第四纪研究

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张伟, 彭淑贞, 丁敏, 何超, 林海意, 郝青振

2018, 38(02): 289-296.

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在黄土高原地区,第四纪黄土沉积的伊利石结晶度是研究东亚夏季风的替代性指标,但以前对该指标有效性的研究主要集中在末次间冰期以来伊利石结晶度的时空对比分析。文章选取黄土高原地区位于南北横断面上的4个黄土-古土壤序列,分析了L6以来的代表性层位粘粒样品(<2μm)伊利石结晶度KI值的时空变化特征。结果表明,在每个剖面中,古土壤的伊利石结晶度KI值均高于其下覆黄土;在空间上,黄土KI值自西北向东南增加趋势较小,古土壤KI值自西北向东南呈现显著增加趋势。所有样品的KI值与反映风化成壤强度的指标,如磁化率和伊利石化学指数I(002)/I(001)值均存在显著的正相关关系。上述特征充分说明黄土沉积中伊利石结晶度KI值的变化主要受风化成壤作用所致。由于黄土沉积的KI值空间变化趋势与黄土高原现代和过去气候格局变化相一致,因此伊利石结晶度指标KI值可以作为东亚夏季风变化的有效指标。与冰期相比,间冰期时该指标南北变化梯度大,表明间冰期时黄土高原夏季风南北气候变化梯度大于冰期。

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近160年来闽浙泥质区游离态脂肪酸的分布特征及其环境指示意义

陈立雷, 刘健, 李凤, 王家生, 徐刚, 贺行良, 张媛媛

2018, 38(02): 297-305.

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闽浙泥质区沉积物中的有机质来源复杂,记录着自然气候环境演变和人类活动的大量信息。本研究对该泥质区2站位岩芯中脂类生物标志物——游离态脂肪酸近160年来的分布特征进行对比分析,发现其沉积物样品游离态脂肪酸均以微藻类和细菌等海洋自生生物源为主,陆源高等植物贡献较少。结果进一步表明,东亚季风、黑潮和太平洋十年涛动(PDO)等自然气候环境因素变化主导了海源游离态脂肪酸总量:20世纪明显高于19世纪,20世纪70年代末至90年代初异常发育;长江全流域洪水事件(1998年、1954年和1931年)致使该泥质区陆源游离态脂肪酸异常增加,海源则减少。人类活动则主导了20世纪60年代之后游离态脂肪酸的持续增加,尤以海源增加最为显著;长江三峡大坝建设影响了硅藻的生长。i-C_(15:0)%指标反演该泥质区的低氧程度20世纪50年代后呈显著增加趋势,80年代中期后进一步加剧。

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网纹红土红色基质与白色条纹铁迁移模型

李凤全, 叶玮, 王天阳, 朱丽东, 于红梅

2018, 38(02): 306-313.

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中国南方网纹红土是记录古环境变化的重要信息载体。网纹层内分布有红色基质和白色条纹,目前对网纹红土风化成土过程中铁的迁移情况尚存争议。根据质量平衡思想,本研究构建了网纹红土的铁迁移质量平衡模型。利用该迁移模型,以均质红土为参照物,采用我国中亚热带网纹红土、汤溪网纹红土剖面白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量的平均值、庐山WJ网纹红土剖面白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量,对网纹红土形成过程中铁迁移情况进行了分析。由我国中亚热带网纹红土白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量均值得到的铁迁移比为0.87%;由汤溪网纹红土白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量均值得到的铁迁移比为0.65%;庐山WJ剖面网纹层1至5的铁迁移比分别为0.10%、0.32%、0.86%、0.98%和0.55%。铁的迁移比大于零,揭示了可能存在着铁从白色条纹迁出但未淋溶出网纹层。我国中亚热带网纹红土的铁迁淋比为55%,汤溪网纹红土的铁迁淋比为60%,庐山WJ剖面网纹层1至5的铁迁淋比分别为10%、26%、50%、70%和51%等。在白色条纹形成过程中,铁在网纹层内的迁移和向网纹层外淋出情况很可能并存。

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我国暖半年降水中δ~(18)O与水汽输送

周慧, 章新平, 姚天次, 罗紫东, 华明权, 孙惠惠

2018, 38(02): 314-326.

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利用GNIP提供的我国32个站1961～2015年暖半年(4～9月)逐月降水中δ~(18)O、NOAA提供的NCEP/NCAR月平均再分析资料以及实测的月降水量(P)数据,分析了各站点的P、降水中δ~(18)O分别与我国暖半年4条水汽通道的水汽输送强度(Q)之间的相关关系,并对6个代表站δ~(18)O与其所在格点不同风向的水汽输送比例之间的关系进行了讨论和比较。结果表明,与台站降水量相比,降水中δ~(18)O可以更加明确地指示影响该站点的水汽通道和水汽输送的变化。δ~(18)O与西南通道Q具有显著相关性的站点数最多,达18个,占总站点数的56.3%,这些站点主要位于华北、长江沿线及其以南地区;受东南通道影响的站点集中分布于长江以南地区;有5个站点的δ~(18)O与西北通道Q的相关关系通过了0.05的信度检验;与南海通道Q密切相关的站点数最少,仅有4个。不同来向的水汽输送对站点降水中δ~(18)O的影响差异显著,平均而言,西风水汽输送比例每增加1%,拉萨站δ~(18)O值将增加0.22‰,增幅高于昆明站的0.10‰和武汉站的0.09‰。南风水汽输送比例每增加1%,武汉、拉萨站的δ~(18)O值分别降低0.15‰和0.16‰,降幅均高于昆明站的0.09‰。天津和福州站降水中δ~(18)O分别仅与南风、东风水汽输送比例的关系最为密切,相关系数分别为-0.57和-0.58。兰州站δ~(18)O与经(纬)向的水汽输送比例之间均不存在显著相关性。

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腾格里沙漠南缘哈思山树轮记录的NDVI变化

贾飞飞, 鲁瑞洁, 高尚玉

2018, 38(02): 327-335.

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利用采自腾格里沙漠南缘哈思山的油松树轮样品建立树轮宽度年表,结合GIMMS归一化植被指数(NDVI)数据资料重建了本区1804～2009年6～9月NDVI变化序列。本研究分析了NDVI序列变化特征,在此基础上,探讨了本区植被变化与沙尘暴天气及其与干旱气候的关系,结果表明:近206年来腾格里沙漠南缘NDVI虽未发现显著增加趋势,但期间经历了多次波动;植被生长较好的阶段出现在1826～1829年、1849～1852年、1885～1895年、1934～1963年和1969～1978年,植被生长较差的阶段为1815～1823年、1831～1847年、1897～1909年、1924～1932年、1988～1993年和2001～2006年。发现NDVI极低值年份与周边地区沙尘暴多发期有良好的对应关系,说明腾格里沙漠南缘NDVI变化与当地沙尘天气有一定潜在联系,但地表植被变化对沙尘暴的发生起到的作用是有限的。腾格里沙漠南缘NDVI变化与旱涝等级及PDSI有显著的相关性,指示了水分条件对本区地表植被生长有明显的制约作用。

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泥河湾盆地上新世末期植被与气候变化的孢粉学记录

丁国强, 申改慧, 李月丛, 王永, 迟振卿, 李冰, 阳小兰

2018, 38(02): 336-347.

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泥河湾盆地沉积巨厚的上新世末至晚更新世的河湖相、湖沼相地层,是进行上新世至更新世环境变化研究的理想区域。本研究选择泥河湾盆地郝家台NHA钻孔的上新统稻地组顶部厚19.2 m,深度为15600～17520 cm,通过对其岩性段97个孢粉和粒度分析,探讨了该地区上新世末期植被及气候变化特征。根据已有古地磁及地层对比,采样地层的年代为2.92～2.56 Ma。分析结果显示,该时段植被及气候变化可划分为4个阶段:阶段1(2.92～2.82 Ma),松属花粉含量多高于30%,云杉属多低于20%;阔叶乔木约13%,为研究段最高;草本植物以蒿属、藜科为主,含量均在10%～20%之间,指示采样点周边应以阔叶林和松林为主,山地云杉林存在,气候较温暖湿润。阶段2(2.82～2.71 Ma),云杉属花粉含量明显上升,最高达90%,蒿属和藜科花粉比例也增加明显,最高可达80%,为研究段最高值;松属花粉含量明显降低,多低于10%;阔叶树木的花粉减少至5%以下,表明在此期间气候总体趋于变冷变干,且气候变化剧烈,林线下降,周边植被以云杉林或草原为主。阶段3(2.71～2.66 Ma),松属花粉含量明显上升,达40%以上,云杉属含量总体下降,多低于30%;阔叶乔木少见;蒿属、藜科含量低于10%;蕨类孢子约11%,达到整段最高值,指示气候转暖湿,周边植被以松林为主,云杉林退至山地,但阔叶树花粉含量较低,显示温暖程度低于阶段1。阶段4(2.66～2.56 Ma),云杉属花粉占绝对优势,多高于80%,松属多低于10%;阔叶乔木近乎消失,暗针叶林扩张,气候进一步变冷,进入更新世的冰期环境。由此可见,上新世末期(2.92 Ma以来)至更新世的气候变化存在明显的2个暖期和2个冷期。其中研究段代表寒冷气候的云杉属花粉高含量阶段与深海氧同位素代表寒冷的MIS 102、MIS 104、G2、G6和G10阶段有较好的对应关系。

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藏南卡鲁雄峰枪勇冰川新冰期冰川发育探讨

刘金花, 易朝路, 李英奎

2018, 38(02): 348-354.

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山地冰川对气候变化响应敏感,全新世以来,冰川呈加速退缩趋势。冰川地貌是冰川变化最直接的证据。枪勇冰川发源于卡鲁雄峰,位于喜马拉雅山中段北坡雨影区,雅鲁藏布江以南,冰川末端在海拔5000 m附近,冰川面积约为6.63 km~2。枪勇沟从外至内共保存有4期冰碛垄,其中以“大枪勇错”外侧的新冰期冰碛垄最为高大,终碛垄高约30 m,且形态清晰。文章基于野外观察及谷歌影像(Google Earth)上冰碛垄的分布范围,恢复并计算了新冰期时枪勇冰川面积约为10.0km~2,较现代冰川扩张了1.5倍。采用VOLTA模型计算了现代冰川的体积为0.21±0.04 km~3,平均厚度约为31.7 m。基于纵剖线模型模拟了新冰期冰川表面高程,新冰期冰川平均厚度约为58.5 m,冰川体积约0.59±0.12 km~3,是现代冰川体积的2.8倍,体积减小较面积退缩更为剧烈。利用积累区面积比率法(Accumulation Area Ratio Method,简称AAR),采用AAR值为0.7±0.05,基于现代冰川表面高程和模拟的新冰期冰川表面高程,计算现代冰川和新冰期冰川的物质平衡线高度(Equilibrium Line Altitude,简称ELA)分别为5780±70 m和5660±100m,新冰期时平衡线高度降低了约120 m。而不利用模型恢复新冰期表面高程时,平衡线降低值为240 m,可能高估约120 m。新冰期时,枪勇冰川扩张受区域降温控制,冰川前进可能是对4.2 ka冷事件的响应。冰碛垄形成时代和大枪勇错孢粉数据表明,冰川可能在2.5 ka左右已经退缩,2.2 ka时退缩加剧。

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基于确定性系数方法的龙门山地区地震滑坡影响因子敏感性分析——以汶川地震与芦山地震诱发滑坡为例

金家梁, 王盈, 袁仁茂, 杨晓燕

2018, 38(02): 355-366.

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在我国西南地区,沿龙门山断裂带分别发生了2008年汶川Ms8.0级地震以及2013年芦山M_s7.0级地震,这两次地震均造成了严重的地表破裂,并诱发了大量的滑坡和崩塌等次生地质灾害。文章选择了位于青藏高原向四川盆地过渡的区域——以龙门山断裂带为中心的30°～34°N,102°～106°E区域作为研究区,借助GIS工具,基于确定性系数(CF)方法,选取了地震、地质构造、自然环境和人类活动4大类因子,包括烈度、震中距、岩性、断裂、高程、坡度、坡向、河流、降雨、公路共10个因子(子集),对汶川和芦山地震诱发的次生滑坡灾害进行影响因子敏感性分析,基于z值确定该区域内地震滑坡的关键因子类以及基于CF值确定各类集(子集)下各特定因子的具体地震滑坡敏感性。研究结果显示:地震因子具有最高的z值,是龙门山地区地震滑坡产生的关键影响因子,表明地震活动的强弱直接关系到斜坡的稳定性和次生滑坡灾害的面积分布。而对比烈度子集中的具体CF值表明:当烈度小于Ⅷ度时,烈度对次生滑坡发生的影响极低,区域内的主要影响因子则由地震因子转变为震中距、自然因子等其他类别的因子;其次以坡度、高程、与河流的距离为主的自然因子类别以及与断层的距离在地震滑坡过程中也有较高权重,而人类活动对研究区内坡体的稳定性也有着不可忽略的作用。本研究结果可作为该地区后续区域地震滑坡相关研究和发展规划的基础科学依据。

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基于高分辨地形的黄土滑坡特征参数提取及其应用意义

胡胜, 邱海军, 王新刚, 谢婉丽, 龙永清, 土祥, 杨冬冬, 马舒悦, 张焱, 曹明明

2018, 38(02): 367-379.

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黄土高原是地质灾害的易发区和频发区,传统的野外调查方法费时费力,且难以满足地质灾害精细化制图要求。而近些年来兴起的无人机(UAVs)摄影测量技术和SfM(Structure from Motion)三维建模技术已成为获取野外高分辨率地形数据的新技术。在无人机精度初步验证和野外调查的基础上,建立了11个黄土滑坡的三维数字模型,生成了高分辨率的数字正射影像(DOM)和数字高程模型(DEM)产品。在Agisoft PhotoScan、ArcGIS 10.2、Global Mapper 17、Origin Pro 9.0等平台下,完成了黄土滑坡特征参数提取和分析。研究结果表明:不同飞行高度下,无人机获取的DOM存在0.5 m左右的水平偏移,获取的DEM高程与飞行高度呈正相关,但剖面线趋势高度吻合,无人机DEM高程校准后的垂直精度可达±3 cm;与传统野外调查相比,无人机摄影测量技术和SfM建模技术能够快速、准确地获取黄土滑坡几何特征、地形特征、剖面结构等基本特征参数;低成本无人机系统在坡面尺度下非常适合黄土高原地区的滑坡调查与分析,这个新方法具有巨大的潜在应用价值。

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颍河上游新石器时期的地貌变迁对史前聚落分布的影响

李中轩, 吴国玺, 许淑娜, 徐永新, 孙艳丽, 莫多闻

2018, 38(02): 380-392.

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颍河上游主要包括登封盆地和禹州平原两个地貌单元,基于SRTM数据用GIS方法计算了两地的山前曲折度、流域圆度、河流分支比、河流坡降、高程-面积曲线和Hack曲线等流域地貌参数。结果显示登封盆地为构造活动区,禹州平原为构造稳定区,颍河上游河流地貌处于壮年期发育阶段。根据两处龙山时期人类遗址的地层环境指标和河流阶地特征,用“构造-气候驱动模式”讨论了末次冰期以来颍河上游的河流地貌过程。研究表明,登封盆地属于构造活动主导下的复合型地貌区,新石器时期的河流作用以下切侵蚀为主;禹州平原属于气候过程主导型河流地貌区,新石器时期的河流堆积期长于侵蚀期。构造型地貌对气候变迁的响应弱于气候主导下的平原地貌,因而登封盆地内水系格局相对稳定而禹州平原区的水系网络相对多变,颍河上游的史前聚落因而集中于登封盆地。同时,史前聚落的地理分布与其生业需求相关,新石器早期聚落为规避气候灾害选址于有稳定水系的登封盆地,而新石器晚期聚落则为迎合农业发展倾向于气候地貌区,但其发展进程常困扰于灾害性气候过程和多变的水系格局。

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安徽蚌埠钓鱼台遗址炭化植物遗存研究

张娟, 杨玉璋, 张义中, 程至杰, 张钟云, 张居中

2018, 38(02): 393-405.

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通过对安徽蚌埠钓鱼台遗址2014-2015年度考古发掘采集土样的浮选分析,获取了该遗址龙山时代晚期及西周春秋时期丰富的炭化植物遗存,其中炭化植物种子主要包括水稻(Oryza sativa)、粟(Setaria italica)、黍(Panicum miliaceum)、小麦(Triticum aestivum)和大豆(Glycine max)5种农作物以及其他禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae)、酸模属(Rumex)等植物种子,此外还发现了少量来自栎属(Quercus)、菱属(Trapa)和枣属(Ziziphus)等植物的硬果核壳。实验结果显示,该遗址龙山时代晚期农作物有水稻和粟两种,并可能开始种植大豆。量化统计结果表明,水稻是遗址最主要的农作物,粟的比重相对较低;西周至春秋时期的农作物除水稻和粟外,还发现了小麦、大豆和黍,从而形成新的“五谷俱全”的作物结构,其中水稻仍然是最主要的农作物,但小麦异军突起,其地位仅次于水稻,粟类作物和大豆处于从属地位。综合分析本地区同时期其他遗址的植物考古研究结果,可以发现该地区龙山时代晚期和西周春秋时期,淮河干流南北的农业结构有明显差异,淮河以北的黄淮平原上水稻与旱地作物在农业结构中的比例相近,而在淮河以南地区,水稻占据明显的优势。同时,不同纬度位置考古遗址的农作物结构变化也存在一定的规律性,表现为水稻的比重自纬度较高的皖北地区到纬度较低的淮河以南不断上升,而粟、黍和小麦这些作物的比重则逐渐下降,这一现象应与不同纬度地区水热条件不同直接相关。此外,从该地区目前发现的小麦遗存来看,龙山时代晚期,小麦已在鲁南山地以南的山前地带分布,至岳石文化时期,传播至黄淮平原北部,且最迟不晚于西周早中期,小麦的分布已跨过淮河干流,传播至江淮地区。

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郑州地区东赵先民植物性食物结构及遗址出土部分陶器功能分析:来自植物淀粉粒的证据

孙亚男, 杨玉璋, 张家强, 姚凌, 禤华丽, 袁增箭, 顾万发, 张居中

2018, 38(02): 406-419.

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郑州地区位于中原腹地,是新石器时代文化和青铜时代文化的核心分布区之一。这一地区青铜时代先民的植食结构及农业的起源与发展等问题是考古学界关注的重要课题。东赵遗址是郑州地区一处青铜时代文化连续完整的遗址,为全面获取郑州东赵遗址新砦到东周时期先民植物性食物结构和陶器功能的植物考古学证据,本项研究选取遗址出土的30件陶器残片以及10枚人牙样品进行了淀粉粒分析,共提取到7类不同形态的淀粉粒,鉴定结果显示来源于粟(Setaria italica)、黍(Panicum miliaceum)、薏苡(Coix lacryma-jobi)、小麦(Triticum aestvum)、水稻(Oryza sativa)、栎属(Quercus)、豇豆属(Vigna)以及莲属(Nelumbo)等8种植物。淀粉粒的绝对数量与出现频率显示,粟、黍是东赵先民的主要粮食作物,薏苡、小麦、水稻、豇豆属、栎属以及莲属也是东赵先民植物性食物结构的重要组成部分。淀粉粒结果印证补充了大植物遗存的分析结果。从不同器型来看,炊器上发现的淀粉粒更多,这可能与炊器多为夹砂陶且表面多孔隙有关,同时淀粉粒在受热不充分的条件下仍然能够保留下来。结合文献资料可以看出,鬲和深腹罐曾经是用来烹煮粟、黍、水稻、薏苡、小麦、豇豆属、莲属和栎属等植物,而花边罐、双耳罐等则可能是用来煮水或烹煮不含淀粉的食物,瓮、盆、豆则可能是作为盛储器来使用的。关于刻槽盆的功能分析还需要进一步的取样分析。本实验为研究中原腹地龙山晚期到夏商周三代的先民的植物性食物结构提供了一批重要的实验依据,同时也为器物功能的研究提供了植物考古学例证。

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新疆吐鲁番早期铁器时代青稞脱粒研究

王超, 王龙, 曹洪勇, 张永兵, 蒋洪恩

2018, 38(02): 420-425.

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本研究选取新疆吐鲁番苏贝希文化具有代表性的洋海墓地、胜金店墓地及鱼儿沟遗址出土的青稞遗存为研究材料,并结合现代青稞原始脱粒模拟实验,初步探讨吐鲁番早铁器时代先民的青稞脱粒方式。本研究选择了手搓、徒手摔打、木棍击打等3种原始脱粒方法,统计所产生的青稞副产品的组合比例及形态,然后将结果与青稞遗存进行比较。研究发现:洋海墓地、胜金店墓地及鱼儿沟遗址出土的青稞遗存多为破碎断裂的穗轴且形态扁平,与木棍击打所产生的外观形态较为相似;穗轴的破碎状态及破碎程度同样与现代模拟实验木棍击打的结果极为接近。综上证明,吐鲁番早铁器时代的先民可能使用木棍击打的方法对青稞进行脱粒。

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黄河三角洲义和庄地区浅层沉积特征及对地震激发层选择的影响

杨剑萍, 王海峰, 杨炳方, 庞效林, 李帅

2018, 38(02): 426-440.

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晚更新世晚期以来全球气候由末次冰期冰盛期向冰后期转化,受海平面升降和黄河河道迁移的影响,地处海陆交互地带的黄河三角洲义和庄地区沉积特征复杂。利用14个浅层钻孔、沉积物粒度、微体古生物、孢粉、重矿物、~(14)C测年等资料,从地层划分与对比、沉积物特征、沉积演化等方面对该区晚更新世晚期以来的沉积特征进行了综合分析。研究表明,受古地理条件影响,研究区形成海陆交替的地层格局,地层自下而上划分5个单元,即上更新统+垦利组、五号桩组一段、二段、三段及钓口组;沉积演化相应经历5个阶段,包括晚更新世晚期至早全新世早期、早全新世晚期、中全新世、晚全新世早期和晚全新世后期,依次发育河湖相—潮坪相—浅海相—潮坪相—三角洲相。在沉积特征研究的基础上,综合分析地层岩性、深度、虚反射面和低速带等因素,提出了该区油气勘探中地震激发层的选取原则,并据此确定五号桩组一段的潮坪沉积(16～18 m深度)是最佳激发层位,有效指导油田勘探工作。

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第四纪黄河入淮成因机制与环境效应的研究现状及存在问题

张磊, 刘嘉麒, 秦小光

2018, 38(02): 441-453.

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黄河改道进入淮北平原(简称“黄河入淮”)深刻改变了淮北平原地区自然环境状况,这一系列环境变化对当地社会生产和国民经济带来巨大影响,甚至影响了中国历史发展的进程,是政府部门和科学家们共同关注的重大问题。黄河入淮事件的研究对于理解淮北平原的形成、演化具有重要意义,对于认识黄河下游极端古洪水事件对古气候的响应规律具有重要的理论意义,对于黄淮流域现代水利工程建设、洪旱灾防御等能够提供亟需的水文数据。文章主要从黄河入淮对环境的影响以及黄河入淮事件的确定方法及其原因机制方面进行了综述。对环境的影响主要从对淮河水系、对淮北平原地表过程、对淮河盆地源-汇过程、对中国东部海洋物源变化的影响以及对黄河贯通上限时间的约束意义进行了说明;另外,对于黄河入淮事件的确定方法、年代学及其发生的气候背景和原因机制进行了全面总结;最后指出了黄河入淮事件目前有待进一步研究的问题并进行了展望。

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北部湾北部上更新统的沉积特征及其记录的古环境

黄向青, 梁开, 夏真, 张顺枝, 林进清, 马胜中, 霍振海

2018, 38(02): 454-471.

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晚更新世100 ka以来作为重要气候阶段对后续环境演化影响深远。北部湾位于东亚低纬度季风区,为冷暖气团影响交汇带,是我国最靠近印度洋的大型海湾,沿海地势崎岖,山洪暴发,需要加强对该阶段气候波动及演化研究。在北部湾北部钦州湾口外近浅海钻取了海底岩芯,岩芯直达第四系地层下伏风化壳且进尺为80.05 m,文章对上更新统25.1～9.7 m岩芯段沉积物进行了粒度、微量元素、碎屑矿物、微体古生物测试鉴定以及~(14)C与光释光测年。对数据的研究结果显示,该岩芯段孢粉为热带-亚热带山地植被,所处沉积环境为河流相,沉积要素波动变化并具有阶段性特征,物源来自周边陆区风化侵蚀。划分出4个岩芯深度段及相应的4个气候阶段,并对测年数据应用线性插值方法得到气候阶段为:末次间冰期(103～60 ka)水动力低能-高能环境、末次冰期早冰阶(60～46 ka)低能环境、末次冰期间冰阶(46～19 ka)低能-高能环境、末次冰期晚冰阶(19～11.4 ka)低能环境,均与相邻云贵高原和中国长江以南地区同期区域气候具有可比性。除此之外,还辨识出67 ka前后出现了一次暖事件,具有颗粒变细,有机质、微量元素、黄铁矿和褐铁矿等含量出现异常峰值并且相对增幅极高的特征,表明环境湿热和微生物还原活跃等。该暖事件在时间上与Dansgaard-Oeschger旋回(D-O旋回)序号19暖事件最为接近,序号18暖事件则次之,说明在我国季风区的湖北三宝洞、重庆新崖洞、南京葫芦洞石笋研究已发现的对应D-O旋回暖事件序号20～18时期,再往西南沿岸同样发生了与D-O旋回可对应的暖事件。

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广东大鹏半岛“仙人石”的成因

王为, 黄日辉

2018, 38(02): 472-484.

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大鹏半岛海岸“仙人石”及周边的花岗岩石蛋是大鹏半岛海岸旅游的重点景点之一,一直被认为是典型的海蚀柱。调查发现仙人石所在海岸为现代潮滩,波浪动力极弱,不足以形成海蚀地貌,而且,石蛋的凹槽朝向并不指向大海,其海拔高度变化很大,因而不是在某一海面上形成的,难以用波浪作用来解释其成因。文章根据野外调查的结果认为,“仙人石”和周围石蛋形成是花岗岩化学风化的结果,起源于其所在位置的花岗岩出露后先是经受化学风化而形成突岩地貌,其后进一步的化学风化使突岩崩塌形成了仙人石及散落在周围的石蛋。散落的石蛋和仙人石下部被风化残积物及土壤掩埋。石蛋被埋在地面以下部分因更加潮湿而产生较强的风化作用,并导致石蛋下部形成凹槽。冰后期海平面上升后海水和地表径流冲刷了地表物质和降低原始地面,使凹槽得以出露。仙人石附近的花岗岩深度风化剖面说明大鹏半岛具有形成突岩的物质基础,大鹏半岛中生代燕山期花岗岩入侵之后因新构造运动被抬升出露则是突岩形成的地质背景。

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九章环礁水下暗礁脊槽地貌分布与形态

王黎, 张永战

2018, 38(02): 485-495.

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珊瑚礁脊槽地貌(Spur and Groove,简称SaG),多发育于礁前斜坡,是珊瑚礁生态系统中最具生物多样性和生产力的区域之一。目前,对珊瑚礁脊槽地貌形态特征、形成机制的研究相对匮乏,中国南海南沙珊瑚岛礁区的相关研究尚为空白。基于Google Earth的高清影像与九章环礁典型脊槽地貌发育区的多波束水深数据,分析研究显示:九章环礁潟湖与外侧海水交换区的18个水下暗礁普遍发育脊槽地貌,脊槽的延伸方向与礁缘垂直。实测典型脊槽分布区的平均脊长85.4 m,平均脊高4.2 m,脊水深不超过15.0 m;平均脊宽7.5 m,稍小于槽宽;槽谷横剖面形态多呈斜坡U型。水下暗礁脊槽地貌,与波浪动力条件主控形成的典型侵蚀型脊槽地貌形态差异明显;脊槽分布特点、延伸方向和形态特征,指示了潮流动力作用的影响;其脊长、脊高、脊宽三者互呈正相关,显示珊瑚生长作用对脊槽形态的影响;区域的海平面变化特点,指示了全新世早期海侵条件下发育珊瑚礁脊槽地貌及其残留的可能。脊槽地貌的形成机制及其所揭示的古环境信息,还需要钻孔、沉积动力学和珊瑚礁生态学等方面的进一步综合研究。

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基于Delft 3D模拟海南清澜潮汐汊道动力对人类活动的响应

王发云, 邱立国, 梁小力, 莫文渊, 梁乃安, 王艺臻

2018, 38(02): 496-504.

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基于Delft 3D模型和1962年、1985年、2015年海图及实测水深资料,结合同期观测的潮位资料,研究人类活动对海南省文昌市东南部清澜潟湖-潮汐汊道-沙坝系统的潮汐动力、潮通量与涨落潮历时以及潮汐特征时空分布的影响。结果表明,不同人类活动对清澜潮汐汊道的水动力影响不同,口门西侧的围填工程和潟湖内的围填围垦活动使潮汐动力略有减弱,而航道疏浚和潮汐汊道围塘则使潮汐动力明显增强。潟湖围垦活动对01、K1、M2、S2等分潮的传播有一定抑制作用,而航道疏浚及潮汐汊道内的围填活动则存在明显增强的作用,影响程度因分潮而异。

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天津滨海新区重点海岸带土地生态景观综合分析与评价

刘春玲, 王永, 姚翔龙, 童立强, 祁生文, 贺鹏

2018, 38(02): 505-511.

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土地生态景观分类是土地分类的深化,土地生态景观分析能够更好地审视生态环境的现状和变化。文章以天津滨海新区重点海岸带为研究区域,以高精度航空影像和GF-2卫星影像为数据源,结合Naveh的景观分类系统完成了研究区的土地生态景观遥感调查。在遥感调查的基础上,选取斑块面积(CA)、斑块数量(NP)、最大斑块所占景观面积比例(LPI)等12项景观格局指标对研究区的景观现状进行了综合分析,发现:1)工业及居住景观呈团块式聚集,农业景观和人工养殖景观破碎程度较高;2)研究区景观异质性明显,景观格局类型稳定性差且景观格局分布具有明显的地域性;3)工业及沿岸浅海区规划较好,然而荒漠景观分布面积较多且集中,需要重点规划和治理。研究表明景观格局能够准确反映研究区景观的基本特征,对研究区今后的生态环境改善、旅游景观分析以及土地资源利用和规划提供一定的参考价值和指导意义。

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1979～2010年和墨洛绿洲区地下水时空演变与归因

罗光明, 施枫芝, 赵成义, 李新虎

2018, 38(02): 512-520.

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地下水系统的演变机制对干旱区地下水资源的可持续管理至关重要。基于地下水观测数据、水文地质资料、气象资料和灌溉用水的统计数据,运用Mann-Kendall趋势检验、地质统计学和地下水储量计算法,研究了和田河流域1979～2010年地下水埋深和储量的时空变化,并应用灰色关联法分析了地下水时空演变的影响因素。结果表明:1979～2010年和墨洛绿洲地下水埋深呈增大趋势,枯水季增大趋势略大于丰水季。30年间地下水储量减小的平均速率为2567×10~4 m~3/a,尤其是2004年以后地下水储量锐减,2004～2010年地下水储量的平均减小速率是1979～2004年的8.16倍。从空间分布上,地下水埋深增加有从冲洪积扇缘向扇顶递减的趋势。地下水埋深增大、地下水储量递减主要是由于灌溉面积增加导致地下水开采增加引起的,人类活动对地下水均衡变化的作用大于自然要素的影响。可持续的绿洲农业水资源管理,是维持绿洲地下水安全的关键。

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福建三明万寿岩层状洞穴发育过程及其工程地质意义

黄光明, 李长安, 赵举兴

2018, 38(02): 521-528.

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万寿岩位于三明市西17 km的岩前盆地,是一座圆锥状灰岩孤峰,地理坐标26°16'13"N,117°29'37"E。孤峰上发育两层水平洞穴,上层洞穴以灵峰洞为代表,下层洞穴以船帆洞为代表,其中灵峰洞是在福建及东南沿海地区发现的第一个旧石器时代早期洞穴文化遗址,船帆洞内遗存的距今3万年左右的人工石铺地面对研究末次冰期古代人类生存环境和文化演进有重大意义。两级层状洞穴和区内的两级河流阶地显示万寿岩地区从中更新世晚期以来至少经历了4次隆升,262 ka前为第1隆升期,185～37 ka为第2隆升期,37.0～17.4 ka为第3隆升期,10.4 ka以来为第4隆升期;前两个间歇期内分别形成了灵峰洞和船帆洞。262～185 ka,灵峰洞从岩溶管道逐渐扩大增宽形成洞厅,期间灰岩的溶蚀速率为0.19 mm/a;37.0～17.5 ka,船帆洞逐步从岩溶管道形成洞厅及现状规模,期间灰岩的溶蚀速率为0.36 mm/a。区内新构造运动的特征和船帆洞以下未被探明的溶洞以及层状洞穴的发育过程表明,船帆洞存在底板坍塌的可能性。因此,对船帆洞的保护措施除现有的防止洞顶坍塌及防渗处理外,更应考虑对船帆洞现有底板保护,避免下层洞穴的岩溶作用引起底板坍塌。

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江苏南通黄泥山黄土漫反射光谱特征及古环境意义

张伊琳, 董艳, 吴超, 钱鹏, 郑祥民

2018, 38(02): 529-536.

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选取长江下游江苏南通黄泥山黄土堆积为研究对象,运用磁滞回线、热磁曲线与漫反射光谱特征分析其磁性矿物组成,结合色度参数、地球化学特征,探讨黄泥山黄土记录的古环境信息。研究发现,黄泥山黄土中亚铁磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿,不完整反铁磁性矿物主要为赤铁矿(Hm)、针铁矿(Gt)。剖面中Hm/Gt值在U1(147～124 cm)和U3(39～0cm)层中小于1,在U2(123～40 cm)层中大于1,这指示U1、U3层形成于相对干燥的气候环境,U2层形成于相对湿润的气候环境。色度参数亮度(L~*)、红度(a~*)值与磁化率(χ)及总铁的百分含量(TFeOx%)、化学风化指数(CIA)随深度变化趋势相关性明显,且指示U1和U3层经历了相对U2层较弱的成壤作用。因此,黄泥山黄土漫反射光谱特征及色度参数L~*和a~*值可作为黄土风化与夏季风强度的替代性指标。与其他典型黄土剖面特征对比,黄泥山黄土总体上经历了相对干冷的气候环境,其中U2阶段的沉积环境相对暖湿,U1和U3较为干冷。该研究对长江下游地区古气候干湿变化及古环境重建具有一定的参考价值。

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