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南海的ODP 第184航次在南海南北6个深水站位钻孔17口 ,取得高质量的连续岩心共计5500米 。在国家自然科学基金委的大力支持下,经过几年艰苦的航次后研究,取得了数十万个古生物学、地球化学 、沉积学等方面高质量数据 ,建立起世界大洋3200万年以来的最佳古环境和地层剖面,也为揭示高原隆升、季风变迁的历史,为了解中国宏观环境变迁的机制提供了条件 ,推进了我国地质科学进入海陆结合的新阶段。具体进展如下:
在不同时间尺度上建立起了西太平洋区迄今为止最佳的深海地层剖面。其中,南海北部1148站二千六百万来的同位素记录,是世界大洋迄今为止唯一不经拼接的晚新生代连续剖面;东沙海区的1144站取得的近一百万年第四纪地层厚近五百米,为高分辨率古环境研究提供了宝贵资料 。
揭示了气候周期演变中热带碳循环的作用。南沙1143站 五百万年的碳同位素记录展现出从40万年的偏心率长周期到1万年的半岁差周期 ,大大丰富了对于气候周期演变历史的认识。热带气候变化可以通过碳循环对冰期旋回的进程和规律产生影响,使得地球系统以水循环和碳循环相互结合、短周期和长周期相互叠加的形式不断演化,并呈现出高纬区冰盖驱动和低纬区热带驱动的共同特征 。
东亚季风演变的深海记录。184航次首次为东亚季风的历史取得了深海记录 ,研究表明南海记录的古季风信息以冬季风为强,东亚和南亚季风的演变阶段性十分相似,然而在轨道驱动的周期性和识别古季风的替代性标志上不一样。同时 ,南海深水记录中的季风变迁与我国内地的黄土剖面对比良好,为我国气候历史研究的海陆对比提供了依据 。
南海演变的沉积证据。1148站的地层覆盖了几乎南海海盆扩张的全部历史,第一次为盆地演化提供了沉积证据。深海相渐新统的发现 ,表明海盆扩张初期已经有深海存在。而渐新世晚期约2500万年前的构造运动,揭示了东亚广泛存在的早 、晚第三纪之间巨大构造运动的年龄 。
除学术上的进展外,南海大洋钻探研究也促进了我国深海基础研究及其基地建设 ,加速了人才的培养,并已初步形成了一支面向国际的我国深海研究队伍。特别是,南海大洋钻探的成功和我国在大洋钻探方面的国际活动,使我国在深海研究领域中的国际学术地位明显增高。ODP计划已于2003年结束进入整合大洋钻探(IODP)新阶段 ,已掀起一个深海研究的新高潮 。我国应抓紧时机,争取在新一轮的国际合作中发挥前所未有的作用 。
新生代衰落的降温与第四纪冰期的来临
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2. 帝汶海区上层水体古海洋学记录揭示间冰期西太平洋暖池范围扩大. 第一届深海研究与地球系统科学学术研讨会. 2010.6.28-2010.7.1. 上海. (摘要)
3. 墨西哥湾盆地深水区区域地质及油气地质特征. 中国南海深水盆地油气成藏与勘探学术研讨会. 2010.04.26-28. 海口. (口头报告)
4. Upper Ocean variability in the Indo-Pacific Warm Pool during the late Holocene, early Holocene and last glacial maximum. 2009 AGU Fall Meeting. San Francisco, Dec. 14-18, 2009. (Poster)
5. Upper Ocean Hydrology in the Indo-Pacific Warm Pool during the Late Holocene, Early Holocene and Last Glacial Maximum. The 1st World Youth Earth-scientist Congress. Beijing, Oct. 25-28, 2009. (Oral and Poster)
6. 末次冰期以来西太平洋暖池地区表层海水温度和氧同位素变化及其古气候学意义. 中国古生物学会第十次全国会员代表大会. 南京, 2009.10.14-17.(展板)
7. 热带气候过程与海洋微体生物化石记录. 西北大学地质学系第四届“研石 ”研究生学术论坛. 西安, 2009.10.29. (口头报告)
8. 热带气候过程与海洋微体生物化石记录.陕西省古生物学会2009年会. 西安, 2009.01 (口头报告)
9. Centennial Changes in the Thermocline Structure of the Indonesian Outflow during Terminations I and II. 9th International Conference on Paleoceanography. Shanghai, China, 3-7 Sept., 2007. (Poster)
10. Indonesian Throughflow variability over the last two glacial cycles: Comparison between SO18460 and MD01-2378. Meeresforschung mit FS SONNE, Statusseminar 2007. Kiel, Germany, 14-15 Feb., 2007. (Poster)
11. Variability in the Vertical Structure of the Indonesian Throughflow during the Last 140 kyr: Evidence from the Timor Outflow. 2006 AGU Fall Meeting, Paper Number: PP31A-1725. San Francisco, USA,11-15 Dec., 2006. (Poster)
12. 南沙海区第四纪海水表层温度与全球冰量的关系. 深海973项目2005年年会.三亚, 2005.1. (口头报告)
13. Quaternary abnormal planktonic foraminiferal records in Southern South China Sea. European Geosciences Union 1st General Assembly, EGU04-A-07627. Nice, France, Apr. 25~30, 2004. (Abstract)
14. Comparison of Quaternary upper-ocean water changes between southern and northern South China Sea: a see-saw pattern. The micropalaeontological Society Calcareous Plankton Spring meeting (Joint Nannofossil and Foraminifera Group meeting). Copenhagen, Danmark, May 2004. (Oral Presentation)
15. 南海南部浮游有孔虫冰期旋回及其影响因素. 中国海洋学会2003年学术年会暨首届中国海洋青年科学家论坛. 厦门, 2003.11. (展板)
16. 南海南部第四纪上部水体结构变化及与北部的差异性比较. 中国深海研究战略研讨会暨中国大洋钻探第四届学术讨论会. 北京, 2003.11. (口头报告)
17. 南海第四纪古海洋学研究:ODP1143和1146站浮游有孔虫群对比. 深海973项目2003年年会, 厦门, 2003.1. (口头报告)
18. Response of planktonic foraminifera to glacial cycles: Mid-Pleistocene change in southern South China Sea. Sino-German Youth Workshop on the Western Pacific Marginal Seas. Shanghai, China, Sept. 2002. (Oral Presentation)
19. 南沙深水区第四纪浮游有孔虫对冰期旋回的响应. 中国古生物学会微体古生物分会第九次学术年会. 大连, 2002.8. (口头报告、展板)
20. 南沙海区第四纪表层海水温度与温跃层变化. “东亚古季风的海洋记录”重大项目中评估会, 北京, 2002.1. (口头报告、展板)
21. Planktonic foraminiferal assemblages and their glacial-interglacial variations since mid-Pleistocene in the southern South China Sea. ODP Leg 184 Post-Cruise Meeting and Asian Monsoon Symposium. Beijing, 2001.5. (Oral Presentation)
22. 南海南部陆坡第四纪浮游有孔虫对环境演变的响应. 中国大洋钻探第三届学术会议, 上海, 2001.3 (口头报告 、展板)
23. 1144站粗组分分析及微玻陨石富集层.“东亚古季风的海洋记录”重大项目年度学术评议会, 上海, 2000.5. (口头报告、展板) 2012-2015 国家自然科学基金重点项目:晚第三纪重大冰盖生长期南海深部洋流变迁. 批准号: . (主要成员)
2012-2015 国家自然科学面上基金项目:低纬海区有孔虫壳体Mg/Ca特征及对古温度重建的应用. 批准号: 41176044. (负责人)
2012-2013 西北大学大陆动力学国家重点实验室自主课题研究基金项目:激光剥蚀ICPMS分析有孔虫壳体生源方解石Mg/Ca特征及其古海洋学应用. 批准号: BJ11052. (负责人)
2010-2012 高等学校博士学科点专项科研基金:早全新世印尼穿越流古海洋学变化及对ENSO的响应. 批准号: 20096101120025. (负责人)
2010-2012 国家自然科学基金青年科学基金项目:末次冰消期印尼穿越流的古海洋学变化及其影响. 批准号: 40906032. (负责人)
2010 国家科技重大专项课题子课题《国外深水盆地大中型油气聚集区与南海深水区的类比及数据库建立》,《墨西哥湾盆地区域地质及深水区石油与天然气地质》专题. (负责人)
2009-2010 西北大学大陆动力学国家重点实验室自主课题研究基金项目:早全新世印尼穿越流的古海洋学变化. 批准号: BJ081347. (负责人)
2007-2009 德国研究联合会(DFG)项目: Holocene and Last Glacial Maximum thermocline reconstructions in the Indo-Pacific Warm Pool. Code-Word: Indo-Pacific Thermocline. Grant number: DFG Ku649/28-1 (设计书撰写人、项目执行人)
2005~2007 德国联邦教育与研究部(BMBF)项目: Sonne-185 “Indonesian Throughflow ” Variability and Australasian Climate History in the last 150 000 years. Code-Word: SO185-VITAL. Grant number: BMBF 03G0185A.(主要成员)
2005 德国研究联合会(DFG)项目: Paleoproductivity fluctuations in the western Timor Sea over the last 450 000 years: Relation to Indonesian Throughflow and West Pacific Warm Pool variability, eustatic sealevel, and East Asian monsoon system. Code-Word: Indonesian Throughflow. Grant number: DFG Ku649/14-2.(主要成员)
2002~2005 《国家重点基础研究发展规划》“973”项目“地球圈层相互作用中的深海过程和深海纪录”项目第5课题(学生身份参与)
1999~2003 国家自然科学基金重大项目“东亚古季风的海洋记录 ”二级子课题(学生身份参与)
2010.11 西北大学地质学系青年教师讲课比赛三等奖
2005.4 同济大学优秀博士学位论文
2003.12 德国DLR(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)奖学金资助
2003.11 中国海洋学会2003年学术年会暨首届中国海洋青年科学家论坛“优秀论文”奖
2003.11 巴斯夫(中国)有限公司 “同济-巴斯夫”优秀博士研究生奖学金
2001.4 同济大学优秀毕业研究生
新生代之初 ,大体上保持中生代时期的暖热大洋环流形式,大洋环流较弱,无寒冷的底层水 ,表层流以纬向为主。由于南北美大陆之间 、非洲、印度与(当时的)欧亚大陆之间、澳大利亚与印度支那之间存在着海洋通道,可能存在着环绕全球的赤道流 。大洋微体化石、陆上植物和氧同位素资料表明,当时的气候温暖而均一 ,南极是无冰的。用氧同位素复原的古温度表明,南极附近的海区相当温暖,可能达18℃ ,在很高纬度的地区都有森林生长,北半球的热带植物在北美西海岸扩展到45°N,温带植物在阿拉斯加湾扩展到60°N。极地和赤道之间的温度梯度较小,可能不足现在的一半 。伴随着非洲和印度大陆的北移 ,特提斯洋海道逐渐缩窄。北大西洋和北冰洋之间有少量的表层水流通,较暖的海水通过拉布拉多海道进入北冰洋。
在整个新生代期间,发生了变冷的趋向 。在变冷的过程中 ,可以识别出一系列的快速降温事件。很难用单一的因素解释所有的变化,其中的解释之一是,新生代期间每一次降温均可与现代海陆演化的发展阶段相联系。因此 ,可能是一些关键地区的板块运动及相应的大洋环流结构的调整,构成了随后变冷的关键环节。大约在距今5000万年前之后(始新世期间),澳大利亚从南极洲分离向北运动 ,南大洋开始增宽,形成了具有重要意义的南大洋通道,使得西风环流能够建立起绕极环流 。这一环流完全绕南极运动 ,对低纬地区来的暖流起到了阻碍作用,尽管由于在南大洋中和德雷克海峡还存在浅坎(Shallow barriers),绕极环流尚未达到最大深度,但由于绕极环流的发展对向极的显热输送的阻碍作用 ,这一地区经历着变冷的过程。这一事件对热带地区可能并未构成影响,因此赤道与极地之间的温度梯度开始增大,从而加强了大气环流。
距今3800万年前之后(始新世末期)有一次重要的急速变冷事件 ,对全球生物界造成重要影响,称始新世末期事件 。这一事件发生在大约10万年的短暂时间里,导致深部海水温度下降了4-5℃ ,并导致南极海域表层水温度的大幅度降低,在环南极地区海面形成冰冻环境并第一次出现大规模的海冰,寒冷的高盐度海水正常 ,形成南极底层水,温盐环流出现,南北半球的高纬度地区的陆地温度可能下降10℃左右。3800万年前南极地区大规模海冰的出现可能与南极洲和澳大利亚之间的进一步分离有某种关系 ,当时南极已牌孤立 、隔绝的状态,随着塔斯马尼亚海道的开启,南印度洋与太平洋之间通过塔斯马尼亚海道进行表层水交流,南印度洋寒冷的表层水通过海道进入罗斯海 ,注入罗斯海的冷水触发了冰冻作用,形成海冰,盐度较高的冷水下沉又形成了底层水。 渐新世早期 ,印度大陆向欧亚大陆的接近有效地中断了古新世和始新世时期存在的赤道环流,几乎同时的南大洋和杜累克海峡的增宽使得包括底层水在内的绕极环流得到充分发展 。3000万年前杜累克海峡的张开,加强了绕极环流 ,导致进一步变冷,冰川在南极大陆上逐步发育起来。始新世末以来的迅速变冷可能反映了由于海面下降、陆地冰川增长、海冰扩大造成反射率增大的正反馈作用的影响。
从始新世末到渐新世的环境变化是新生代衰落的重大转折时期,许多现代环境特征都是在此时期形成的 。温度低 、有冰盖、温度梯度大、大洋环流加强 、出现寒冷的底层水、表层洋流以经向为主(特提斯洋关闭而贯通北冰洋和南大洋的大西洋展宽) ,在此之后出现的上述晚第三纪-现代气候与大洋环流特点,与新生代之初的气候与环流特征形成鲜明的对照。海洋生物也在此期间发生了早第三纪类型为晚第三纪类型所替代的显著变化过程。在高纬度地区,浮游有孔虫发生重大变化 ,至渐新世初期已具有现代组合的特征,其形态简单,分异度低;中低纬度地区,浮游微体生物大批绝灭 ,在渐新世出现独特的少数种型海洋生物模式,底栖有孔虫遭受的打击尤为严重 。气候变化也对陆地植物产生重大影响,在北半球的中高纬度地区尤为明显 ,原来生长常绿阔叶林的地区在很短的时间内为落叶阔叶林所取代。 在第四纪开始的240万年前前后,全球环境干旱化过程进一步加强。非洲的干旱导致森林退缩而草原面积扩大。孢粉信息显示,埃塞俄比亚的OMO谷地地区 ,260-240万年前的气候比现代温暖湿润,但随后变得比现代更为冷干 。阿尔及利亚、乍得和肯尼亚也发生了类似的变化。大量来自东非原始人类遗址的土壤中的碳同位素样品显示,在约250万年前之后不再有郁闭的森林 ,而出现了森林草原环境。中国从240万年前开始出现黄土沉积,地中海地区的夏季干旱也在此时出现 。热带安第斯地区的植物群于250万年前发生显著变化。
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