【摘要】： 為了加強(qiáng)南北極對(duì)比研究,更好地了解極地生態(tài)環(huán)境演化對(duì)全球變化的響應(yīng),完善極地?zé)o冰區(qū)生態(tài)地質(zhì)學(xué)這個(gè)全新研究領(lǐng)域的理論體系,我們?cè)诒睒O典型島嶼斯瓦爾巴群島的新奧爾松地區(qū)開(kāi)展了相關(guān)研究；同時(shí)為了拓展生態(tài)地質(zhì)學(xué)的研究范圍,探討更多的生態(tài)地質(zhì)學(xué)問(wèn)題,我們?cè)谥袊?guó)東海的典型島嶼舟山群島上也開(kāi)展了相關(guān)研究。 本文以北極斯匹次卑爾根島的新奧爾松古海蝕凹槽沉積剖面和浙江舟山群島古木堆積潮間帶為研究材料載體,運(yùn)用年代學(xué)、沉積學(xué)、元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)、古生態(tài)學(xué)、地質(zhì)微生物學(xué)、微生物成礦學(xué)等多學(xué)科交叉的理論和方法,分別分析了北極古海蝕凹槽沉積物的年齡、地球化學(xué)元素含量、有機(jī)碳氮同位素、無(wú)機(jī)碳酸鹽碳氧同位素、粒度、Hunter白度。和浙江古木堆積潮間帶的元素地球化學(xué)特征、滲漏水系統(tǒng)的微尺度特征、潮間帶物質(zhì)的硫同位素、潮間帶鐵錳礦物的微區(qū)特征,結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)學(xué)處理方法,對(duì)北極新奧爾松古海蝕凹槽和浙江舟山群島古木堆積潮間帶進(jìn)行了綜合生態(tài)地質(zhì)學(xué)問(wèn)題研究,主要結(jié)論如下： (一)結(jié)合對(duì)北極新奧爾松古海蝕凹槽沉積物來(lái)源的識(shí)別和沉積物形成時(shí)間的確定,發(fā)現(xiàn)早在距今9400年,海鳥(niǎo)就已經(jīng)登陸王灣,并在王灣生活繁衍。這是對(duì)北極新奧爾松全新世海鳥(niǎo)歷史研究的首次報(bào)道,為進(jìn)一步研究和認(rèn)識(shí)北極斯瓦爾巴海鳥(niǎo)的生態(tài)歷史具有重要意義； (二)通過(guò)對(duì)北極新奧爾松古海蝕凹槽中保存的貝殼殘?bào)w的貝殼文石氧同位素組成的分析而重建了9,400 yr BP的環(huán)境水溫為-0.52～+4.78℃,比現(xiàn)代環(huán)境水溫高約1度；而貝殼的大量同時(shí)死亡很可能是發(fā)生在9,400 yr BP的突然降溫事件導(dǎo)致的。而這次事件很可能是由減弱的太陽(yáng)輻射驅(qū)動(dòng),通過(guò)溫鹽環(huán)流等正反饋放大,并最終導(dǎo)致高北極海表面溫度急劇下降。這次短暫而明顯的降溫事件不僅在格林蘭、北大西洋、阿爾卑斯、東歐等北半球廣泛存在,而且在低緯地區(qū)、南半球,甚至是遙遠(yuǎn)的南極也有記錄,表明9,400 yr BP突然降溫事件很可能是廣泛存在的； (三)AMS14C定年建立了北極新奧爾松古海蝕凹槽沉積70.118 cm段的年代學(xué),探討了該層位的沉積模式,并提取了代表鳥(niǎo)糞的標(biāo)型元素組合,重建了海鳥(niǎo)種群數(shù)量變化歷史。結(jié)果顯示,海鳥(niǎo)自距今9400年登陸新奧爾松至距今1860年期間,其種群數(shù)量經(jīng)歷了2個(gè)主要階段：(Ⅰ),登陸之初,海鳥(niǎo)種群數(shù)量逐漸增長(zhǎng),在距今7650年左右達(dá)到最大種群數(shù)量；(Ⅱ),隨后的5800年時(shí)間里,海鳥(niǎo)種群數(shù)量經(jīng)歷了3次劇烈波動(dòng)：7650-6280 yr B.P.、6280-4580 yrB.P.、4580-2540 yr B.P.。進(jìn)一步對(duì)比發(fā)現(xiàn),海表面溫度(SST)并不是斯瓦爾巴群島海鳥(niǎo)生態(tài)的顯著性限制因素,北大西洋氣候,尤其是高爾夫?yàn)沉鞯淖兓瘯?huì)對(duì)海鳥(niǎo)生態(tài)形成決定性的影響； (四)北極新奧爾松古海蝕凹槽沉積10-70 cm段的礫石堆積是小冰期(LIA)冰進(jìn)的產(chǎn)物。0-10 cm段是小冰期(LIA)冰退之后的20世紀(jì)以來(lái)的現(xiàn)代沉積物,與新奧爾松地區(qū)的人類(lèi)活動(dòng)有關(guān)； (五)對(duì)中國(guó)舟山群島古木堆積潮間帶的現(xiàn)代微生物成礦學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)埋藏古木產(chǎn)生的腐殖質(zhì)／有機(jī)酸為嗜中性鐵氧化菌Leptothrix ochracea和Gallionella ferruginea、硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)提供了理想的生存條件；鐵氧化菌的礦化產(chǎn)物主要為隱晶質(zhì)的水鐵礦,并且鐵氧化菌礦化過(guò)程經(jīng)歷不同階段,即從細(xì)胞壁表面礦化、細(xì)胞內(nèi)部部分礦化直至整個(gè)細(xì)胞完全被礦化,其對(duì)環(huán)境中的金屬元素的生物地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生重要的影響；硫酸鹽還原菌在該潮間帶環(huán)境中的大量存在,并參與了Fe-S循環(huán)過(guò)程、進(jìn)行了生物誘導(dǎo)下的胞外成礦作用； (六)對(duì)中國(guó)舟山群島古木堆積潮間帶的Fe-Mn氫氧化物包被膠結(jié)現(xiàn)象研究顯示,其中,黃紅色包被物的主要礦物組成為水鐵礦和針鐵礦,黑色包被物的主要礦物組成為層狀水錳礦和水合軟錳礦,而且Fe/Mn元素在這些包被物中均勻分布。掃描電鏡揭示黃紅色包被物中的礦物是以球狀體和球狀集合體形式存在的,同時(shí)大量桿狀菌群落和菌席也被觀察到；黑色包被物中的礦物是以微小的鋸齒形盤(pán)狀晶體排列成不規(guī)則蜂窩狀結(jié)構(gòu),而且,最初的Mn氫氧化物沉淀-水合軟錳礦晶體在結(jié)核狀膠結(jié)物中被觀察到,呈橢球狀。同時(shí)在黑色包被物中也發(fā)現(xiàn)大量細(xì)菌殘?bào)w存在。細(xì)菌很可能在Fe-Mn氫氧化物包被物形成過(guò)程中扮演了重要的角色。微量金屬元素分布結(jié)果顯示,這些Fe-Mn包被物顯著吸附Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ba,尤其是Co和Ni,可以作為潛在的環(huán)境生物修復(fù)材料。Fe-Mn包被物具有顯著的PAAS標(biāo)準(zhǔn)化MREE富集的配分模式,揭示了其經(jīng)歷了兩個(gè)連續(xù)的形成過(guò)程：(1)堆積古木通過(guò)發(fā)酵作用釋放大量腐殖酸,腐殖酸作用于基巖釋放大量Fe-Mn礦物,這些Fe-Mn礦物以腐殖酸絡(luò)合態(tài)的形式被地下水系統(tǒng)運(yùn)移至潮間帶,與海水混合,發(fā)生絮凝作用,但這個(gè)過(guò)程并不發(fā)生顯著的REE分餾；(2)絮凝過(guò)程中或絮凝之后,海水中的MREE優(yōu)先吸附到沉淀形成的Fe-Mn氫氧化物中,導(dǎo)致形成的Fe-Mn包被物富集MREE。本研究對(duì)于Fe-Mn氫氧化物包被的微區(qū)特征的認(rèn)識(shí),以及潮間帶、淺海等環(huán)境下的Fe-Mn循環(huán)過(guò)程及其REE和微量金屬元素的行為的理解具有重要的意義。
【圖文】：

主要有6處冰芯深鉆 :eampCentury(77.2“N，61.1“W):Dye3(65.2oN，43.8“W);Reuland(71.3“N，，26.7ow);Summi燈G租P(72.5“N，37.3“W):GISPZ(72.5“N，38.3“ W);NorthGRlp(75.1“N，42.3“W)(圖1.1)(Johnsenetal.，2001)。這些冰芯末次間冰期以來(lái)的氧同位素曲線具有很高的一致性(圖1.2)，揭示了北極氣候進(jìn)入全新世以后迅速變暖(n.5一11.7kaBP)，但隨即被發(fā)生于n.ZkaBP的“仙女木”冷事件中斷，更為有意義的是，最新研究發(fā)現(xiàn)，“仙女木”事件開(kāi)始時(shí)，格陵蘭地區(qū)的降水在1一3年之內(nèi)就發(fā)生了顯著變化，隨即觸發(fā)大氣溫度的

1.2北大西洋古生態(tài)研究進(jìn)展北大西洋溫鹽環(huán)流 (NorthAtlantieThermohalineCireulation/NA一THe)(圖1.3)，給歐洲帶去了溫暖濕潤(rùn)的空氣和豐富的降雨，也相似地影響到北美東北部。大西洋溫鹽環(huán)流就像一條將熱能從赤道送往北大西洋的傳送帶:來(lái)自赤道的溫暖海水借由沿岸的灣流不斷向北移動(dòng)，途中海水釋放出熱量，逐漸變冷，再加上不斷的蒸發(fā)使海水的鹽度增加。因此，越往北海水越冷越咸，因此也越重，最后終于在北大西洋沉入深海，而這部分原本溫暖的赤道海水也變成了又冷又咸的北大西洋深層海水，以西邊界流的形式向南流去，之后圍繞著南極繞極急流，部分與威德?tīng)柡：土_斯海的南極底層水混合，流向太平洋和印度洋，在那里上翻穿過(guò)溫躍層達(dá)到上層海洋，形成暖的表層流
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：X141

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 賈楠;不同地區(qū)氣候環(huán)境事件演變的研究方法探索與應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2625505