晚中新世距今約500萬年前,地中海連接大西洋的通道——直布羅陀海峽重新打開。低鹽的北大西洋表層水流入地中海,而地中海的中深層水攜帶大量高溫高鹽水體在其下進入大西洋。其主流沿著葡萄牙陸架/坡一直向北可延伸至挪威-格陵蘭海,促進了北大西洋深層水形成,從而對加強大西洋經向翻轉流和全球溫鹽環流有所貢獻。由於沉積環境的特殊,對於地中海溢出流的研究多限於末次冰期旋迴,一直沒有良好的長時間尺度記錄。
綜合大洋鑽探計劃(IODP) 339航次在現代地中海溢出流影響海域——葡萄牙岸外 U1391 站位,鑽取了高質量的連續沉積物岩心三百餘米。科學院南京地質古生物研究所研究員李保華參加了該航次考察,並獲得了數千個研究樣品。通過對該站位部分沉積物樣品的詳細分析,李保華及其團隊成員郭啟梅等結合有孔蟲同位素、微量元素地球化學等方法,詳細闡述過去90萬年以來葡萄牙岸外底棲有孔蟲屬種特徵及群落組合變化過程。
研究利用有孔蟲群落對水體環境變化反應靈敏的優勢,通過對指示地中海溢出流強度的底棲有孔蟲特徵組合分子( Planulina ariminensis 和 "Elevated Epibenthos" group )變化,首次揭示了長時間尺度上地中海溢出流的詳細演化過程。
研究顯示,在冰期/間冰期尺度上,地中海溢出流具有典型的冰期/間冰期變化特徵,冰期弱、間冰期強;而在長時間尺度上存在40萬年的周期性變化,以氧同位素1期、9-11期、19-21期,尤其以氧同位素11期高於現在 20m 的海平面格局下,地中海溢出流顯著增強,在底棲有孔蟲類型、屬種組成上表現明顯。
同時,該研究的實施為其他海區底層水研究積累了豐富的經驗。研究論文近期在
Global and Planetary Change發表。
論文信息:Qimei Guo, Baohua Li (通訊作者), Jin-Kyoung Kim, IODP Expedition 339 Scientists, 2017.
Benthic foraminiferal assemblages and bottom water evolution off the Portuguese margin since the Middle Pleistocene. Global and Planetary Change.過去90萬年來 U1391站位主要底棲有孔蟲屬種含量變化
北大西洋東部及地中海西部主要水團分佈與IODP U1391研究站位位置
過去90萬年來U1391站位地中海溢出流底棲有孔蟲標誌種-組合含量變化