低纬海区有孔虫壳体Mg/Ca特征及对古温度重建的应用

大洋上层水体、特别是表层海水的温度和盐度是古海洋学研究的首要内容。准确地恢复低纬海区温、盐环境，是查明热带气候过程在全球变化中的关键。有孔虫壳体Mg/Ca比值是被广泛认可和应用的古温度指标，并常与δ18O配对指示古海水盐度的变化。之前对Mg/Ca温度计的研究，多聚焦于壳体Mg元素的选择性溶解、非生源方解石的加入对Mg/Ca的影响以及校准公式等。然而，最新的研究表明，有孔虫壳体对Mg的摄取也受盐度的强烈影响，导致温度估算结果的严重偏差，从而引发了人们对Mg/Ca比值温度计忠诚性的热烈讨论。本次工作将以印尼海区不同水深序列的表层沉积物中的浮游有孔虫壳体为研究对象，选取不同属种的壳体进行δ18O和Mg/Ca的常规测试、能谱-扫描电镜分析以及激光剥蚀ICPMS原位微区分析，查明低纬海区有孔虫壳体Mg/Ca分布特征，探讨其温度和盐度效应，结合已有的西太平洋暖池地区Mg/Ca数据，探讨其古海洋学意义。

本世纪初浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体Mg/Ca比值揭示低纬海区表层海水温度冰期－间冰期的差异达到3-5ºC，这一重大发现将古海洋学研究的焦点从上个世纪晚期的北半球高纬地区（特别是北大西洋）转移到了低纬海区。与此同时，有孔虫壳体Mg/Ca温度计与从同一样品获得的壳体δ18O结合可以被用来估算古海水盐度的优势，也使得针对Mg/Ca温度计的研究在过去数十年间得到了蓬勃的发展。然而，越来越多的证据表明海水盐度也是控制壳体Mg/Ca比值的重要因素，给Mg/Ca温度计的应用带来了挑战。目前已有的Mg/Ca比值全球数据在低纬海区的点位非常稀少，也只调查了G. ruber壳体。本项目选择印尼穿越流区域的钻孔顶部样品中的G. ruber、G. sacculifer、P. obliquiloculata和N. dutertrei等4个浮游有孔虫属种进行研究，旨在调查盐度对Mg/Ca比值的影响。项目对壳体进行了碳氧稳定同位素和Mg/Ca测试，估算了属种的生活水深和成壳时的钙化温度、计算了温度影响下的壳体理论Mg/Ca比值并与实测壳体Mg/Ca比值进行了比较。结果表明，Mg/Ca温度显示G. ruber的生活水深为0-40米，P. obliquiloculata和N. dutertrei壳体的生活水深为100-130米，G. sacculifer的生活水深为60-70米。G. ruber和G. sacculifer壳体Mg/Ca温度的差异具有作为温跃层指标的潜力。4个属种壳体的剩余Mg/Ca均与海水盐度不具有线性相关关系，表明在印尼穿越流海区海水盐度对上述有孔虫壳体Mg/Ca比值的影响可以忽略不计。本项目的工作不但给前人总结的全球多余Mg/Ca提供了来自低盐海域的数据支撑，也增添了对更多属种的认识。最终结果表明在盐度为35.5psu之下，Mg/Ca比值不受盐度的影响；而在该阈值之上，盐度与Mg/Ca比值具有正相关关系。在上述结果的支撑下，项目利用印尼穿越流出口处的站位钻孔中的G. ruber和P. obliquiloculata壳体Mg/Ca比值估算了表层和次表层海水的古温度，讨论了末次冰期以来印尼穿越流的古海洋学变化。项目推测，除了季风降水和河流淡水输入的增加导致印尼穿越流表层海水淡化和温跃层变浅外，厄尔尼诺事件的频繁活动也可能是重要的影响因素。