遼河口近萬(wàn)年以來(lái)生物硅演化與碳埋藏通量的研究.pdf

1、沉積物巖芯通常保存著大量沉積環(huán)境和生態(tài)環(huán)境演變過(guò)程的信息，其中生物硅(BSi)記錄能反映硅質(zhì)生物生產(chǎn)力在時(shí)間和空間上的變化。筆者及合作者于2012年5月在下遼河平原西南緣大遼河附近（坐標(biāo):40°45′18.33″，122°07′11.23″）獲得了ZK2的取芯鉆孔，孔深41.4 m，分樣后對(duì)沉積物樣品進(jìn)行了各項(xiàng)物理化學(xué)指標(biāo)的測(cè)定。采用AMS14C和OSL測(cè)年方法測(cè)定了年代數(shù)據(jù)，在這些大量測(cè)年數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合沉積物樣品的粒度、原位密度、

2、生物硅、碳（包括總碳、有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳）、有孔蟲、孢粉等指標(biāo)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，旨在揭示遼河口萬(wàn)年尺度上沉積環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的演變過(guò)程，并著重探討各沉積相中生物硅與碳的含量與埋藏速率的變化。
　　綜合各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)，將ZK2孔的沉積環(huán)境由下至上劃分為四大沉積階段，分別為河流相沉積(U1)、湖沼相沉積(U2)、海洋主導(dǎo)的沉積(U3)、上三角洲平原相沉積(U4)。結(jié)合各地層中測(cè)定的年代數(shù)據(jù)，劃定了各個(gè)沉積階段的沉積速率。
　　U1位于孔深

3、23.9～41.4 m，對(duì)應(yīng)于河流相沉積階段，年齡約為25.5～33kaBP。巖性以灰褐色、褐色極細(xì)砂、細(xì)砂為主，平均粒徑為(2.93±0.06)Φ，中值粒徑為(2.52±0.04)Φ，沉積物粒徑較大;本段沉積物中含極少量孢粉，幾乎不見有孔蟲和介形蟲;生物硅(BSiO2)濃度為(0.92±0.05)％，堆積速率為(4.95±0.43)mgSiO2 cm-2y-1，堆積速率相對(duì)較高但堆積的生物硅總量較低;顆?？偺?PC)含量為（0.18±

4、0.01）％，顆粒有機(jī)碳(POC)含量為0.11％，顆粒無(wú)機(jī)碳(PIC)含量為(0.08±0.01)％。
　　U2位于孔深13.1～23.9 m，對(duì)應(yīng)于湖沼沉積階段，年齡約為8.5～25.5 kaBP。巖性以灰色粉砂、粉砂質(zhì)粘土及粘土質(zhì)粉砂為主，局部見水平層理，偶見灰黑色炭斑，含少量貝殼碎片，平均粒徑為(5.96±0.07)Φ，中值粒徑為(5.69±0.08)Φ，沉積物粒徑較小;本段有孔蟲群落呈現(xiàn)分異度低，豐度低的特征，有孔蟲僅在

5、層位中間斷的出現(xiàn)，伴隨少量陸相介形蟲;生物硅(BSiO2)濃度為（1.96±0.10）％，堆積速率為(2.04±0.11)mg SiO2 cm-2y-1，堆積速率較低，堆積的生物硅總量升高;顆?？偺?PC)含量為（0.65±0.05）％，顆粒有機(jī)碳(POC)含量為(0.43±0.04)％，顆粒無(wú)機(jī)碳(PIC)含量為(0.21±0.03)％。
　　U3位于孔深2.5～13.1 m，對(duì)應(yīng)于海洋主導(dǎo)的沉積階段，年齡約為1.5～8.5ka

6、 BP。巖性以灰色粘土質(zhì)粉砂為主，中部見大量粉砂透鏡體，平均粒徑為(4.88±0.09)Φ，中值粒徑為(4.53±0.10)Φ，沉積物粒徑略有增加;有孔蟲含量較多，豐度平均值為2865，優(yōu)勢(shì)組合為Protelphidium tuberculatum與A.beccarii var.;該階段對(duì)應(yīng)的生物硅(BSiO2)濃度為（1.55±0.10）％，堆積速率為(3.73±0.26) mg SiO2cm-2y-1，堆積速率有所提升，但堆積的生物

7、硅總量有所下降;顆?？偺?PC)含量為（0.42±0.03）％，顆粒有機(jī)碳(POC)含量為(0.31±0.03)％，顆粒無(wú)機(jī)碳(PIC)含量為(0.11±0.01)％。
　　U4位于孔深0～2.5 m，對(duì)應(yīng)于上三角洲平原相沉積階段，年齡約為1.5 kaBP至今。巖性主要是黃色、黃褐色粘土質(zhì)粉砂，平均粒徑為(6.00±0.08)Φ，中值粒徑為(5.71±0.11)Φ，沉積物粒徑變小。有孔蟲含量少，屬種單一，以Ammoiabeccar

8、ii var.與Psedononionella variabilis Zheng兩種為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，優(yōu)勢(shì)度大于98％，沉積環(huán)境屬于富含有機(jī)質(zhì)的滯留還原環(huán)境。其相應(yīng)的生物硅(BSiO2)濃度為（2.85±0.23）％，堆積速率為(8.68±0.37) mg SiO2 cm-2y-1，堆積速率很高，堆積的生物硅總量也較高。顆?？偺?PC)含量為（0.73±0.06）％，顆粒有機(jī)碳(POC)含量為(0.61±0.06)％，顆粒無(wú)機(jī)碳(PIC)含

9、量為(0.12±0.02)％。
　　研究表明:ZK2孔由下往上的各沉積階段，平均粒徑均值呈低-高-低-高的變化趨勢(shì)，中值粒徑總體變化趨勢(shì)與平均粒徑類似。其中U1階段的Φ值較低，砂含量較高，水動(dòng)力較弱;其它三個(gè)階段Φ值在較高的水平中波動(dòng)，其相應(yīng)的砂含量也較低，水動(dòng)力增強(qiáng);
　　ZK2孔生物硅含量及其堆積速率在各個(gè)沉積階段發(fā)生不同程度的變化，其中生物硅含量最高值是最低值18.5倍左右，堆積速率最高值是最低值的51.4倍，這些變化

10、表明了研究區(qū)近33 ka以來(lái)初級(jí)生產(chǎn)力具有十分顯著的差異。本地區(qū)生物硅含量與其它地區(qū)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，河口與海灣的生物硅堆積量要低于深海與大洋的生物硅堆積量。
　　PC和POC含量在U1階段平均含量最高，U2階段開始下降，U3階段有所回升后至U4階段又下降，呈現(xiàn)出一個(gè)高-低-高-低旋回變化的趨勢(shì)。生物硅含量的波動(dòng)與顆粒總碳(PC)和顆粒有機(jī)碳(POC)含量的波動(dòng)同步。特別地，在17～25 cal ka BP冰期形成的湖沼沉積階段出現(xiàn)了較大