Late Quaternary High Resolution Monsoon Records in Planktonic Stable Isotopes from Northern South China Sea
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摘要: 对南海北部MD05-2904孔45 m的连续沉积物中提取的浮游有孔虫Globigerinoides ruber(白色)进行稳定同位素分析, 得到晚MIS 8以来(时间跨度257 ka, 平均时间分辨率228 a)的高分辨率沉积记录, δ18O和δ13C的频谱分析显示了强烈的岁差(23.4 ka、19.8 ka)、半岁差(11.7 ka、9.9 ka)周期.MD05-2904孔MIS 24时间段的氧同位素记录了格陵兰冰心中发现的Dansgaard/Oeschger和Heinrich事件.与葫芦洞石笋记录及南海邻区浮游有孔虫氧同位素记录的对比显示了受季风控制的区域因素, 如降雨、河流输入导致的盐度变化等对表层海水组成的影响.氧同位素在MIS 3、MIS 6的早期以及MIS 7.4偏轻; 而在MIS 5.5偏重, 这种现象解释为降雨量和蒸发量共同作用的结果.而末次冰盛期高达6570 cm/ka的沉积速率反映了低海平面时孔位离岸距离缩短带来丰富的沉积物源.Abstract: Oxygen and carbon stable isotope records (with an average time resolution of 228 a) were obtained from Core MD05-2904 (19°27.32', 116°15.15', water depth 2 066 m), using the mixed-layer dwelling planktonic foraminifer Globigerinoides ruber (white). The 45 m core spans from end of MIS 8 to the Holocene, representing the sediment record of the last 257 a. Strong precession periods (23.4 ka and 19.8 ka) were found from spectral analysis of both δ18O and δ13C records, following with semi-precession cycles (11.7 ka and 9.9 ka). The high resolution δ18O record of MD05-2904 reveals nearly all the Dansgaard/Oeschger and Heinrich events during MIS 2-4, as defined in the Greenland ice core record. A better correlation between MD05-2904 planktonic δ18O, the Hulu stalagmite δ18O record and previously published planktonic δ18O records from the SCS suggests that the planktonic δ18O record is influenced by monsoon-dominated regional factors, such as rainfall and river discharge related salinity changes. Lighter δ18O values in early MIS 3, early MIS 6 and MIS 7.4, and heavier values in MIS 5.5 are due to changes in precipitation and evaporation affected by monsoon. Sedimentation rates increased to 65-70 cm/ka in LGM, indicating more sediments when the site location was closer to the river mouth during glacial at lower sea level.
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太阳辐射量的季节性变化引起的海陆热量交换，是驱动季风的主要因素，导致海洋表层循环和水文条件的变异、生物生产量及沉积物组成方面的多样性(Wyrtki, 1961; Shaw, 1996; Wang et al., 1999a, 1999b, 1999c；陈木宏等, 2008a, 2008b；李前裕等，2008).受季风影响，南海在风向、降雨以及陆源输入方面具有明显的季节性转变.南海对夏、冬季风循环强度和持续时间变化反映灵敏，在陆源输入、大气与海洋循环以及与开放性太平洋的物质交换等方面都有很好的记录(Wang et al., 2000).从20世纪90年代开始，南海在研究与东亚季风相关的低纬气候多样性方面的主角地位日益明显.
冬季风主要受控于偏心率(10万年)和斜率(4万年)周期，伴随相对较弱的岁差(2万年)周期，可以指示高纬气候变化的多样性(Wang et al., 1999a；翦知緡等，2001; Beaufort et al., 2003)；而夏季风则以强烈的岁差周期为特征(Boulay et al., 2005; Clement et al., 1999).地质尺度上，亚洲夏、冬季风的强度变化在驱动临近大陆的侵蚀和风化(Clift, 2006)以及海气循环方面起着重要作用.
本次研究利用MD05-2904孔的岩心：(1)分析氧碳同位素并建立年代标尺，以寻找反映海陆相互作用的沉积信号；(2)比较氧同位素记录的短期气候变化与高纬冰心和低纬其他海洋记录的异同，了解南海季风区高分辨率δ18O变化特征；(3)研究东亚季风在不同阶段引发的降雨和温度变化以及陆源河流输入在该区域的综合作用.
1. 材料与方法
MD05-2904孔(19°27.32′，116°15.15′，水深2 066 m)(图 1)取自2005年的Marco Polo第1航次(IMAGES Ⅻ).该孔位于南海北部近珠江口的大陆坡，毗邻ODP1146站，在巴士海峡基岩和现代溶跃面之上，岩心总长44.98 m.周边陆源淡水输入引发的边缘海放大效应以及高沉积速率的连续记录，使得该站位成为研究高分辨率海陆相互作用以及不同时间尺度季风强度变化的理想材料.
图 1 南海地图和MD05-2904孔及相关站位(等值线单位：m)Fig. 1. Map of the SCS and location of core MD05-2904 and other sites mentioned整个柱状样为岩性均一的粉砂质沉积物，除最上层的20 cm为棕红色粘土外，大部分呈橄榄灰绿色，其中2 1202 450 cm的沉积物颜色较浅.部分层段有轻微的生物扰动，中下部生物扰动遗迹偶有黄铁矿化现象出现(2 874 cm).此外，在543 cm深度处出现厚约2 cm的火山灰(Laj et al., 2005).
MD05-2904以2 cm间隔取样，共得到2 236个样品.样品处理流程如下：烘干，称重(W1)→浸泡，筛洗(360 μm)→再次烘干，称重(W2)，保存在玻璃瓶中待用.本次研究中，以4 cm间隔挑取浮游有孔虫G. ruber(白色，300360 μm)，共测定了1 118个样品的稳定同位素.
将每个挑好的样品置于浓度99.7%的酒精中，用超声振荡仪(40 kHz)振荡3次(35 s/次)，然后将洗净的样品在60 ℃的烘箱中放置5 h.以40个样品为一组将其分批放入Kiel Ⅲ(Finnigan MAT 252)质谱仪中，自动取样器把每个样品溶于70 ℃的磷酸，进行稳定同位素测定.上述测试在同济大学海洋地质国家重点实验室完成.
为了更好地确定末次冰期以来的年龄，本次研究对岩心上部做了8个14C测年(表 1).测年工作在中科院广州地球化学研究所完成.每个AMS14C年龄先减去400 a的表层海水碳储库年龄，然后用Fairbanks et al.(2005)(http://www.radiocarbon.ldeo.columbia.edu/) 研发的校正程序和数据库将14C测年结果转换成日历年，所得结果分布在1.315(±20)~26.649(±187)kaBP，并与深度之间存在较好的线性关系(图 2).
表 1 MD05-2904孔AMS14C测年结果及站位年龄模式选取的控制点Table Supplementary Table AMS14C results and the total control points of MD05-2904深度(cm) 年龄(a BP) 调谐目标曲线 备注 AMS14C年龄 日历年 15~18 1 421±30 1 315±20 AMS 14C测年结果采用Faribanks et al.(2005)校正程序转化为日历年, 每个控制点的年龄和深度取自测样深度和年龄的中值 171~174 6 582 + 36 7 472 + 32 299~302 9 756±60 11 189±48 479~482 13 033+43 15 181 + 108 646~649 14 811±80 17 724±215 762~765 16 275±80 19 397±98 986~989 21 308±101 25 534±172 1 082~1 085 22 158±132 26 649±187 1 387 45 525 MD95-2042 H5 1 559 55 624 MD95-2042 1 711 65 188 MD95-2042 1791 68 770 MD95-2042 1 943 81 389 MD95-2042 MIS5.1 2031 86 820 Hulu+Sanbao δ18O MIS5.2 2 287 107 500 Hulu+Sanbao δ18O MIS5.3 2 339 116 200 Hulu+Sanbao δ18O MIS5.4 2471 128 940 LR04 Stack MIS6.0 2 683 140 000 LR04 Stack MIS6.2 3 043 156 000 LR04 Stack MIS6.4 3 479 175 000 LR04 Stack MIS6.5 4 135 240 000 LR04 Stack MIS7.5 4 323 252 000 LR04 Stack 4 498 257 000 LR04 Stack 
图 2 MD05-2904年龄-深度关系及沉积速率的变化实线代表沉积速率；虚线代表年龄与深度的线性关系；正方形为测年结果，三角形为年龄控制点，数字为氧同位素分期，阴影部分为冰期Fig. 2. Age/depth plot of age controlling points, as well as the liner sedimentary rate (LSR) of MD05-2904采用Schulz and Mudelsee(2002)开发的“REDFIT”对δ18O和δ13C记录均作了轨道尺度的频谱分析(该软件能有效减小“红噪音”的影响).REDFIT的运行参数设置为nsim=1 000，mctest=T，rhopre=-99.0，ofac=1.0，n50=1，iwin=0.
2. 结果与讨论
MD05-2904的稳定同位素记录了MIS 8晚期至全新世明显的冰期-间冰期旋回，年龄跨度约257 ka，平均时间分辨率约为228 a，其中MIS 1~4：约155 a；MIS 5：约396 a；MIS 6：约208 a；MIS 7~8：约311 a.
2.1 年龄框架
MD05-2904的年龄框架来自氧同位素地层学和AMS14C测年，用作参考的年代标尺包括SPECMAP(Martinson et al., 1987)、GISP2(Grootes and Stuiver, 1997)、MD95-2042(Shackleton et al., 2000)、LR04(Lisiecki and Raymo, 2005)以及三宝洞(Wang et al., 2008).顶部0~1 083 cm的年龄主要依据AMS14C测年，其中1 083 cm的δ18O峰值被认为与GISP2(Grootes and Stuiver, 1997)中的IS 8(~38.32 ka)相对应，而该点的AMS14C年龄~26.649 ka，此年代框架采用测年结果，但总的来说测年数据提供了上部1 083 cm较好的绝对年龄控制点(图 2)；1 083~1 943 cm的控制点通过与经天文调谐的年代标尺MD95-2042(Shackleton et al., 2000)进行对比得到；MIS 5其他的控制点来自与三宝洞石笋记录(Wang et al., 2008)的对比；MIS 6~8的控制点来自与LR04的对比(全球57个站位底栖有孔虫氧同位素综合曲线，Lisiecki and Raymo, 2005)；沉积记录的底部年龄通过沉积速率推算为257 ka.对上述方法得到的控制点(表 1)进行线性插值建立起MD05-2904孔的年龄框架(图 3).
图 3 (a) δ18O年代标尺：实线=MD05-2904，虚线=LR04，(b)实线=MD05-2904的δ13C记录，虚线=N21°的夏季太阳辐射量，(c)和(d)分别为MD05-2904 δ18O和δ13C的频谱分析图a中数字代表氧同位素分期；图b中箭头代表 8个AMS14C测年结果Fig. 3. (a) Solid line is the age model for the line δ18O record of MD05-2904, dashed line is the δ18O stack of LR04, (b) solid line is the δ13C record of MD05-2904, the dashed line is the summer insolation at N21°, (c) and (d) are the spectrum analysis results of G. ruber δ18O and δ13C of MD05-2904δ18O和δ13C记录的频谱结果(图 3)显示强烈的岁差周期(23.4、19.8 ka)和半岁差周期(11.7、9.9 ka).从生物地层学角度来看，粉红G. ruber的末现面出现在2 455 cm(127.4 ka)，与先前关于印度-太平洋地区的研究工作中得到的年龄(120~130 ka)相一致(Thompson et al., 1979).
2.2 δ18O
与其他边缘海及开放性大洋相比，南海北部的δ18O记录以短期但频繁的负向偏移为特征(图 4)(Wang et al., 1999a; Clemens and Prell, 2003; Bühring et al., 2004; Oppo and Sun, 2005).本次研究中的δ18O值在冰期和间冰期的差值~△1.2‰~2.7‰，而在冰阶和间冰阶的差值~△1.01‰~1.59‰.与邻近孔ODP1144(△0.4‰~1.3‰)(图 4)和MD97-2141(△0.3‰~0.7‰)相比，MD05-2904明显的大幅度变化主要反映了该站位的地理位置及周边环境的影响，ODP1144离河口较远，而MD97-2141处于封闭的苏禄海，均少有外来河流的输入.
图 4 100 ka以来δ18O记录的对比a.南海北部17940；b.本次研究MD05-2904；c.南海北部ODP 1144；d.北大西洋深海钻孔MD95- 2042；e.格陵兰GISP2；YD=新仙女木事件；LGM=末次盛冰期；H1-H6=Heinrich变冷事件；数字=D/O事件Fig. 4. Correlations of δ18O records over the last 100 ka2.2.1 千年尺度的变化
冰心研究中发现的快速气候变化(Dansgaard/Oeschger和Heinrich事件)在MD05-2904中也有记录(图 4)，分别表现为0.69‰~1.73‰的负向偏移和1.01‰~1.59‰的正向偏移.全新世δ18O值跨度为-3.07‰~-1.89‰.在9.98、7.41、4.73和3.15 ka分别有4次快速变冷事件，对应了δ18O约为1.26‰的增值，时间间隔约0.8~1.9 ka，与附近站位的记录一致(Wang et al., 1999a; Oppo et al., 2003)，可能对应于某些短期气候事件.367~299 cm处δ18O值△0.75‰的正向偏移对应着YD事件，可以发现跟邻近ODP1144(Bühring et al., 2004)具类似的双峰结构(图 4)，年龄范围在12.66~11.15 ka，持续时间约1 510 a，与Hulu洞(1 350±100 a)和格陵兰(1 240±257 a)的记录接近.但是与冰心和大洋记录的急剧变冷现象相比，MD05-2904 δ18O关于YD的记录不明显，呈由多次升降组成的一个变冷阶段，从SST结果可知此时温度变幅仅1 ℃(贺娟，2008).这种现象在南海其他站位也存在(图 4)，初步理解为南海的沉积过程除了受高纬冰盖的驱动作用，还受到低纬热带气候变化及近岸作用的影响.YD之前存在一次明显的δ18O值变轻(399~367 cm)，最小值达-2.36‰，标志着Bølling/Allerød变暖事件，而δ18O在16.803 ka快速增至~0.92‰，则接近H1变冷事件.整个δ18O记录中的最重值(-0.33‰)发生在19.60 ka，被认为是代表末次盛冰期LGM(图 4).
MIS2-5具明显高频的负向偏移，δ18O值的变化在MIS 2、3为△1.02‰~1.41‰，在MIS 4增至△1.53‰，到晚MIS 5则为△1.57‰ (图 4)，对应着Heinrich变冷之后，更快的回暖事件，该规律被称为“Bond”周期(Bond et al., 1992, 1993; Bond, 1995).这种短期δ18O值偏移事件不是干扰信号，而是真实的气候变化记录.从图 4中可以看到H2、H3、H4、H6均出现提前~1 ka的现象.
总的来说，MD05-2904锯齿状的δ18O曲线包含了丰富的千年尺度变化信息(图 4).关于千年尺度气候变化的驱动机制，Adkins et al.(1997)将其解释为对北半球高纬地带气候变化的响应.也有人认为是热带气候和季风系统与北半球的综合作用，而ENSO对热带季风乃至全球性的气候变化上都起着重要的驱动作用(Clement et al., 1999)，所以千年尺度的变化被认为是长时间尺度的El Niño-Southern Oscillation(ENSO)现象.MD05-2904的沉积记录具有强烈的岁差周期，反映了低纬热带的主导作用.但是记录的很多是区域性信号，表明该站位靠近珠江口和台湾海峡的地理位置使得对海平面升降和降雨量变化导致的陆源输入有很灵敏的反应，这一点也得到Liu et al.(2003)对沉积物组分研究结果的证实.
2.2.2 季风记录
与SPECMAP及其他深海记录如LR04(Laj et al., 2005)、MD97-2140(Laj et al., 2005)、Bassinot et al.(1994)等相比，MD05-2904的浮游δ18O记录包含了一些值得深究的变化(图 5)：(1)一般来说MIS 5.1、5.3、5.5的δ18O值是逐渐变轻的，但是MD05-2904的δ18O值在MIS 5.5为-2.64‰，与MIS 5.1(-2.73‰)和MIS 6.5(-2.56‰)接近，而比MIS 5.3(-3.15‰)和全新世(-3.07‰)要重得多；(2)MIS 6.5的δ18O值偏轻至和MIS 7.1接近，上述情况在ODP1144(Bühring et al., 2004)、ODP1146(Clemens and Prell, 2003)以及Sanbao洞(Wang et al., 2008)的δ18O记录中也出现；(3)小冰期MIS 7.4(231.16 ka)的δ18O幅度跟SPECMAP(Martinson et al., 1987)的记录相比偏暖，这种反映了区域性特征的偏暖也出现在ODP1144(Bühring et al., 2004)和ODP1145(Oppo and Sun, 2005).
因为深海温度和盐度的均一性和抗干扰性比表层水要好得多，所以底栖有孔虫记录的深海信号比浮游的简单可靠，直接反映了高纬冰盖消长(Lisiecki and Raymo, 2005).MD05-2904的浮游有孔虫记录跟南海其他浮游记录类似，而该站位的温度信息(贺娟，2008)则跟北大西洋的底栖有孔虫的氧同位素以及南极洲的温度信号相一致，类似情况在Shackleton et al.(2000)的工作中就已发现.
表层海水盐度(SSS)主要受控于区域性的降雨-蒸发平衡，而南海的盐度分布还受到周边河流淡水输入和表层环流的作用.虽然盐度重建对了解上述气候变化过程有重要意义，但是目前还没有直接代表SSS变化的替代性指标，在古海洋学上发展的一些方法均受到许多质疑.不过本文中还是依据通常的方法得到剩余氧同位素δ18Oresidual(图 5)，以间接地了解盐度变化特征，并试图用其解释δ18O记录中包含的区域性变化.从图 5中可以看出δ18Oresidual与全球海平面变化及温度变化具有很好的一致性，而与δ18OG.ruber的对应关系比较复杂，两者主要呈相反的趋势，但是在氧同位素偏轻的时期(MIS 3.1、MIS 6.5及MIS 7.4)，两者具有一致的变化趋势.
图 5 (a) 相对海平面变化(Waelbroeck et al., 2002)，(b)通过Uk37得出的MD05-2904孔的SST记录(数据来源于贺娟等，2008)，(c)MD05-2904剩余氧同位素δ18Oresidual记录，(d)MD05-2904 δ18OG.ruber，(e)ODP 1146 δ18OG.ruber(Clemens and Prell, 2003)，(f)三宝洞δ18O记录(Wang et al., 2008)a、b、c中虚线为曲线变化趋势；d、e、f中虚线指示间冰期时的氧同位素值；黑色箭头代表本次研究中δ18O的区域性偏移；c图中剩余氧同位素δ18Oresidual的计算步骤：先计算得到δ18Owater，δ18Owater(SMOW)=0.27+(SST(℃)-16.5+4.8×δ18Ocalcite(PDB))/4.8(Bemis et al., 1998)；δ18Owater扣掉冰盖效应(Waelbroeck et al., 2002)后即为δ18OresidualFig. 5. (a) Relative sea level (Waelbroeck et al., 2002), (b) SST records derived from Uk37 at MD05-2904 (data from He et al., 2008), (c) residual δ18O record from the δ18OG.ruber of MD05-2904, (d) δ18OG.ruber record in this study, (e) δ18OG.ruber record in ODP 1146 (Clemens and Prell, 2003), (f) δ18O record of Sanbao-Hulu caves (Wang et al., 2008)重复样品测定显示MD05-2904在MIS 5.5确实存在有如ODP1146(Clemens and Prell, 2003)浮游有孔虫记录及三宝洞(Wang et al., 2008)(图 5)石笋记录中所存在的δ18O值偏重事件.石笋的δ18O记录主要反映了受夏季风影响的降雨量变化，而降雨量也通过改变入海河口的径流量来影响边缘海沉积记录中有孔虫δ18O的变化(Wang et al., 1999b).根据温度曲线可知这一时段的温度很高，对应着强烈的蒸发作用，而通过石笋记录可知中国南部在MIS 5.5的降雨量在冰消期之后也没有大幅度增加，这两者比值的变化引起盐度的增加，以此来解释δ18O值在这一区段的偏重，而δ18Oresidual在这一时期达到整个记录的最重值，可以用来证实上述推断.而在冰期中的偏暖阶段(MIS 3.1和6.5)，石笋记录指示了偏高的降雨量，而温度变化则跟全球性的综合记录相一致，没有明显的升温，弱蒸发量和强降雨量的综合作用引起盐度偏低，表现为偏轻的δ18O值(图 5).虽然先前的研究认为，在轨道尺度上，南海的SSS变化主要受控于海平面波动，而不是季风降雨的变化(Wang et al., 1999a; Steinke et al., 2006)，但是本研究结合附近海域已有的研究结果(Clemens and Prell, 2003; Oppo et al., 2003; Bühring et al., 2004)，认为季风带来的降雨量变化是引起低纬热带海域(如南海、苏禄海等)盐度变化的一个具有明显区域性特征的重要因素.而最新的相关研究则提出降雨型δ18O记录的概念(贺娟等，2008)，也认为南海氧同位素受季风带来的降雨影响多于全球性变化的影响，具有特有的区域性.
2.3 δ13C和线性沉积速率
MD05-2904的δ13C也以高频快速变化为特征，在257 ka的记录中呈现出重复旋回，但有整体变重的趋势(图 3).δ13C与δ18O一般呈相反的对应关系，在冰期—间冰期的过渡段变轻，而在间冰期—冰期的过渡段则变重，但两者在MIS 7出现一致的变化趋势，可能反映了生产力的变化.粗组分含量曲线(图 6)记录的信号比较单一，主要是沉积物供给阶段性的变化，在冰消期出现极高值.
图 6 MD05-2904粗组分含量及冰消期的沉积速率变化(阴影部分代表冰消期)Fig. 6. Coarse fraction record of MD05-2904 and the difference of LSR during three Terminations Ⅰ, Ⅱ, ⅢMIS 5.5的δ13C值在整个记录中最轻，仅0.18‰，与全新世的差值高达△0.29‰(图 3).而粗组分在MIS 5.5出现极高值，比全新世要高出16%(图 6)，均指示了这一时期丰富的物源供应.从北纬21°的太阳辐射量曲线上可知此时的辐射量(515 W/m2)也比全新世的要高(480 W/m2)(图 3).除去地理位置上近河口而存在的陆源输入的影响，我们推测太阳辐射通过影响季风强度的变化也能引发生产力的变化.
MD05-2904的沉积速率在冰期时较高，间冰期时则降至6~13 cm/ka.最大值约70 cm/ka，出现在Preboreal和早全新世时期(图 2)，而在MIS 2~3则仅为20 cm/ka.沉积速率的这种变化趋势是LGM末期沉积物供应的增多造成的快速堆积.Lüdmann et al.(2001)认为沉积速率可能与随海平面升降而变化的珠江口陆源质的输入有关.随气温增高而上升的海平面，导致MD05-2904所处位置离河口距离增大，减少了陆源物的输入，由此引起间冰期和间冰段的低沉积速率.相反，冰期的高沉积速率则可以解释为低海平面时大面积出露的大陆架带来的丰富陆源供应(汪品先等，1995).
257 ka的记录中包含了3次冰消期Termination Ⅰ(11.15~16.93 ka)、Ⅱ(128.94~134.99 ka)、Ⅲ(243.06~249.45 ka)，持续时间约6 ka(图 6).沉积速率在3个冰盛期-冰消期的过渡段都出现明显的增长，在Termination Ⅱ和Ⅲ为15~22 cm/ka，而在Termination Ⅰ则高达65~70 cm/ka.
末次冰消期的沉积速率从LGM开始剧增至65~69 cm/ka，到15.18 ka就开始逐级下降至45~34 cm/ka，高沉积速率的持续时间约4.5 ka.而Termination Ⅱ的沉积速率主要维持在约20 cm/ka左右，直到128.94 ka才开始降至约10 cm/ka，持续时间达10 ka.Termination Ⅲ的沉积速率变化跟Termination Ⅱ类似，平稳地持续了约11 ka的低沉积速率(约16 cm/ka).从MD05-2904的温度记录(图 5)可知，在14.79 ka有一次高达1.2 ℃的急剧降温，而在Termination Ⅱ中温度稳定上升，直到128.9 ka才出现一次约0.2 ℃的降温.可见，温度差异引发的物源输入综合季风降雨影响，在沉积过程中起重要作用.
在MD05-2904 Termination Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对比中，δ18O均出现明显的变轻趋势，Termination Ⅱ的δ18O最重值(139 ka)对应于末次冰期的最大冰盛期(19.6 ka)，而以130.1 ka为中心的持续时间约1 330 a的δ18O变重过程跟YD相一致.但是相对于Termination Ⅱ、Ⅲ，全新世冰消期的变化周期短，幅度大，△δ18O高达2.74‰.这反映了全新世更加频繁的气候变化.冰消期气候回暖，降雨增多，陆上风化加剧，均导致了这个阶段沉积速率的明显增加，而冰消期时快速增大的粗组分含量也证实了该时期沉积物输入的丰富.
3. 结论
(1) MD05-2904建立了过去257 ka的高分辨率氧碳稳定同位素时间标尺，平均时间分辨率约228 a，最高分辨率在MIS 2，达到82 a；(2)高频、大幅度变化的δ18O记录，与冰心和石笋中的短尺度气候变化对应良好，再次证实了低纬热带和高纬地带气候之间的相关性；(3)稳定同位素记录中出现的δ18O值在MIS 6.5和3.1偏轻，在MIS 5.5偏重的现象，属于南海陆坡的区域现象，反映了热带季风引发的降雨量变化，温度影响的蒸发量变化及周边陆源输入综合作用的结果，盐度的变化较好地证实了这一说法；(4)跟全新世相比，MIS 5.5具有明显的δ13C低值和太阳辐射量高值，推测是低纬热带作用反映的季风信号；(5)末次冰消期沉积速率快速增高，推测是LGM时期陆架裸露，有更丰富的物质来源的缘故.
致谢: 本次研究所用样品由International Marine Global Change (IMAGES)提供.感谢法国极地研究所(Marion Dufresne)及马可波罗航次(MD-147)全体人员钻取岩心的工作，也感谢中科院广州地化所沈承德的AMS C14测定工作. -
图 1 南海地图和MD05-2904孔及相关站位(等值线单位：m)
Fig. 1. Map of the SCS and location of core MD05-2904 and other sites mentioned
图 2 MD05-2904年龄-深度关系及沉积速率的变化
实线代表沉积速率；虚线代表年龄与深度的线性关系；正方形为测年结果，三角形为年龄控制点，数字为氧同位素分期，阴影部分为冰期
Fig. 2. Age/depth plot of age controlling points, as well as the liner sedimentary rate (LSR) of MD05-2904
图 3 (a) δ18O年代标尺：实线=MD05-2904，虚线=LR04，(b)实线=MD05-2904的δ13C记录，虚线=N21°的夏季太阳辐射量，(c)和(d)分别为MD05-2904 δ18O和δ13C的频谱分析
图a中数字代表氧同位素分期；图b中箭头代表 8个AMS14C测年结果
Fig. 3. (a) Solid line is the age model for the line δ18O record of MD05-2904, dashed line is the δ18O stack of LR04, (b) solid line is the δ13C record of MD05-2904, the dashed line is the summer insolation at N21°, (c) and (d) are the spectrum analysis results of G. ruber δ18O and δ13C of MD05-2904
图 4 100 ka以来δ18O记录的对比
a.南海北部17940；b.本次研究MD05-2904；c.南海北部ODP 1144；d.北大西洋深海钻孔MD95- 2042；e.格陵兰GISP2；YD=新仙女木事件；LGM=末次盛冰期；H1-H6=Heinrich变冷事件；数字=D/O事件
Fig. 4. Correlations of δ18O records over the last 100 ka
图 5 (a) 相对海平面变化(Waelbroeck et al., 2002)，(b)通过Uk37得出的MD05-2904孔的SST记录(数据来源于贺娟等，2008)，(c)MD05-2904剩余氧同位素δ18Oresidual记录，(d)MD05-2904 δ18OG.ruber，(e)ODP 1146 δ18OG.ruber(Clemens and Prell, 2003)，(f)三宝洞δ18O记录(Wang et al., 2008)
a、b、c中虚线为曲线变化趋势；d、e、f中虚线指示间冰期时的氧同位素值；黑色箭头代表本次研究中δ18O的区域性偏移；c图中剩余氧同位素δ18Oresidual的计算步骤：先计算得到δ18Owater，δ18Owater(SMOW)=0.27+(SST(℃)-16.5+4.8×δ18Ocalcite(PDB))/4.8(Bemis et al., 1998)；δ18Owater扣掉冰盖效应(Waelbroeck et al., 2002)后即为δ18Oresidual
Fig. 5. (a) Relative sea level (Waelbroeck et al., 2002), (b) SST records derived from Uk37 at MD05-2904 (data from He et al., 2008), (c) residual δ18O record from the δ18OG.ruber of MD05-2904, (d) δ18OG.ruber record in this study, (e) δ18OG.ruber record in ODP 1146 (Clemens and Prell, 2003), (f) δ18O record of Sanbao-Hulu caves (Wang et al., 2008)
图 6 MD05-2904粗组分含量及冰消期的沉积速率变化(阴影部分代表冰消期)
Fig. 6. Coarse fraction record of MD05-2904 and the difference of LSR during three Terminations Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ
表 1 MD05-2904孔AMS14C测年结果及站位年龄模式选取的控制点
Table 1. AMS14C results and the total control points of MD05-2904
深度(cm) 年龄(a BP) 调谐目标曲线 备注 AMS14C年龄 日历年 15~18 1 421±30 1 315±20 AMS 14C测年结果采用Faribanks et al.(2005)校正程序转化为日历年, 每个控制点的年龄和深度取自测样深度和年龄的中值 171~174 6 582 + 36 7 472 + 32 299~302 9 756±60 11 189±48 479~482 13 033+43 15 181 + 108 646~649 14 811±80 17 724±215 762~765 16 275±80 19 397±98 986~989 21 308±101 25 534±172 1 082~1 085 22 158±132 26 649±187 1 387 45 525 MD95-2042 H5 1 559 55 624 MD95-2042 1 711 65 188 MD95-2042 1791 68 770 MD95-2042 1 943 81 389 MD95-2042 MIS5.1 2031 86 820 Hulu+Sanbao δ18O MIS5.2 2 287 107 500 Hulu+Sanbao δ18O MIS5.3 2 339 116 200 Hulu+Sanbao δ18O MIS5.4 2471 128 940 LR04 Stack MIS6.0 2 683 140 000 LR04 Stack MIS6.2 3 043 156 000 LR04 Stack MIS6.4 3 479 175 000 LR04 Stack MIS6.5 4 135 240 000 LR04 Stack MIS7.5 4 323 252 000 LR04 Stack 4 498 257 000 LR04 Stack 
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