán)境的差異，各優(yōu)勢(shì)種的相對(duì)比例存在差別(劉傳聯(lián)等，2001;陳芳等，2002;Fernando et al，2007)。筆者重點(diǎn)討論了F.profunda，G.oceanica和E.huxleyi在調(diào)查區(qū)的分布(不包括化石豐度為0的樣品)。

圖2 超微化石優(yōu)勢(shì)種質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水深的關(guān)系Fig.2 Relationship between percentage of dominant species of nannofossils and water depth

圖 2給出了Florishaera profunda，Gephyrocapsa oceanica和Emiliania huxleyi質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水深的關(guān)系。

F.profunda的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0% ～100%之間變化，平均值為26.8%。該種的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨水深增加而升高的趨勢(shì)非常明顯。在小于200 m水深的沿岸陸架區(qū)，F(xiàn).profunda質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，部分站位甚至未發(fā)現(xiàn)本種;而在大于200 m水深的陸坡區(qū)，F(xiàn).profunda的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增多，多數(shù)站位達(dá)到50%以上;在水深大于2 800 m的區(qū)域，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到70%以上。

G.oceanica的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0% ～82.1%范圍內(nèi)變化，平均值為28.4%。該種的變化與F.profunda相反，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有明顯的隨水深增大而降低的趨勢(shì)。該種主要分布在小于200 m水深的陸架淺水區(qū)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在30%以上;而在200 m以深的區(qū)域，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，一般不超過(guò)15%。

E.huxleyi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為 0% ～42.4%，平均值為11.6%。該種在淺水陸架區(qū)相對(duì)較富集;在200～2 000 m水深范圍內(nèi)，亦有較高的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，一般在10% ～20%之間;在大于2 000 m水深的海盆區(qū)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低并呈明顯下降趨勢(shì)。

綜上所述，在離岸較遠(yuǎn)的陸坡區(qū)，F(xiàn).profunda在超微化石組合中占有明顯優(yōu)勢(shì);而在近岸淺水陸架區(qū)，G.oceanica和E.huxleyi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高?？傊?，質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低在3個(gè)優(yōu)勢(shì)種之間相互制約，此消彼長(zhǎng)。

3 討論

3.1 豐度分布的控制因素

圖3反映調(diào)查區(qū)鈣質(zhì)超微化石相對(duì)豐度分與水深的關(guān)系。隨著水深增加，超微化石的相對(duì)豐度由低到高，再由高到低。水深200～2 800 m的區(qū)域鈣質(zhì)超微化石豐度最高，小于200 m和大于2 800 m的區(qū)域超微化石豐度相對(duì)降低。以往的研究表明，超微化石的豐度分布在南海多個(gè)海區(qū)都存在上述規(guī)律(成鑫榮，1987;劉傳聯(lián)等，2001;陳芳等，2002)。因此水深應(yīng)該是控制鈣質(zhì)超微化石在表層沉積物中分布的最重要因素。前人認(rèn)為造成以上兩者超微化石豐度較低的原因各不相同，前者是陸源物質(zhì)稀釋作用的結(jié)果，而后者則受深海碳酸鹽溶解作用的影響(陳芳等，2002;王勇軍等，2007)。

圖3 超微化石相對(duì)豐度與水深關(guān)系Fig.3 Relationship between relative abundance of nannofossils and water depth

陸源物質(zhì)輸入的多少，直接影響鈣質(zhì)超微化石相對(duì)含量的高低。表層沉積物中陸源物質(zhì)多，超微化石相對(duì)豐度就低;陸源物質(zhì)少，超微化石相對(duì)豐度就高;這在調(diào)查區(qū)的A1和A2區(qū)表現(xiàn)較為明顯。根據(jù)對(duì)南海北部沉積物物質(zhì)來(lái)源的分析，研究區(qū)的陸源物質(zhì)主要由韓江、榕江等河流以及經(jīng)過(guò)臺(tái)灣海峽的洋流搬運(yùn)而來(lái)(邵磊等，2001，2009)。A1區(qū)不僅靠近華南大陸距離物源區(qū)最近，而且位于臺(tái)灣海峽進(jìn)入南海的入口區(qū)，因而沉積的陸源物質(zhì)最多。A2區(qū)靠近東沙群島東側(cè)，來(lái)自臺(tái)灣島的陸源物質(zhì)(邵磊等，2001)或東沙隆起剝蝕物(欒錫武等，2009)在該海域高速堆積。由于陸源物質(zhì)對(duì)表層沉積物中的鈣質(zhì)超微化石起了稀釋作用，所以A1和A2區(qū)超微化石的相對(duì)豐度偏低。

與A1、A2區(qū)不同，C區(qū)鈣質(zhì)超微化石相對(duì)豐度低，則是深海碳酸鹽溶解作用的結(jié)果。當(dāng)水深大于2 800 m時(shí)，由于碳酸鹽溶解作用加強(qiáng)，超微化石易溶種，如Scyphosphaeraspp.，Scapholithus fossilis，Syracosphaeraspp.，Rhabdosphaeraclavigera，Umbellosphaera tenuis等幾乎完全溶解，抗溶種也部分溶解，使鈣質(zhì)超微化石的相對(duì)豐度降低。C區(qū)多數(shù)站位的樣品中僅剩余少量Gephyrocapsa oceanica，F(xiàn)lorisphaera profunda，Emiliania huxleyi等較抗溶并在整個(gè)南海都較為繁盛的屬種。

B1、B2區(qū)位于離岸較遠(yuǎn)的陸坡區(qū)域，受陸源物質(zhì)的稀釋作用影響較小;并且B區(qū)水深適宜，碳酸鹽溶解作用的影響也很小，因此鈣質(zhì)超微化石相對(duì)豐度較高，尤其是在調(diào)查區(qū)南部的下陸坡區(qū)超微化石特別豐富。

3.2 優(yōu)勢(shì)屬種分布的控制因素

F.profunda，G.oceanica和E.huxleyi所適應(yīng)的環(huán)境各不相同。F.profunda主要生活在透光帶下部60～180 m水深之間(Beaufort et al，1997)。前人研究發(fā)現(xiàn)，該種在表層沉積中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水深的關(guān)系明顯，隨著水深增加而增大(Okada et al，1983)。同時(shí)，F(xiàn).profunda的分布還受到營(yíng)養(yǎng)鹽和光的控制，在營(yíng)養(yǎng)躍層淺、透光性差的水體中其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，反之亦然(Molfino et al，1990;Ahagon et al，1993)。G.oceanica為一喜養(yǎng)暖水種，該種與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)關(guān)系密切，通常在上升流區(qū)和沿岸陸架區(qū)較富集(王勇軍等，2007;Cheng et al，1997;Fernando et al，2007)。E.huxleyi是在世界大洋中廣泛分布的一種廣溫、廣鹽、廣養(yǎng)性種，在貧養(yǎng)(Cheng et al，1997)和富養(yǎng)(Kleijne et al，1989;Fernando et al，2007)海區(qū)均有富集。

在沿岸陸架淺水區(qū)，F(xiàn).profunda質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，可能與 2個(gè)因素有關(guān)：陸架區(qū)水深較淺，F(xiàn).profunda缺乏足夠的生存空間;陸源物質(zhì)的大量輸入，不僅稀釋了沉積物中的超微化石，而且也使海水的透光性變差，不適宜生活在下透光帶的F.profunda的生長(zhǎng)。F.profunda的低含量造成了G.oceanica和E.huxleyi在陸架區(qū)相對(duì)富集。同時(shí)，陸源物攜帶的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也為喜養(yǎng)種G.oceanica的勃發(fā)提供了條件。隨著離岸距離增大，陸源物質(zhì)的輸入減少、海水透光性增強(qiáng)，從而使適宜下透光帶生活的F.profunda的含量相對(duì)比例增高，G.oceanica和E.huxleyi相應(yīng)減少。在水深大于2 000 m的陸隆區(qū)，E.huxleyi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著水深增加呈顯著下降的趨勢(shì)，同時(shí)F.profunda的含量相對(duì)增加。這應(yīng)該是由于深海碳酸鹽溶解作用增強(qiáng)，個(gè)體細(xì)小、結(jié)構(gòu)纖細(xì)的E.huxleyi更加容易溶蝕。E.huxleyi等易溶種的加速溶解是造成陸隆區(qū)F.profunda富集的一個(gè)重要因素。綜上所述，優(yōu)勢(shì)種F.profunda，G.oceanica和E.huxleyi分布特征的差異是多種因素綜合作用的結(jié)果，其中水深、營(yíng)養(yǎng)鹽供應(yīng)和碳酸鹽溶解作用等因素的影響尤為重要。

4 結(jié)論

南海東北部表層沉積中的鈣質(zhì)超微化石相對(duì)豐度極不均勻。從區(qū)域分布來(lái)看，陸坡區(qū)域超微化石最豐富，尤其是在2 000～2 800 m水深的下陸坡區(qū);而沿岸陸架淺水區(qū)、東沙群島東側(cè)上陸坡區(qū)和水深大于2 800 m的陸隆區(qū)的豐度最低。

超微化石組合由17屬27種組成，以E.huxleyi，Gephyrocapsa oceanica，G.spp.(small)和F.profunda為優(yōu)勢(shì)種，與南海其他地區(qū)超微化石組合面貌相似。各優(yōu)勢(shì)種質(zhì)量分?jǐn)?shù)在平面分布上的差別較大，F(xiàn).profunda在遠(yuǎn)離海岸的區(qū)域占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而G.oceanica和E.huxleyi則在近岸淺水陸架區(qū)相對(duì)富集。

超微化石的分布是多種因素綜合作用的結(jié)果，水深對(duì)于化石豐度和優(yōu)勢(shì)種的分布都有明顯的控制作用。其他如陸源物質(zhì)的輸入、碳酸鹽溶解作用、海水透光性等因素也有明顯的影響。

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