第四纪研究

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易朝路

2018, 38(03): 537-561.

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一百多年来,新技术的运用和认识水平的不断提高,给第四纪冰川研究带来重大变化,研究方法和内容大致经历了两个阶段:早期的研究者采用野外地质地貌调查方法,定性描述冰川地貌和冰碛物沉积特征及其分布,根据冰川遗迹的相对位置和风化程度划分了4-6次经典冰期;20世纪80年代开始到21世纪初的近30年间,采用放射性碳、光释光和电子自旋共振、宇宙成因核素暴露年代,以及火山灰钾氩法/裂变径迹等测年技术测定冰川地貌及其相关沉积物的数值年代。其他新技术的不断涌现,定量化描述冰川遗迹,解决了许多以往第四纪冰川研究不能解决的问题,还发现了不少新的科学问题。结果表明:1)相当于深海氧同位素3阶段的大规模冰进、末次冰盛期(Last Glacial Maximum,简称LGM)、末次冰期早阶段的时代和倒数第二冰期的时代在全球范围内可以对比;北美洲、南美洲和青藏高原最老的冰期时代大约1 Ma。2)采用3S技术(GPS、GIS和RS)并结合野外调查,发现海洋性冰川作用区冰下磨蚀量与冰流速成2次方的定量关系,定量描述古冰川分布和平衡线的空间变化,最近和未来将采用数值模型并结合野外调查模拟山地冰川的面积、体积和平衡线等对气候变化的响应和反馈作用,并进一步提高实验室测年水平,对冰碛物精细测年,以利全球冰期对比和古冰川气候模拟。

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释光低温热年代学方法的原理、现状及展望

覃金堂, 陈杰

2018, 38(03): 562-572.

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矿物释光信号积累受到随时间变化的辐射剂量和环境温度控制,因此可作为热年代计。释光低温热年代学方法因其封闭温度更低、时间分辨率更高,而成为研究晚第四纪构造变形、地表侵蚀和地貌演化等地表过程最直接的工具之一。文章从矿物释光和地温场演化的基本原理出发,以一维侵蚀剥露和二维地形起伏两种情形为例,阐述了浅部地壳的矿物释光信号如何与地表侵蚀过程相关联,并对业已建立的基于多种释光信号饱和比例约束岩石冷却速率的技术和流程进行了概述;从低封闭温度、高时间分辨率、可提供多种甚至是连续热年代谱的角度对释光低温热年代方法的特点进行了简要介绍,以期促进将该方法更广泛用于地表过程研究的思考。另外,总结了将该方法应用于典型高剥露速率地区而揭示出晚第四纪侵蚀剥露速率时空演化的案例以及方法学的研究进展;以此为基础,讨论了释光低温热年代学方法目前存在的挑战,如对封闭温度概念的澄清、发展原位测量技术以及将释光发光模型与二维或三维地壳热运动模型结合,最终实现利用释光低温热年代学方法重建晚第四纪地表过程。

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光释光技术在我国海岸晚第四纪沉积测年中的应用

年小美, 张卫国

2018, 38(03): 573-586.

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位于陆地与海洋交界的海岸系统,对环境变化反应敏感,海岸沉积是记录区域及全球环境变化的重要载体。但海岸沉积动力环境复杂,多存在沉积物的侵蚀、搬运与再沉积现象,或缺乏~(14)C测年所需的有机质材料,因此年代问题是海岸第四纪地层研究的难点。光释光测年技术(OSL)主要通过石英或长石矿物的释光信号,确定沉积物的埋藏年龄,测年范围从近百年到几十万年。OSL的快速发展为海岸第四纪地层年代确定提供了有利条件,特别是单片再生剂量法的提出,提高了光释光测年结果的准确度和精度。OSL测年需要根据样品的年龄与性质,进行测年矿物、测量程序条件及粒级的选择。文章基于近年来石英和长石光释光测年技术的发展,结合我国海岸第四纪地层断代中已发表的500多个光释光年代数据,探讨光释光测年技术在海岸第四纪沉积物定年中遇到的常见问题及应对策略,包括测年矿物的选择(石英vs.长石)、样品的晒退、剂量率、石英信号的组分、长石包裹体等。对这些问题的认识有助于对光释光测年结果准确度的评估,可以更好地服务于海岸晚第四纪沉积研究。

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岩石暴露年龄释光测定的若干影响因素研究

崔富荣, 刘进峰, 包创, 陈杰

2018, 38(03): 587-593.

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近年来,光释光测年技术已被成功应用于岩石暴露年龄的测定,在地质、地貌、气候和考古等研究领域显示出广泛的应用前景。该技术能否准确并广泛应用于经历各种地质活动而暴露的基岩、砾石定年,了解影响其表层光释光信号晒退速率的因素至关重要。文章采用红褐色长石石英砂岩、灰白色黑云母花岗岩和表面附着有岩石漆的花岗角砾岩,针对样品岩性、采样面朝向、表面覆盖物(岩石漆)3个因素对红外释光(IRSL)50度测量信号的影响程度进行了晒退实验。实验结果显示:岩石表层一定深度IRSL信号可被太阳光快速晒退,且随着曝光时间增长,砂岩和花岗岩释光信号的晒退深度均逐渐增大,与深色砂岩相比,浅色的花岗岩有更快的晒退速率;在阳光下曝光约5114h后,花岗岩朝上一面的信号晒退深度大于朝北一面,表现为拟合朝上一面的晒退曲线所获(?)值和曲线拐点深度值皆大于朝北一面,揭示在该暴露时间内(如约5114 h)不同采样面朝向对信号晒退有一定程度的影响;阳光下暴露相对较短的时间(如40 h),样品表面覆盖物(岩石漆)可能因对光线的屏蔽作用而使光释光信号晒退速率减小,无岩石漆覆盖的岩块具有更深的信号晒退深度,但随着暴露时间的延长(如约2416 h),这种影响程度渐趋减弱。该研究为准确获得岩石样品定年所需的光晒退速率(?)和光透系数μ这两个重要参数奠定了基础,也为了解不同岩性岩石的光释光信号晒退速率、测年对象的合理选择以及岩石样品采集等提供了实验数据支持。

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晋陕峡谷基座阶地沉积物释光测年方法的比较研究

颜燕燕, 张家富, 胡钢, 周力平

2018, 38(03): 594-610+536.

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黄河的系列阶地是其发育过程中最直接的遗迹记录,确定阶地的精确形成年代是研究其地貌演化最重要的关键问题之一。尽管以往对黄河阶地进行了大量的测年研究,尤其是光释光测年,但对各测年方法结果可靠性的比较相对较少。本研究选择黄河晋陕峡谷黑峪口地区的一个典型基座阶地,对其沉积物进行多方法的光释光测年研究,包括应用于细粒(FG)石英与粗粒(CG)石英的单片剂量再生法(OSL-SAR)和应用于粗粒钾长石的红外后多步高温红外法(MET-pIRIR);同时,测定了现代黄河河流样品不同释光信号的残余剂量。结果表明,粗粒和细粒石英具有不同的光释光性质,细粒石英的光释光性质具有更多的快组分、更高的饱和剂量和热稳定性等使其更适合光释光OSL-SAR方法测年。尽管现代样品的细颗粒比粗颗粒有更大的光释光(SAR-OSL)残余剂量,但阶地样品的细颗粒SAR-OSL年龄与地层层序的一致性表明细颗粒的光释光年代是可靠的。现代样品粗颗粒石英的光释光信号晒退较彻底,但阶地样品的粗颗粒石英SAR-OSL年龄与地层的不一致性和其较大的离散性,表明其SAR-OSL年龄的可靠性不如细颗粒石英。根据细粒石英的SAR-OSL年龄,研究阶地的形成年龄为64.7±2.5ka。现代样品中的MET-pIRIR和回授光释光信号(TT-OSL)晒退不彻底,阶地沉积物样品钾长石的MET-pIRIR年龄远高于其对应的石英SAR-OSL年龄,并大于其上覆马兰黄土的年代上限。本研究说明在进行其他黄河阶地释光测年时,应同时应用粗粒和细粒石英,通过分析其光释光性质和样品的地貌沉积过程来确定其可靠性。在对阶地沉积物应用石英的TT-OSL和钾长石MET-pIRIR方法测年时需要特别谨慎。

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柴达木盆地盐湖周边灌丛沙丘年代、物源与环境

凌智永, 陈亮, 芦宝良, 王建萍, 陈发虎

2018, 38(03): 611-622.

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柴达木盆地盐湖周边灌丛沙丘广泛发育,但有关其发育年龄、物源及其对气候环境、风沙活动的响应过程尚不清楚。为此,对该区域灌丛沙丘进行了沙丘年代、沉积物稀土元素特征等方面的研究,并结合柴达木盆地周边区域风沙活动、古气候变化的研究成果,探讨了灌丛沙丘发育年龄及过程、物质来源及其对干旱环境的响应关系。结果表明:柴达木盆地盐湖周边灌丛沙丘自末次冰盛期以后开始发育,且沙丘年龄变量与深度变量之间存在Y=0.188X+0.276的方程式,其相关系数R~2=0.539,置信水平为0.99%,呈极显著相关。随气候变干,灌丛沙丘在中、晚全新世以后达到较大规模,其形成发育是对全新世干旱气候的响应过程,并对35°N夏季太阳辐射强度变化、新仙女木事件有较好反映。全球末次冰盛期以后,随气候转暖东昆仑山冰川融水携带的第四纪沉积物在山麓形成的冲洪积扇碎屑经风化、搬运、沉积过程,为灌丛沙丘发育提供了丰富的物质基础;其风沙物质来源并非气候干旱期湖水退缩后湖底沉积物的风化产物。此外,冰川融水可能为植被生长提供了必备条件,植被发育为灌丛沙丘发育提供了保障。

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毛乌素沙地中部黄土-古土壤剖面沉积特征与地层划分

楚纯洁, 赵景波, 周金风

2018, 38(03): 623-635.

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毛乌素沙地保存着晚第四纪以来的多种沉积序列,记录了过去数十万年以来的古气候变化信息。文章通过地层对比与OSL测年相结合,建立了毛乌素沙地中部乌审旗地区发育厚11.6m的MLL黄土剖面245 kaB.P.以来的年代框架,并对地层划分、沉积特征及其古环境指示意义进行了分析。结果表明:MLL地层剖面是与黄土高原地区相似但又具有特殊性的黄土-古土壤序列,同时也明显不同于沙漠-黄土过渡带常见的古风成砂-古土壤序列。该剖面出露了L_3以上连续稳定的黄土-古土壤沉积层以及地表风沙层FS。L_1的上下砂黄土层之间夹有一个弱发育古土壤层,S_1和S_2分别具有两个古土壤复合层,紧接S_1、S_(2a)、S_(2b)及L_(1b)底部发育有连续稳定的钙结核淀积层。地表风沙层下部有薄层弱发育砂质土层,未见明显的全新世中期古土壤(S_0)发育。L_1、S_1与S_2具有与典型黄土相似的一般特征,可作为MLL剖面地层划分以及年龄控制的标志层。MLL剖面黄土层和古土壤层中的砂质成分含量均较高,>63μm砂粒含量分别达到了57.11%和44.77%,但在全剖面未见埋藏古风成砂层存在。MLL剖面CaCO_3含量的旋回变化与黄土高原地区一致,黄土层CaCO_3含量显著高于古土壤层,发育较好的S_(1b)、S_(2b)中CaCO_3含量分别只有0.13%、1.31%。MLL剖面不同层次之间的磁化率对比不明显,黄土磁化率值与古土壤相差极小。245 kaB.P.以来强劲的冬季风作用和风尘堆积,使毛乌素沙地中部一直处于鄂尔多斯高原“风沙高原”的控制之下,即使在暖湿气候条件下的间冰期,粘化层风化淋滤作用也相对较弱。

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帕米尔高原瓦恰盆地黄土的石英光释光测年

张博譞, 陈杰, 覃金堂, 袁兆德, 李文巧

2018, 38(03): 636-645.

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中亚黄土对研究亚洲内陆干旱化、亚洲粉尘来源、亚洲季风和西风环流变化以及两者在中亚相互作用历史均具有重要意义。中亚南部帕米尔高原不同地貌面上广泛发育有厚约1～2 m的风成黄土沉积,文章对高原东北部瓦恰盆地的两个黄土剖面进行了细颗粒石英光释光测年。结果表明,瓦恰盆地黄土样品石英光释光信号主要源于325℃热释光信号所对应陷阱电子,以快速组分为主。每个样品分别采用石英光释光信号标准生长曲线法(SGC)和全球石英光释光标准生长曲线法(gSGC)获得的等效剂量与其单测片再生剂量法(SAR)实测等效剂量值在误差范围内是一致的,说明SGC法与gSGC法适用于瓦恰盆地的黄土测年。两个剖面黄土样品石英SAR法光释光年龄界于4.7～14.3 ka,沉积速率由早期的0.11 mm/a加速至全新世的0.15～0.18 mm/a。据沉积速率估算剖面1黄土堆积于17.2 ka至2.7 ka之间,主要堆积于末次冰盛期末至全新世晚期,且远比其所在地貌面要年轻。本研究为进一步开展帕米尔高原黄土古环境研究提供了年代框架。

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基于光释光测年的东海嵊山岛风尘黄土环境敏感粒度组分研究

任少芳, 郑祥民, 周立旻, 吕红华, 艾东升, 玄晓娜, 曹宏伟, 吴超, 赵庆

2018, 38(03): 646-658.

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以东海岛屿嵊山岛约2.75 m厚的风尘黄土剖面为研究对象,基于光释光测年建立的时间标尺,通过沉积粒度和环境磁学等分析,与黄土高原典型黄土以及东部下蜀黄土进行对比,探讨该地区晚更新世古气候特征。光释光测年结果显示,嵊山岛黄土沉积始于约51 ka,对应于末次冰期。黄土沉积粒度参数和磁学参数分析结果显示,与西北黄土相比,嵊山岛黄土的频率分布曲线呈“三峰分布”,磁化率值偏大,波动幅度也较大。进一步运用粒级-标准偏差法提取环境敏感粒级组分,即细颗粒组分(<23μm)和粗颗粒组分(>23μm),分别代表该地区两种主要的粉尘搬运与沉积风力系统,可用于指示黄土沉积的阶段性特征。黄土粗细粒级环境敏感组分及环境磁学的变化揭示约49～35 ka期间研究区逐渐干旱化的气候历史,记录了末次冰期以来该地区古气候环境的演变过程。

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利用拉分盆地和错断河流阶地定量评估康西瓦断裂晚第四纪平均左旋走滑速率

龚志军, 张志亮, 祝民强, 彭花明, 付翔, 吴郴

2018, 38(03): 659-667.

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康西瓦断裂为青藏高原西北缘的一条大型左旋走滑断裂。目前,不同学者对康西瓦断裂晚第四纪的平均走滑速率仍存在较大争议。文章以青藏高原西北缘喀拉喀什河谷段一处冲洪积扇上发育的一个小型拉分盆地以及该冲洪积扇上发育的一个错断河流阶地为研究对象,基于拉分盆地演化的两种简单模式,分别利用拉分盆地的长边和斜边限定对应冲洪积扇的水平位错位量和错位量的上限值,而通过光释光定年技术约束该冲洪积扇的形成年代,结合相关数据,分别估算出康西瓦断裂晚第四纪以来的平均左旋走滑速率为小于或等于8.6±1.0mm/a和小于约12.4 mm/a。与此同时,利用该冲洪积扇上发育的错断河流阶地的水平位错和对应阶地的放弃年龄,估算出康西瓦断裂晚第四纪以来的平均左旋走滑速率为8.4±1.0 mm/a。

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祁连山夷平面形成时代的ESR年龄证据

贾丽云, 王超群, 沈燕绪, 胡道功, 赵希涛, 戚帮申, 张耀玲, 陶涛

2018, 38(03): 668-679.

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青藏高原夷平面形成年代是确定高原起始隆升时代和抬升幅度的重要证据。青藏高原东北缘祁连山地区4100-4300 m的海拔高度上保留有大片平坦地形面构成的夷平面,地质与地貌调查表明,夷平面切削古生代花岗岩类侵入体及晚古生代-古近纪地层,被夷平的最新地层为始新世-渐新世火烧沟组。祁连山抬升导致河流下切与断陷作用并形成深切河谷及断陷盆地,充填于古河谷及断陷盆地中的渐新世-中新世白杨河组开始沉积时代,代表了夷平作用过程的终止年代及导致夷平面解体的构造隆升时代。29个ESR测年数据表明,白杨河组沉积时代为34.4～11.89 Ma。由此推论,祁连山夷平面形成于始新世末(34 Ma之前),形成时其高度在1000 m左右,34Ma左右祁连山夷平面开始解体并快速抬升。

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怀来盆地珠窝堡遗址ESR年代学初步研究

李文朋, 刘春茹, 牛东伟, 魏传义, 李建平

2018, 38(03): 680-687.

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作为“大泥河湾”考古的重要组成部分,怀来盆地是研究和探讨中国北方乃至东北亚地区更新世期间古人类生存行为、人群迁徙扩散以及文化交流等科学问题的重要地区。珠窝堡遗址的发现,不仅为怀来盆地的史前史研究提供了重要依据,更为泥河湾考古工作增添了新的亮点和坐标。珠窝堡遗址试掘后尚未进行年代学方面的研究,作为怀来盆地最新发现和首次试掘的旧石器遗址,其年代的确定不但有助于厘清古人类在这一地区出现的时代,而且对于建立该地区古人类行为适应、技术发展以及古环境演化的整体年代框架具有重要意义。本研究利用石英Ti-Li心ESR法对珠窝堡遗址样品进行了年龄测定,珠窝堡遗址的ESR年龄为504±76ka,是怀来盆地内目前发现的年代最早的文化遗存。

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汉中罗汉洞宇宙成因核素~(26)Al/~(10)Be埋藏年龄

陈清敏, 王喆, 张丽, 罗乾周, 蔺新望, 张俊良, 任娟刚

2018, 38(03): 688-694.

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汉中天坑群是在我国北纬32°N湿润热带-亚热带岩溶地貌区北界首次发现的岩溶地质景观,已查明区内发育岩溶洞穴300余处。洞穴中保留有丰富的古地下河冲积物、次生化学沉积物等,可能为研究岩溶地下河演化及中国南北方乃至全球古环境及气候变化提供宝贵素材。目前鲜有该区域相关年代学研究成果报道。本研究运用加速器质谱仪(AMS)宇宙成因核素~(26)Al/~(10)Be埋藏年龄测试技术,获得陕西汉中岩溶洞穴罗汉洞内次生沉积石英砾石的埋藏年龄为1.51(?)Ma,初步限定了该地区岩溶洞穴的发育年代,同时获得石英砾石样品埋藏前的流域侵蚀速率为138.9±76.5 m/Ma。中国早更新世中期是一个以温暖气候为主的时期,湿润的热带、亚热带气候和季风气候对中国南方喀斯特景观的形成起关键作用。早更新世中期较高的温度和降雨量可能是陕西汉中地区岩溶洞穴发育的主要原因。早更新世区域构造剥蚀事件为该地区岩溶洞穴发育提供了必要条件。

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彭红霞, 吴昆, 邓清禄, 卫玉杰, 彭珂

2018, 38(03): 695-704.

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开展地质历史时期滑坡的年代学研究,是正确认识重大滑坡灾害历史发育过程、现状与未来发展趋势的重要基础之一。论文以三峡库区巴东县黄土坡滑坡为研究对象,在资料收集和野外调查基础上,在黄土坡滑坡临江Ⅰ号滑坡体3#支洞滑坡带上采集4个方解石晶体样品,并开展了MC-ICPMS~(230)Th年代学分析。黄土坡滑坡3#支洞次生方解石的U含量变化在30.9×10~(-9)～45.6×10~(-9)g/g之间,~(234)U/~(238)U比值波动在1.362～2.673范围,基本能满足高精度U-Th测年的要求。4个样品碎屑Th校正~(230)Th年龄分别为155.2±18.6kaB.P.、134.6±5.6 kaB.P.、70.9±8.5 kaB.P.和103.3±18.2 kaB.P.。年代结果表明,三峡黄土坡Ⅰ号临江滑坡体的滑动时代在155.2～70.9 ka之间。这些年龄数据虽然具有较大的误差,但年龄存在明显差异,可能反映了不同滑坡期次,印证了黄土坡滑坡滑坡体的多期次性,是一个发生频率高、多个崩滑堆积体和滑坡组成的特大型复合滑坡。定年结果与野外调查以及前人的研究结果一致,表明挑选滑坡体滑带纯净的次生方解石进行U-Th测年是研究大型滑坡年代学的一种有效手段。最后,将黄土坡滑坡年代期次与长江三峡及邻区新构造运动、地貌过程、气候变化和其他滑坡活动期进行对比分析,发现三峡库区黄土坡滑坡在新构造快速抬升时期广泛发育,并与暖湿多雨期相对应,表明黄土坡滑坡的发育演化受到新构造运动和气候变化耦合作用的控制。

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南京六合地区新近纪玄武岩的Ar-Ar年龄结果及其地质意义

杨晓东, 赵希涛, 吴中海, 刘锋, 周春景

2018, 38(03): 705-710.

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江苏南京六合地区广泛分布着新近纪的玄武岩火山锥和古长江三角洲砂砾层,前者有的直接覆盖在古长江三角洲的砂砾层之上,有的则被后者所切割覆盖,而两者之间的关系和时代对于认识古长江三角洲的形成演化具有重要意义。利用~(40)Ar-~(39)Ar法对采集于六合地区奶山、方山和灵岩山的玄武岩进行年龄测定后发现,奶山玄武岩的形成时代为约16.90±0.37 Ma,而六合方山与灵岩山的形成时代分别为约9.55±0.03 Ma和10.43±0.03 Ma。新的年龄结果证实,南京六合地区在中新世期间至少发生了早、晚两期火山喷溢活动,它们分别是距今16～17 Ma和9～10 Ma,并在这两期玄武岩活动期间广泛发育了一套古长江三角洲沉积。

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福建仙云洞石笋记录的新仙女木突变事件结束时的缓变特征

崔梦月, 洪晖, 孙晓双, 姜修洋, 蔡炳贵

2018, 38(03): 711-719.

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新仙女木(Younger Dryas,简称YD)事件是发生在末次冰消期升温过程中北半球的一次急剧降温事件。文章基于福建西部仙云洞石笋(编号:XYⅣ-14)9个高精度~(230)Th年龄和233个氧同位素分析,建立了12.68～11.25 ka B.P.时段平均分辨率达7 a的东亚夏季风强度的演变序列。该石笋氧同位素记录最为显著的特征是在11.89～11.51 kaB.P.时δ~(18)O在380±95a内偏负约1.3‰,指示了YD事件缓慢的结束过程。与基于年层时标的我国北方苦栗树洞、南京葫芦洞和神农架青天洞石笋记录对比发现,仙云洞记录的YD结束过程的时间(380±95 a)明显比苦栗树洞、葫芦洞和青天洞记录(38 a、10 a和11 a)长300多年。仙云洞石笋所记录的YD事件缓慢结束的特征与低纬菲律宾Palawan洞穴石笋记录十分相似。分析结果表明,受热带西太平洋海气耦合的影响,低纬水文循环过程的变化比高纬的气候突变要缓慢的多。

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罗布泊(楼兰)地区1260～1450 A.D.期间的绿洲环境和人类活动

李康康, 秦小光, 张磊, 顾兆炎, 许冰, 穆桂金, 林永崇, 魏东, 王春雪, 吴勇, 田小红, 吕厚远, 吴乃琴, 贾红娟, 焦迎新

2018, 38(03): 720-731.

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历史时期塔里木盆地周缘绿洲演化和人类活动与气候控制的水文条件变化密切相关。罗布泊西岸地区是古塔里木河尾闾三角洲区,曾是东西方交往的重要通道和著名的楼兰古国所在地,而如今却变为不毛之地。自然与人文环境的剧烈变化,使罗布泊地区成为研究干旱区人类活动-气候-水文三者之间相互关系最具代表性的区域。文章对楼兰地区大量自然植物遗存和古代人类活动遗址进行系统的AMS~(14)C年代学分析,结合塔里木盆地人类活动历史记录和已有的高分辨率气候记录,对其所指示的古绿洲环境格局和人类活动进行初步研究。结果表明,1260～1450 cal.A.D.是罗布泊地区自古楼兰之后的又一次绿洲湿润期,在罗布泊西岸三角洲区生长大量的植被,对应中世纪暖期向小冰期转变的过渡阶段。~(14)C年龄的统计结果显示湿润期内存在多次洪水事件,表现为多次洪水期与枯水期脉冲式交替出现。同时多处古代遗址的~(14)C年代结果显示元明时期楼兰地区再次出现人类居住,并修建引水渠、灌溉耕地。气候变化导致区域性水文条件变好应该是驱动元明时期人类再次定居楼兰地区的主要因素。

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长江三角洲-辐射沙脊群YZ07钻孔晚更新世以来海侵事件的古生态学记录

廖梦娜, 于革, 桂峰

2018, 38(03): 732-745.

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相对海平面变化对河口海岸的生态环境影响重大。长江三角洲地区不稳定的构造运动以及沉积物的持续堆积作用叠加在气候控制的全球海平面变化之上,引起了复杂的相对海平面变化过程,因此,长江沿海地区晚更新世以来的相对海平面变化问题仍存在较大争论。文章以取自长江三角洲和南黄海辐射沙脊群交界处的YZ07钻孔记录为载体,通过分析该钻孔硅藻和有孔虫化石记录,试图从古生态学角度探究长江沿海地区晚更新世以来的海侵过程。YZ07钻孔硅藻和有孔虫记录显示该区域在MIS 3晚期和MIS 1早-中期发生了海侵。其中,有孔虫丰度、异地属种比例、列式壳类的比例等特征指示MIS 1高海面时期比MIS 3晚期海侵时的相对海平面更高,并且两次海侵过程中潮流作用影响强烈。硅藻群落组合整体表现为Cyclotella stylorum-Cyclotella striata-Paralia sulcata,指示了滨岸-潮间带沉积环境,其中暖水种(Actinoptychus annulata、Actinoptychus mammifer、Coscinodiscus blanda、Coscinodiscus nodulifer、Thalassiosira nitzscioides)和一些指示种(Xanthiopyxis、Thalassiosira oestrupii)在MIS 1早-中期的增加或出现反映了更为温暖的海水环境,可能与东黄海暖流系统的形成演化有关。MIS 1最大海侵后,沉积物粒度、有孔虫和硅藻的丰度和保存情况均反映出潮流影响的减弱以及相对海平面的下降。此外,在MIS 1海退地层中发现的硅藻富集层(34.95 m处)可能指示一次风暴潮事件。

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末次冰期以来长江三角洲的沉积特征和环境演化

程瑜, 李向前, 舒军武, 赵增玉, 张祥云, 郭刚

2018, 38(03): 746-755.

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通过对长江三角洲泰州地区TZK3钻孔沉积物沉积特征、微体古生物的综合分析,结合系统的高分辨率AMS~(14)C、OSL测年,讨论了该地区末次冰期以来沉积环境的演变过程。结果显示,TZK3孔自下而上可分为6个沉积单元:1)MIS 4,砂砾层,不含有孔虫,为河床相;2)MIS 3,粉砂,含有贝壳碎片、小海贝、海相腹足类口盖,为河口相;3)MIS 2,含粘土粉砂,含少量介形虫,为河漫滩相;4)12.1～10.5cal.ka B.P.,粉砂,未见有孔虫,为河床相;5)10.5～6.9 cal.ka B.P.,粉砂,零星见个体非常小的有孔虫,潮汐层理发育,为受潮汐影响的河漫滩;6)6.9～4.3 cal.ka B.P.,粉砂,含有大量有孔虫,为河口砂质沉积。对比研究发现,全新世长江三角洲的最大海泛面时期为6.9 cal.ka B.P.,黄桥砂坝发育的年龄区间为7.6～4.3 cal.ka B.P.,为潮成砂坝,其发育主要受长江径流、河口潮汐流和亚洲季风的影响。

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白洋淀地区全新世以来的气候环境变化

申改慧, 丁国强, 阳小兰, 张茹春, 李月丛, 李冰

2018, 38(03): 756-768.

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白洋淀是华北平原最大的淡水湖泊,是研究全新世气候变化的理想区域。文章选择白洋淀东垒头剖面(厚382 cm),在8个AMS-~(14)C测年数据基础上,通过对其189个样品的地球化学元素、粒度和磁化率等指标分析,高分辨率地揭示了白洋淀地区全新世气候变化过程。研究结果显示:1)11335～10300 cal.a B.P.期间,CaO/MgO比值(多高于4.8)、(CaO+K_2O+Na_2O)/Al_2O_3比值(多高于1.3)、CaCO_3含量(多高于12%)和中值粒径(多高于15μm)均为整个剖面最大值,干旱指数(平均约为0.019)为剖面次高值,CIA值(多低于45)、Ti含量(多低于0.38%)和低频磁化率值(多低于10×10~(-8)m~3/kg)为整个剖面的最低值,指示气候冷干,受新仙女木事件影响较大;2)10300～8500 cal.a B.P.期间,CaO/MgO比值、(CaO+K_2O+Na_2O)/Al_2O_3比值、干旱指数和中值粒径明显下降,CIA值、Ti含量、低频磁化率值均不同程度上升,指示气候向暖湿发展;3)8500～6000 cal.a B.P.期间,气候总体温暖湿润,干旱指数(平均达0.014)为剖面的最小值,CIA值和Ti含量较高,CaO/MgO比值、(CaO+K_2O+Na_2O)/Al_2O_3比值较低;但该阶段所有指标波动剧烈,8200 cal.a B.P.和6800 cal.a B.P.左右CaO/MgO比值、(CaO+K_2O+Na_2O)/Al_2O_3比值、干旱指数、CaCO_3含量出现高峰值,CIA值和Ti含量出现低峰值,指示2次明显冷干事件;4)6000～4200 cal.aB.P.期间,CaCO_3含量最低,但千旱指数较高,CaO/MgO比值、(CaO+K_2O+Na_2O)/Al_2O_3比值均有不同程度上升,指示气候湿润度有所下降;其中4500 cal.a B.P.为一次明显冷干事件,干旱指数呈现高峰值;5)4200～1035 cal.a B.P.期间,砂含量(多低于2%)、中值粒径(多低于10μm)为剖面最小值;干旱指数、CaO/MgO比值、(CaO+K_2O+Na_2O)/Al_2O_3比值、CaCO_3含量明显升高,指示气候向着凉干方向发展;干旱指数在2800 cal.a B.P.呈现高峰值,指示一次明显冷干事件,同时,该时段受人类活动影响,低频磁化率值(多高于20×10~(-8)m~3/kg)明显高于其他时段。

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16ka以来冲绳海槽中南部有机质来源及其对上升流演变的指示

王玥铭, 窦衍光, 徐景平, 陈晓辉, 李军, 蔡峰, 邹亮, 王利波

2018, 38(03): 769-781.

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基于~(14)C测年,通过对OKT12孔有机碳、氮含量及碳同位素、粒度等指标的分析,探讨了16 ka以来冲绳海槽中南部有机质来源及其对上升流演变的指示。研究发现,TOC堆积速率、δ~(13)C和TOC/TN比值等指标呈明显的三阶段变化。陆源C_3植物、海源浮游生物以及台湾河流悬浮体是OKT12孔有机质的3个主要端元。δ~(13)C和TOC/TN比值物源判别显示,低海平面时期(16～10ka),OKT12孔有机质主要来自陆源输入和海源浮游生物的贡献;10～7 ka阶段主要来自台湾河流悬浮体贡献,反映了早全新世以来黑潮的加强;高海平面以来(7～0ka),OKT12孔有机质以海源浮游生物贡献为主,其变化反映了上升流的强弱波动。7～4ka海洋浮游生物贡献量的增加指示上升流增强,4 ka以来贡献量减少指示上升流减弱。上升流变化与黑潮强弱、流轴位置变动有关,两者受到高频气候事件ENSO活动控制。

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钙质超微化石在第四纪年代地层学中的应用

刘传联, 金晓波, 苏翔, 张洪瑞, 程众, 马瑞罡, 马晓旭

2018, 38(03): 782-791.

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钙质超微化石是海洋沉积中最重要的微体化石之一,一直是海相地层划分与对比、进行年代地层学研究的重要手段,在第四纪地层及其年代学研究中发挥着重要作用。第四纪钙质超微化石记录中共存在10个主要生物事件和10个次要生物事件,据此可划分为6个化石带和7个亚带。通过与有孔虫稳定氧同位素地层学与磁性地层学对比,可以获得每个钙质超微化石生物事件的绝对年龄,从而提高生物地层学的年代分辨率。除了生物事件外,钙质超微化石定量分析也可为年代地层学的建立提供依据,如全新世的Emiliania huxleyi高峰带和晚更新世中布容期的Gephyrocapsa caribbeanica高峰带,等等。钙质超微化石的稳定同位素与有孔虫稳定同位素一样,可用来进行地层划分与对比,还可以用于古海洋、古气候研究。

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东海陆架浙闽沿岸泥质区不同属种底栖有孔虫对~(14)C测年的影响及其原因初探

樊耘畅, 丁旋, 樊加恩, 印萍, 李秋子, 王天昊, 王晨

2018, 38(03): 792-798.

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底栖有孔虫是浅海陆架区钻孔岩芯~(14)C测年的良好材料,但由于其个体细小,为了获得足够的样品量,常常采用不区分属种和大小的混合壳体样品,不利于高分辨率的古环境研究。本研究选择东海陆架浙闽沿岸泥质区的两个钻孔沉积物样品,对其中不同的底栖有孔虫属种壳体化石分别进行~(14)C测年,结果显示同一沉积物样品中不同的底栖有孔虫属种壳体化石~(14)C年龄值存在差异,以Quinqueloculina spp.壳体~(14)C年龄最老,其次是Ammonia comperessiuscula壳体,最年轻的分别为Elphidium spp.壳体和Bolivina cochei壳体。从底栖有孔虫的生态习性和壳体的结构特征等方面分析推测,同层位不同底栖有孔虫属种壳体年龄差异,不能简单地用它们生活时壳体和所处的微生境水体同位素交换来解释;不同属种有孔虫壳壁构造不同可能是产生壳体化石~(14)C年龄差异的原因。建议为地质钻孔建立高分辨率年代地层挑取底栖有孔虫AMS~(14)C测年样品时,尽量选择相同的属种,或微生境相同、个体大小相近、壳壁厚度和壁孔大小密度近一致的类别,以降低属种不同对测年结果产生的影响,为海岸带高分辨率的古环境研究提供高精度的测年数据。

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