張玲芝, 向榮, 唐靈剛, 楊藝萍, 鐘福昌

海洋生物學(xué)

安達(dá)曼海浮游有孔蟲群落對全新世海洋環(huán)境變化的響應(yīng)

張玲芝1,2, 向榮1, 唐靈剛1,2, 楊藝萍1, 鐘福昌1,2

1. 中國科學(xué)院邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南海海洋研究所), 廣東 廣州 510301;2. 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100039

通過對安達(dá)曼海重力柱ADM-C1的浮游有孔蟲群落分析, 探討了該區(qū)全新世以來的海洋環(huán)境演化。研究發(fā)現(xiàn), 該區(qū)浮游有孔蟲群落總體以熱帶暖水種和等為主。其中的相對豐度從早全新世至今呈逐漸降低的趨勢,則呈大致相反的變化趨勢。的相對豐度從11—7.9ka BP較高, 到7.9—3.8ka BP偏低, 3.8ka BP以來又逐漸升高。而的變化趨勢則與大致相反。研究認(rèn)為, 安達(dá)曼海不存在與沖繩海槽類似的晚全新世普林蟲低值事件。浮游有孔蟲群落Q型因子顯示全新世海洋環(huán)境呈現(xiàn)三個(gè)明顯的階段變化: 早全新世 11—7.9ka BP期間, 浮游有孔蟲群落以與為主, 反映了該階段較強(qiáng)的夏季風(fēng)降水會導(dǎo)致表層水體鹽度較低, 同時(shí)冬季風(fēng)的影響相對較強(qiáng); 7.9—3.8ka BP期間, 以和為主, 指示水體鹽度仍然較低, 同時(shí)次表層屬種顯著增多, 對應(yīng)了該階段強(qiáng)盛的印度夏季風(fēng), 上層海水混合強(qiáng)烈; 3.8—0ka BP期間, 以和為主要特征屬種, 而相對豐度明顯下降, 表明該時(shí)期表層海水的鹽度有顯著上升, 對應(yīng)了印度夏季風(fēng)降水的明顯減弱。安達(dá)曼海浮游有孔蟲群落所呈現(xiàn)的全新世海洋環(huán)境階段性變化和陸地夏季風(fēng)記錄有很好的一致性, 也與該孔敏感粒級組分所反映的印度季風(fēng)的強(qiáng)度變化一致, 表明熱帶邊緣海區(qū)的有孔蟲群落組合可以很好地響應(yīng)區(qū)域海洋環(huán)境變化。

全新世; 安達(dá)曼海; 浮游有孔蟲; 印度季風(fēng); 海洋環(huán)境

印度季風(fēng)又稱西南季風(fēng), 是由于印度洋北接世界最大的高原, 南臨廣闊的南大洋海域, 造成巨大的海陸熱力差異所形成的季風(fēng)系統(tǒng)。印度季風(fēng)是影響地球上人口最稠密地區(qū)的亞洲季風(fēng)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分(Staubwasser et al, 2003)。印度夏季風(fēng)受印度低壓和馬斯克林高壓的氣壓梯度驅(qū)動, 對印度洋10°S以北的大部分海域以及周邊陸地地區(qū)有著重要影響(An et al, 2011)。印度季風(fēng)帶來的豐沛降雨也為南亞地區(qū)提供了重要的水資源, 對該地區(qū)的社會發(fā)展具有重大的作用(Achyuthan et al, 2014), 對南亞文明也有著重大影響(Staubwasser et al, 2003)。安達(dá)曼海是位于東北印度洋東側(cè)的邊緣海, 地處強(qiáng)烈的亞洲季風(fēng)活動帶, 海洋表層環(huán)流的變化與季風(fēng)演變具有明顯的同步性 (Brown, 2007; 曹鵬, 2015)。此外, 印度夏季風(fēng)帶來的降水以及伊洛瓦底江的徑流輸入對安達(dá)曼海的水體鹽度有著重要的影響, 是區(qū)域海洋環(huán)境變化的重要控制因素。由于安達(dá)曼海緊鄰亞洲大陸, 在西邊又存在島弧鏈，使其與開闊大洋之間有一定的屏蔽, 因此能較好地保存古海洋環(huán)境演化信息, 是研究印度季風(fēng)演化的重要區(qū)域。

關(guān)于印度夏季風(fēng)的演化, 陸地方面的研究非常多。大量來自石筍的記錄顯示, 印度夏季風(fēng)全新世有明顯的階段變化: 全新世早期最強(qiáng)盛, 隨后從中全新世開始, 印度季風(fēng)大體呈逐漸減弱的趨勢, 晚全新世的季風(fēng)強(qiáng)度相對呈較弱狀態(tài)(Neff et al, 2001; Fleitmann et al, 2003; Yuan et al, 2004; Dykoski et al, 2005; Wang et al, 2005)。來自湖泊孢粉的記錄同樣發(fā)現(xiàn)全新世的印度季風(fēng)降水和溫度呈現(xiàn)明顯的階段性變化, 全新世早期夏季風(fēng)強(qiáng)度最強(qiáng), 隨后逐漸減弱(Chen et al, 2014)。此外, 孢粉記錄還揭示了在中全新世存在一個(gè)溫暖而濕潤的全新世氣候適宜期(Holocene climate optimum), 大約從8.4ka BP開始, 結(jié)束時(shí)間在不同記錄中有差異, 最晚可到4.2ka BP (Shen et al, 2006; Xiao et al, 2005; Yang et al, 2016)。相較陸地而言, 海洋中關(guān)于全新世印度夏季風(fēng)的研究明顯較少。而且與阿拉伯海相比, 東北印度洋的古海洋環(huán)境研究明顯更少。方念喬等(2001)、丁旋等(2006)曾通過東北印度洋浮游有孔蟲的發(fā)育情況來探討印度夏季季風(fēng)的演化, 認(rèn)為印度夏季季風(fēng)顯著偏弱的時(shí)期基本集中在冰期或冰消期。在安達(dá)曼海, Rashid等(2007)通過分析浮游有孔蟲的殼體氧同位素和Mg/Ca來估算古溫度, 重建了安達(dá)曼海25ka BP以來的表層水體溫度和鹽度變化, 進(jìn)而探討了印度季風(fēng)的強(qiáng)弱變化, 他們認(rèn)為, 印度夏季風(fēng)在博令-阿羅德暖期(B?lling-Aller?d)和早全新世期間強(qiáng)度比現(xiàn)今明顯要強(qiáng), 而在新仙女木事件(Younger Dryas)和晚全新世期間則相對較弱。然而該孔全新世方面的記錄分辨率卻較低。黃云等(2017)分析了安達(dá)曼海ADM-C1孔全新世高分辨率沉積物粒度資料, 將全新世以來夏季風(fēng)演化分為三個(gè)階段, 認(rèn)為中全新世為季風(fēng)強(qiáng)度最強(qiáng)盛時(shí)期。

浮游有孔蟲作為生活在上層海洋的一類重要微體生物, 在古海洋環(huán)境研究中有著非常重要的作用。浮游有孔蟲對海洋環(huán)境變化非常敏感, 其群落有明顯的緯度分帶性(Bé, 1977), 其屬種組合和豐度與上層海水的溫度、鹽度、含氧量等物理化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān), 因此, 以浮游有孔蟲群落為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)換函數(shù)和古溫度重建曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于全球古海洋環(huán)境研究(Thompson, 1981; Kucera et al, 2005; 向榮等, 2011)。在沖繩海槽和南海, 浮游有孔蟲群落對末次冰期以來千年尺度的環(huán)境變化事件均有很好的響應(yīng)(Li et al, 1997; Xiang et al, 2007, 2009)。然而在安達(dá)曼海, 這方面的研究卻很少開展。本研究選取位于安達(dá)曼海的ADM-C1孔(圖1), 該孔位于研究印度夏季風(fēng)較理想的區(qū)域。通過對該區(qū)域浮游有孔蟲的群落分析, 來探討區(qū)域海洋環(huán)境對全新世呈階段性變化的印度夏季風(fēng)的響應(yīng)。

圖1 研究區(qū)海流模式與取樣站位(改自Cao et al, 2015)

1 區(qū)域背景

安達(dá)曼海位于東北印度洋, 以安達(dá)曼群島和尼科巴列島為界區(qū)分于孟加拉灣, 右側(cè)是馬來半島, 西邊通過格雷特海峽、十度海峽和普雷帕麗斯海峽與孟加拉灣進(jìn)行水體交換, 在東南方向通過馬六甲海峽與南海進(jìn)行海水交換(Varkey et al, 1996)。整個(gè)安達(dá)曼海面積約8×105km2, 最深處水深可達(dá)4400m。受印度季風(fēng)降水和河流徑流的影響, 安達(dá)曼海的水體鹽度明顯比開放大洋低, 并且具有明顯的季節(jié)變化。安達(dá)曼海的徑流補(bǔ)給主要來自于陸上的伊諾瓦底江和薩爾溫江, 伊諾瓦底江和薩爾溫江入海徑流和陸輸運(yùn)源物質(zhì)在安達(dá)曼海北部馬達(dá)班灣經(jīng)入?？趨R入安達(dá)曼海。伊洛瓦底江每年輸入安達(dá)曼海的淡水大約有428km3(Milliman et al, 1983), 主要徑流出現(xiàn)在夏季到晚秋, 峰值出現(xiàn)在10月, 入海徑流比降水高峰8月份大約有2個(gè)月的滯后(Rashid et al, 2007)。安達(dá)曼海表層環(huán)流體系主要受印度季風(fēng)控制并隨季節(jié)變化。夏季風(fēng)盛行時(shí)期, 由季風(fēng)引起的季風(fēng)流自安達(dá)曼海西北方向進(jìn)入安達(dá)曼海, 與穿越馬六甲海峽的西北向海流共同形成一個(gè)順時(shí)針渦流, 最終在安達(dá)曼海西南部流出; 冬季風(fēng)盛行時(shí)期, 北赤道暖流由馬六甲海峽穿過安達(dá)曼海到達(dá)斯里蘭卡南部, 北向和東北向的沿岸流經(jīng)馬來半島流入孟加拉灣, 形成東北季風(fēng)流(Brown, 2007; 曹鵬, 2015; 黃云, 2017; Olive, 1994)。

2 材料及方法

研究材料來源于安達(dá)曼海ADM-C1重力巖芯(7°26′24″N, 97°E, 水深850m)(圖1), 巖芯全長157cm, 沉積物總體上較均一, 以青灰色粉砂質(zhì)粘土為主。按1cm的間距進(jìn)行分割取樣, 本研究共對44個(gè)樣品進(jìn)行了浮游有孔蟲群落定量分析。浮游有孔蟲分析時(shí), 取大約5g沉積物干樣進(jìn)行處理。首先將樣品放在60℃恒溫烘箱中烘干, 然后稱重, 再將樣品放入清水浸泡大約24h, 使樣品充分分散。之后將樣品用63μm的銅篩沖洗, 將>63μm的部分收集、烘干, 再次稱重并計(jì)算>63μm的粗組分含量。由于有孔蟲氧同位素與Mg/Ca分析過程中, 對浮游有孔蟲粒級有一定的要求, 選取的多為250~350μm的有孔蟲進(jìn)行分析測試, 因此為了評價(jià)不同粒級有孔蟲屬種的代表性, 將浮游有孔蟲分為>250μm和150~250μm兩個(gè)粒級進(jìn)行分析。通過分樣器篩分后, 保證每個(gè)粒級統(tǒng)計(jì)個(gè)體在300個(gè)以上, 最后將兩個(gè)粒級組分的樣品進(jìn)行合并, 得到>150μm的有孔蟲群落數(shù)據(jù)。每個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)均在600個(gè)以上。浮游有孔蟲鑒定參考了Bé(1977)的分類鑒定標(biāo)準(zhǔn)。

通過對 ADM-C1孔5個(gè)不同層位混合浮游有孔蟲進(jìn)行 AMS14C年代測試結(jié)果(黃云等, 2017), 結(jié)合線性內(nèi)插法獲得其他層位的年齡數(shù)據(jù)。年齡數(shù)據(jù)均通過Marine13放射性碳數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了日歷年代校正, 5個(gè)年代控制點(diǎn)(31、61、93、125、157cm)的日歷年齡分別為 3220、5485、6735、8620和11245a。從沉積速率可以看出, 8.6—5.4ka期間沉積速率在全孔最高, 為20.5cm·ka–1; 8.6ka BP之前的早全新世為12.2cm·ka–1; 5.4ka BP之后的晚全新世為11.1cm·ka–1, 較中全新世均明顯偏低。

3 結(jié)果

3.1 浮游有孔蟲的群落結(jié)構(gòu)特征

ADM-C1孔沉積物中含有豐富的浮游有孔蟲, 在大于150μm粒級中, 平均1g干樣中含835個(gè)浮游有孔蟲。該孔有孔蟲絕對豐度在4.6ka BP出現(xiàn)高值, 浮游有孔蟲粗組分與浮游有孔蟲豐度變化趨勢(圖2)較為一致, 在5—6ka BP之前相對較低, 隨后相對較高。浮游有孔蟲豐度與粗組分的這種變化可能受到了陸源沉積物質(zhì)稀釋作用的影響。從該孔沉積速率的變化可以還看出(圖2), 5ka BP之前的沉積速率相對較高, 而其后沉積速率明顯降低, 表明了有孔蟲豐度變化主要受沉積速率的影響。在該孔共鑒定出22種浮游有孔蟲, 為典型的亞熱帶群落。包括以及。在粒徑>150μm的群落組合中, 浮游有孔蟲以(44.3%)、(16.3%)、(11.9%)、(8.1%)、(4.03%)、(3.43%)和(3.29%)為主, 以上7種約占浮游有孔蟲群落總量的91.4%(圖2)。生活在淺層喜光的浮游有孔蟲和的相對百分含量最大。廣溫廣鹽種相對豐度從早全新世最高到晚全新世以來逐漸降低, 而同為暖水淺層種的則與之呈大致反向的變化趨勢(圖2)。ADM-C1柱樣中相對豐度從11—7.9ka BP較高, 到7.9—3.8ka BP相對豐度有所降低, 再到3.8ka BP以來逐漸升高, 而的變化趨勢則與相反, 早全新世相對豐度偏低, 中全新世為最高時(shí)期, 晚全新世有所降低。浮游有孔蟲和的相對豐度變化趨勢與大體相似, 在11—7.9ka BP期間相對豐度相對較低, 隨后逐漸增大, 7.9—3.8ka BP達(dá)到高值并較為平穩(wěn), 3.8ka BP以后明顯降低(圖2)。過渡帶屬種的含量變化在11ka BP前最高, 其后至3.8ka BP一直處于含量較低階段, 大約3.8ka BP以來, 其含量呈逐漸增加的趨勢。浮游有孔蟲粗組分與浮游有孔蟲豐度變換趨勢(圖2)較為一致, 在11—7.9ka BP期間為低值, 隨后逐漸增大, 7.9—3.8ka BP期間為高值, 3.8ka BP以后又明顯降低。

圖2 ADM-C1柱樣中粒徑>150μm的浮游有孔蟲主要屬種相對豐度和>63μm的粗組分百分含量及浮游有孔蟲總豐度與沉積速率變化

>250μm的粗粒級中浮游有孔蟲群落同樣呈現(xiàn)出明顯的變化(圖3), 浮游有孔蟲主要以(22.7%)、(18.77%)、(18.76%)、(18.53%)、(4.36%)、(4.05%)、(3.86%)、(3.50%)和(3.1%)為主, 這9個(gè)屬種約占浮游有孔蟲群落的97%。在>250μm的粒級中,的相對含量從11ka BP至今呈逐漸增加的趨勢,的含量在8ka BP前相對較高, 之后呈逐漸下降的趨勢。大個(gè)體浮游有孔蟲和在大約7ka BP后呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢, 在3.8ka BP后含量最高。大于250μm的浮游有孔蟲占所有>150μm粒級有孔蟲的19.97%。具體屬種占比情況如下:(27.8%)、(8.31%)、(44.8%)、(30%)、(21%)、(79.9%)、(97.5%)。大于250μm的只占>150μm粒級的的不到10%, 因此選取250~350μm的進(jìn)行氧同位素與Mg/Ca測試可能缺乏代表性。

圖3 ADM-C1柱樣中>250μm浮游有孔蟲主要屬種的相對百分含量變化

3.2 浮游有孔蟲的組合特征

為了更加客觀地描述研究區(qū)有孔蟲屬種分布變化, 進(jìn)一步了解研究區(qū)浮游有孔蟲與古海洋環(huán)境的關(guān)系, 對各屬種>150μm的百分含量進(jìn)行了Q型因子分析(Klovan et al, 1971)。分析結(jié)果顯示, ADM-C1柱樣全新世以來的浮游有孔蟲群落變化可以分為三個(gè)主因子(圖4), 這三個(gè)因子共解釋了總方差的99.2%。主因子1解釋了總方差的35.8%, 主要以的因子得分最高(表1), 因子2解釋了總方差的28.5%, 該因子和的因子得分最高(表1); 主因子3解釋了總方差的34.87%, 該因子載荷主要為負(fù)值, 其中.和在該因子上負(fù)得分最高, 為該因子的主要貢獻(xiàn)屬種, 而偏冷環(huán)境的和則表現(xiàn)最高正得分(表1)。根據(jù)三個(gè)主因子的變化特征可以把研究區(qū)全新世以來的海洋環(huán)境變化劃分為3個(gè)明顯的階段, 分別為 11—7.9ka BP、7.9—3.8ka BP以及3.8—0ka BP。其中11—7.9ka BP期間主因子1載荷最高; 7.9—3.8ka BP期間主因子3載荷最高, 而3.8ka BP以來則以高的主因子2載荷為特征(圖4)。

4 討論

浮游有孔蟲的分布與海洋環(huán)境變化有密切的關(guān)系, 本文根據(jù)對安達(dá)曼海ADM-C1孔浮游有孔蟲群落及其生態(tài)特征探討浮游有孔蟲與古海洋環(huán)境演化的聯(lián)系, 發(fā)現(xiàn)熱帶海區(qū)安達(dá)曼海浮游有孔蟲對古海洋環(huán)境有很好的響應(yīng)。本文群落分析主要討論>150μm的浮游有孔蟲, 經(jīng)過浮游有孔蟲群落統(tǒng)計(jì)分析(圖2、3)發(fā)現(xiàn), 研究區(qū)浮游有孔蟲群落以、、、、為主要屬種(占84.63%), 為典型熱帶暖水群落, 同時(shí)發(fā)現(xiàn)選取250~350μm的進(jìn)行氧同位素與Mg/Ca測試可能缺乏代表性?？傮w上, 浮游有孔蟲群落變化與全新世環(huán)境演化記錄有很好的相似性。下面將就安達(dá)曼海浮游有孔蟲群落全新世階段性環(huán)境變化以及晚全新世普林蟲低值事件的響應(yīng)展開具體討論。

圖4 ADM-C1孔中浮游有孔蟲3個(gè)主因子方差最大化因子載荷隨年代變化曲線

4.1 浮游有孔蟲群落對全新世環(huán)境變化的響應(yīng)

安達(dá)曼海的浮游有孔蟲群落在全新世呈現(xiàn)明顯的階段性變化, 結(jié)合Q型因子分析結(jié)果(圖4), 安達(dá)曼海全新世古海洋環(huán)境可劃分為3個(gè)階段: 分別為11—7.9ka BP、7.9—3.8ka BP以及3.8—0ka BP。早全新世11—7.9ka BP期間, 浮游有孔蟲以與組合為主。和是該孔最主要兩個(gè)屬種, 雖都屬于暖水淺水種, 但生活的溫鹽環(huán)境略有不同。傾向于相對高溫高鹽環(huán)境, 此階段廣溫廣鹽的屬種的含量占比最大, 也是整個(gè)全新世最高階段(圖3), 可能指示了此階段表層海水鹽度在全新世是相對較低的。這與安達(dá)曼海RC12-344孔(Rashid et al, 2007)有孔蟲氧同位素記錄的表層水體鹽度變化一致。此外, 來自陸地石筍的大量記錄也指示了早全新世印度夏季風(fēng)降水明顯較強(qiáng)(Fleitmann et al, 2003; Wang et al, 2005; Yuan et al, 2004)(圖5)。該時(shí)期較強(qiáng)的夏季風(fēng)降水和入海徑流共同造成了早全新世安達(dá)曼海表層水體的低鹽環(huán)境。該階段另兩個(gè)主要屬種與分別為溫帶和過渡帶特征分子(Bé, 1977), 都偏向生存于溫度較低的環(huán)境, 且都更加傾向于生活在冬季(Xiang et al, 2015), 其中海水混合強(qiáng)烈的環(huán)境更有利于于生存(向榮等, 2011)。同時(shí)與這兩個(gè)屬種都與生產(chǎn)力密切相關(guān),在南海被認(rèn)為與表層生產(chǎn)力密切相關(guān), 是東亞冬季風(fēng)的良好替代指標(biāo)(Jian et al, 2003), 而則在阿拉伯海是上升流高生產(chǎn)力的典型指示屬種(Anderson et al, 1993)。因此, 這兩個(gè)屬種在11—7.9ka BP的相對高含量可能指示了全新世早期相對較低的表層海水溫度或較高的表層生產(chǎn)力水平。

表1 ADM-C1孔中浮游有孔蟲方差最大因子得分

注:加粗?jǐn)?shù)字為得分較高屬種

圖5 ADM-C1孔中浮游有孔蟲群落全新世階段變化與其他古環(huán)境記錄對比

a. Qunf cave石筍δ18O值變化(Fleitmann et al, 2003); b. 安達(dá)曼海RC12-144孔.δ18O值變化(Rashid et al, 2007); c. SO130-289KL的Zr/Al(Deplazes et al, 2014); d. 主要粒組1.5~11.9μm與11.9~74μm的平均粒徑 (黃云等, 2017) ; e—g. ADM-C1孔中浮游有孔蟲因子載荷變化。陰影部分為階段2

Fig. 5 Changes of planktonic foraminiferal in Core ADM-C1 compared with other paleoenvironmental records. a. The records of speleothem δ18O from the Qunf Cave (Fleitmann et al, 2003). b. δ18Oswof Core RC12-344 in the Andaman Sea (Rashid et al., 2007); c. Zr/Al of SO130-289 KL (Deplazes et al, 2014); d. the average grain size variation of grain groups 1.5~11.9 m and 11.9~74 m in ADM-C1 (Huang et al, 2017); e-g. the variation of main planktonic foraminiferal factors in Core ADM-C1. The dark shade indicates phrase 2

中全新世7.9—3.8ka BP期間, 浮游有孔蟲以和為特征組合。廣溫廣鹽分子相對豐度仍占據(jù)主導(dǎo), 然而其含量相較早全新世階段有一定下降, 同時(shí)含量有所增高(圖3), 表明這一階段表層海水鹽度仍處于低值, 但是表層海水鹽度與上一階段相比有所上升, 上升的鹽度導(dǎo)致了熱帶暖水中含量的增加。從石筍反映的夏季風(fēng)降水(Fleitmann et al, 2003; Yuan et al, 2004; Wang et al, 2005)和安達(dá)曼海重建的鹽度變化(Rashid et al, 2007)可以看出這一階段的季風(fēng)降水仍然較強(qiáng)盛(圖6), 與浮游有孔蟲記錄的海洋環(huán)境基本一致。該階段另兩個(gè)主要屬種分別為和, 其中是世界大洋中重要的喜暖種, 分布于熱帶—亞熱帶, 最適宜溫度在 22~24℃之間, 系“中層水種”。在沖繩海槽其視為典型的黑潮標(biāo)志種 ( Jian et al, 2000)。根據(jù)現(xiàn)代拖網(wǎng)和捕獲器的研究,的通量和相對百分含量在冬季出現(xiàn)高值(陳榮華等, 2006; 向榮等, 2010; Wan et al, 2010)。含量在熱帶和亞熱帶上升流或強(qiáng)流區(qū)域出現(xiàn)高值(Bé, 1977)。這兩個(gè)屬種都是次表層水屬種, 其在中全新世的高含量可能指示該期間較強(qiáng)的上層水體混合(圖3)。此外,在此階段同樣存在最高值,的高含量常與上升流帶來的高營養(yǎng)相伴(Schiebel et al, 2001)。這也進(jìn)一步支持了該階段上層海水混合強(qiáng)烈。這種強(qiáng)烈混合可能和強(qiáng)盛的夏季風(fēng)風(fēng)強(qiáng)度對應(yīng)。來自阿拉伯海的夏季風(fēng)上升流強(qiáng)度與安達(dá)曼海ADM-C1孔的粒度指標(biāo)指示夏季風(fēng)風(fēng)強(qiáng)度均在8.8—4.7ka階段最強(qiáng)盛(Schulz et al, 1998; 黃云等, 2017), 與浮游有孔蟲群落反映的海洋環(huán)境有很好的一致性。此外, 來自孟加拉灣的SO130-289KL孔的Zr/Al比值也指示了該時(shí)期印度夏季風(fēng)達(dá)到全新世以來最強(qiáng)時(shí)期(Deplazes et al, 2014)。同時(shí)此階段粗組分與浮游有孔蟲豐度也是全新世最高, 指示生產(chǎn)力最強(qiáng)。

早中全新世安達(dá)曼海記錄的印度夏季風(fēng)均顯示有較強(qiáng)的降水。然而, 這兩個(gè)階段的浮游有孔蟲群落卻有明顯差別, 一個(gè)可能的解釋是, 反映印度夏季風(fēng)強(qiáng)弱的另一個(gè)指標(biāo)，即風(fēng)強(qiáng)度變化在這兩個(gè)階段有顯著差異。阿拉伯海有機(jī)碳含量與印度夏季風(fēng)引起的上升流密切相關(guān), 較強(qiáng)的夏季風(fēng)風(fēng)強(qiáng)導(dǎo)致強(qiáng)盛的上升流發(fā)育, 進(jìn)而導(dǎo)致埋藏在海底的有機(jī)碳含量增加。來自阿拉伯海的夏季風(fēng)上升流強(qiáng)度在早全新世有明顯的減弱(Schulz et al, 1998), 這與安達(dá)曼海ADM-C1孔的粒度指標(biāo)指示的這一階段印度夏季風(fēng)較弱相一致(黃云等, 2017)。表明早全新世期間印度夏季風(fēng)的風(fēng)強(qiáng)度較弱, 而中全新世則顯著增強(qiáng)。這種風(fēng)強(qiáng)度變化導(dǎo)致的海洋環(huán)境差異可能是浮游有孔蟲群落變化的主要原因之一。

晚全新世3.8—0ka BP期間, 浮游有孔蟲以和為主要特征屬種。在晚全新世, 浮游有孔蟲的減少和含量增加是整個(gè)群落變化的重要特征。在這一階段, 廣溫廣鹽分子的相對豐度降至全孔最低, 而熱帶暖水分子的相對豐度全孔最高, 造成這一變化的主要原因可能與晚全新世明顯減弱的夏季風(fēng)降水密切相關(guān)。石筍記錄的夏季風(fēng)降水(Fleitmann et al, 2003; Yuan et al, 2004; Wang et al, 2005)和安達(dá)曼海重建的鹽度變化(Rashid et al, 2007)均表明這一時(shí)期區(qū)域降水和入海徑流明顯減弱, 導(dǎo)致安達(dá)曼海表層鹽度相較前兩個(gè)階段明顯升高, 從而有利于較高鹽度屬種的繁盛。

4.2 全新世普林蟲低值事件

普林蟲()低值事件是指發(fā)生在2.6—4.7ka BP左右的一次普林蟲含量明顯降低的事件, 該事件在沖繩海槽和南海北部有廣泛的記錄(Li et al,1997; Ujiié et al, 2003; Lin et al, 2006; Xiang et al, 2007), 被認(rèn)為是一個(gè)可靠的區(qū)域年代地層對比依據(jù)(李保華等, 2009)。該事件曾被認(rèn)為是由于黑潮的減弱和東亞冬季風(fēng)的增強(qiáng)所導(dǎo)致(Jian et al, 2000), 然而事件期間并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的古海洋指標(biāo)異常(Lin et al, 2006)。

在安達(dá)曼海, Sijinkumar等(2011)曾報(bào)道也有類似普林蟲低值事件的存在。他們根據(jù)安達(dá)曼海的兩個(gè)沉積物巖芯(SK168和AAS11)中的浮游有孔蟲群落分析, 認(rèn)為在4.5—3ka BP存在一個(gè)普林蟲含量的低值事件, 可能對應(yīng)了南海和沖繩海槽全新世普林蟲低值事件。此外在YD和20—18ka期間, 他們還認(rèn)為存在兩次普林蟲低值事件。

從ADM-C1柱樣的有孔蟲含量變化(圖3)可以看出, 浮游有孔蟲的含量變化在2—0.4ka BP和9—11ka BP左右存在有兩次相對較低含量階段, 另外在5ka BP左右也有一次顯著的含量降低(圖6), 然而這些含量降低事件所發(fā)生的時(shí)間與Sijinkumar等(2011)曾報(bào)道的低值事件無明顯的一致性, 尤其在晚全新世階段。因此, 根據(jù)已有的資料, 我們認(rèn)為安達(dá)曼海晚全新世不存在與沖繩海槽和南海一致的普林蟲低值事件。

圖6 安達(dá)曼海三個(gè)巖芯ADM-C1、SK168和AAS11 (Sijinkumar et al, 2011)的P. obliquiloculata相對含量對比

陰影為普林蟲低值事件

Fig. 6 Abundance ofin Core ADM-C1, SK168 and AAS11 (Sijinkumar et al, 2011)

5 結(jié)論

通過對安達(dá)曼海的浮游有孔蟲群落定量分析, 對比了該區(qū)全新世以來的印度夏季風(fēng)演化記錄, 我們認(rèn)為熱帶海區(qū)的有孔蟲群落組合可以很好地響應(yīng)區(qū)域古環(huán)境變化。 具體獲得以下認(rèn)識。

1) 浮游有孔蟲群落反映了區(qū)域海洋環(huán)境有明顯的階段變化, 在早全新世11—7.9ka BP期間, 浮游有孔蟲群落以與為主, 反映了該階段低溫低鹽的水體環(huán)境, 可能與較強(qiáng)的夏季風(fēng)降水和較強(qiáng)的冬季風(fēng)影響相關(guān); 7.9—3.8ka BP期間,和為主的群落, 指示水體鹽度仍然較低, 同時(shí)次表層屬種顯著增多, 可能與該階段強(qiáng)盛的印度夏季風(fēng)導(dǎo)致的上層海水強(qiáng)烈混合相關(guān); 3.8—0ka BP期間, 以的含量顯著增加, 伴隨相對豐度明顯下降, 指示區(qū)域表層海水鹽度顯著上升, 對應(yīng)印度夏季風(fēng)降水的明顯減弱。

2) 通過區(qū)域普林蟲含量變化的綜合對比, 我們認(rèn)為在安達(dá)曼海不存在與沖繩海槽和南海北部類似的晚全新世普林蟲低值事件。

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Response of planktonic foraminifera to Holocene marine environmental changes in the Andaman Sea

ZHANG Lingzhi1, 2, XIANG Rong1, TANG Linggang1, 2, YANG Yiping1, ZHONG Fuchang1, 2

1. CAS Key Laboratory of Ocean and Marginal Sea Geology, South China Sea Institute of Oceanology, Guangzhou 510301, China;2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Through analysis of planktonic foraminifera in a gravity core ADM-C1 from the Andaman Sea, the response of planktonic foraminifera to Holocene marine environmental changes in the sea was discussed. The result shows that the planktonic foraminiferal communities in this region are dominated by tropical warm-water species,,, and. The relative abundance ofshows a gradual decreased trend from the early Holocene to present, which is roughly opposite to that of. The relative abundance ofis higher during 11 to 7.9 ka BP (before present), generally lower during 7.9 to 3.8 ka BP, and then gradually increases after 3.8 ka BP.shows an almost opposite trend to that of. Our result indicates no obviousEventduring the late Holocene, occurs in the Andaman Sea. Q-mode factor analyses of planktonic foraminifera in the core ADM-C1 identify three stages in marine environmental changes during the Holocene. During the early Holocene (11-7.9 ka BP), planktonic foraminifera assemblage was dominated byandwhich reflected that strong summer monsoon and precipitation led to lower sea surface salinity, while the influence of winter monsoon was also strong during this stage. During 7.9-3.8 ka BP,,anddominated, indicating lower sea surface salinity during this period. Meanwhile, there was obviously increase in abundance of subsurface water species, reflecting strong mixing in the upper-ocean waters, possibly due to the strong Indian Ocean summer monsoon at this stage. After 3.8 ka BP,andbecame the dominant species. The abundance ofdeclined obviously, indicating that the salinity of surface sea water significantly increased during this period, which was consistent with the reduced Indian Ocean summer monsoon precipitation. The phase change of the Holocene marine environment reflected by the planktonic foraminiferal assemblages in the Andaman Sea is well consistent with the terrestrial records on the Indian Ocean summer monsoon, and it also shows good consistent with the wind intensity variation in Indian Ocean summer monsoon reflected by sensitive grain size proxy of the same core, suggesting rapid response of planktonic foraminifera to marine environmental changes in the tropical marginal seas.

Holocene; Andaman Sea; Planktonic foraminifera; Indian Ocean monsoon; Marine environment

10.11978/2019010

http://www.jto.ac.cn

P532; Q958.8

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1009-5470(2019)06-0051-11

2019-01-15;

2019-04-01。

林強(qiáng)編輯

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41476040, 91228207) ; 中國科學(xué)院戰(zhàn)略專項(xiàng)項(xiàng)目(XDA11030104)

張玲芝(1993—), 女, 江蘇省連云港市人, 碩士研究生。E-mail: zhanglingzhi16@mails.ucas.ac.cn

向榮(1972—), 男, 湖南省洞口縣人, 研究員, 主要從事微體古生物與海洋沉積古環(huán)境研究。E-mail: rxiang@scsio.ac.cn

2019-01-15;

2019-04-01.

Editor: LIN Qiang

National Natural Science Foundation of China (91228207, 41476040); Strategic Leading Science & Technology Programme, Chinese Academy of Sciences (XDA11030104);

XIANG Rong. E-mail: rxiang@scsio.ac.cn