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  • 2018年, 38卷, 第05期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 渭河盆地新生代沉积序列与亚洲季风气候起源演化
    鹿化煜, 张瀚之, 王逸超, 赵琳, 王翰林, 孙文峰, 张红艳
    2018, 38(05): 1057-1067+1056.
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    亚洲季风气候起源与演化受海陆地貌格局和全球温度变化等影响。关于亚洲季风气候起源的时间,有第四纪早期、晚中新世、早中新世至渐新世晚期、始新世等多种说法。获得连续的长时间的季风气候变化记录,是认识亚洲季风起源和演化过程的关键。渭河盆地位于我国中部,是一个处于现代亚洲季风降水影响边缘区域的断陷盆地。从始新世开始,渭河盆地接受了厚度超过7000m的较为连续的河湖相沉积物,在晚中新世约7Ma开始堆积同期异相的风尘沉积。盆地汇集了1.35×10~5 km~2受季风降水控制的渭河流域地表径流,因此,渭河盆地可以看作是新生代亚洲季风降水的雨量筒。过去10年,我们对渭河盆地新生代红河组、白鹿塬组、冷水沟组、寇家村组、灞河组、蓝田组和三门组、洩湖组等沉积序列进行了调查研究,通过生物地层、磁性地层和古气候代用指标的综合分析,认为渭河盆地的沉积序列记录了从中始新世温室地球(greenhouse)到渐新世、中新世、上新世和更新世与全新世冰室地球(icehouse)亚洲季风降水阶段演化的过程。研究认为,在从中始新世约45Ma到晚上新世约3.4Ma漫长的气候演化过程中,渭河流域处于相对温暖湿润的气候环境,降水量较多;早更新世约2.6Ma以来,降水总体减少,在冰期-间冰期时间尺度变幅和变频增大。季风降水的这种两阶段演化可能受到全球温度(尤其是北半球冰量)演化的驱动,也与海陆地形格局、喜马拉雅-青藏高原生长和副特提斯海退缩有一定的联系。亚洲季风降水演化是在新生代全球气候变化背景下的区域响应,与在不同温度条件下赤道辐合带(ITCZ)移动驱动的季风降水带位置和宽度有关。
  • 浑善达克沙地新生代以来古气候环境变迁
    张岳敏, 周亚利, 黄春长, 庞奖励, 孙晓巍, 炊郁达
    2018, 38(05): 1068-1082.
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    在干旱-半干旱区,地表强烈地侵蚀和堆积过程不仅影响着区域人类生产活动,而且还通过粉尘传输影响北半球甚至更大空间尺度的气候和环境,因此干旱-半干旱区气候变化研究受到国际社会的普遍关注。浑善达克沙地地处东亚季风的尾闾地带,生态环境脆弱,对气候变化响应敏感,是研究我国乃至北半球干旱-半干旱区气候环境变化的理想场所。该区新生代以来发生多期火山活动,广泛发育玄武岩与沙层、泥页岩、砂岩等互层。文章通过野外实地考察,基于前人在浑善达克沙地火山年代学研究,利用该区已有的玄武岩K-Ar年龄,结合古地磁和释光测年数据约束沉积相年代,建立地层年代框架,通过分析沉积相特征和气候替代指标,发现浑善达克沙地地区气候在晚古新世-早始新世温暖湿润,中始新世和晚始新世相对干旱,渐新世相对湿润;在中新世经历早期暖干到中期暖湿转变,后期又逐渐变得干冷,上新世时相对湿润,一直持续到中更新世,晚更新世变得相对干旱;全新世以来频繁冷暖干湿波动。新生代早期和中期浑善达克沙地气候变化主要受全球气候冷暖干湿变化和青藏高原生长的影响,晚新生代以来全球冰量变化叠加青藏高原隆升共同作用于沙区气候演变过程。
  • 渭河盆地新生代孢粉组合与植被演化特征
    赵琳, 鹿化煜, 唐领余
    2018, 38(05): 1083-1093.
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    在新生代全球变冷的背景下,亚洲环境变化的主要特征之一是季风气候的形成和演化。渭河盆地具有连续的新生代沉积序列,为研究新生代植被演化历史,探究季风的阶段性变化特征提供了良好材料。文章通过分析和综合集成渭河盆地新生代的孢粉记录,初步重建了新生代以来的古植被和古气候变化序列。始新世植被以含热带亚热带乔木成分的落叶阔叶林为主,气候暖湿;渐新世植被类型为含常绿树种的落叶阔叶林,气候相对暖热湿润;早中新世植被以落叶阔叶树为主,气候温暖湿润,晚中新世植被以森林草原为主,气温和降水比早中新世略有降低;上新世植被为落叶阔叶林和针叶林交替出现,后期变为森林草原,气候向干凉方向发展;第四纪以来,植被向森林草原一稀疏的森林草原一草原发展,气候变化趋于凉干。新生代以来降水阶段性减少,与全球变冷趋势基本一致,可能揭示了全球变冷对构造时间尺度亚洲季风降水和植被演替的影响。
  • 札达盆地晚中新世河湖相沉积物环境磁学特征与印度季风演化
    王晓雪, 聂军胜, Joel Saylor, 张蕊
    2018, 38(05): 1094-1100.
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    晚新生代印度季风的演化一直以来是地学研究的热点问题,然而目前对印度季风的研究多集中在海洋沉积物上。磁学参数作为指示气候的重要指标,已被广泛应用于黄土高原等地区的古气候重建中,对揭示东亚季风的演化历史和驱动机制做出了重要的贡献,但利用磁学指标对印度季风变化历史的研究还很稀少。文章运用磁学方法对藏南札达盆地的河湖相厚225.5 m、年龄范围在9.4～6.0 Ma的沉积物进行分析,发现磁学参数值在8. 6 Ma前后发生了明显变化,对应沉积环境和岩相的改变(由河流环境和粗颗粒沉积转变为潮上环境和较细的沉积)。8.6Ma前磁学参数值较高,磁化率(x)高的原因可能是风化生成的细颗粒含量多导致的,而HIRM高是由于风化形成赤铁矿增多引起的。鉴于研究剖面的沉积速率在8.6 Ma发生了快速的增加以及以前的研究揭示这段沉积物风化程度较低,我们把8.6Ma后所有的磁学参数值的降低归因于季风增强造成沉积剥蚀搬运速率增加从而导致沉积物来不及风化,细颗粒的亚铁磁性矿物和赤铁矿没有大量生成。考虑到札达盆地记录的气候变湿时间与阿拉伯海叶蜡碳同位素记录的南亚干旱化得以缓解的时间一致,我们认为这些记录共同指示了印度夏季风的增强。在综合分析青藏高原隆升、特提斯海退缩、南北半球冰量变化和印度洋表水温度变化的基础上,我们把印度夏季风的增强归因为南极冰盖的增加或者是青藏高原的向东北扩张。这一研究加深了对印度季风变化历史和驱动机制的认识。
  • 可可西里地区湖泊深钻揭示的中更新世以来环境变化
    田庆春, 杨太保, 石培宏
    2018, 38(05): 1101-1110.
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    以青藏高原腹地可可西里地区湖泊沉积钻孔BDQ06(35°13'05"N, 93°55'52"E;孔深106m)为研究对象,基于古地磁测年建立的年代框架,通过对BDQ06孔沉积物粒度、总有机碳、有机碳同位素(δ~(13)C_(org))及C/N值等气候环境代用指标的分析,重建了可可西里地区中更新世以来的古气候古环境演化序列。根据各环境指标的变化特征将中更新世以来古气候演化划分为5个阶段:929～660ka B.P.,气候以暖湿冷干交替变化为主;660～480kaB.P.,与前一阶段相比气候暖湿程度降低;480～360ka B.P.,气候较为干旱;360～160ka B.P.,气候不稳定、波动幅度增大;160～5ka B.P.,气候再次转为暖湿冷干的变化特征。929～610ka B.P.期间气候出现4次明显的冷干时期,时间上与MIS 22、MIS 20、MIS 18和MIS 16阶段相对应,此后气候表现出明显的趋冷、趋干特征,可能主要受全球变冷的“中更新世革命”(MPT)的影响;360 kaB.P.开始出现频率增强的暖湿气候波动,说明气候不稳定,显示出明显的区域性特征;160 kaB.P.左右出现的较为干冷的时段,与倒数第二次冰期气候相一致,之后环境温度呈现出快速上升的趋势,气候演化进人末次间冰期-末次冰期模式,表现出全球气候一致的特征。整体上,BDQ06孔记录的气候环境演变特征与全球气候变化在冷暖事件上保持一致,但在持续时间、变化强度上存在一定区域性差异。
  • 斜度驱动第四纪冰期-间冰期转换——来自中国黄土的证据
    李涛, 李高军
    2018, 38(05): 1111-1119.
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    第四纪气候冰期-间冰期旋回与地球轨道周期性变化之间的关系是古气候研究的重点。文章利用中国黄土沉积的粒度和次生碳酸盐微量元素记录,在同一剖面中同时获得了冰量信息和地球轨道斜度信息。黄土的平均粒径反映了冬季风的强度从而指示了北半球高纬冰盖的变化,而次生碳酸盐(生物微钙体)的Sr/Ca比值记录了东亚夏季降水的变化,反映了斜度对东亚夏季风的控制作用。通过分析冰消期时粒度快速变化所处的夏季降水指示的斜度变化的相对位置,发现过去1.5 Ma以来的冰消期总在地球轨道处于较高斜度时发生,从而验证了斜度对第四纪冰期-间冰期旋回的驱动作用。
  • 东阿拉伯海拉克希米盆地浊流沉积序列的粒度变化及其对中更新世气候转型的响应
    刘瑞璇, 鹿化煜, 王珧, 于兆杰, 徐兆凯, 冯晗, 胡镕, IODP 355航次船上全体科学家
    2018, 38(05): 1120-1129.
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    阿拉伯海印度沉积扇是世界第二大海底扇,保存着来自喜马拉雅和喀喇昆仑等山系的新生代风化沉积物,是研究印度季风和南亚地区环境演化的理想材料。通过对2015年3～5月完成的IODP 355航次U1456钻孔A段总长345.36 m沉积物(约1.8 Ma以来)的沉积特征分析,发现其为典型的浊流沉积。通过对757个样品高分辨率的粒度测试,揭示研究区沉积序列在构造时间尺度上的粒度变化主要受到印度季风降水控制,阿拉伯海深海沉积物的粒度变化可作为一个新的季风演化的替代指标。从1.80～1.18 Ma到1.18～0.10 Ma,浊流沉积物的堆积速率降低,粒度变细,揭示了更新世印度季风强度的阶段性减弱。在沉积序列上,砂组分的变化周期从约41 ka向更长周期转化,推测东阿拉伯海U1456A钻孔沉积物序列在中更新世的粒度变化可能是对印度季风气候转型的响应。
  • 近800 ka以来南大洋区域经向海表温度差异及气候变化响应
    李文宝, 王汝建
    2018, 38(05): 1130-1141.
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    南大洋地理位置关键,其海水热量变化往往会对区域或全球气候产生影响。通过对比南大西洋和南太平洋等南大洋关键海域近800 ka以来的海水表层温度(Sea Surface Temperature,简称SST)变化,同时结合南极冰芯记录的大气CO_2浓度、大气温度及大洋底栖氧同位素等气候演变替代指标,对南大洋区域经向海表热量差异及气候响应进行分析,结果显示:1)南大洋不同海域近800 ka以来SST的演化具有明显的区域性。如相较于其他冰期,南大西洋ODP1090站SST值在MIS 12～10期的最低值出现约3. 8℃的上升,南塔斯曼海ODP1170站SST冰期最低值则出现约1.3℃的下降;而西南印度洋的MD962077站SST冰期最低值在MIS 10期之后出现约2.2℃的上升。此外,滤波分析结果显示3个站位对“中更新世气候转型”(Mid-Pleistocene Transition,简称MPT)等全球性事件均响应明显;2)“中布容事件”(Mid-Brunhes Event,简称MBE)的发生对南大洋经向温度差异(ASST_(1090-1170))影响明显:MBE之前,ODP1090站位SST在冰期-间冰期旋回中的平均值或极值均比ODP1170站SST的平均值或极值低,但MBE发生期间及之后的MIS5、MIS2、MIS 1期,ODP1090站SST的平均值或极值均比ODP1170站SST的平均值或极值高。同时,南大洋经向SST差异(△SST_(1090-1170))在间冰期对气候变化的响应明显比冰期显著。显然,气候变化条件下的海洋锋面迁移及Agulhas流阶段性增强导致外部向南大西洋输入热量有所增加,最终使△SST_(1090-1170)值偏正。因此,冰期-间冰期旋回中气候环境改变导致的海洋锋面移动幅度差异等是影响环南极海域经向温度差异变化的关键因素之一。
  • 全新世和末次间冰期北大西洋底栖有孔虫氧同位素对比的探索研究
    胡镕
    2018, 38(05): 1142-1155.
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    北大西洋(特别是亚极地海区)是对全球气候变化响应最敏感的区域之一,也是全球气候变化研究关注的焦点之一。地质记录和模拟研究指出末次间冰期(MIS 5e)全球地表平均温度比全新世(Holocene)高约1℃,因而可以作为未来全球变暖趋势的历史对照,但目前北大西洋水体温盐变化在这两个时期的对比研究仍然较少。底栖有孔虫氧同位素作为古气候研究常用的指标,与冰量、温度和洋流变化紧密相关。本文统计并对比了北大西洋47个深海沉积物钻孔MIS 5e和全新世的底栖有孔虫氧同位素数据,发现研究区不同深度、不同纬度的数据在这两个间冰期具有系统的差异。MIS 5e氧同位素平均值和极低值比全新世系统性偏轻0.08‰,反映了陆地冰量变化对整个区域的影响,且深水温度整体可能比全新世偏高。氧同位素时空分布表明北大西洋中层水(1-2km)全新世和MIS 5e的有孔虫氧同位素差值(>0.2‰)比深水(>2 km)更显著,可能记录更大的温度变化幅度,而1.5 km之上MIS 5e氧同位素值变重(平均重约0.36‰)则主要响应了大洋环流的变化。此外,高纬地区(45°N以北)深水底栖有孔虫氧同位素值在MIS 5e系统性偏轻约0.12‰,比中低纬(0°～45°N)深水变化更显著,可能反映高纬深水变暖程度更高,与海表温度重建和模拟结果相吻合。因此,联合多钻孔的底栖有孔虫氧同位素是分辨区域古海洋变化的有效手段,在未来气候变暖中北大西洋高纬和中层海域的变化是气候模式需要重点关注的区域之一。
  • 新疆湖泊岩芯记录的末次间冰期以来气候变化初步研究
    段阜涛, 安成邦, 赵永涛, 张晓楠, 周爱锋, 黄小忠, 李国强, 夏敦胜, 陈发虎
    2018, 38(05): 1156-1165.
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    针对目前中亚西风影响区湖泊记录研究中的难点和关键科学问题,我们选择新疆的乌伦古湖、博斯腾湖、巴里坤湖钻取了湖泊岩芯,报道它们初步的研究成果。年代测定采用了AMS~(14)C、光释光技术,并结合古地磁的研究,初步建立了湖泊岩芯的年代框架。巴里坤湖具有末次间冰期以来连续的沉积,是研究气候环境变化的理想载体;博斯腾湖和乌伦古湖都曾经出现过沉积间断,不利于进行高分辨率的气候环境变化重建。从现有的结果来看,末次间冰期气候较为湿润,MIS 3阶段气候的湿润程度降低,LGM时期气候干旱,全新世时期湖泊普遍发育。
  • 晚第四纪青海湖高湖面研究
    刘向军, 赖忠平, David B.Madsen, 李国强, 于禄鹏, 黄昶, 陈发虎
    2018, 38(05): 1166-1178.
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    中国西北地区众多封闭湖泊湖岸堤的光释光(OSL)测年结果表明,“大湖”存在于深海氧同位素第5阶段(MIS5)或者更早,而不是MIS3阶段。由于高湖面测年结果的变化,我们对中国西北以及青藏高原地区湖泊对晚第四纪冰期-间冰期旋回气候变化响应的认识也随之改变。本研究对青海湖周边的湖岸堤、湖相沉积物、冲积和风成沉积物进行光释光测年,重建了青海湖末次间冰期以来的高湖面演化历史,得到以下结论:1)最高湖面(拔湖26～66m)出现在MIS 5时期;2)MIS 3c时期湖面高出现在约13～171 m,但是在MIS 3a阶段湖面下降至接近于中全新世湖面高度;3)全新世最高湖面出现在距今约5.1 ka,湖面至少高出现在9.1m,之后在约2ka前再一次出现高湖面,高出现在湖面约8m。青海湖高湖面的拔湖高度从MIS 5a到MIS 3时期,再到全新世是依次降低的,使得早期的湖岸堤没有被后期高湖面破坏而较好的保存了下来。
  • 四川邛海湖泊沉积物记录的过去30 cal.ka B.P.以来的古气候环境特征
    何薇, 汪亘, 王永莉, 魏志福, 巩俊成, 张婷, 马雪云, 玉晓丽
    2018, 38(05): 1179-1192.
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    以我国西南地区邛海钻孔沉积物为研究对象,利用高分辨率粒度数据,结合正构烷烃指标特征,探讨了研究区30 cal.kaB.P.以来的植被演化和气候环境变化过程。研究表明,邛海沉积有机质主要来自于外源的高等陆生植物和内源的水生生物(低等菌藻类生物和挺水、沉水和漂浮植物)。沉积物粒度组成及正构烷烃代用指标变化特征表明,邛海地区过去30 cal.kaB.P.以来的气候环境变化过程大致分为4个阶段:1)29.1～23.0 cal.kaB.P.,沉积物中值粒径(Md)均值为22.4μm,正构烷烃平均碳链长度(ACL值)和陆生植物正构烷烃相对输入量指标(P_(wax)值)呈高值,指示相对暖湿的气候条件,湖区以草本植物为主;2)23.0～19.0cal.kaB.P.,沉积物中值粒径明显减小,均值为15.4μm,同时ACL值、P_(wax)值为低值,指示温度较低,气候干燥,这一时期植被类型以木本植物为主;3)19.0～11.0cal.kaB.P.,中值粒径减小,均值为10.4μm,ACL值总体较低,P_(wax)值由高转低,研究区气候从由暖湿向冷干转变,木本植物扩张;4)自11.0cal.kaB.P.以来沉积颗粒表现出“细—粗—细”的变化特点,中值粒径均值为11.5μm, ACL值、P_(wax)值由低值先升高后降低,揭示这一时期邛海气候“冷干—暖湿—冷干”的变化过程,湖区经历了草本植物先扩张后收缩的过程。特别的是,邛海沉积物记录的23.0～19.0 cal.ka B.P.、12.8～11.7 cal.ka B.P.和9.0～5.0 cal.ka B.P.这3次典型气候时期,在时间和气候特征上与末次冰盛期(LGM)、新仙女木事件(YD)和全新世气候适宜期(HCO)相符,可能是对西南季风强度变化及地质历史时期典型气候事件的响应。
  • 末次冰盛期以来东北地区霍拉盆地湖泊沉积物记录的C_3/C_4植被演化
    马雪云, 魏志福, 王永莉, 汪亘, 巩俊成, 张婷, 何薇, 玉晓丽
    2018, 38(05): 1193-1202.
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    利用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对我国大兴安岭北部霍拉盆地湖泊沉积物进行了有机分子地球化学分析,检测出了丰富的正构烷烃。本研究主要讨论了正构烷烃的分布特征及其长链正构烷烃的单体碳同位素组成,结合AMS~(14)C年代数据,重建中国东北大兴安岭地区末次冰盛期以来的古植被及古气候变化。正构烷烃分布特征表明,末次冰盛期以来,霍拉盆地湖沼沉积物长链正构烷烃呈现明显的奇碳优势,主峰碳主要为nC_(31),指示有机质主要来源于陆生高等植物,且草本植物输入占优势,木本植物输人丰富。陆生高等植物来源的长链正构烷烃单体稳定碳同位素的记录显示,末次冰盛期晚期以来古莲剖面沉积物长链正构烷烃(nC_(27)、nC_(29)和nC_(31))稳定碳同位素整体偏负;此外,利用二元模式估算了C_3/C_4植物相对生物量,结果表明,自末次冰盛期以来我国东北大兴安岭地区C_3植物占绝对优势,然而在全新世大暖期C_4植物生物量呈现明显扩张趋势,这表明气候变暖对C_4植物量的增加有重要影响。
  • 河北安固里淖孢粉记录的晚冰期以来的植被演替与气候变化
    齐惠慧, 刘兴起, 李华淑, 李峻峰, 曹现勇, Ulrike Herzschuh
    2018, 38(05): 1203-1210.
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    河北安固里淖地处东南季风的边缘地区,是研究古气候环境演化的理想地区之一。文章以安固里淖的沉积岩芯(长18.4m)为研究对象,利用AMS~(14)C测年和孢粉数据,重建了安固里淖湖区14.3 cal. kaB.P.以来的植被与气候演化历史。结果表明:14.3～11.0cal.kaB.P.期间,湖区以疏林草原植被为主,气候偏干;11.0-6.0 cal.kaB.P.以森林草原植被为主,气候湿润;6.0～3.2 cal.kaB.P.以疏林草原植被为主,气候偏湿;3.2～0cal.kaB.P.以荒漠草原植被为主,气候干旱。总体而言,自晚冰期以来安固里淖的气候经历了由干变湿再逐渐变干的过程,全新世适宜期出现在早中全新世。通过区域对比发现,安固里淖揭示的晚冰期以来东南季风的气候演化特征与西南季风的演化具有很大的相似性,表明晚冰期以来东南季风与西南季风在轨道尺度上的演化并无太大差异,太阳辐射是二者演化的共同驱动力。
  • 毛乌素沙漠东南缘湖沼相沉积物粒度特征记录的12.2 cal.ka B.P.以来的区域环境变化
    贾飞飞, 鲁瑞洁, 高尚玉
    2018, 38(05): 1211-1220.
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    选取毛乌素沙漠东南缘典型湖沼相沉积炭窑沟剖面,通过分析沉积序列粒度组成与粒度分布特征,结合AMS~(14)C年代数据,恢复了本区12.2cal.kaB.P.以来的环境变化过程。结果显示:12.2cal.kaB.P.之前沉积物较粗,以极细砂和细砂为主,粒度分布曲线与现代风成砂一致,为典型风成砂堆积,说明这一时期气候干旱,炭窑沟地区为沙漠环境;12.2～6.2cal.kaB.P.堆积湖相沉积,粉砂和粘土含量增加,指示气候变湿,变为湖滨或浅湖环境;6. 2～3.0 cal. kaB.P.发育泥炭,沉积物以粉砂为主,在细颗粒及300～500μm处各有一个弱峰,说明这一时期气候持续好转,植被生长茂密,湖滨或浅湖变为湿地或沼泽;3.0cal.kaB.P.之后沉积物平均粒径变粗,各组分随深度变化频繁,但粒度分布曲线主要表现为两种模式,一种为典型风成砂模式,一种为细颗粒显著增加的湖相沉积模式,指示这个时期气候总体变干,但期间经历了多次干湿变化。12.2cal.kaB.P.以来毛乌素沙漠东南缘环境演化过程与季风边缘区气候变化有很好地一致性,与东亚季风变化也具有同步的变化规律,说明本区环境演化进程主要受到东亚季风的控制。
  • 新疆阿尔泰山区全新世泥炭丘形态、发育过程与泥炭堆积速率初探
    张彦, 马学慧, 刘兴土, 仝川, 杨平
    2018, 38(05): 1221-1232.
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    泥炭丘(palsa)是在多年冻土区泥炭沼泽地形成的冻胀泥炭丘体,它的形成和发育受区域水文条件、植被群落和气候变化等因素影响。新疆阿尔泰山区特殊的地形特征、丰富的水资源及寒冷的气候特点,使得山区泥炭沼泽资源较丰富;同时,为高海拔多年冻土区泥炭丘的形成和发育提供了有利条件。本研究于2014年8月,通过对新疆阿尔泰山区泥炭资源的调查,对山区多年冻土区泥炭丘的分布、形态特征以及发育现状做较详细调查,结果显示,新疆阿尔泰山泥炭丘分布在2500 m a.s.l.左右的亚高山草甸带多年冻土区,位于黑湖和三道海子的泥炭丘受人类干扰较小,保存较完整,而位于哈拉萨孜的泥炭丘受人类活动干扰严重,处于退化阶段。此外,选取黑湖泥炭丘剖面(93 cm)和哈拉萨孜泥炭丘剖面(180 cm)为主要研究对象,结合AMS~(14)C测年数据建立了年代-深度关系,探讨阿尔泰山区泥炭丘的剖面特征、形成年代、发育过程及泥炭的累积速率。研究结果表明,全新世以来,阿尔泰山区泥炭丘泥炭累积的平均速率为0.015～0.035 cm/a;在约10000 a B.P.的早全新世时期,阿尔泰山区气候温暖干旱,是泥炭丘形成的萌芽期,泥炭累积速率较慢;约7000～2500 a B.P.,气候温暖湿润,进入中全新世大暖期,有利于泥炭累积,是山区泥炭丘主要发育阶段;约2500 a B.P.以后的晚全新世时期,山区气候进入寒冷干旱阶段,泥炭的累积速率缓慢,此时是泥炭丘的衰退期。由于阿尔泰山区地质地貌、水文条件、局地小气候特征等多重因素的影响,使得山区内不同区域泥炭丘的泥炭累积速率的峰值、发育过程及发育状态在时间上存在着差异。本研究结果不仅揭示了阿尔泰山区泥炭丘发育过程,也为山区冻土的发育及气候演化过程提供重要线索。
  • 青海湖地区全新世风尘堆积的GDGTs化合物及其环境指示意义
    曾方明, 杨欢, 卞昊昆
    2018, 38(05): 1233-1243.
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    青海湖晚第四纪的古环境演化和湖面变化是学术界长期关注的热点问题,争议也较多。我们对青海湖地区种羊场(ZYC)剖面(120 cm厚)全新世风尘堆积的GDGTs(甘油二烷基甘油四醚)化合物相关指标的古环境意义进行了初步研究,以期从一个新的角度对上述问题进行探讨。研究结果表明:1)ZYC剖面的TEX86(由86个碳原子组成的四醚指标)与磁化率正相关,而R_(i/b)比值(类异戊二烯GDGTs与支链GDGTs丰度的比值)与磁化率负相关。2)ZYC剖面的TEX_(86)指标与湖泊岩芯胖真星介(Eucypris infata)壳体δ~(18)O指示的7月古水温及长链烯酮(U_(37)~K)指示的夏季古水温变化具有相似的变化特征,显示TEX_(86)指标较可靠地指示了青海湖地区的大气温度变化。然而,ZYC剖面的MBT(甲基化指数)和CBT(环化指数)指标在重建古气温方面具有一定的局限性,可能与青海湖地区全新世出现的干旱环境有关。3)ZYC剖面的R_(i/b)比值与湖泊岩芯E.inflata壳体Sr/Ca比值指示的青海湖湖水的古盐度具有较一致的变化特征,表明R_(i/b)比值较有效地指示了青海湖地区环境的干湿状况。4) TEX_(86)和R_(i/b)指标揭示青海湖区在9.5～7.5 ka B.P.为冷干时期;7.5～5.5 ka B.P.为独特的温干阶段,温度在6.2ka B.P.左右达到最高值;5.5～1.7kaB.P.为温湿时期;1.7～0ka B.P.为冷干时期。5)风尘堆积的GDGTs记录表明:7.5～5.5kaB.P.由于环境干旱,青海湖不太可能出现高湖面;5.5～1.7ka B.P.由于环境湿润,青海湖很可能出现全新世高湖面;1.7 kaB.P.以来,青海湖地区的气候快速变干。
  • 全新世南亚高压南北移动及其与亚洲夏季风降水的关系
    张肖剑, 靳立亚
    2018, 38(05): 1244-1254.
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    南亚高压是亚洲夏季风系统的重要组成部分,它的强度及位置变化对亚洲夏季风降水有非常重要的影响,对其变化特征和物理机制的研究可以加深对亚洲夏季风演化的认识。论文利用一个海-气耦合模式(KCM),在轨道参数的强迫下模拟了全新世以来(9.5～0 ka B.P.)的气候变化,分析了全新世南亚高压的南北移动特征,并探讨其与亚洲夏季风降水的关系。研究发现,全新世以来南亚高压持续向南移动,同时也反映了对流层上层西风逐渐向南扩张,响应逐渐减少的夏季太阳辐射。早全新世南亚高压偏北主要是由于夏季太阳辐射增加导致伊朗高原感热加热加强。南亚高压的南北移动与亚洲夏季风降水有显著的关系,它与东亚季风区北部和印度季风区降水呈正相关关系,而与东亚季风区南部和西南季风区降水呈负相关关系。偏北的南亚高压在东亚北部上空产生异常反气旋,有利于对流层低层空气辐合上升,降水增加,此外异常反气旋还可以加强西太副高,使得输送到东亚北部的水汽增加。南亚高压偏北时还会在中低纬地区产生异常东风带,减弱了来自孟加拉湾的水汽输入,从而使得东亚南部和西南季风区降水减少。偏北的南亚高压还在阿拉伯海上空产生异常气旋,有利于印度夏季风降水的增加。南亚高压的南北振荡可以部分解释相同轨道强迫下亚洲夏季风降水出现显著空间差异的原因。
  • 太阳活动对年代际-亚轨道尺度气候变化的驱动机制探讨
    黄春菊, 田晓丽
    2018, 38(05): 1255-1267.
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    近年来有关太阳活动的研究被越来越多的学者所关注,从冰芯、石笋、树轮以及湖相沉积物中提取的高分辨率古气候替代指标数据序列中都发现存在着年际-百年甚至千年尺度的变化周期,这些不同时间尺度的气候变化周期信号与不同时间尺度的太阳活动周期的信号存在着某种关联性,但是其具体的物理驱动机制仍然是一个未解之谜。本研究利用实际观测的和重建的太阳黑子数据序列以及反映不同季风和降水强度的美国加州白山山脉狐尾松(Pinus longaeva)树轮的碳同位素数据和南美洲巴西Pau d'Alho洞及中国贵州董哥洞石笋的氧同位素数据序列,通过频谱分析、小波变换的交叉谱和相干谱分析以及振幅调制等方法,发现石笋和树轮中记录的气候变化的周期信号与太阳活动的年际-千年尺度的周期存在着明显的相关性,这些气候指标中记录的这些周期信号与太阳活动周期之间具有1/4个到3/4个周期的滞后,据此推断地球表层气候系统在年代际-千年尺度的变化受到了太阳活动周期的驱动。并且发现约88 a的周期是约11 a太阳黑子活动周期的振幅调制周期信号,而约500 a、1000 a和2000 a的气候变化信号是太阳活动周期约88 a和210 a振幅变化的调制周期信号,从而推断地球的气候不但受到像偏心率调控岁差周期这样的驱动机制,可能同时还受到约88 a周期调制约11 a太阳活动周期振幅的变化,以及约500 a调制约88 a周期振幅的变化,约1000 a和2000 a周期调制210 a周期振幅的变化等驱动。目前地球正处于88a周期变化的振幅低值时期,未来几年地球可能存在着变冷的趋势,结合偏心率长周期的变化趋势,本研究为预测未来地球气候变化的短期和长期趋势提供了重要的科学依据。
  • 华北早更新世哺乳动物群的磁性地层年代序列与古环境关系:兼论对古人类活动的指示意义
    邱亚会, 李永项, 敖红, 张云翔, 谢坤
    2018, 38(05): 1268-1292.
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    更新世是地球环境和生物演化史上的关键转折期之一,是现代气候环境、地理格局和生物形态完全形成时期。自20世纪20年代以来,在华北黄土高原的风成黄土和河湖相沉积物中都陆续发现了一系列重要的早更新世古人类/旧石器遗址及哺乳动物群化石遗址,并通过古地磁学确定了这些遗址的准确年代,这些进展为研究我国早更新世人类演化和环境适应关系提供了条件。文章首先整理和总结华北地区早更新世的哺乳动物群及古人类/旧石器遗址的概况及其磁性地层年代,然后分析各个遗址点的区域古环境背景,最后探讨该区域早更新世哺乳动物群及古人类遗址时间分布规律及其与区域气候环境状况的关系。我们根据哺乳动物群和古人类遗迹在早更新世华北地区出现的时间以及对哺乳动物群中动物类型的分析可知:哺乳动物和古人类的演化与气候环境变迁密切相关,气候适宜期间冰期时生存的动物群与古人类活动都会相应增加。特别是表现在2.0～1.5 Ma时期,华北地区古人类/旧石器遗址分布范围的扩大,伴随着2Ma以来大量增加的哺乳动物,哺乳动物可能为古人类最终在此地区的活动提供了丰富的食物资源。在1.1～0.78 Ma全球早中更新世气候转型期,气候周期从4万年主导周期转变为10万年主导周期,华北地区在该时期仍然存在为数不少的古人类活动,表明早期人类已具有适应气候大幅波动的能力,只是在气候波动较大、环境不利的条件下,可能会影响其活动范围和强度。
  • 晚全新世东海泥质区物源输入、源区植被变化及其影响因素:来自MD06-3039A孔的正构烷烃记录
    郑邦, 周斌, 王可, 庞洋, 陈明德, 郑洪波
    2018, 38(05): 1293-1303.
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    东海泥质区具有稳定的连续沉积,为开展气候环境演变提供了良好的研究载体,但前人主要侧重于沉积模式、季风、洋流及海洋环境研究,关于有机碎屑输人、源区植被变化及其影响因素等方面的研究还较缺乏。本研究通过晚全新世以来东海泥质沉积序列MD06-3039A的正构烷烃等有机地球化学指标分析,发现该区域4400 cal. a B.P.以来沉积有机质具有明显的陆源高等植物输入特征,其中在3200～1300 cal. a B.P.陆源输入相对减少,被认为与该区域夏季风减弱有关。nC_(31)/nC_(27)正构烷烃的变化表明,物源区植被呈现3个阶段的波动,早、晚阶段草本植物相对增多,中阶段3200～1300 cal.a B.P.木本植物相对较多;与此同时,植被变化呈现次一级的波动,如隋唐大暖期草本增多,明清小冰期早期木本增多。研究认为,这个区域的草/木本植物变化对气候冷暖变化的响应可能更明显。1300 cal.aB.P.以来气候总体上继续呈凉干状态,但草本植物大量增多,这与前阶段气候变冷呈现的木本植物相对增多不同,暗示人类活动土地利用方式的改变导致植被类型发生了变化。
  • 浙江田螺山遗址区孢粉学记录的中全新世植被、环境和人类活动初步研究
    马春梅, 王冰翎, 刘泽雨, 赵琳, 胡竹君, 孙国平, 杨青, 周友胜, 郑洪波
    2018, 38(05): 1304-1312.
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    浙江宁绍平原是研究河姆渡文化与自然环境发展关系的热点区域。选取田螺山遗址附近的TLS1402钻孔上部16. 16 m的沉积物进行AMS~(14)C测定、孢粉和微炭屑分析,旨在研究宁绍平原中全新世植被历史、环境变化和人类活动的变化规律。结果表明:1)约8460～7700a B.P.,植被类型以落叶阔叶林为主,含有常绿成分和针叶成分,揭示了气候温凉偏干的特点;7700～6300aB.P.期间,乔灌木整体有所下降,波动显著,植被类型为亚热带常绿落叶阔叶混交林,气候暖湿,在7600～7500 a B.P.、7300～7200 a B.P.和6700～6300 a B.P.,粒径>38μm的禾本科明显增加,可能显示了人类的3个农业发展阶段。另外,微炭屑增加对应栽培作物花粉的增加,暗示植被变化可能与人类活动有关;6300a B.P.至今,木本花粉含量总体大幅度下降,草本花粉含量升高,气候稍温凉偏干,植被类型仍以亚热带常绿落叶阔叶混交林为主,但植被变化可能受人类干扰。2)淡水藻类和沟鞭藻类含量表明,TLS1402钻孔所在地8460～7700a B.P.可能为浅海湾环境,但也受到淡水注入影响。7700～7200a B.P.为过渡时期;7200 a B.P.后环境发生较大变化,海平面上升速率大幅度降低,陆地逐渐生长,7000-6900 a B.P.河姆渡文化逐步开始发育,水稻农业发展,但之后受到海水影响,在7200～6700 a B.P.、6600～6500 a B.P.都出现农业发展低谷,分析认为和海水入侵有关。
  • 古代淀粉遗存反映的新石器中期华北平原北部旱作农业发展状况——以河北阳原姜家梁遗址为例
    马志坤, 郇秀佳, 马永超, 李珺, 杨晓燕
    2018, 38(05): 1313-1324.
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    中国北方是以粟(Setaria italica)、黍(Panicum miliaceum)两种作物为主的旱作农业起源地,60多处考古遗址发现的粟类植物大植物遗存或微体植物遗存显示,新石器时代中期华北平原北部粟作农业研究相对单薄。文章利用淀粉粒分析方法,对华北平原北部新石器中期姜家梁遗址房址(7706±77 cal. a B.P.)出土的3件磨盘和3件磨棒表层残留物进行了淀粉粒分析,共提取到128颗来自粟类植物、小麦族(the tribe Triticeae)及块根块茎类植物的淀粉粒。综合利用现代及模拟实验中粟类植物淀粉粒的鉴定标准,6件器物表层残留物中的粟类淀粉粒至少有9. 6%具有野生特征(褶皱表面和粗糙边缘);粟淀粉粒(粒径≥16. 8μm)的比例为52.8%。对比周边开展过类似研究的新石器早期河北南庄头(11500～11000cal.a B.P.)、北京东胡林(11150～9450cal.a B.P.)和转年(>10000 cal. a B.P.)遗址、新石器中期西辽河地区敖汉营子东和敖汉营子西遗址(8200～7400 a B.P.)、河北磁山遗址(约8000～7000 a B.P.)出土磨盘和磨棒表层残留物中粟类淀粉粒,发现:1)从南庄头遗址到姜家梁遗址具备野生特征粟类植物淀粉粒比例逐渐下降,显示粟类植物不断被驯化;2)姜家梁房址内粟淀粉粒仅比敖汉营子东和敖汉营子西遗址低,比例最低者为转年遗址,该现象可能与粟类淀粉粒样品数量、鉴定指标以及不同时间和地域古人类选择利用植物种类差异等因素相关。本研究为深入了解姜家梁遗址及华北平原北部地区植物利用情况及粟类植物的驯化过程提供了新的证据。