摘要
本论文以西北太平洋黑潮流区九州海脊北部的重力活塞柱样KPR12岩芯为研究对象，基于有孔虫放射性碳同位素测年、有孔虫稳定氧同位素记录建立了岩芯的年代框架，恢复岩芯底部年龄约40万年；重点研究了有机碳埋藏和海洋古生产力的轨道尺度变化规律及其对陆源输入和海洋环境变化的响应，探讨了该区古生产力的影响因素及其作用机制，初步建立了研究区冰期-间冰期有机碳埋藏保存及其环境响应的演化模式。 研究结果表明，KPR12岩芯沉积物中总有机碳（TOC）百分含量整体偏低（0.062%~0.443%，平均0.216%），碳埋藏通量介于0.82~11.74mg/cm2/ka，与开放大洋的埋藏量相当；相对边缘海区低1~2个数量级，推测这与研究区缺乏大河直接输入巨量的陆源物质以及海区生产力相对较低有关。岩芯TOC含量与埋藏通量整体呈冰期高-间冰期低的显著旋回特征。此外，有机碳的C/N比、δ13C指示了该区有机质主要受海洋生源和陆源输入的混合贡献，以海洋生源（平均~66%）为主。研究区的陆源物质主要通过风尘和日本九州岛河流输入，同时受到黑潮强度、海平面升降等因素共同影响，冰期陆源有机质埋藏通量更高。 研究区硅质生产力较低（生物硅Opal含量~1%），无明显的冰期旋回变化特征；碳酸钙（CaCO3）和生源钡（Bio-Ba）含量指示古生产力变化明显呈间冰期高-冰期低的旋回特征，与有机碳埋藏通量以及亚洲风尘的变化规律相反，说明TOC作为海洋古生产力替代指标具有局限性，同时风尘可能对该区海洋生产力的促进作用有限。根据Bio-Ba含量重建，显示研究区40万年来的初级生产力整体较低（冰期105mg/m2/ka，间冰期128mg/m2/ka），这可能是由于表层营养盐浓度较低所致。同时，冰期时北太平洋中层水（NPIW）形成加强致使水体层化显著，阻碍了底部营养物质向表层输送，进而抑制了初级生产力。 沉积氧化还原敏感元素（RSEs）的富集特征指示研究区底层沉积物-水界面处于相对氧化状态；但其含氧条件及陆源细颗粒物质含量具有冰期-间冰期的差异。具体表现为冰期时RSEs（V、Th、Tl、Ga等）富集程度较高，指示水界面相对偏还原，更有利于有机质的埋藏和保存。同时岩芯细粒组分与TOC呈一定的负相关，且冰期时细粒物质输入增加，可吸附更多有机质并加速其向海底沉降。反之，间冰期时水界面的溶解氧含量相对较高、细颗粒物输入减少，有机碳的埋藏通量降低。 综上，研究区的TOC埋藏对气候变化具有显著的轨道尺度敏感响应，其演化规律与古生产力记录并不耦合，说明古生产力可能不是影响该岩芯TOC埋藏特征的主控因素；另外，在沉积物-水界面氧化还原条件以及细粒物质吸附和沉降等因素的共同驱动下，研究区的有机碳埋藏整体呈现“冰期碳埋藏量更高、间冰期降解作用更显著”的演化模式。
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