古海洋生产力.ppt
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1、第六章 古海洋生产力,古海洋中生物生产力的演变历史,不仅对于海洋的物理、化学条件产生影响,而且也是理解洋底沉积机理和沉积矿产分布规律的重要因素。古海洋学的生物方面比物理、化学方面更加复杂。,Paleoproductivity,海水对大气CO2的调节: 浅海生产力 深海碳酸盐沉积 (CCD:碳酸盐补偿深度),生 物 泵,CaCO3 + Corg,碳循环的起点:光合作用,光能转化为 化学能 CO2和H2O 转化为 CH2O,海洋生产力:从光合到呼吸作用,光合作用: 碳的还原,无机碳 有机碳 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 呼吸作用: 碳的氧化,有机碳 无机碳,C6H12O
2、6 + 6 O2,6 CO2 + 6 H2O,有机碳泵,碳酸盐泵,合成有机质,形成碳酸钙,现代海洋主要的浮游生物,浮游植物 - 硅藻 - 颗石藻 - 沟鞭藻,浮游动物 - 有孔虫 - 放射虫 - 翼足类 - 桡足类,颗石藻的勃发,颗石藻的勃发,Yoder et al., 1994,藻席,二、古海洋生产力,古海洋生产力又称为生物古海洋学。 古海洋中的生物演化和生产力的变化,对海洋的物理、化学条件产生影响,同时对洋底沉积作用和沉积矿产形成有重要意义。所以理论和实际意义都很重要。 目前对海洋古生产力的研究主要集中在初级生产上。研究水平尚不高。,主要用一些替代性指标来研究古海洋生产力。如生物蛋白石、生
3、物钡、镉含量等。还可以用稳定碳同位素。新近研究深海底栖有孔虫用做古生产力的替代性指标。,第三节 古海洋生产力指标,古海洋生产力的直接测定是不可能的,因此寻求反映古海洋生产力变化的指标成为目前研究的一项重要内容。,生物沉积物,指源于海洋生物生产的沉积物,主要包括有机碳、生物碳酸盐和生物硅等,其埋藏速率在很大程度上受到古海洋生产力的控制。在条件许可的情况下,还可以建立生物沉积物埋藏速率与古海洋生产力之间的定量/半定量关系,对古海洋生产力进行定量/半定量的恢复。,有机碳,在近岸、上升流等高生产力地区,沉积物中的总有机碳(TOC)浓度能够比较灵敏地反映海洋有机碳生产的变化。有机碳的氧气曝露时间、粘土矿
4、物表面积和全岩沉积速率等都可能影响到有机质的保存。,有机碳含量与海洋生产力、沉积速率、沉积物的空隙率和密度相关,有如下经验公式。,P海洋生产力(g/( m2ka) w(Corg)有机碳质量占沉积物干质量的分数 S沉积速率(cm/ka) s干沉积物的密度(g/cm3) 孔隙度(用百分比表示),在含砂量较低、浊流不明显、陆源有机物含量不高的沉积物中,可以根据该公式,由地层中的有机碳含量给出近似定量的古海洋生产力。,Bralower和Thiestein(1984)估算了全新世的古海洋初级生产力(primary production)。,fPR保存因子(通过沉积物的沉积特征和地球化学指数对沉积环境加以
5、判别,确定有机质保存因子) r(Corg)有机碳的堆积速 PP初级生产力,生物碳酸盐、生物硅,在面积广大的开阔大洋等低生产力-贫营养环境中,有机碳指标将难以适用。其原因在于在大部分开阔大洋中,有机碳的氧化非常彻底,沉积物中有机物含量极低,难以反映古海洋生产力的变化。远洋碳酸钙、生物硅的产率与有机碳的生产力成正比,两者的通量之间存在良好的正相关关系。,沉积深度、底层水性质、有机碳的氧化等都会影响生物碳酸盐的保存。,营养元素,在地质时间尺度上,古海洋生产力主要受到大洋中营养元素可利用程度,特别是大洋中活性磷含量的控制;因此古海洋的活性磷埋藏记录,可作为古海洋生产力的指标之一。,John Marti
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