摘要
海平面升降快速变化、冰期-间冰期旋回，不仅影响全球气候环境，更对海气能量输送、大洋水体交换以及深海沉积过程产生显著影响。作为海底生态环境的重要组成部分以及深海巨大的碳汇系统，深水珊瑚的发育和演化对气候与环境变化相对敏感，记录着地质进程中海洋边界条件变化及其驱动机制。南海广泛分布深水珊瑚，现代观测发现了海底深水珊瑚林，也开展了较多有关深水珊瑚生态特征及生长成因研究，但对于南海深水珊瑚的地理分布、生长发育影响因素仍不清楚，对地质历史时期深水珊瑚发育阶段、演化特征及其驱动机制等问题也缺乏清晰认识。 论文以2020年在南海北部与南部海域采集的深水珊瑚样品为研究材料，结合前人的深水珊瑚种属鉴定及其分布状况研究，统计和划分了南海深水珊瑚主要分布区域并阐释了不同区域深水珊瑚种属与多样性特征。同时，通过对研究区深水珊瑚骨骼矿物组成、主微量元素含量、碳氧稳定同位素以及年代学进行测试，揭示了南海深水珊瑚生长影响因素、发育演化阶段变化的成因，探讨了深水珊瑚δ234U跃迁成因及其意义。获得以下主要结论和认识: 1.鉴定了采集的深水珊瑚，发现Madrepora oculata.、Stephanocyathus nobilis两个新种。统计发现南海深水珊瑚可分为15科37属73种，其中主要为石珊瑚（68种），其次为软珊瑚（5种）。划分南海深水珊瑚的分布为八个区:北部大陆架区(A1)、南部巽它陆架区(A2)、中沙岛礁区(B1)、南沙岛礁区(B2)、洋盆区(C)、北部洋流区(D)以及台西南冷泉区(E1)和海马冷泉区(E2)。 2.北部及南部深水珊瑚矿物成分基本为纯净文石，北部洋流区深水珊瑚δ13C值为-9.52 ‰～1.01‰，δ18O值为-1.04 ‰～ 4.58‰，南沙岛礁区深水珊瑚δ13C和δ18O分别为-6.58 ‰～ 0.10‰，0.82 ‰～ 3.91‰，它们的碳来自海水溶解无机碳。深水珊瑚发育于氧化性海洋环境中，南海北部与南部深水珊瑚陆源元素含量存在较大差异，南部深水珊瑚较高的Pr/Yb值指示其受到陆源输入的影响更大。主微量元素因子分析揭示南海深水珊瑚生长发育受到洋流活动、陆源输入以及生物生产力等因素影响。在北部海域，洋流作用对珊瑚发育起关键作用，南海南部，生物生产力和水动力共同影响深水珊瑚的生长。 3.南海深水珊瑚的生长发育可划分为六个阶段两种成因模式，包括全新世高海平面间冰期模式以及中更新世-全新世低海平面冰期模式。南海与大洋通风性的根本改变影响和控制全新世前后南海深水珊瑚成因模式的切换。中更新世-全新世深水珊瑚的生长发育主要受到北太平洋中层水增强以及进入南海的下层环南极绕极流控制;全新世以来深水珊瑚的发育则主要受到南海通风增强所影响。 4.南海深水珊瑚的δ234U为138.9-162.0‰，与南海周缘物质的δ234U不同，而与高纬地区风化冰川的δ234U相似，南海δ234U记录是北太平洋中层水侵入南海的直接证据。HS1时期南海深水珊瑚δ234U跃迁且与亚北极冰伐碎屑激增时间一致，表明增强的北太平洋中层水携带亚北极冰伐融水释放的高δ234U信号侵入南海并影响深海生态环境。南海深水珊瑚δ234U跃迁时间早于北大西洋深水珊瑚δ234U跃迁时间约千年，是北太平洋的气候环境变化在驱动全球气候方面发挥先导作用的新证据。 论文系统集成和分析南海深水珊瑚种属特征，划分了深水珊瑚分布区域并揭示了影响珊瑚生长的水体因素和环境机制，发现南海与大洋通风性控制南海深水珊瑚的成因模式，提出了南海深水珊瑚δ234U跃迁是北太平洋的气候环境变化在驱动全球气候方面发挥先导作用的新证据，为地史时期南海深海碳源汇变化、全球气候演变和驱动机制研究提供了新资料、新思路。
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