南海東北部表層沉積中鈣質(zhì)超微化石的分布特征

段 虓，陳 芳，彭學(xué)超，聶 鑫

(1.國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗室，廣東 廣州 510075;2.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州510075)

0 引言

南海是西太平洋的一個半封閉的邊緣海，地處熱帶、亞熱帶，表層海水生物生產(chǎn)力高，各類鈣質(zhì)浮游生物數(shù)量及種類繁多，其殼骸構(gòu)成了南海沉積物的重要組成部分。鈣質(zhì)超微化石作為海洋沉積物的重要組分之一，在古海洋學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用。對表層沉積中鈣質(zhì)超微化石的研究是進(jìn)行古海洋、古環(huán)境研究的基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外專家學(xué)者對南海表層沉積中鈣質(zhì)超微化石的分布進(jìn)行了大量的研究(成鑫榮，1987;成鑫榮等，1991;劉傳聯(lián)等，2001;陳芳等，2002;王勇軍等，2007;Okada et al，1983;Fernando et al，2007)。然而南海東北部的研究資料相對較少，且未涉及到沿岸陸架區(qū)域(劉傳聯(lián)等，2001)。選取南海東北部從陸架到陸隆的188個表層沉積物樣品，對其中保存的鈣質(zhì)超微化石進(jìn)行鑒定和統(tǒng)計，初步查明該海區(qū)鈣質(zhì)超微化石的豐度、屬種組成及分布特征，并討論影響其分布的主要因素。

1 材料與方法

共分析樣品188個，站位分布如圖1所示，取樣水深在24～3 550 m之間。所有樣品均采用簡易涂片法處理：用潔凈牙簽取少許沉積物置于載玻片上，加數(shù)滴蒸餾水，用牙簽充分?jǐn)嚢枋箻悠贩稚ⅲ稳ゴ至３练e物，使細(xì)粒沉積物的懸浮液均勻分布在載玻片上。烘干后，用冷杉膠將蓋玻片黏在載玻片上制成固定片。將薄片置于Zeiss偏光顯微鏡下放大1 000倍鑒定，為避免遺漏稀有屬種，每個薄片觀察200個視域，并隨機(jī)統(tǒng)計其中10個視域的化石數(shù)量作為超微化石的相對豐度。

2 鈣質(zhì)超微化石分布特征

2.1 相對豐度與分布

南海東北部188個站位表層沉積中幾乎全部含有鈣質(zhì)超微化石，但數(shù)量相差十分懸殊，相對豐度的變化為(9～1 684)個/10視域。其中相對豐度為(9～500)個/10視域的樣品有134個，占71.2%;(500～1 000)個/10視域的樣品有 29個，占15.4%;大于1 000個/10視域的樣品有23個，占12.2%;未發(fā)現(xiàn)超微化石的樣品有2個，占1.1%。根據(jù)鈣質(zhì)超微化石相對豐度的大小，在平面上大致可劃分成3個區(qū)(圖1)。

圖1 樣品站位與超微化石相對豐度分布Fig.1 Map showing sample stations and relative abundance of nannofossils

A區(qū)：鈣質(zhì)超微化石相對豐度和分異度較低，一般少于500個/10視域，包括水深小于200 m的淺海陸架區(qū)(A1)、東沙群島東側(cè)上陸坡區(qū)(A2)。

B區(qū)：鈣質(zhì)超微化石相對豐度和分異度較高，一般在(500～1 000)個/10視域之間，分布在調(diào)查區(qū)南部水深200～2 800 m的陸坡區(qū)(B1)和東沙群島東北側(cè)的陸架—上陸坡區(qū)(B2)，其中2 000～2 800 m水深的下陸坡區(qū)豐度最高，達(dá)1 000個以上。

C區(qū)：位于調(diào)查區(qū)東南部水深大于2 800 m的陸隆區(qū)，超微化石相對豐度較低，一般少于200個/10視域。

南海東北部表層沉積物中的鈣質(zhì)超微化石共鑒定有17屬27種(不含再沉積化石)，主要屬種有Gephyrocapsa oceanica，G.spp.(small)，Emiliania huxleyi，F(xiàn)lorisphaera profunda，Calcidiscus leptoporus，Cricolithus jonesii，Ceratolithus cristatus，C.telesmus，C.simplex，Umbellosphaera irregulari，U.tenuis，Umbilicosphaera mirabilis，U.sibogae，Rhabdosphaera clavigera，R.stylifer，Scapholithus fossilis，Coccolithus pelagicus，Helicosphaera carteri，H.wallichii，H.kamptner，H.hyalina，Oolithus fragilis，Syracosphaeraspp.，S.pulchra，Scyphosphaeraspp.，Pontosphaeraspp.，Thoracosphaeraspp.等。其 中Gephyrocapsaspp.(small)包含了直徑 ＜3 μm 的G.ericsonii，G.sinuosa，G.aperta和G.rota等化石種類。部分樣品混有Discoasterspp.，Sphenolithusspp.，Reticulofenestraspp.和Pseudoemiliania lacunosa等再沉積化石。該化石組合在屬種組成上與南海其他地區(qū)表層沉積中的鈣質(zhì)超微化石相似，但優(yōu)勢屬種的相對含量有所差別(陳芳等，2002;王勇軍等，2007)。

2.2 優(yōu)勢屬種的分布

南海東北部表層沉積中鈣質(zhì)超微化石組合以Florishaera profunda，Gephyrocapsa oceanica，G.spp.(small)和Emiliania huxleyi為優(yōu)勢屬種，4個屬種的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和在幾乎所有站位(不包括豐度為0的站位)均可達(dá)到90%以上。前人的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn).profunda，G.oceanica和E.huxleyi也是整個南海的優(yōu)勢種，但在不同海域由于水深和環(huán)境的差異，各優(yōu)勢種的相對比例存在差別(劉傳聯(lián)等，2001;陳芳等，2002;Fernando et al，2007)。筆者重點(diǎn)討論了F.profunda，G.oceanica和E.huxleyi在調(diào)查區(qū)的分布(不包括化石豐度為0的樣品)。

圖2 超微化石優(yōu)勢種質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水深的關(guān)系Fig.2 Relationship between percentage of dominant species of nannofossils and water depth

圖 2給出了Florishaera profunda，Gephyrocapsa oceanica和Emiliania huxleyi質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水深的關(guān)系。

F.profunda的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0% ～100%之間變化，平均值為26.8%。該種的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨水深增加而升高的趨勢非常明顯。在小于200 m水深的沿岸陸架區(qū)，F(xiàn).profunda質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，部分站位甚至未發(fā)現(xiàn)本種;而在大于200 m水深的陸坡區(qū)，F(xiàn).profunda的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增多，多數(shù)站位達(dá)到50%以上;在水深大于2 800 m的區(qū)域，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到70%以上。

G.oceanica的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0% ～82.1%范圍內(nèi)變化，平均值為28.4%。該種的變化與F.profunda相反，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有明顯的隨水深增大而降低的趨勢。該種主要分布在小于200 m水深的陸架淺水區(qū)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在30%以上;而在200 m以深的區(qū)域，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，一般不超過15%。

E.huxleyi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為 0% ～42.4%，平均值為11.6%。該種在淺水陸架區(qū)相對較富集;在200～2 000 m水深范圍內(nèi)，亦有較高的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，一般在10% ～20%之間;在大于2 000 m水深的海盆區(qū)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低并呈明顯下降趨勢。

綜上所述，在離岸較遠(yuǎn)的陸坡區(qū)，F(xiàn).profunda在超微化石組合中占有明顯優(yōu)勢;而在近岸淺水陸架區(qū)，G.oceanica和E.huxleyi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。總之，質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低在3個優(yōu)勢種之間相互制約，此消彼長。

3 討論

3.1 豐度分布的控制因素

圖3反映調(diào)查區(qū)鈣質(zhì)超微化石相對豐度分與水深的關(guān)系。隨著水深增加，超微化石的相對豐度由低到高，再由高到低。水深200～2 800 m的區(qū)域鈣質(zhì)超微化石豐度最高，小于200 m和大于2 800 m的區(qū)域超微化石豐度相對降低。以往的研究表明，超微化石的豐度分布在南海多個海區(qū)都存在上述規(guī)律(成鑫榮，1987;劉傳聯(lián)等，2001;陳芳等，2002)。因此水深應(yīng)該是控制鈣質(zhì)超微化石在表層沉積物中分布的最重要因素。前人認(rèn)為造成以上兩者超微化石豐度較低的原因各不相同，前者是陸源物質(zhì)稀釋作用的結(jié)果，而后者則受深海碳酸鹽溶解作用的影響(陳芳等，2002;王勇軍等，2007)。

圖3 超微化石相對豐度與水深關(guān)系Fig.3 Relationship between relative abundance of nannofossils and water depth

陸源物質(zhì)輸入的多少，直接影響鈣質(zhì)超微化石相對含量的高低。表層沉積物中陸源物質(zhì)多，超微化石相對豐度就低;陸源物質(zhì)少，超微化石相對豐度就高;這在調(diào)查區(qū)的A1和A2區(qū)表現(xiàn)較為明顯。根據(jù)對南海北部沉積物物質(zhì)來源的分析，研究區(qū)的陸源物質(zhì)主要由韓江、榕江等河流以及經(jīng)過臺灣海峽的洋流搬運(yùn)而來(邵磊等，2001，2009)。A1區(qū)不僅靠近華南大陸距離物源區(qū)最近，而且位于臺灣海峽進(jìn)入南海的入口區(qū)，因而沉積的陸源物質(zhì)最多。A2區(qū)靠近東沙群島東側(cè)，來自臺灣島的陸源物質(zhì)(邵磊等，2001)或東沙隆起剝蝕物(欒錫武等，2009)在該海域高速堆積。由于陸源物質(zhì)對表層沉積物中的鈣質(zhì)超微化石起了稀釋作用，所以A1和A2區(qū)超微化石的相對豐度偏低。

與A1、A2區(qū)不同，C區(qū)鈣質(zhì)超微化石相對豐度低，則是深海碳酸鹽溶解作用的結(jié)果。當(dāng)水深大于2 800 m時，由于碳酸鹽溶解作用加強(qiáng)，超微化石易溶種，如Scyphosphaeraspp.，Scapholithus fossilis，Syracosphaeraspp.，Rhabdosphaeraclavigera，Umbellosphaera tenuis等幾乎完全溶解，抗溶種也部分溶解，使鈣質(zhì)超微化石的相對豐度降低。C區(qū)多數(shù)站位的樣品中僅剩余少量Gephyrocapsa oceanica，F(xiàn)lorisphaera profunda，Emiliania huxleyi等較抗溶并在整個南海都較為繁盛的屬種。

B1、B2區(qū)位于離岸較遠(yuǎn)的陸坡區(qū)域，受陸源物質(zhì)的稀釋作用影響較小;并且B區(qū)水深適宜，碳酸鹽溶解作用的影響也很小，因此鈣質(zhì)超微化石相對豐度較高，尤其是在調(diào)查區(qū)南部的下陸坡區(qū)超微化石特別豐富。

3.2 優(yōu)勢屬種分布的控制因素

F.profunda，G.oceanica和E.huxleyi所適應(yīng)的環(huán)境各不相同。F.profunda主要生活在透光帶下部60～180 m水深之間(Beaufort et al，1997)。前人研究發(fā)現(xiàn)，該種在表層沉積中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與水深的關(guān)系明顯，隨著水深增加而增大(Okada et al，1983)。同時，F(xiàn).profunda的分布還受到營養(yǎng)鹽和光的控制，在營養(yǎng)躍層淺、透光性差的水體中其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，反之亦然(Molfino et al，1990;Ahagon et al，1993)。G.oceanica為一喜養(yǎng)暖水種，該種與營養(yǎng)物質(zhì)關(guān)系密切，通常在上升流區(qū)和沿岸陸架區(qū)較富集(王勇軍等，2007;Cheng et al，1997;Fernando et al，2007)。E.huxleyi是在世界大洋中廣泛分布的一種廣溫、廣鹽、廣養(yǎng)性種，在貧養(yǎng)(Cheng et al，1997)和富養(yǎng)(Kleijne et al，1989;Fernando et al，2007)海區(qū)均有富集。

在沿岸陸架淺水區(qū)，F(xiàn).profunda質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，可能與 2個因素有關(guān)：陸架區(qū)水深較淺，F(xiàn).profunda缺乏足夠的生存空間;陸源物質(zhì)的大量輸入，不僅稀釋了沉積物中的超微化石，而且也使海水的透光性變差，不適宜生活在下透光帶的F.profunda的生長。F.profunda的低含量造成了G.oceanica和E.huxleyi在陸架區(qū)相對富集。同時，陸源物攜帶的營養(yǎng)物質(zhì)也為喜養(yǎng)種G.oceanica的勃發(fā)提供了條件。隨著離岸距離增大，陸源物質(zhì)的輸入減少、海水透光性增強(qiáng)，從而使適宜下透光帶生活的F.profunda的含量相對比例增高，G.oceanica和E.huxleyi相應(yīng)減少。在水深大于2 000 m的陸隆區(qū)，E.huxleyi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著水深增加呈顯著下降的趨勢，同時F.profunda的含量相對增加。這應(yīng)該是由于深海碳酸鹽溶解作用增強(qiáng)，個體細(xì)小、結(jié)構(gòu)纖細(xì)的E.huxleyi更加容易溶蝕。E.huxleyi等易溶種的加速溶解是造成陸隆區(qū)F.profunda富集的一個重要因素。綜上所述，優(yōu)勢種F.profunda，G.oceanica和E.huxleyi分布特征的差異是多種因素綜合作用的結(jié)果，其中水深、營養(yǎng)鹽供應(yīng)和碳酸鹽溶解作用等因素的影響尤為重要。

4 結(jié)論

南海東北部表層沉積中的鈣質(zhì)超微化石相對豐度極不均勻。從區(qū)域分布來看，陸坡區(qū)域超微化石最豐富，尤其是在2 000～2 800 m水深的下陸坡區(qū);而沿岸陸架淺水區(qū)、東沙群島東側(cè)上陸坡區(qū)和水深大于2 800 m的陸隆區(qū)的豐度最低。

超微化石組合由17屬27種組成，以E.huxleyi，Gephyrocapsa oceanica，G.spp.(small)和F.profunda為優(yōu)勢種，與南海其他地區(qū)超微化石組合面貌相似。各優(yōu)勢種質(zhì)量分?jǐn)?shù)在平面分布上的差別較大，F(xiàn).profunda在遠(yuǎn)離海岸的區(qū)域占有絕對優(yōu)勢，而G.oceanica和E.huxleyi則在近岸淺水陸架區(qū)相對富集。

超微化石的分布是多種因素綜合作用的結(jié)果，水深對于化石豐度和優(yōu)勢種的分布都有明顯的控制作用。其他如陸源物質(zhì)的輸入、碳酸鹽溶解作用、海水透光性等因素也有明顯的影響。

成鑫榮.1987.南海表層沉積中鈣質(zhì)超徽化石初探［J］.東海海洋，5(1/2)：42－47.

成鑫榮.1991.南海中、北部表層沉積中鈣質(zhì)超微化石的分布［J］.海洋與湖沼，22(4)：376－385.

陳芳，黃永樣，段威武，等.2002.南海西部表層沉積中的鈣質(zhì)超微化石［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，22(3)：35－40.

劉傳聯(lián)，邵磊，陳榮華，等.2001.南海東北部表層沉積中鈣質(zhì)超微化石的分布［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，21(3)：23－28.

欒錫武，彭學(xué)超，邱燕.2009.南海北部陸坡高速堆積體的構(gòu)造成因［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，23(2)：183－199.

邵磊，李獻(xiàn)華，韋剛健，等.2001.南海陸坡高速堆積體的物質(zhì)來源［J］.中國科學(xué)：地球科學(xué)，31(10)：828－833.

邵磊，喬培軍，龐雄，等.2009.南海北部近代沉積物釹同位素分布及意義［J］.科學(xué)通報，54(1)：98－103.

王勇軍，陳木宏，陸鈞，等.2007.南海表層沉積物中鈣質(zhì)超微化石分布特征［J］.熱帶海洋學(xué)報，26(5)：26－34.

AHAGON N，TANAKA Y，UJIIE H.1993.Florisphaera profunda，a possible nannoplankton indicator of late Quaternary changes in sea－water turbidity at the northwestern margin of the Pacific［J］.Marine Micropaleontology，22(3)：255 －273.

BEAUFORT L，LANCELOT Y，CAMBERLIN P，et al.1997.Insolation cycles as a major control of equatorial Indian Ocean primary production［J］.Science，278(5342)：1451 －1454.

CHENG XINRONG，WANG PINXIAN.1997.Controlling factors of coccolith distribution in surface sediments of the China seas：marginal sea nannofossil assemblages revisited［J］.Marine Micropaleontology，32(1)：155－172.

FERNANDO A G S，PELEO －ALAMPAY A M，WIESNER M G.2007.Calcareous nannofossils in surface sediments of the eastern and western South China Sea［J］.Marine Micropaleontology，66(1)：1－26.

KLEIJNE A，KROON D，ZEVENBOOM W.1989.Phytoplankton and foraminiferal frequencies in northern Indian Ocean and Red Sea surface waters［J］.Netherlands Journal of Sea Research，24(4)：531－539.

MOLFINO B，MCINTYRE A.1990.Precessional forcing of nutricline dynamics in the Equatorial Atlantic［J］.Science，249(4970)：766－769.

OKADA H.1983.Modern nannofossil assemblages in sediments of coastal and marginal seas along the western Pacific Ocean［J］.Utrecht Micropaleontol Bulletins，30：171－187.