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过刊目录

  • 2019年, 39卷, 第02期
    刊出日期：2024-06-19
      
  • 全选
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  • 7.5～7.0 cal.ka B.P.气候事件在中国地区的表现及其动力机制
    吴文祥, 侯梅, 郑洪波, 葛全胜
    2019, 39(02): 267-281.
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    识别全新世气候事件、阐明其区域环境表现特征、揭示其驱动机制是理解气候系统变化行为、预测未来气候变化以及弄清考古学文化转变动因的关键,具有重要的科学价值和现实意义。随着高分辨率全新世古气候重建的进展,7. 5～7.0 cal. kaB.P.事件逐渐被揭示,但到目前为止仍缺乏针对该气候事件各种类型证据的系统收集、对比以及对其产生动力机制的分析。本文基于中国26条古气候记录,系统总结了这一气候事件在中国地区的环境表现。结果显示,7.5～7.0cal.kaB.P.气候事件在中国多个地区都有明显的反映,整体表现为温度下降、夏季风强度减弱。与全球其他地区的古气候记录对比显示7.5～7.0 cal.kaB.P.气候事件可能具有全球性的特征。与驱动因子系列对比发现该气候事件发生在北半球夏季太阳辐射逐渐减少、太阳活动减弱、火山活动频发、劳伦泰德冰盖快速融化期间,表明这4种因素在7.5～7.0cal.ka B.P.气候事件发生过程中发挥了作用。未来需要更多测年准确、分辨率高的古气候记录定量-半定量刻画该气候事件的变化幅度、起止时间以及区域差异,同时结合古气候模拟揭示7. 5～7. 0 cal. ka B.P.气候事件产生的动力机制。
  • 过去千年中国东部持续性严重干旱事件的模拟研究
    彭友兵, 程海, 陈凯, 黄少鹏
    2019, 39(02): 282-293.
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    文章利用CESM1.1(公共地球系统模式)模式过去千年集合试验结果,对模拟的过去千年中国东部持续性严重干旱事件的时空特征及发生机制进行了初步分析。模式模拟出过去千年中国东部发生了7次持续性严重干旱事件,分别为883～910年、951～977年、1253～1305年、1327～1346年、1471～1488年、1587～1610年和1688～1699年干旱事件,其中仅1471～1488年干旱事件与中国东部旱涝指数对应较好,表明模式对中国东部干旱事件的模拟能力较低。这7次干旱事件均与模拟的ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)负位相状态相对应,揭示ENSO可能对中国东部干旱事件的发生起了非常重要的作用。模拟分析结果显示,1253～1305年干旱事件前期可能主要受火山活动驱动,后期则可能受到太阳活动和自然内部变率的影响。另外,1587～1610年干旱事件后期可能也受到火山活动的影响;883～910年和951～977年干旱事件则完全受自然内部变率的影响。对1327～1346年、1471～1488年和1688～1699年这3次干旱事件,无法分辨外强迫和内部变率ENSO的各自贡献。
  • 长沙降水中δ~(18)O变化对上游降水的响应分析
    周慧, 章新平, 姚天次, 华明权, 王学界
    2019, 39(02): 294-308.
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    利用长沙站2010-2016年的日降水δ~(18)O实测数据,对不同时间尺度下降水中δ~(18)O的变化特征及其与局地温度和降水量、水汽输送、水汽输送上游地区的对流活动和降水量的关系进行了分析,旨在了解不同水汽来源以及水汽输送上游地区的降水过程对站点降水稳定同位素组成的影响,深化对长沙地区降水稳定同位素变化规律的认识。结果表明:在日时间尺度下,δ~(18)O变化在-18.07‰～4.50‰,δ~(18)O呈左偏分布,且较正态分布更集中;在月时间尺度下,δ~(18)O变化在-13.10‰～-1.32‰,且呈现出冬、春季值高于夏、秋季值的季节分布。无论是在日尺度还是在月尺度下,δ~(18)O与局地降水量之间都不存在显著且稳定的反相关关系。与“局地效应”相比,长沙降水中δ~(18)O的变化能敏感地响应上游关键区降水量的变化。日尺度下δ~(18)O与上游关键区前期区域平均降水量之间的最大相关系数暖半年(4～9月)变化在-0.79～-0.63之间,均通过0.001的信度检验;冷半年(10月～翌年3月)变化在-0.79～-0. 44之间,除2012年外,其余也都通过0.001的信度检验。月尺度下δ~(18)O与同期上游关键区区域平均降水量之间的相关系数暖半年为-0.75,冷半年为-0.57,均超过0.001的信度。说明局地降水中δ~(18)O的变化存在“上游效应”,且上游关键区的降水对下游地区降水稳定同位素组成的影响较“局地效应”显著。
  • 印度洋偶极子对西太平洋暖池降水稳定同位素的影响
    张渊明, 王芮, 刘忠方
    2019, 39(02): 309-315.
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    西太平洋暖池(暖池)是全球最重要的热源和水汽源区,其变化通过大气遥相关强烈影响全球不同地区的水文气候。暖池区的降水同位素组成及其影响机制对该地区的水文气候研究具有重要意义,但目前鲜有这方面的研究。文章结合降水同位素观测数据与IsoGSM模式,分析了印度洋偶极子(IOD)对暖池区降水δ~(18)O的影响。结果表明,在IOD正位相期间,暖池区表层海水温度(SST)距平降低,抑制了该地区的对流活动,同时,增强的印度洋东西SST梯度导致反常的赤道东风距平和减弱的印度洋沃克环流,这二者均使得暖池区降水量下降(降水量效应减弱),降水δ~(18)O升高;而在IOD负位相期间,情况则相反。降水同位素对IOD的这种响应也体现在暖池区高分辨的珊瑚δ~(18)O记录上,表明暖池区降水同位素变化主要受控于IOD所导致的降水量变化(雨量效应)。在全球变暖的背景下,IOD呈增强的趋势,暖池区降水和珊瑚记录中的氧同位素值在21世纪也可能会呈增长的趋势。
  • 中更新世转型时期南海北部上层水体结构演化特征——ODP1146站浮游有孔虫稳定同位素记录
    王海粟, 党皓文, 翦知湣
    2019, 39(02): 316-327.
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    文章以南海北部ODP1146站沉积物岩芯为研究材料,利用浮游有孔虫次表层水种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素,结合该站位浮游及底栖有孔虫氧碳同位素数据,分析中更新世以来南海北部上层水体结构的演化。1.2Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata壳体δ~(18)O的变化可分3个阶段:1)1.2～0.9Ma,冰期-间冰期变化幅度较小、主导周期为41ka斜率周期;2)0.9～0.6Ma,冰期旋回变化幅度逐渐增强、100ka偏心率周期开始强化;3)0. 6 Ma以来,冰期旋回呈现稳定且幅度较大的100 ka周期变化。0. 9 Ma以来南海北部上层海水δ~(18)O的冰期旋回变幅增强,可能反映东亚冬季风在0.9Ma之后显著强化。其中,表层水体δ~(18)O只在冰期变幅增强,P.obliquiloculata所反映的次表层水体δ~(18)O的变化幅度在冰期和间冰期都显著增强。约0.9Ma浮游和底栖有孔虫δ~(18)O的100 ka周期几乎同时显现;但在0.9～0.6Ma时期P.obliquiloculata的δ~(18)O偏心率周期更为显著、斜率周期的强度也更高。因此,冰期旋回周期转型及幅度变化两方面的证据共同反映温跃层结构演化在南海北部中更新世转型(MPT)气候转变过程中的特殊性。1.2Ma以来ODP1146站P.obliquiloculata的δ~(13)C在0.02Ma、0.49Ma和0.99 Ma左右呈明显的碳重值,同时表层种-次表层种之间的δ~(13)C差值减小到近于0,可以解读为碳重值事件期间南海北部生产力相对减弱。
  • 吕梁山西麓吴家峁剖面红粘土的古地磁年代及构造意义
    徐永, 唐亚明, 潘峰, 李建星, 张睿, 岳乐平
    2019, 39(02): 328-338.
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    新近纪中晚期以来吕梁山西麓堆积了一套厚层红粘土。由于红粘土堆积早期有水流作用的参与,导致红粘土中夹杂有数层砾石层,这些砾石层记录了吕梁山山体隆升的信息。文章对山西省吕梁市中阳县吴家峁剖面红粘土进行了沉积学和磁性地层学研究,探讨吕梁山西麓红粘土的堆积过程以及吕梁山新近纪的抬升事件。磁性地层结果显示吴家峁剖面的古地磁年龄大约为7. 1～2. 6 Ma。所含砾石层的古地磁年龄分别为6. 2 Ma、5. 9 Ma、5. 8 Ma、5. 5 Ma、4. 9 Ma、4.0 Ma和3.7 Ma,其中6.2 Ma和4.9 Ma两层砾石层较厚,延伸较远,较稳定。结合吕梁山西麓中段卫家洼和复兴剖面的研究,得出红粘土中砾石层是吕梁山隆升剥蚀的产物,推断在大致8.1～3.7Ma之间吕梁山有较为明显的隆升。目前在吕梁山西麓中段的研究不支持这些砾石层是古黄河或者古湖泊沉积物。
  • 黄河源地区的河谷地貌特征及其对黄河上游形成和演化的启示
    赵卿宇, 肖国桥, 李辉
    2019, 39(02): 339-349.
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    黄河的形成与演化对于认识我国宏观地貌格局的形成、青藏高原及黄土高原的区域构造活动历史、华北平原及黄渤海陆架的形成和演化等问题具有重要意义。目前对黄河演化历史的研究主要集中在龙羊峡以下的河段,对于黄河源段的关注较少。文章基于黄河源地区河谷地貌的实地考察,并利用SRTM1-DEM数据,分析了黄河源段干流及支流河谷横剖面的地貌特征,并与该区典型的冰川谷和兰州附近黄河的河谷横剖面进行了对比。结果表明:黄河源地区的河谷规模巨大,并呈现出谷底开阔、河床窄小、阶地不明显、谷坡陡立、河谷横剖面左右对称的U型谷特征。这些特征与该区冰蚀谷的特征相似,但与兰州段黄河成型河谷的特征相差甚远,且其河谷规模更大。我们推断,黄河源地区的河谷可能主要为冰期时的冰蚀作用所塑造,而非单纯的流水侵蚀形成。由于冰蚀作用的存在,该区早期的河流阶地可能被随后冰期的冰蚀作用所破坏,当前基于黄河源地区现存河流阶地年代的研究很可能低估了该区水系的发育历史。此外,反复的冰川进退也可能导致黄河源水系自上而下贯通,而非溯源侵蚀形成。
  • 利用粒度分析青衣江河流地貌面的新老关系
    姜大伟, 李明, 赵俊香, 张世民
    2019, 39(02): 350-365.
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    通过河流阶地的变形特征来分析区域构造活动已得到广泛应用,但同级阶地的对比方法仍存在很多问题,尤其是在缺少标志地层、风化严重的地区。文章通过横穿青藏高原东缘龙门山南段的青衣江河流地貌研究,探讨了粒度分析在阶地、冲积扇面等河流地貌面对比研究中的应用。研究结果表明:河流沉积物中砾石之间基质砂的粒度,很好地区分了同一地区的不同级阶地,粒度呈现出规律的渐变特征;另外,在不同河谷的同级河流地貌面之间存在较大差别,主要与河谷的大小规模相关。这表明,基质粒度的变化反映了河流沉积物随年龄增加而风化程度变大的规律;另一方面,从新到老的河流沉积物剖面中基质的颜色有明显的渐变特征,可以应用于野外初步识别地貌面。这些成果为河流地貌面的对比研究提供了新的简便、可行的方法。
  • 河流堰塞的地貌响应
    周丽琴, 刘维明, 赖忠平, 王昊, 曹广超
    2019, 39(02): 366-380.
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    堰塞作为一种极端地表过程,深刻影响着河流地貌的变化,特别是河流纵剖面的变化。其对河流纵剖面的影响主要体现在两方面:一方面,堰塞坝将抬高局地的侵蚀基准面,阻碍了上游河道侵蚀,形成河流裂点;另一方面,堰塞坝溃决往往形成大型/巨型洪水,造成下游河道和岸坡的剧烈侵蚀。稳定的堰塞坝形成后,在1～10~5 a的时间尺度上对河流裂点的发育以及河流纵剖面变化上甚至会超过构造、气候和岩性作用,占据主导。本文在简要概述堰塞地貌相关概念的基础上,介绍了部分河流堰塞的研究方法和案例,以及河流堰塞的发育过程和研究意义。目前多仅从堰塞坝与河流纵剖面的空间关系的相关性来论证其地貌响应,并且发现一些堰塞坝与河流纵剖面的相关性,但是也有一些古堰塞坝对现代河流纵剖面的影响并不显著,原因可能与堰塞坝规模、溃决洪水次数、堵江的持续时间和距今年代的不同有关,目前还缺乏深入研究。
  • 高原季节性冻土区砂土液化探讨——以阿克陶M_S6.7地震为例
    姚远, 陈杰, 李涛, 付博, 王浩然, 李跃华
    2019, 39(02): 381-390.
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    2016年11月25日新疆阿克陶县木吉乡发生M_s6. 7地震,发震构造为公格尔山拉张系北端的木吉断裂,断裂总长度超过100km,以右旋走滑为主兼有一定的拉张分量。文章在对震区进行了初步的地震地质灾害调查,总结砂土液化和地裂缝在高原季节性冻土地区的分布及发育特点的基础上,发现:1)在研究区Ⅰ维日麻村的砂土液化主要沿原有泉眼或沿地裂缝发育,沿泉眼形成的砂土液化其喷砂锥的覆盖面积达36.1m~2,占总液化面积的60%,研究区Ⅱ布拉克村的砂土液化则主要是沿草甸的根系喷出,在地表形成大面积的最新涌水结冻特征;2)对研究区Ⅱ布拉克村地裂缝的深度进行统计,反演出区域冻土层厚度,结合探槽揭露的地层剖面,推断冻土层发生大面积地裂缝是因为地震引起冻土层下部融土层发生砂土液化导致土层变形失稳,从而使冻土层发生形变产生一系列规律性的地裂缝。
  • 岷江上游河流阶地发育特征及与古滑坡关系初步分析
    罗晓康, 殷志强, 杨龙伟
    2019, 39(02): 391-398.
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    河流阶地形成演化及其对滑坡的控制是近年来古滑坡研究的热点问题。笔者在对岷江上游河流阶地和古滑坡实地调查测试的基础上,对岷江上游河流阶地的级序、拔河高度、成因类型等进行了分析,绘制了阶地高程位相图和年龄位相图,并结合阶地和古滑坡年代,讨论了阶地与古滑坡的发育关系等。主要取得了以下认识:1)岷江上游的河流阶地具有分段性,成因主要为气候多期次波动与构造活动共同作用,古滑坡及堰塞湖是影响高山峡谷区河流阶地发育的重要因素;2)叠溪-茂县段在20～30 kaB.P.发生了多处大型古滑坡,其中20 kaB.P.的古滑坡可能主要是气候波动引发,30 ka B.P.发生的古滑坡可能主要受控于构造活动(地震);3)岷江上游大量分布的古滑坡堆积体与阶地发育的叠置关系有待进一步理清,开展该地区的河流阶地级序研究要充分考虑古滑坡和堰塞湖的影响。
  • 河北平原区固安G01孔岩芯特征及第四纪地层划分
    代鹏, 邓晓红, 王盛栋, 武军杰, 张全
    2019, 39(02): 399-407.
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    河北平原发育巨厚的冲积、冲洪积沉积物,其岩性、岩相变化明显,仅仅依靠钻孔岩芯的岩性组合、沉积相分析难以建立具有代表性意义的地层层序,测试手段的发展和研究精度的提高,为建立河北平原区广大冲积平原的标准地层提供了可能。文章通过对第四系标准孔G01孔(钻孔深度415. 5 m)的岩芯观察,按照沉积物颜色、沉积环境、沉积旋回和沉积构造等特点,将G01孔揭示的松散沉积物分为9大岩性段:第1岩性段主要为灰黑色粘土及灰黑色中砂,代表了河漫滩沉积和河道沉积;第2～5岩性段主要为灰黄-灰绿色粘土-粉砂质粘土-粉砂,发育水平层理和块状层理,局部发育波状层理,代表了河漫滩沉积;第6～9岩性段主要为灰黄-棕红色粘土、粉砂质粘土、粘土质粉砂夹灰黄色粉砂、细砂及砂砾层,代表了边滩、河道沉积和河床滞留沉积。通过对古地磁实验结果的分析得出,0～105. 5 m为布容正极性时,105.5～183. 7 m为松山反极性时,183.7～415. 5 m为高斯正极性时。以磁性地层为主导、岩性地层特征和~(14)C测年数据为辅,对固安G01孔第四纪岩性地层(183.7m内)进行初步划分,其第四纪地层的下更新统、中更新统、上更新统和全新统的对应深度分别为183.7～105.5m、105.5～59. 2 m、59. 20～21. 45 m和21. 45～0 m。
  • 典型黄土丘陵区浅层黄土滑坡稳定性评价——以延安市志丹县为例
    杨文璐, 邱海军, 裴艳茜, 胡胜, 曹明明
    2019, 39(02): 408-419.
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    黄土丘陵地区地质环境脆弱,每到雨季极易诱发浅层黄土滑坡,对居民的生命和财产安全构成威胁也阻碍着当地经济的发展。对浅层滑坡进行稳定性评价,不仅有助于认识浅层滑坡的发生发展过程,而且对防灾减灾和地区规划建设具有十分重要的指导意义。本研究选择SINMAP模型作为评价浅层黄土滑坡的重要工具,评价了陕西省延安市志丹县黄土丘陵区浅层滑坡的稳定性,评价结果表明:1)研究区整体稳定性程度较高,在降雨量为8.6 mm、15 mm、25 mm、50 mm和100 mm时不稳定区域(包括极不稳定、不稳定和潜在不稳定)面积分别占研究区总面积的9. 12%、18.93%、23. 17%、30. 94%和38.67%,不稳定区域的面积不超过整个研究区面积的一半,极不稳定区域的滑坡密度最大,其次为不稳定区域和潜在不稳定区域;2)随着降雨量的增大,潜在不稳定和不稳定区域的面积会逐渐扩大,极不稳定区始终位于坡度大且水流侵蚀强烈的地方,变化幅度小;3)浅层滑坡的稳定性很大程度上依赖于当地的地形条件:坡度分布为20°～51°,高程分布范围为1302～1606 m,在坡向上阴坡的发生数量多于阳坡,西向和西北向浅层滑坡最为发育;4)流域内的滑坡多属降雨诱发的山体滑坡,确定性模型SINMAP为预测这一类滑坡提供了强大的工具,不仅评估了现有的已发生的滑坡的稳定性,也预测了未来在不同降雨条件下可能发生滑坡的地区。分析结果可为预防和减轻滑坡灾害带来的损失,合理的城市规划和道路选址等提供参考。
  • 全新世以来毛乌素沙地东南缘成壤环境演变研究——以榆林镇北台为例
    杜婧, 鲁瑞洁, 刘小槺, 贾飞飞, 高尚玉
    2019, 39(02): 420-428.
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    古土壤是重建古环境重要的信息源。毛乌素沙地东南缘的古土壤在发育程度上尚未有明确解释。陕西省榆林市的镇北台地区位于毛乌素沙地东南边缘,对气候响应敏感。本文选取厚度为524 cm的镇北台(ZBT)剖面,按照古土壤2 cm、风成砂5 cm的间隔共采集古土壤样品156个,风成砂样品58个。基于6个AMS~(14)C和3个OSL年代样品,推测剖面古土壤底部年龄为10cal. kaB.P.,顶部年龄为3.2 cal. kaB.P.;并结合土壤微形态特征,对镇北台剖面沉积物中常量元素特征与成壤强度进行分析探讨。结果表明,镇北台(ZBT)剖面常量元素组成以SiO_2、Al_2O_3和Na_2O为主。CIA指数指示剖面处于脱Ca、Na为主的初级风化阶段,反映了毛乌素沙地东南缘全新世以来可能以相对干旱的气候环境为主,风化成壤作用较弱,但其中也不乏幅度较小的冷暖气候旋回。土壤微形态特征也表明ZBT剖面风化程度较弱,主要矿物由石英、长石、云母和岩屑矿物构成,可见胶结物和泥岩岩屑等土壤形成物。其成壤强度变化与化学元素特征表现一致:10. 0～8.1 cal. kaB.P.左右,成壤较弱,气候向暖湿转变;6.9cal.ka B.P.左右,成壤作用稍有加强;5.5～3.7 cal.ka B.P.左右,成壤作用最强,气候相对暖湿,化学、生物风化加强,但此阶段具有明显的不稳定性。
  • 甘肃张掖早白垩世彩丘中古土壤的判别、类型和序列特征
    毛学刚, 刘秀铭, Gregory Retallack, 师永辉, 陈金牛
    2019, 39(02): 429-437.
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    古土壤记录了丰富的古气候和古环境信息,然而古土壤受后期地质作用影响常不易被正确地识别。甘肃张掖彩丘是白垩纪早期发育的彩色地层,目前详细的地层序列尚未建立。张掖彩丘表现为红色、黄色、灰色、紫色等多种颜色交替变化,通常被认为是河湖相沉积或洪积相沉积,然而野外考察发现大量的古土壤特征。野外观察识别古土壤主要从根迹、土壤结构和土壤发生层等方面,主要表现为红色根迹或青灰色晕状根迹,半干旱环境下形成的钙质淀积层,土壤在干湿交替环境下形成的粘土滑擦面,土壤发生层之间的过渡边界。本文通过对张掖彩丘地层的系统考察,建立了较为详细的厚760m的地层序列,根据古土壤的发育特征,识别出14种不同类型的古土壤,整个彩丘地层共计156个古土壤剖面,是独特的古土壤序列。14种古土壤类型与现代土壤类型对照,并与国际土壤分类对比,类比的现代土壤类型主要出现在南亚的亚热带或热带气候条件,说明白垩纪早期比现在更为温暖。根据古土壤发育程度序列,结合古土壤特征和地层特点,将古气候变化分成4个阶段,依次是湿润(0～268 m)、半干旱(268～550m)、湿润(550～740m)、干旱(740～760m)阶段。张掖彩丘古土壤的系统识别和发育程度序列的建立为进一步古气候研究奠定基础。
  • 旧石器遗址强烈化学风化沉积物细粒混合矿物的光释光信号特征及其测年应用
    黄先可, 罗泊宁, 周力平
    2019, 39(02): 438-447.
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    中国南方地区一些旧石器考古遗址的沉积物因遭受强烈化学风化而粒径较细、长石含量低,难以单独提取长石颗粒进行测年。本研究利用从湖南省北部赤山岛枫树嘴旧石器遗址剖面第2、第3和第4考古层位采集的3个沉积物样品中提取的细粒混合矿物,尝试对其红外释光(IRSL)信号进行研究。实验表明,虽然长石IRSL信号很弱,但仍可以测得信噪比足够高的红外激发后高温红外激发释光(post-IR IRSL)信号。与此同时,样品存在明显的红外激发后蓝光释光(post-IR OSL)信号,并且样品的IRSL与post-IR OSL信号均以快组分为主,这为该地区沉积物利用长石光释光信号定年提供了新的可能。鉴于长石IRSL信号较弱,根据剂量恢复实验结果,本研究采用post-IR IRSL SAR法(50℃红外激发后270℃高温红外激发,pIRIR270℃)进行等效剂量测量,同时也应用post-IR OSL SAR法定年进行比较。实验结果表明,细粒混合矿物的pIRIR270℃等效剂量分别为18.88±13.2Gy、562. 3±18. 2Gy和694. 8±17.9Gy,相对应的post-IR OSL SAR等效剂量结果为345. 0±29.4Gy、409. 6±33.7Gy和424. 7±32. 2 Gy。假设强烈化学风化未对沉积物的剂量率造成很大影响,基于长石pIRIR270℃信号的释光年龄为89±6ka、118±8ka和152±9ka,比前人所得的石英OSLSAR法年龄老30%～55%(约20～55ka)。通过对比不同测量条件下获得的等效剂量值来评估长石IRSL信号是否存在晒退问题,没有发现长石post-IR IRSL信号存在晒退不完全的证据。根据本研究post-IRIRSLSAR法测年结果,赤山岛枫树嘴旧石器遗址似阿舍利技术类型的石器出现在倒数第二次冰期(MIS 6)后期至末次间冰期(MIS 5)前期,比湖南道县福岩洞现代人类牙齿化石年龄(80～120 ka)稍老。作为似阿舍利技术石器制造者的赤山岛古人与福岩洞现代人的关系将是我国旧石器时代考古学和古人类学研究的一个重要课题。
  • 近400年来新疆策勒红柳沙包稳定氧同位素与气候变化
    李晴, 张硕, 王妹怡, 方媛, 李璐, 赵元杰
    2019, 39(02): 448-457.
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    建立红柳沙包沉积纹层年代序列和提取气候环境信息是高分辨率古气候环境变化研究的重要手段。利用策勒达玛沟红柳沙包高度约450 cm沉积纹层红柳落叶的稳定氧同位素数据,结合策勒气象站1960-2011年观测数据,运用移动平均法对稳定氧同位素和气象数据进行平滑处理后,运用相关分析及逐步回归法,定量重建了策勒地区近400年来的4月平均气温和3月降水量序列。研究结果表明:红柳落叶δ~(18)O平均值为33. 96‰,波动范围为27. 18‰～44.07‰,波动幅度为16.89‰,δ~(18)O变化受多个气候要素的综合影响。δ~(18)O与4月平均气温呈显著负相关,与2月和12月平均气温呈显著正相关;δ~(18)O与10月、4月、5月、9月、7月以及全年的空气相对湿度呈显著正相关;δ~(18)O与3月、9月和8月的降水量呈显著正相关,与2月降水量呈显著负相关;δ~(18)O与2月日照时数呈显著正相关,与9月和10月的日照时数呈显著负相关。策勒地区近400年来气候变化可划分4个阶段:1635～1725年为暖干期,1726～1792年为冷湿期,1793～1897年为暖干期,1898～2009年为冷湿期。
  • 真菌-玄武岩相互作用过程中真菌属种差异对元素释放行为的影响
    王浩贤, 李子波, 陈旸, 詹涛, 杨业, 李峨, 王洪涛
    2019, 39(02): 458-468.
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    真菌在矿物、岩石风化和元素溶解过程中发挥着重要作用。土壤中分布和生长着多种真菌,这些不同真菌在矿物和岩石风化,以及元素溶解过程中发挥的作用可能存在显著差异。为限定此差异,本研究从玄武岩风化土壤中分离获取了4种真菌(Aspergillus pesudofelis、Aspergillus viridinutans、Aspergillus undagawae和Aspergillus clavatus),设计批式溶解实验,探究了实验室条件下(28℃、30天内)4种真菌对玄武岩的风化作用,主要通过分析元素(包括Mg、Al、Si、Ca、Ti、Mn、Fe、Ni和Sr)的溶解速率和机制揭示不同属种真菌造成的玄武岩风化差异,并选取其中两种典型真菌所在的体系进行分析。实验结果显示不同属种真菌对玄武岩的风化和元素溶解的作用确实存在显著差异:1)与无机对照组相比,真菌A.pseudofelis的生长使得溶液pH值发生显著变化,元素的线性释放速率(R_i~l)显著升高;2)不同种真菌对体系pH值和R_i~l的影响差别巨大,且并非所有真菌均能加快玄武岩风化,如经过30天反应,含真菌A.pseudofelis体系溶液pH值上升了2. 1,元素Mg的线性释放速率是无机对照组的22. 5倍;而含真菌A.viridinutans体系溶液pH值仅上升了0.1,Mg的线性释放速率与无机对照组近似相等;3)Mg、Al、Ca、Ti元素的线性释放速率R_i~l最大值均出现在溶液最低pH值条件下,表明这4种元素的释放行为很大程度上受控于质子交换作用,而Fe和Ni的释放则由真菌代谢的草酸主导。由此可知,不同种真菌对有机酸代谢水平的差异影响了玄武岩中元素的释放行为。这也可能表明,在岩石早期风化过程中,具有较强有机酸(如草酸)代谢能力的真菌在Fe和Mg等生命必需元素的释放过程中起着重要作用。
  • 大别山亚热带常绿、落叶阔叶混交林相对花粉产量估算
    陈欢, 许清海, 张生瑞, 孙沅浩, 王蒙, 周忠泽
    2019, 39(02): 469-482.
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    相对花粉产量(RPP)与相关花粉源范围(RSAP)是利用景观重建法(LRA)定量恢复过去土地覆被的关键。大别山地区是亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林过渡区,对气候变化敏感。研究该地区RPP及RSAP对于完善亚热带孢粉现代过程具有重要意义。文章利用大别山56个样点的现代孢粉及植被数据估算了研究区RSAP及17种主要孢粉类型的RPP,并重建了研究区乔木类型现代植被盖度。估算的松属、栎属、枫香树、栗属、禾本科等17种孢粉类型的孢粉百分比总和在所有样点中超过90. 14%,对应的植被平均盖度总和亦达到90. 87%,代表了研究区沉积孢粉与植被总体情况。Extended R-value(ERV)模型分析显示,子模型1结合Prentice模型与研究区的植被-孢粉数据拟合度最高,大别山常绿、落叶阔叶林的RSAP为340m;与其他地区相比RSAP偏小,可能与研究区植被空间格局及植被调查方法有关。以栎属为参照种(RPP=1±0),其余乔木植物RPP依次为松属(6.202±0.107)、枫杨(1.555±0.080)、栗属(0.530±0.026)、化香树(0.434±0.040)、江南桤木(0.266±0.074)、枫香树(0. 148±0.029)、漆树科(0. 141±0.018)、杉木(0.023±0.004);灌木和草本植物RPP分别为蒿属(0.318±0.065)、紫菀型菊科(0. 143±0.018)、金缕梅科(0.056±0.022)、豆科(0.023±0.008)、蔷薇科(0.020±0.009)、禾本科(0.019±0.001)、桑科(0.010±0.007),蕨类植物(0.266±0.021)。枫香树、枫杨、化香树及漆树科的RPP为首次估算。不同地区同种孢粉类型RPP不同,与包含的物种的差异以及人为因素有关。LRA分析表明,本研究获得的RPP结果可信,可以应用于我国亚热带常绿和落叶阔叶混交林区的古植被重建。
  • 华北平原小冰期以来干湿变化与人类活动特征
    范保硕, 张文胜, 张茹春, 阳小兰, 李月丛, 李冰, 丁国强
    2019, 39(02): 483-496.
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    气候变化尤其干湿变化对人类活动具有重要影响,高分辨率地重建过去的干湿变化是研究区域干湿变化的基础,同时也为未来气候变化提供依据。目前针对华北地区小冰期高分辨率的气候变化研究还较少,特别是干湿变化研究更少。本研究在3个AMS-~(14)C测年的基础上,通过99个样品的孢粉、炭屑、粒度等指标高分辨率地重建了该地区小冰期以来的气候干湿变化特征及与人类活动强度的关系。结果表明:小冰期之前(约1340 A.D.)乔木花粉含量多在25%以上,指示流域植被以森林草地景观为主,沉积物颗粒较粗,沉积环境不稳定,气候较为湿润。小冰期期间(1340-1920 A.D.)乔木花粉多降低至15%以下,喜干的藜科、荨麻属和葎草属花粉含量明显增加,指示气候整体变干,但不同阶段变干程度又存在明显差异:小冰期早期(1340～1580 A.D.)孢粉组合中喜干的藜科花粉含量逐渐增加,湿生植物花粉含量减少,PCA axis 1得分值多在0～1之间,显示气候偏干。该时期与人类活动有关的炭屑浓度、农作物(禾本科≥35μm)花粉和磷(P)含量均最低,说明小冰期早期研究区人类活动强度相对较弱;小冰期中期(1580～1800A.D.)喜干的藜科、荨麻属和葎草属花粉含量达到最高值,PCA axis 1得分值较小冰期早期更正偏,指示气候更为干旱。炭屑浓度、伴人植物、磷(P)含量和农作物(禾本科≥35μm)花粉均达最高值,指示人类活动强度明显增强;小冰期晚期(1800～1920 A.D.)湿生的禾本科和水生植物狐尾藻属等花粉含量达到最高值,PCA axis 1得分值负偏,指示气候变湿润。该阶段农作物(禾本科≥35μm)花粉、炭屑浓度和磷(P)含量较上一时期均略有降低,表明人类活动强度较小冰期中期略有降低。小冰期以后(1920年至今)喜湿的禾本科和水生植物狐尾藻属花粉含量减少,与小冰期晚期相比,气候向着干旱化方向发展。
  • 从南水北调中线文物与地貌关系看全新世以来沿线人聚居条件变化
    尚彦军, 周昆叔, 曲永新, 魏思宇
    2019, 39(02): 497-509.
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    早期先民聚居和活动遗址及古墓分布受地貌类型及其与河流关系影响,在跨流域不同地区表现关系如何?本文以沿伏牛山和太行山山前地带线性展布的南水北调中线干渠两侧各3 km宽度带为个案,研究干渠沿线唐白河、淮河、黄河北、滏阳河和海河等5个区段的362处文物分布随水系及地貌单元的变化。结果发现,干渠沿线先人多聚居在缓坡地和岗地,其次是冲洪积扇和微倾斜平原。石器时代遗址基本在大河二级支流、河流二级阶地上,高出河床10～20m左右。文物总数与调查干渠线路长度大致成正比,沿线路分布密度约0.5处/km。淮河-黄河北区段文物较集中且新石器遗址数量与线路长度大致成正比,沿线路分布密度约0.2处/km;海河区段文物密度相对较低。不同时代(7个时期)文物占比表现出一些共性特征,如战国至南北朝文物占比最高的在黄河北和滏阳河区段,分别为30%和41%,而明清文物占比较高的为海河和唐白河区段,分别为32%和44%。战国后太行山山麓带渐变干旱,黄河以北海河以南的华北平原西部湖区与山麓之间聚居遗址增多。上述结果为南水北调中线干渠规划设计中合理避让、科学保护和适量发掘文物供了一定依据。
  • 万年尺度下钙华的古环境重建检验——以青海冰凌山为例
    付雷, 张森琦, 贾小丰, 李胜涛, 杨涛
    2019, 39(02): 510-517.
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    采用钙华中微量元素进行古气候环境重建为近年来国内外研究热点。前人研究成果主要为小时间尺度古气候环境重建,因微量元素的影响机制及地区间差异性问题,可能存在未知因素影响稀土元素含量及Mg/Ca、Mg/Sr比值,从而导致解译的古气候环境意义失真。以位于青海省格尔木地区的达布逊湖达1井孢粉谱图与青藏高原湖区变化谱图为参照对象,对青海省平安县三合镇东北冰凌山万年尺度下钙华的古环境重建方法进行了检验,结果表明:1)冰凌山泉华台地沉积环境相对稳定,提供冰凌山钙华物质来源的地下水长期处于接受来自地壳深部CO_2补给的偏酸性条件下;2)所采集钙华样品除P04点外,均具有相同的物质来源和形成过程;3)万年尺度下,用钙华中的稀有元素总量重建古气温方法可行,且稀有元素总量与古气温呈负相关关系;4)采用Mg/Ca、Mg/Sr比值重建古降水环境应区分钙华成因类型,表生钙华Mg/Ca、Mg/Sr比值与古降水呈现负相关,而内生钙华Mg/Ca、Mg/Sr比值与古降水呈现正相关。
  • 川东北早全新世降水变化及其意义
    马伏枥, 刘粤峰, 谢宇, 彭小桃, 程珂, 刘淑华, 陈琼, 周厚云
    2019, 39(02): 518-520.
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    <正>岩溶洞穴沉积是研究古气候环境变化的重要地质材料~([1-2])。可以高精度定年和高分辨率采样的石笋为研究一些短时间尺度气候事件如厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)提供了重要信息,如Frappier等~([3])发现中美洲伯利兹一支石笋碳同位素很好地记录了1971～2000年南方涛动指数(SOI)变
  • 全球变暖先驱 科学精神典范——Wallace S.Broecker生平述略
    唐自华, 杨石岭
    2019, 39(02): 521-524.
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    <正>元宵节下午,一则“照耀海洋的一座灯塔熄灭了“的微信公众号推文在古气候同行里传开。Wallace Smith Broecker走了,87岁。随后证实,美国东部时间2019年2月18日,哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站(LDEO)古海洋和古气候学家Wallace S. Broecker教授因充血性心力衰竭在纽约去世。1931年11月29日,Broecker出生于芝加哥。他的父母都是