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  • 2020年, 40卷, 第05期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 珠江三角洲MIS 5间冰期海平面波动新证据
    付淑清, 宗永强, 熊海仙, 赵信文, 郑艳伟, 吴翼, 黄光庆, 钟霆堃
    2020, 40(05): 1095-1104.
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    珠江三角洲第四系广泛发育沉积间断,致使该区域的古环境重建仍然存在诸多疑问,特别是对全新统以下的沉积旋回发育时代及其反映的海平面变化历史等争议尚大。近年从珠江三角洲中部平原钻取的一个长50多米的岩芯中,首次在第四纪地层中见到6个明显的红色沉积层,综合利用沉积学、年代学及区域对比分析后认为,该套地层包含了MIS6以来的沉积,6个红色沉积层中,除最顶部红色层为末次冰期(MIS4～2)形成的典型花斑粘土层外,其余5个红色层均应为MIS5间冰期海平面阶段性降低的沉积产物,反映在MIS5海侵过程中海平面有过多次显著波动。地球化学和矿物学分析结果进一步指示,自下而上6个红色沉积层经受过的化学风化作用强度增大,指示MIS5以来研究区相对水面波动降低的幅度和(或)持续时间从早期到晚期呈增加趋势。
  • 近32 ka以来青海湖古风成砂-古土壤序列色度参数变化特征及环境演变
    胡梦珺, 李娜娜, 张亚云, 王佳, 李春艳
    2020, 40(05): 1105-1117.
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    文章以厚度10 m的青海湖地区大水溏剖面(QDST)为研究对象,利用CM-5分光测色计测得232个土壤样品的色度参数(a~*、b~*、L~*),分析了土壤色度变化特征,辅以SC/D(粒度敏感指标)、磁化率、Rb/Sr、CO_3~(2-)等指标并结合OSL测年,恢复了近32 ka以来青海湖地区的环境演变过程。结果表明:1)a~*、b~*自剖面底部向上呈波动式先减小后增大再减小态势,均大致呈下层古土壤高于上层古风成砂,高值示温湿气候;L~*自剖面底部向上先急剧减小后微升,且大致呈下层古土壤略低于上层古风成砂,高值示冷干气候;2)a~*、b~*与磁化率、L~*与Rb/Sr均呈显著负相关,L~*与碳酸盐呈显著正相关且与SC/D值变化态势一致;3)剖面CO_3~(2-)均值达8.74%,且CO_3~(2-)峰区与L~*高值区吻合度高,对L~*的贡献较大,L~*可反映不同沉积层形成时期的降水量;4)近32 ka以来青海湖地区经历了温湿→冷润→温润→凉干→温润→温湿→凉干→温凉→冷干的环境演变过程,进一步可划分为:a~*较高、b~*最高、气候整体较为温湿的末次冰期间冰阶(32.0～23.3 ka);a~*和b~*低、L~*较高、气候整体偏冷润的末次冰盛期(23.3～15.2 ka);a~*和b~*较低、L~*最低、气候整体温凉偏湿的末次冰消期(15.2～10.4 ka)以及a~*和b~*整体较高、L~*整体较低、冷暖波动频繁的全新世(10.4 ka至今)。
  • 黄河上游官亭盆地全新世山洪泥流盛行期及其与全球气候变化关系研究
    戎晓庆, 黄春长, 庞奖励, 周亚利, 张玉柱, 郭永强, 周强, 赵辉, 炊郁达, 郑紫星, 王海燕, 刘璐, 尚瑞清, 王兆夺
    2020, 40(05): 1118-1135.
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    黄河上游青藏高原东北边缘的自然环境具有高度的敏感性和脆弱性,其对全球变化的响应受到国内外学术界的广泛关注。特别是关于官亭盆地喇家遗址及其周边区域的史前灾害与形成机制问题,国内外地学与考古学界存在激烈的学术争论。通过多年对官亭盆地黄河北岸古洪积扇前沿和第二级阶地及吕家沟、岗沟、马家沟等区域细致的野外考察,在该区域选取4个天然沉积剖面,对其进行高分辨率的系统性采样,并分析测定磁化率、粒度成分和砂级颗粒。结果表明:晚更新世晚期到全新世早期官亭盆地黄河北岸古洪积扇前沿和黄河第二级阶地区域沉积了风成黄土(L_(1-1)和L_t),全新世中期形成了黑垆土古土壤(S_0)。该区域沉积剖面结构普遍的特征是,全新世中期黑垆土古土壤被山洪泥流层和山洪砂土层分隔为多个层段,这是发生在OSL年龄3960～3650 a,对应~(14)C年龄3850～3600 a B. P.期间的大规模暴雨山洪泥流灾害事件造成的结果。这期间官亭盆地发生了两场多次大地震,并且伴随短时段高强度暴雨诱发的大规模山洪泥流,其在古洪积扇前沿溢出沟槽,扩散到黄河第二级阶地沉积下来,淹没农田和聚落,以喇家遗址为代表的大型齐家文化聚落由此而毁灭。通过与全球气候变化对比分析,发现这个山洪泥流盛行期发生在全球气候变化的转折阶段。气候恶化造成青藏高原边缘大气环流不稳定,对流旺盛,极端性暴雨频发。在史前人类土地开发利用与多次大地震造成的坡面失稳背景条件之下,暴雨诱发大规模山洪和泥流、泥石流等灾害性地表过程,毁灭了喇家遗址的齐家文化聚落。这个研究结果对于深入理解黄河上游史前气候环境变化、自然灾害和人地关系演变具有重要科学价值。
  • 我国全新世泥炭α纤维素稳定碳同位素记录的对比与分析
    郭海春, 田怡苹, 魏士凯, 易嘉慧, 杨敏, 欧阳睿, 张东良, 饶志国
    2020, 40(05): 1136-1144.
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    泥炭是古气候研究的宝贵材料,α纤维素稳定碳同位素(δ~(13)C_(cell))是泥炭古气候研究的常用代用指标。我国已有数个地点报道了全新世泥炭全样或单种植物δ~(13)C_(cell)记录,对这些记录的古气候解译存在明显冲突。结合相应的孢粉和植物残体证据,对这些记录进行综合对比,结果发现:高山草地植被带和内陆干旱区荒漠草原植被带当中的泥炭地,全新世期间的原地植物种属构成相对稳定且未发生显著变化,因此其δ~(13)C_(cell)记录具有较为明显的长期变化趋势,其古气候解译也更为可靠;森林植被带和林草交互带当中的泥炭地,全新世期间的原地植物种属构成发生过显著变化(如木本植物入侵),这可能是造成其全新世δ~(13)C_(cell)记录长期趋势不明显或其古气候指示意义复杂难解的主要原因。这些结果显示了泥炭地的原地植物种属构成,对相应δ~(13)C_(cell)记录的古气候解译的重要影响。同时也表明,无论是泥炭δ~(13)C_(cell)研究地点的选择,还是泥炭δ~(13)C_(cell)记录的古气候解译,都需重视其来源植物种属构成和变化。对于全新世泥炭δ~(13)C_(cell)古气候研究,建议开展针对性的现代过程研究,尤其是优势泥炭植物种属的δ~(13)C_(cell)在时间序列上的现代过程研究,以提供可靠的古气候解译基础。
  • 湖泊沉积物含水量和结构对XRF扫描结果影响的评估及校正——以西藏阿翁错为例
    张玉枝, 张家武, 毛春晖, 张延利, 周姗, 杨盼盼
    2020, 40(05): 1145-1153.
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    本研究利用XRF岩芯扫描仪对青藏高原西部的阿翁错湖泊沉积物进行高分辨率元素扫描。通过与传统X射线荧光光谱仪测试结果进行相关分析,对XRF元素扫描结果中常用元素的可靠性和准确性进行评估,并通过标准化多项式校正法、多元对数比校正法及标准化中位数校正法对其进行校正。结果表明,元素Ti和Fe的XRF岩芯扫描元素强度与传统XRF方法测试的元素含量显著相关,其结果可靠,能够反映元素的真实变化过程,无需对其校正。Al、Si和K元素强度受到岩芯含水量等因素的影响,Ca元素强度易受到岩芯裂隙的影响,在使用前需要对其进行校正。不同校正方法的校正结果对比表明,标准化多项式校正方法对湖泊沉积物中Al、Si、K和Ca元素强度的校正效果最好。当岩芯含水量变化较大造成岩芯表面出现裂隙等结构变化时,建议进行分段校正。
  • 基于XRF岩芯扫描的贵州喀斯特地区晚全新世泥炭古环境研究
    杨欢, 曾蒙秀, 彭海军, 李凯, 李凤全, 朱丽东, 邓伯龙, 廖梦娜, 倪健
    2020, 40(05): 1154-1169.
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    文章选取发育于贵州喀斯特地区的兴义泥炭为研究对象,对钻孔上部300 cm岩芯进行高分辨率XRF连续扫描,并测定了样品含水量、色度(亮度L~*、红度a~*、黄度b~*)和碳酸盐含量。通过对Rb、Ti、Zr、Al、Si、Ca、Sr、Mg等元素含量及其比值、色度和其他代用指标的综合分析,结合主成分分析方法,探讨XRF岩芯扫描在兴义泥炭研究中使用的可行性,并进一步分析兴义泥炭化学元素的来源、指示意义及所记录的古环境演化过程。基于AMS14C测年构建的年代框架,发现:1) XRF岩芯扫描的Ca元素含量与气量法测定的碳酸盐含量具有较好的一致性。XRF岩芯扫描和分光测色计获得的L~*、b~*相关性高,尽管这两种方法获得的a*存在差异,但其数值表现上相似性仍较高; 2)晚全新世以来兴义泥炭的地球化学元素主要来源于周边碳酸盐岩风化、淋溶、随流水搬运而最终沉积到湿地的物质; 3)兴义泥炭Sr/Ca比值处于高值,Si/Al、Rb/Sr比值处于低值时,气候偏干,反之则指示气候偏湿润。此外,兴义泥炭Al、Si、Ca、Sr、Mg、Rb/Sr、Si/Al、Sr/Ca的变化趋势与烧失量、腐殖化度等具有较好的一致性; 4)晚全新世以来兴义地区总体上呈现出由湿润向干转变的趋势,3270～2700 cal. a B. P.由湿润持续转干,2300～1670 cal. a B. P.降水持续减少,与西南季风主控区众多古环境记录能较好地对应,并揭示了2700～2300 cal. a B. P.降水稳步增加的过程。对兴义泥炭进行XRF岩芯扫描能挖掘其蕴含的物质来源、物质变化特征等多方面信息,有助于拓展XRF岩芯扫描分析方法在泥炭沉积中的应用,并能深化对西南地区古环境演化历史的认识及丰富泥炭研究档案。
  • 长白山老里克泥炭地过去2000年以来古水位定量重建
    李艳梅, 李鸿凯, 董彦民
    2020, 40(05): 1170-1179.
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    地下水位作为影响泥炭地形成和发育的关键因素之一,在泥炭地古环境研究中广受关注。本文以采自长白山老里克泥炭地(42°28'49.75″N,128°39'9.02″E; 1470 m a.s.l.) 100 cm的泥炭岩芯作为研究对象,通过210Pb/137Cs和AMS14C定年方法,建立剖面年代框架,以有壳变形虫为代用指标,定量重建该泥炭地古水位变化。重建结果表明,过去2000年老里克泥炭地整体湿润,经历了比较湿润→非常湿润→比较湿润的变化过程。根据有壳变形虫组合的约束聚类结果,具体可划分为以下3个阶段:1) 5～150 A.D.(100～91 cm),泥炭地比较湿润,有壳变形虫主要以喜湿物种茄壳虫(Hyalosphenia sp.)、齿口阿吉尼亚虫(Argynnia dentistoma)、Archerella flavum为主,喜干物种苔藓鳞盖虫(Assulina muscorum)、小匣三角嘴虫(Trigonopyxis arcula)等较少,水位埋深保持在1.2～2.0 cm。2) 150～1796 A.D.(91～28 cm),泥炭地非常湿润,地表长期保持1～4 cm积水,但积水深度呈不断变浅趋势。喜湿的茄壳虫(H. sp.)、盘状表壳虫(Arcella discoides type)占优势。3) 1796～2017 A.D.(28～0 cm),泥炭地虽较前阶段已显著变干,但仍比较湿润,水位埋深自0.2 cm持续降至5.2 cm。适合中等湿润条件的针棘匣壳虫(Centropyxis aculeata type)、片口匣壳虫(Centropyxis platystoma type)占优势,喜湿的茄壳虫(H. sp.)大幅减少。老里克泥炭地古水位变化受内生过程和气候变化共同影响。
  • 过去2000年中国的气候变化、财政周期与朝代更迭
    魏柱灯, 方修琦, 苏筠
    2020, 40(05): 1180-1192.
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    从时间维的角度考察气候变化与人类社会之间的长期关系仍有待更多的量化实证研究。基于所重建的多条量化指标序列,文章分析了220 BC～1910 A.D.中国气候变化、财政平衡及朝代更迭之间的时间关系统计特征。结果发现,过去2000年中国财政平衡波动存在40～320 a的多个主导周期,其中80～100 a周期最为显著,财政周期在社会动荡、朝代更迭频繁时期趋于缩短,和平时期延长,并在1000～1200 A.D.前后开始有随时间变长趋势。财政平衡与温度变化在250～280 a的共振周期上呈较一致的正相关关系,与降水变化在60～80 a、80～100 a和160 a这3个共振周期存在显著正相关。在10～30 a尺度上,温度和降水变化对财政平衡波动具有协同效应,在30 a尺度上同时考虑温度、降水和财政平衡1阶滞后项为预测变量时,回归模型对财政波动的解释力最高可达27.4%,但受气候序列空间范围和分析时段的影响;降水比温度更适于解释中国历史财政旋回的波动。尽管在百年尺度上,气候冷暖期与王朝历时的长短及并存政权数量的多少没有十分一致的时间对应关系,但在年代到多年代尺度上,70%以上的王朝更迭期和并存政权数量增加期对应冷阶段或偏干阶段及财政匮乏期。
  • 《云山日记》记录的太湖流域1308～1309年寒冬
    陈思颖, 苏筠
    2020, 40(05): 1193-1202.
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    古代私人笔记和日记是用于气候变化研究的重要历史资料。根据元人郭畀《云山日记》记载的1308～1309年的逐日天气记录、物候记录,发现该年冬季太湖流域地区异常偏冷,至少可以识别出4次明显的寒潮过程。1309年1月江南运河丹阳段封冻3日,镇江地区的最低气温可能达-13℃以下; 1309年2月常州-镇江地区连续降雪8天,积雪10天,积雪深度可掩埋道路。此外,日记中记载的柑橘分布范围与13世纪中叶相比已明显南移。据此,可以认为至少在14世纪初气候已经开始向寒冷方向转变,体现了由中世纪暖期向明清小冰期的过渡过程。
  • 青海湖湖东沙地粒度端元分析及其指示意义
    白敏, 鲁瑞洁, 丁之勇, 王琳栋
    2020, 40(05): 1203-1215.
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    青海湖湖东地区广泛分布着风成沉积物,区域内典型风成沉积剖面的年代数据和环境代用指标准确记录了区域古环境变化。沉积物粒度端元分析方法能够将复杂的粒度数据分离出多个具有特定指示意义的粒度端元组分,广泛应用于古环境的重建研究。基于多次野外综合考察,选取青海湖湖东沙地厚度为500 cm的全新世典型风成砂-古土壤剖面,采用粒度端元分析方法对粒度数据进行分离,筛选出3个代表不同沉积动力特征的端元组分。通过分析各端元的粒度分布特征,并结合色度、磁化率和有机质指标进行对比分析发现,端元1与区域暖湿气候条件下的风化成壤作用有关,可以间接指示区域的水分条件;端元2和端元3代表了近地面风力的强弱,共同指示区域风沙活动的强弱。结合剖面年代和其他代用指标以及已有研究结果,可将研究区全新世以来的气候变化大致分为4个阶段:9.5 ka B. P.以前,气候整体以冷干为主; 9.5～3.5 ka B. P.,气候温暖湿润,成壤作用明显增强; 3.5～1.5 ka B. P.,气候经历暖湿-冷干的转变; 1.5 ka B. P.以来,气候总体冷干。
  • 祁连山内流河流域表土和终端湖沉积物粒度指标研究
    陈大伟, 李育, 张新中, 韩琴, 徐玲梅, 叶旺庭
    2020, 40(05): 1216-1230.
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    通过对祁连山地区典型内流河——石羊河、丰乐河、石油河和布哈河流域表土及终端湖全新世剖面沉积物中粒度指标的分析和对比,结果表明:1)流域表土粒径随海拔变化具有明显的空间分异特征,大致以河流出山口海拔为界分为上下游两部分,除石油河外,上游以粉砂组分为主,粒度频率曲线表现为河流沉积的双峰特征,粒径波动较小并随海拔有降低趋势,反映河流初始水动力较强并逐渐减弱;下游以砂组分为主,粒度频率曲线具有风成沉积特征,指示干旱化趋势,粒径变化幅度和频率大,表明受人类活动影响强烈; 2)终端湖剖面沉积物粒度显示了全新世以来复杂的干湿变化,在约3 cal. ka B. P.之后均出现粒径增大波动增大的现象,指示不同程度的干旱化,在1～3 cal. ka B. P.之间出现人类活动的影响并逐渐加剧; 3)基于流域表土粒度指标现代过程分析表明祁连山内流河流域终端湖剖面粒度指标可以在一定程度上指示流域干湿变化并识别人类活动强度,区域环境在长期干旱化的背景下受到人类活动的强烈干扰。
  • 短时间尺度上湖泊沉积物粒度指示的气候意义——以朝那湫为例
    郁科科, 盛恩国, 刘斌, 刘星星, 蓝江湖
    2020, 40(05): 1231-1239.
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    湖泊沉积物粒度在短时间尺度、高分辨率(年际-十年尺度)古气候研究中的指示意义通常被解释为:粒度偏粗指示降水较多、气候湿润,粒度偏细指示降水较少、气候干旱。本文以六盘山朝那湫湖泊73 cm沉积物岩芯粒度指标为研究对象,采用~(137)Cs定年法,重建了朝那湫流域过去268年的高分辨率气候变化序列,结合同一岩芯其他环境代用指标(TOC、C/N值、化学元素等)指示的环境变化信息,对朝那湫湖泊沉积物粒度指示的气候意义进行综合判别。结果表明:朝那湫湖泊沉积物粒度与其他环境代用指标有较好的相关关系,粒度指标能够指示流域降水变化历史,并记录了4次典型的干旱气候事件(1770 A.D.前后、1835 A.D.前后、1875 A.D.前后和1970 A. D.前后),这与邻近地区树轮等气候记录有良好的对应关系,表明本文重建的结果可靠。同时,本文揭示了湖泊沉积物粒度在短时间尺度研究中的特殊指示意义:粒度偏粗指示降水较少、气候干旱,粒度偏细指示降水较多、气候湿润,这主要是由流域降水特点和植被覆盖程度决定的。由于沉积环境复杂,湖泊沉积物粒度的环境指示意义具有多解性,因此在不同的湖泊研究中应充分考虑影响沉积物粒度的各种因素,并结合其他指标进行综合辨识。
  • 温度对呼伦湖沉积物有机碳埋藏及矿化影响研究
    张风菊, 桂智凡, 薛滨, 姚书春
    2020, 40(05): 1240-1250.
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    湖泊作为地球上重要的碳库之一,在全球碳循环中发挥着重要作用。湖泊有机碳埋藏及矿化是决定湖泊碳汇变化的重要因素,厘清其大小及其温度敏感性对于揭示未来全球变化背景下湖泊碳汇功能具有重要意义。本文以内蒙古呼伦湖为例,通过沉积岩芯有机碳含量分析及~(210)Pb、~(137)Cs年代测定,阐述了 1850s以来呼伦湖有机碳埋藏速率及其对温度的响应;同时,通过室内培养实验方法揭示了不同温度梯度下湖泊有机碳矿化速率变化。结果表明,1850s以来呼伦湖有机碳含量变化范围为2.71%～4.57%(平均值3.31%),有机碳埋藏速率变化范围为3.60～87.04 g/(m~2·a)(平均值为36.34 g/(m~2·a))。呼伦湖沉积物有机碳可能主要源于外源输入,但近年来内源有机碳所占比例逐渐增加。室内培养温度范围内有机碳矿化速率为206.15～1158.70 mg/(m~2·d)(平均值约为686.10 mg/(m~2·d)),且有机碳埋藏速率及矿化速率均表现为随温度升高而增加的趋势。增温对呼伦湖有机碳埋藏的促进作用可能是由其引起的有机碳矿化增加量低于有机碳输入增加量所致,因此,未来全球变暖的大背景下,尽管呼伦湖会因有机碳矿化量增加导致向大气释放的碳增加,但同时湖泊碳储量很可能也会增加,湖泊在区域/全球碳循环中的作用将进一步加强。
  • 云南剑湖水体及表层沉积物氮、磷空间分布特征及对湖泊环境的影响
    冯仡哲, 张虎才, 常凤琴, 张扬, 陈杨, 田洋洋, 贺柳青, 刘柏妤
    2020, 40(05): 1251-1263.
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    基于2019年5月在云南剑湖进行50个点位的野外调查和采样,分析了其水体与沉积物总氮(TN)、总磷(TP)、总有机碳(TOC)、有机质(OM)含量及C/N等指标的空间分布特征及其污染状况。结果表明:剑湖水体TN、TP平均含量分别为0.64 mg/L、78.65μg/L,在空间分布特征上均表现为西部>中部≥东部。利用内梅罗污染指数法分析表明,水污染评价指数均大于1,水体处于Ⅳ类。沉积物TN含量介于2148～9550 mg/kg,平均值为4609 mg/kg,其空间分布特征表现为西部>东部≥中部。沉积物中TP含量变化范围在757～1744 mg/kg,平均值为1223 mg/kg,其空间分布特征与TN类似。相关性分析结果表明,沉积物TN与TOC(r=0.929,p<0.01)、OM(r=0.945,p<0.01)之间显著正相关。综合污染指数表明,剑湖不同湖区沉积物富营养物质含量均达到重度污染程度,是潜在的N、P释放源,剑湖水体存在较大污染和富营养化风险。
  • 磁山地区黄土-古土壤微形态特征及其古气候意义
    梁壮, 任娜欧, 段文凯, 张海江, 付野, 张凤荣, 王数, 王清韵
    2020, 40(05): 1264-1276.
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    为了探究磁山地区历史时期的古气候特点,本研究以河北省武安市磁山文化遗址区的黄土-古土壤为研究对象,该地区分布的黄土主要为晚更新世的马兰黄土和次生黄土,利用土壤切片图像处理分析系统和image-pro plus 6.0等软件对图像进行处理和分析,主要从微结构、孔隙特征及矿物成分这3个方面分析黄土和古土壤的微形态特征,并研究该地区黄土及古土壤的粒度和磁化率特征。得出结论如下:1)磁山地区的马兰黄土主要是粒状结构,孔隙度低,矿物以石英和长石为主;次生黄土主要有镶嵌微结构,还有典型的"斑状"微结构,孔隙度比马兰黄土小,粗颗粒仍然主要为石英、长石。2)马兰黄土中古土壤的粗颗粒主要为石英,孔隙壁沉淀较多方解石,存在发育良好的淀积粘粒胶膜,反映当时该地区气候温暖湿润,古土壤形成后,马兰黄土中的微形态特征、磁化率和粒度特征显示气候逐渐变得干冷,且冬季风强;次生黄土的微形态特点及磁化率特征,反映出次生黄土形成的后期比前期相对湿润。3)根据微形态和磁化率特征可知:磁山地区在晚更新世中期,气候从温湿逐渐变为干冷,晚更新世晚期则从干冷向相对温湿发展。
  • 不同气候带花岗岩母质发育的土壤中石英颗粒形态特征研究
    陈鑫鑫, 赵玉国, 吴运金, 张甘霖
    2020, 40(05): 1277-1284.
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    石英颗粒形态特征已被广泛用于土壤风化和侵蚀与古气候重建的研究。我国花岗岩空间分布极为广泛,气候、植被与土地利用多种多样,其发育土壤中的石英颗粒形态必然也存在差异。本研究选取了我国5类气候带下的花岗岩母质发育的典型土壤的表层样品,利用扫描电镜分析石英颗粒形态特征,旨在进一步揭示气候对石英颗粒风化的影响。结果表明:1)石英颗粒形态特征具有明显的规律性,表现为随着纬度的降低,石英颗粒的圆化程度及溶蚀程度均有所增强,机械特征发育减弱。2)基于石英颗粒形态特征建立的半定量特征统计指标更好地表现出了显著的地带性差异,其与地理纬度之间具有显著的相关性,也进一步证明了气候因子对石英颗粒形态特征的影响。
  • 中国东北森林区和草原区表土植硅体的植物群落代表性研究
    刘利丹, 介冬梅, 刘洪妍, 高桂在, 李德晖, 李楠楠
    2020, 40(05): 1285-1300.
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    文章系统研究了东北地区东部森林区和西部草原区41个样点表土植硅体及相应植物群落植硅体的关系,并据此定量校正了表土植硅体与植被、气候的数量关系。结果表明,不同植物群落下表土植硅体的组合特征与其地上植物群落间存在密切关联,依据表土植硅体可明显区分森林区木本群落和草原区草本群落。但表土中不同植硅体类型对地上植物群落的代表性不同。表土中帽型、哑铃型、尖型、扁平状、块状和扇型的含量高估了其在对应植物群落中的含量,在土壤中保存较好;毛发状、硅质突起型、硅化气孔、表皮植硅体对植物群落的代表性刚好与此相反;鞍型、齿型和棒型能够较准确地反映地上植物群落的信息,在土壤中保存较好。同时,东部森林区和西部草原区不同植物群落下表土中同一植硅体类型对地上植物群落的代表性也有所差别。东部森林区表土中帽型的含量高估了其在对应群落中的含量,棒型、块状和扇型可准确指示地上植物群落的信息,但西部草原区却与此刚好相反。基于此,依据植硅体的R值(表土植硅体含量与地上植物群落植硅体含量之比)校正了表土植硅体的含量,校正后的表土植硅体特征和干旱指数对地上植物群落特征和区域降水的响应更为敏感,表土植硅体组合特征能够更好地指示地上植物群落和气候信息的变化。因此,利用植硅体记录重建古植被、古气候时,需参考表土植硅体对地上植物群落的代表性校正沉积物植硅体,以提高植硅体-古环境重建的精度。
  • 热带山地表土植硅体组合对植被的指示——以马来西亚Jerai山为例
    白玉, 戴璐, Foong Swee Yeok
    2020, 40(05): 1301-1311.
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    热带雨林植物花粉较低的表现力阻碍了东南亚地区冰期时古植被的精确重建。本研究分析了热带地区马来西亚Jerai山的14个不同海拔高度的表土植硅体样品,目的是评估植硅体是否可以作为古植被重建的关键指标。我们发现了17个植硅体形态类型,它们包括鞍型、棒型、多裂梯型、木本不规则形态、矩形、板型、维管组织、方型、块状、塔型、双裂片型、十字型、硅化气孔、球型、椭球型、楔型、楔型泡状细胞等。球型占据绝对优势的植硅体组合区别于热带稀树草原和亚热带常绿阔叶林等植被类型的植硅体组合,很好地指示了热带森林植被。禾本科植硅体较为敏感地指示了其母本植物的零星存在。随着海拔的升高,某些类型的百分比发生略微的变化,如低地龙脑香林带为球型-木本不规则形态-块状组合;丘陵龙脑香林带为球型-塔型-木本不规则形态组合;石楠林带和山地林带为球型-块状-木本不规则形态组合。这些结果显示了东南亚热带森林中的表土植硅体组合具有一定的植被指示意义。
  • 柴达木盆地北缘断裂(阿木尼克山段)构造地貌及晚第四纪活动速率研究
    姚生海, 盖海龙, 刘炜, 殷翔, 张加庆, 姚海峰
    2020, 40(05): 1312-1322.
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    柴达木盆地北缘断裂是控制盆地东北部的重要边界活动断裂,其晚第四纪活动特性的研究,对理解南祁连山应变分配模式及断裂活动向柴达木盆地内部挤压扩展过程具有重要意义。柴达木盆地北缘断裂在阿木尼克山段遥感影像线性特征明显,发育一系列断层陡坎、断层三角面、水系扭错等地貌现象。本研究通过遥感解译、地质调查、探槽开挖、GPS地形剖面测量、OSL地质测年等研究表明:在阿木尼克山山前存在长约30 km的地震地质遗迹,连续性好,发育断层陡坎、断层凹槽、地震鼓梁(包)、水系扭错等地貌现象。通过对典型地貌面GPS测量及OSL测年,得到全新世平均垂直速率为0.43±0.02 mm/a。通过DEM图解译得到Fan2洪积扇地貌面最大水平走滑量达48 m,得到13 ka以来走滑速率为3.38～4.21 mm/a; Fan1洪积扇地貌面最大水平走滑量达14 m,计算得到5.1 ka以来走滑速率2.50～2.75 mm/a。
  • 藏南多庆错地堑冲巴雍错段最新史前大地震遗迹及其年龄证据
    左嘉梦, 吴中海, 盖海龙, 哈广浩, 周春景
    2020, 40(05): 1323-1333.
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    西藏亚东-谷露裂谷是青藏高原南部规模最大的活动裂谷,但与其全新世强烈活动性不符的是该裂谷南段多庆错地堑历史上缺少M_W≥6地震记录,因此通过古地震研究来揭示该区大地震活动与断裂活动性的关系显得十分重要。本文根据在亚东-谷露裂谷南段多庆错地堑冲巴雍错至多庆错段(范围:28°21'～27°52'N和89°44'～89°17'E)发现的最新史前大地震的地表破裂遗迹,初步研究了地震的时间与震级。通过高分辨率卫星影像解译、利用小型无人机获得的数字高程模型分析和详细的地表调查,发现该区最新史前大地震的同震破裂带在冲巴雍错段错断了河流T2及同期泉华台地,形成了最高约4.5 m的断层陡坎。根据断层陡坎上探槽中古土壤样品的AMS~(14)C测年结果,揭示被错断的最新地层年龄为6460～3260 cal. a B. P.。综合分析认为,西藏亚东-谷露裂谷南段的多庆错地堑在约3260 cal. a B. P.之后至少发生过一次矩震级为M_W7.1～7.2的大地震,该地震同时造成冲巴雍错段和多庆错段断裂破裂,总的破裂带长度可能达到62 km,最大地震位移可能大于4.5 m。新发现的多庆错地堑全新世古地震填补了亚东-谷露裂谷南段古地震研究的不足,并且有助于更深入地认识西藏亚东-谷露裂谷南段大地震活动历史和区域强震危险性。
  • 溃决大洪水的地貌、沉积特征与水力学重建
    王慧颖, 王萍, 胡钢, 葛玉魁
    2020, 40(05): 1334-1349.
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    溃决大洪水作为短时间内水量与沉积物峰值远超正常数量级的非频发洪水,可对流域地貌、地理环境以及人类生存产生巨大影响。国内外学者已利用古洪水水文学等方法对全球一系列溃决大洪水事件进行了研究,如北半球冰盖附近和我国西南地区的溃决大洪水等,但针对像青藏高原周缘这类地势高差极大的山区溃决大洪水的研究相对较少,这极大制约了我们深入开展川藏铁路建设、雅鲁藏布江流域水电开发等重大项目的古灾害风险评估。本文对溃决大洪水的研究历史与现状进行了回顾,简述了全球典型溃决大洪水实例中有关侵蚀、沉积地貌与沉积学特征以及水力学模型分析的研究进展,重点介绍了溃决大洪水的典型地貌类型和沉积组合,以及基于二维浅水方程实现的水力学重建,最后简述藏东南地区堰塞-溃决洪水研究现状和意义,以期有助于理解溃决大洪水的发生机制与发展过程,为开展该地区的灾害研究提供参考。
  • 地震地质灾害及灾后重建对九寨沟荷叶寨区域生态环境扰动的遥感监测
    陈润, 郭忻怡, 杜杰, 胡晓
    2020, 40(05): 1350-1358.
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    2017年九寨沟MS7.0级地震及次生滑坡、崩塌等地质灾害对九寨沟世界自然遗产地的生态环境和村寨造成了破坏和扰动。文章利用高精度遥感监测技术对地震前后荷叶寨及其周边的地质灾害和植被覆盖度变化进行了监测。研究表明,震后该区域原有不稳定区域发生了更大范围和规模的崩塌和滑坡,但是由于村寨选址较好地避开了这些区域,因此并未遭受毁灭性破坏,避免了灾后搬迁。震后该区域的两处滑坡都进行了治理,治理面积约1.5 hm~2,村寨交通条件得到进一步改善。灾后重建以来,村寨的范围并没有扩大,地震毁坏的建筑物仅在原地重建。研究区域的土地利用方式未发生明显改变,只有面积约为1 hm~2的开阔草地转换为临时建设工地。高植被覆盖度区占比由震前的91.98%下降至91.09%,而裸地-中低植被覆盖度区占比由震前的4.78%上升至6.53%。因此,地震及次生地质灾害对该区域造成了一定的扰动,但经过灾后两年多的重建和生态恢复工作,其生态环境总体上处于良好恢复状态。为了保障灾后重建规划执行、保护世界遗产,高精度遥感监测应作为灾后恢复重建遗产地村寨生态环境与重建规模变化的重要手段。
  • 城市扩张对董志塬沟道侵蚀演化的影响
    杨思齐, 金钊, 罗达, 崔新盛, 彭建兵
    2020, 40(05): 1359-1370.
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    溯源侵蚀作为黄土高原最为活跃的沟谷侵蚀方式,是导致塬面萎缩和破碎化的主要原因,对黄土塬区的国土安全、民生安全和生态安全构成了严重威胁。董志塬是黄土高原面积最大、最为连续的塬面,但随着人类活动的不断增强尤其是城市化的快速发展,董志塬溯源侵蚀剧烈,完整的塬面被不断切割。本文以董志塬西峰城区火巷沟(35°44'24″N,107°39'03″E)为例,采用GIS与RS技术,通过对1964～2017年的7期高精度遥感影像进行解译分析,定量研究了1964年以来火巷沟沟头前进、后退和沟岸扩张的动态特征及其与城市发展和降雨因素的关系。研究结果表明:1) 1964～1969年,火巷沟沟头平均每年以3.1 m的速度前进; 1970～2002年,由于城区的发展和扩张,沟头因人工回填后退了359.8 m; 2003～2017年,随着城市建设用地的进一步扩大,15年间沟头因回填后退了178.3 m; 2) 1964～2017年,火巷沟沟岸不断向两侧扩张。1964～1966年平均每年向外扩张1.1 m,1967～1969年每年扩张1.4 m,1970～2002年每年扩张1.1 m,2003～2008年每年扩张2.9 m,2009～2014年每年扩张8.0 m,2015～2017年每年扩张2.7 m; 3) 1964～2017年,西峰城区面积由2.1 km~2扩大至19.8 km~2,城区面积的不断扩大与火巷沟沟岸的扩张呈显著正相关关系;西峰城区与火巷沟沟头在早期接触面积较小,而现今随着城市的扩张,火巷沟沟头已被城区包围,致使沟道周围汇水能力增强冲刷沟岸,导致沟岸不断向外扩张; 4)因受沟岸扩张和降雨数据时间分辨率的影响,本研究没有发现降雨与沟岸扩张之间存在明显的相关关系。本研究对深入认识黄土塬区城市化影响下沟头侵蚀演变特征和固沟保塬具有重要的参考意义。
  • 北京地区暴雨泥石流预警阈值研究
    王海芝
    2020, 40(05): 1371-1380.
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    泥石流是北京地区主要的地质灾害,强降雨是触发这一灾害的主控因子。因此,触发泥石流临界雨量的厘定成为实现高精度预报预警和防灾减灾的关键。但是,以前的研究多基于简单数据统计或定性分析层面,远不能满足地质灾害预警需要高精度定量数据的要求。文章对1949年以来北京地区发生的泥石流与其发生时期的降水数据进行了系统收集整理,对降雨强度-降雨持续时间和降雨量-降雨持续时间的泥石流触发临界值进行了高分辨的分析和厘定,首次建立了临界雨量的定量估算模型,分别为Ι=56.9×D~(-0.746)与R=59.9×D~(0.253)。通过与全球其他地区的临界阈值模式对比发现,在降雨持续时间较短时,北京地区的临界雨量高于全球性和一些区域性临界雨量,而随降雨时间的增加,全球范围内的临界雨量具有收敛趋势。这表明不同地区的临界雨量,特别是短时暴雨触发的泥石流,需根据区域特征来厘定。随降水时间的增加,区域地质地貌的影响会逐渐减小,而降水的控制作用会逐渐明显。北京地区泥石流发生时期降雨持续时间与降雨强度和总降雨量之间相互关系表明,泥石流的发生不仅需要较大的降雨强度,而且需要一定的降雨量。因此,北京地区地质灾害预警应综合利用两种临界雨量模式。