EN中文

过刊目录

  • 2021年, 41卷, 第06期
    刊出日期：2024-06-19
      
  • 全选
    |
  • 不同类型发震断层的同震地表破裂光学遥感特征研究
    魏永明, 李剑南, 陈玉, 高锦风
    2021, 41(06): 1513-1531.
      可视化   收藏
    多平台、多传感器米级/亚米级光学遥感数据的快速获取能力的提升使震后应急期间及时、全面了解大地震同震地表破裂带的空间分布、单条破裂规模、平面组合特征及准确分析发震断层类型等成为可能。文章以2001年青海昆仑山口西M_S8.1地震、 2008年四川汶川M_S8.0地震、 2010年青海玉树M_S7.1地震和2014年新疆于田M_S7.3地震为大地震典型震例,选取震后高分二号(GF-2)、 WorldView-2和Landsat-7等卫星遥感数据及航空遥感数据为主要光学遥感信息源。分析了遥感技术在地表破裂识别中的适用性基础上,根据同震地表破裂基本单元的几何形态特征和色调特征,建立了不同性质的地震陡坎、跌水、地震凹陷、地震裂缝、地震鼓包(梁)、挤压隆起/挤压脊、拉分盆地、断塞塘、断层槽谷等微型构造地貌和水系、河流阶地、洪积扇(台地)、湖积台地、公路、田埂等地质体/地物的水平断错地貌的遥感识别标识。根据不同地表破裂基本单元的空间分布遥感分析,可完善其平面组合特征及快速、准确推断发震断层的类型。对于走滑型地震,结合里德尔剪切破裂模型,可快速分析主破裂带与次级破裂带、共轭剪切破裂等的空间关系,准确、完整掌握地表破裂可能出现的空间位置。不同类型发震断层的同震地表破裂光学遥感特征研究可为大地震后应急救援期间同震地表破裂的快速识别和分析提供技术支撑,遥感分析结果可为震后发震断层的空间延伸及类型判断、地震烈度图的精准修正等提供重要的辅助信息依据,同时也可针对性地指导震后地表破裂的科学考察。
  • 红河断裂带中段北探槽古地震及其标志性地层佐证
    郭君, 李西, 张彦琪
    2021, 41(06): 1532-1545.
      可视化   收藏
    探槽方法能够揭露地质记录中保存的古地震事件,可弥补仪器地震及历史地震记录的短暂性及局限性。文章通过数字影像分析、地质地貌调查,在红河断裂带中段北变形遗迹保存较好的德苴乡大丫口村段开挖了一个大型组合探槽。根据探槽剖面揭露的断裂信息以及断裂切、盖地层关系分析,组合探槽共揭露出了3次古地震事件,从老到新命名为E1、 E2和E3。利用OxCal软件对古地震事件断错地层及覆盖地层中的炭屑样品AMS~(14)C测年结果进行校正分析,3次古地震事件分别限定在约1190 BC、 341～126 BC和1460～1784A.D.,最新一次事件E3应对应1652年弥渡M7地震。其中年龄限定较好的两次事件E2、 E3的复发间隔约1800～2000a表明,红河断裂中段北具有复发周期较长的特征。基于铁锰结核很可能是历史上新构造运动地质作用下,土壤环境巨大波动条件下形成的认识,以及组合探槽中揭露的标志性地层——铁锰结核层中多个炭屑样品年龄均为全新世,进一步佐证了红河断裂中段北在全新世期间曾有过多次强地震活动。
  • 基于面积-高程积分值的喀斯特地貌演化动力机制研究
    丁智强, 王平, 李玉辉
    2021, 41(06): 1546-1557.
      可视化   收藏
    洼地是喀斯特地形分化的元地形,定量化阐述洼地与整体地貌之间的协同演化对于揭示喀斯特地貌空间结构差异及其差异演化的动力学机制具有重要意义。将地理信息系统的数字地形分析与戴维斯地貌循环论、面积-高程法结合,以盘龙河-泸江喀斯特流域为研究对象,探讨从古夷平面向阶梯状地形格局转变背景下喀斯特地貌的分异规律及其动力学机制。结果显示:1)从上游、中游到下游,洼地的数量分别为8145个、 5636个、 1883个,平均密度分别为1.96个/km~2、 1.23个/km~2、 0.61个/km~2,平均深度分别为22.6m、 34.9m、 12.8m;峰丛数量分别为9094个、 7281个、 5710个,平均密度分别为2.19个/km~2、 1.59个/km~2、 1.86个/km~2,平均高度分别为29.3m、 47.8m、 26.1m。2)从流域汇口到源头可划分为堆积孤丘平原、构造侵蚀花岗岩中山、斜坡峰丛谷地、溶原缓丘-断陷盆地和构造溶蚀亚高山这5个地貌区,对应的平均坡度分别为16.8°、 23.5°、 22.4°、 12.5°、 19.8°,平均起伏度分别为311m、 605m、 393m、 170m、 323m。3)流域平均面积-高程积分值为0.352,洼地平均积分值为0.508,属溶原背景下的回春型壮年晚期地貌,5个地貌区的区域面积-高程积分值分别为0.147、 0.425、 0.510、 0.355、 0.397,洼地面积-高程积分值分别为0.116、 0.302、 0.598、 0.481、 0.278。反映高原隆升形成的梯级坡降奠定了盘龙河-泸江流域差异性喀斯特地貌发育的基础,即海拔梯度上的结构动力学和水系发育带来的流域汇流、侵蚀溶蚀顺水力坡度变化,具体过程是洼地的发育和合并。从区域积分值和洼地积分值的大小关系,结合各地貌区内的海拔、坡度、起伏度特征和野外地质地貌调查,认为当洼地面积-高程积分值大于区域面积-高程积分值时,洼地强烈新生和扩张,地貌向起伏度增大的青年期发展;反之洼地发育减弱或停滞,地貌向夷平蚀低的准平原化发展。由此可见,洼地面积-高程积分值可作为喀斯特区地貌演化动力增强或减弱的定量化指标。
  • 喀斯特峡谷河流下切速率研究——以北盘江尼珠河大峡谷为例
    樊云龙, 刘建建, 朱克卫, 李洪波, 邹细霞
    2021, 41(06): 1558-1564.
      可视化   收藏
    西南喀斯特地区的深切峡谷中普遍缺少阶地和阶地沉积物,导致对其地貌演化过程的认识受到限制。在喀斯特峡谷两侧的洞穴中,有很多受河流作用的影响而保存了河流相沉积,这样的洞穴可以等同于河流阶地。在北盘江上游的尼珠河大峡谷,由河流侧蚀形成的倒钱洞(26°22′52″N,104°40′38″E)堆积了厚层的河流砾石层,本研究对砾石层上覆钙板进行了铀系测年。结果显示:砾石层脱离河流水位的年代为距今89.2ka,此后河流下切了85m,下切速率达到0.95m/ka,该结果是北盘江河流下切速率的首次报道。本研究还认为,受山区峡谷地形的影响,短时性洪水位可以升高数米,并能保留相关沉积。但古洪水位不能等同于河流开始下切的位置,古洪水位的年代也不能算作河流下切的开始时间,应以砾石层的高度和形成年代来计算下切速率更为合理。
  • 贵州绥阳麻黄洞非典型钟乳石的演化过程
    范宝祥, 周忠发, 安丹, 闫利会, 郑维熙, 朱粲粲
    2021, 41(06): 1565-1573.
      可视化   收藏
    通过对贵州绥阳麻黄洞洞内6处非典型钟乳石进行详细测量和统计学定量分析,描述其发育形态和空间分布特征,并探讨其形成演化过程及影响因素。主要结论为:从发育形态上看,麻黄洞洞内非典型钟乳石共计分布6处,最大面积5.06m~2,最小0.18m~2,由于洞道结构的差异性及洞穴风的作用,非典型钟乳石的生长方向各有不同,但主要方向与洞道的走向呈近似平行状态;发育过程来看,麻黄洞非典型钟乳石的形成主要是附着于洞穴顶板的基岩或已形成的洞穴次生化学沉积物表面,由滴水在洞穴风的影响下不断进行脱气沉积而形成;总体上,麻黄洞洞内非典型钟乳石的形成主要是水动力条件、基岩性质、洞道结构及风动力条件等因素耦合的作用,其中,洞穴风是形成非典型钟乳石的主要动力。
  • 常山港流域岩性对地貌演化的控制
    吴运鹏, 杨蓉
    2021, 41(06): 1574-1583.
      可视化   收藏
    地貌形态是构造活动、气候变化和地表过程相互作用的结果。在构造活跃地区,控制地貌演化的因素已有大量讨论,而在构造沉寂地区,相关研究却相对缺乏。常山港是钱塘江南源,其流域盆地位于扬子地块东南缘。新生代以来区内构造运动并不活跃,岩性、地貌较为复杂,河流网络显示出非稳态特征。文章以常山港流域为研究对象,探讨构造沉寂地区控制地貌演化的因素,并使用积分方法对常山港流域进行地貌分析,提取出河道参数χ以及河道标准化陡峭指数(k_(sn)),进而从χ图中提取出河道裂点与河道k_(sn)的空间分布,将其与区域内的断裂分布进行比较。结果显示,河道裂点和河道k_(sn)与断裂无显著关系,现今常山港流域范围内构造活动性弱,但众多河流裂点的出现说明地貌演化尚未达到稳定状态。河道k_(sn)空间分布与岩性单元分布的对比结果显示,河道k_(sn)与岩性差异显著相关,表明岩性是现今控制常山港流域地貌演化的主要因素。
  • 8Ma以来准噶尔盆地西缘白杨河冲-洪积扇ZK1钻孔剖面沉积环境演变
    牛改红, 李孝泽, 王兆云, 金培红, 柳本立
    2021, 41(06): 1584-1595.
      可视化   收藏
    准噶尔盆地西缘白杨河冲洪积扇发育典型,但其环境过程问题亟待解决。在该扇西缘ZK1剖面(137m深)古地磁定年基础上,提取粒度、磁化率、有机质、碳酸钙、孢粉、砂粒微形态、矿物成分等样品信息,综合分析表明:8Ma以来研究区环境主要在中纬度内陆干旱荒漠至荒漠草原范围演变,包括2个阶段6个亚阶段:阶段Ⅰ(8.1～5.3Ma)主要为湖泊期,包括亚阶段1(8.1～7.2Ma)浅湖、亚阶段2(7.2～6.9Ma)戈壁和亚阶段3(6.9～5.3Ma)滨湖;阶段Ⅱ(5.3Ma至今)为冲洪积扇期,由亚阶段4(5.3～3.6Ma)扇体开始发育形成的干冷扇缘、亚阶段5(3.6～1.1Ma)为较干冷环境下的第二次快速成扇期和亚阶段6(1.1Ma至今)最干冷环境下的第三次极快成扇期组成。该扇主要形成于5.3Ma以来,主要经历了5.3Ma、 3.6Ma、 1.1Ma等3次成扇期。其发育阶段和环境演化与晚新生代古地中海Messinian期干化事件、半球乃至全球阶段性降温、青藏高原隆升及其远程效应等关系密切。
  • 渭河盆地西缘三门组腹足动物化石及其古环境意义
    肖良, 王佳楠, 国丽妍, 李相传, 何祎晨, 孙楠, 陈淑娥, 王青山
    2021, 41(06): 1596-1606.
      可视化   收藏
    渭河盆地西缘的宝鸡陈仓区簸箕庄发育一套三门组地层,地质时代为早更新世杰拉期,其年代可能在2.60～1.95Ma范围内。地层中保存有丰富的腹足动物化石和记录气候突变信息的标志层,是研究古生物与古环境的重要材料。本文首次对该地区三门组中保存的腹足动物化石进行了鉴定分类,共计4种:Gyraulus sibiricus(Dunker)(西伯利亚小旋螺)、Galba elegans(Ping)(雅致土蜗)、Radix niangtzeiensis(Ping)(娘子关萝卜螺)、Viviparus chengxianensis(Guo)(成县田螺)。同时,结合上述4种腹足动物的生态习性以及宝鸡陈仓区三门组的岩石与气候突变标志层("白线"钙质层)的XRF地球化学特征,恢复宝鸡陈仓地区早更新世杰拉期的古环境,探讨环境突变对腹足动物的影响。由于早更新世杰拉期东亚冬季风的增强,西北地区干旱程度加剧,古三门湖水位下降,处于古三门湖边缘的宝鸡陈仓更容易受到湖水变化的影响。陈仓地区三门组存在两条"白线"层,指示了该地区在杰拉期发生了两次较为严重的干旱事件,导致湖泊水位下降,使腹足动物的生存环境发生了突变,造成腹足动物在该地区发生了两次集中死亡事件。而且第一次腹足动物死亡事件比第二次更加严重,说明第一次气候干旱事件更加强烈。
  • 基于浮游有孔虫重建的南海北部400ka以来上层水体结构变化及其对东亚季风的响应
    苏克凡, 高萌, 胡哲, 王娜, 黄宝琦
    2021, 41(06): 1607-1618.
      可视化   收藏
    现代南海上层水体结构具有鲜明的季节特征,反映了季节性风场通过动力与热力过程施加的强烈影响;这种风场对上层水体结构的调控同样存在于地质历史时期,借此,长时间尺度上的东亚季风强度变化能够在南海沉积中留下记录,对相关高分辨率样品的研究继而可以从海洋的角度发掘出新的季风信息,成为对现有古季风资料的重要补充。本研究利用南海北部岩芯总长为50.8 m的MD12-3432站位(19°16.88'N,116°14.52'E;水深2125 m)高分辨率沉积样品,通过浮游有孔虫属种组合及其转换函数恢复了400 ka以来冬、夏季海水表层温度及温跃层深度,并对其进行频谱分析,同时对比现代观测资料及黄土粒度等古季风记录,讨论了海表温度、温跃层深度变化与东亚季风强度、表层环流格局等因素的关系。结果表明,晚更新世以来南海北部海表温度具有显著的100 ka冰期-间冰期旋回,冬季海表温度降幅可达8℃,是冰期冬季风增强与表层环流变化的共同结果。此外,冬季海表温度与温跃层深度重建结果均具有明显的67 ka周期,可能代表了东亚冬季风风速在南海北部的变化周期。同时,温跃层深度中未出现100 ka周期,可能指示冰期-间冰期旋回中表层环流的变化对其影响较弱,温跃层的加深主要由东亚冬季风的增强造成。
  • 青藏高原中部当穹错末次冰消期以来湖面变化研究
    丛禄, 王懿萱, 孙爱军, 高东林, 刘向军
    2021, 41(06): 1619-1631.
      可视化   收藏
    青藏高原是西风与季风相互作用的关键区域,高原上的湖泊水位对气候变化响应极为敏感。本研究利用光释光测年方法对青藏高原中部当穹错东北岸高出现代湖面235m的一个湖相沉积剖面(DQ)进行了测年,丰富了全新世当穹错湖泊演化的年代数据,并对前人重建的该湖末次冰消期以来的水位波动曲线进行了修订。之后结合TraCE-21ka古气候模型模拟的当穹错-当惹雍错-许如错湖区古降水和古温度变化,分析了当穹错末次冰消期以来湖泊水位变化的原因。研究结果显示:当穹错湖泊水位在末次冰消期和早全新世(15.4～7.8ka)期间比现在高235m以上(高于DQ剖面), 7.8ka之后湖泊水位下降到该剖面以下,全新世期间最高水位出现在8.8～8.2ka期间,此时湖泊面积可达2154.71km~2。TraCE-21ka模拟的年降水量在15ka左右突然增加,自8ka开始逐渐减少。模拟的降水变化与湖泊水位波动过程几乎同步,因此印度季风加强所导致的降水增加可能是当穹错末次冰消期和早全新世出现高湖面的主要原因。
  • 伊犁典型黄土磁学与常量元素地球化学特征及其古气候意义
    陈渠, 吕镔, 刘秀铭, 叶玮, 赵国永
    2021, 41(06): 1632-1644.
      可视化   收藏
    选取有多层古土壤发育的新疆伊犁尼勒克黄土剖面,分析其地球化学特征与粒度分布,并做详细的岩石磁学研究,检测磁性矿物组成和亚铁磁性矿物粒度在各黄土-古土壤层的变化,探讨其记录的古气候演变过程。常量元素地球化学元素测试结果显示:尼勒克剖面Mg O、Na_2O与Ca O在剖面下部变幅较大,在最底部的S_3古土壤层含量低;各常量元素含量与伊犁的波马剖面和塔勒德剖面一致,普遍低于天山北麓黄土;元素含量比值风化指标显示古土壤层化学风化程度较高,其中又以S_3最高;Fe_2O_3/Al_2O_3在古土壤层较高,反映化学风化过程中铁相对富集。剖面磁性强弱的垂向变化主要受控于风成输入的磁铁矿。就整个剖面而言,成壤生成的超细颗粒亚铁磁性矿物相对含量随深度减少呈降低的趋势,在古土壤层比在黄土层更高;亚铁磁性矿物的粒度在S_3最细,较多分布在超顺磁至稳定单畴的粒径范围之内。各黄土-古土壤层样品热磁曲线变化都受磁铁矿主导,L_3热磁曲线有别于L_1和L_2,而与S_2相似。<4μm粒度组分的磁性矿物组成并不像较粗组分一样以磁铁矿为主,而是含有较多赤铁矿,反映过湿条件下成壤产生的磁赤铁矿转化为赤铁矿,不同于黄土高原的成壤过程生成大量磁赤铁矿的磁性成壤增强模式。尼勒克黄土地球化学、粒度与环境磁学指标一致揭示自S_3发育以来至全新世古气候干旱化的趋势。综合各指标变化与热磁曲线差异,研究区古气候演变可以分为两个阶段,即S_3发育至L_2堆积之前阶段与L_2堆积以来至全新世阶段,在S_2/L_2过渡时期干旱化突然加剧。虽然伊犁黄土不同剖面的磁学性质不同,但都反映了干旱化的趋势。
  • 黄土沉积物原生组分磁化率与风力的物质分选
    王博, 杨丽雯, 贾佳
    2021, 41(06): 1645-1653.
      可视化   收藏
    本研究选取我国西北地区典型荒漠表土和黄土-古土壤序列样品为研究对象,探讨黄土沉积物及其潜在物源区表土的原生磁性矿物浓度在不同粒级间的变化规律、黄土剖面中粒度与磁化率的关系,以验证中国黄土沉积物中磁性组分在搬运过程中是否存在分选作用及其变化规律。来自西北地区表土的地质证据表明,磁性组分主要集中于>63μm和31～63μm粒径组分,并以后者的含量最高;与之相对应,黄土沉积中原生磁性组分主要集中于31～63μm粒径组分,但>63μm粒径组分不再是主要载磁组分,其磁性显著低于31～63μm粒径组分。同时,多个剖面的证据表明黄土沉积的原生磁化率与31～63μm粒径组分的含量是同相位变化的,进一步支持沉积物中原生组分的磁化率受到风动力的分选作用影响。需要强调的是,沉积物原生磁化率的主要载磁粒径组分为31～63μm的颗粒物,而并非最粗粒组分。本研究结果暗示,相较于沉积物的全样粒度,干旱半干旱地区风成沉积的磁化率在指示古风场强度方面具有潜力。
  • 印度河流域平原表土的成因及其意义
    綦昕瑶, 刘秀铭, 马明明, 毛学刚, A.R.Tabrez, 吕镔, 何玲珊
    2021, 41(06): 1654-1667.
      可视化   收藏
    有关印度河流域黄土的研究零星报道集中集于北部山区,南部平原长期以来普遍被认为是由印度河携带的沉积物冲积形成。人们对印度河流域是否存在第四纪风积物知之甚少。本研究小组从伊斯兰堡至卡拉奇沿着印度河河谷和平原,以及塔尔沙漠边缘进行了广泛考察,发现印度河平原广泛分布着第四纪风成黄土。采样研究结果表明,印度河流域黄土样品中的磁性矿物与中国黄土一致,以磁铁矿为主,含有少量磁赤铁矿,可能含有赤铁矿;粒度组成也与中国黄土高度相似;元素地球化学结果显示,样品的稀土元素配比模式依然表现为轻稀土富集、重稀土亏损,Eu中度负异常的特征,与中国风积黄土特征高度相似;常量元素以SiO_2、 Al_2O_3、 CaO和Fe_2O_3占主导。印度河流域表土具有质地均一、疏松多孔等典型风成黄土特征,这些易耕又宜耕的黄土地沿着印度河平原广泛分布,与现代农业耕地高度重合。因此印度河流域与中国黄河流域相似,黄土地上快速发展的原始农业是推动古印度文明发展的重要动力。
  • 基于监督分类和DEM提取指数划分古印度黄土分布及其与古文明联系
    连悦辰, 刘秀铭, A.R.Tabrez, 马明明, 毛学刚, 綦昕瑶, 何玲珊, 周声芳
    2021, 41(06): 1668-1682.
      可视化   收藏
    风成黄土广泛分布于干旱半干旱地区,记录着地球古气候的变化。以粉砂为主的地表黄土分布区结合适量的年降雨量往往形成旱作农业高度发展区,并可能像中国黄河流域那样发展为古文明起源地。古印度也是四大文明古国之一,印度河和恒河平原长期被认为是河流沉积物堆积而成,实地考察发现大面积风成黄土。在大范围实地考察的基础上,以地面采样点的地表光谱特征为认识基础,对古印度地区黄土进行监督分类,并结合基于DEM数据提取的地形位指数、分布指数曲线作为限制条件对监督分类结果进行优化,划分古印度地区的黄土分布范围。结果表明:古印度地区大面积分布的黄土主要位于塔尔沙漠的外围,包括沙漠东南部和南部;马尔瓦高原北部的恒河和亚穆纳河流域地区,以及塔尔沙漠北部和西部的印度河,以及苏特莱杰河流域地区。将古文明城市定居点投影在古印度黄土分布图上,发现古代先民并非逐河而居,而是大部分散居在黄土地上,结合该区域黄土耕地与现代农业的密切联系,能够为古印度文明的发展提供一个新的思考角度。
  • 1374～2012年长江源区重建径流变化特征及对气候变化的响应
    刘佳, 秦宁生, 李金健, 周斌, 罗玉
    2021, 41(06): 1683-1696.
      可视化   收藏
    依据长江源区1374～2012年重建径流,采用水文统计和交叉小波方法,分析了长江源区径流近600年变化趋势、突变、周期等特征,并进一步探讨了该区域径流对气候变化的响应。结果表明,径流总体呈现波动上升的变化特征,其中年平均径流量在20世纪以前以减少趋势为主,但2000年之后有增多趋势。年代际变率波动明显,丰水期、枯水期数量基本相同,但持续时间不等;突变现象集中在16世纪20年代～17世纪中期,20世纪50年代～90年代初期;源区径流存在多时间尺度的周期变化,以准16～32 a周期为主。径流对气候变化的响应十分明显。其与降水的相关性较高,且同相位变化主要集中在1710～1730年、1900～1930年的准8 a周期和1730～1800年、1810～1950年的准32 a周期上;气温与径流的相关性弱于降水量,在不同时期二者正负相关性存在差异。通过滑动相关分析经流与ENSO、PDO、NAO指数的关系,发现径流与NAO、PDO在部分时间窗口显著相关。3个环流指数与径流的显著相关关系主要集中在1700～1850年的16～32 a周期和1600～1800年的准64 a周期;结合气温、降水与环流指数相关关系,可推断ENSO、NAO和PDO指数通过影响气温、降水等气候要素,滞后影响径流的变化。
  • 人类世的地球化学标志——沉积物中的持久性有机污染物
    王棋, 李俊, 袁国礼
    2021, 41(06): 1697-1713.
      可视化   收藏
    确定人类世地层标志物是选取全球层型剖面和点(GSSP)的重要前提。目前水系沉积记录作为人类世GSSP的候选表现出显著优越性。水系沉积物中的持久性有机污染物(POPs)可以连续、高分辨率地反映人类活动影响和强度变化,通过横向对比全球POPs历史变化可以获取潜在标志物的高速增长起点。本次研究收集了3类POPs的69套数据,通过分析数据的时间趋势重建其沉积记录,以求获得全球范围内各类POPs的增长特征。全球沉积记录显示20世纪40～60年代间不同类型的POPs开始展现出不同程度的快速增长,其中多环芳烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs)可以作为潜在的标志物指示沉积物中化学地层的界限,有机氯农药(OCPs)中只有滴滴涕(DDTs)具备这种特性。同时,这3类POPs的沉积记录可以反映人类能源消耗、农业生产和工业品商品制造等方面活动,作为标志物体现人类多种活动营力在地球系统中留下的证据。
  • 流域源区弱酸性径流溶解无机碳含量测量方法探讨——以广东肇庆鼎湖山林区为例
    杨茜茜, 廖佩琳, 孙渝雯, 刘双圆, 谢雨婷, 钟庆祥, 吴迪, 高全洲
    2021, 41(06): 1714-1726.
      可视化   收藏
    流域源区水-土界面联系密切,源区径流对碳的输送构成全球碳循环的重要环节。但现有研究对源区径流的水化学特征和碳的生物地球化学循环认识不足。本研究以广东肇庆鼎湖山森林源区为研究区域,分析了干季土壤水、地下水和地表水的化学组成;用顶空平衡法测量了地下水和地表水中游离CO_2的含量,并与自动酸化法和滴定法测量的游离CO_2含量对比,结合近年来文献中有关源区低阶河流游离CO_2含量的测量数据,探讨了各种测量方法在源区溪流溶解无机碳(DIC)或游离CO_2含量分析中的适用性。结果表明,研究区域受土壤自然酸化和酸沉降影响,径流水体总体为弱酸性(pH均值5.37±1.23), Ca~(2+)和NO~-_3为水体主要的阳离子和阴离子。自然保护区地下水游离CO_2含量(13.18±6.89mgC/L)较高,向下游其含量先降低后略为升高。东、西沟上游河段水体游离CO_2主要来源于地下水的注入,下游受河流水体有机质的分解和水生生物的呼吸作用影响较大。自动酸化法和滴定法低估了弱酸性、低碱度源区溪流水体DIC含量;顶空平衡法、水气分离法可直接测量水中游离CO_2含量且精度较高;酸化顶空法是近年来直接测量源区溪流DIC含量最常用的方法。顶空平衡法、水气分离法和酸化顶空法都能够有效避免CO_2逃逸对测量结果的影响。
  • 内蒙古典型草原和草甸草原相对花粉产量重估
    黄荣, 许清海, 田芳, 李洁, 王叶星, 郝佳
    2021, 41(06): 1727-1737.
      可视化   收藏
    相对花粉产量(RPP)是利用地层花粉数据定量重建古植被的重要参数,但目前估算的不同地区同一植物类型的RPP多存在差异。为了解植被盖度计算方法对花粉产量的影响,本项研究利用卫星影像数字化重新计算了内蒙古锡林郭勒典型草原和乌拉盖草甸草原采样点周边100m以外的植被数据,利用ERV模型重新估算了主要花粉类型的RPP,并运用景观重建算法(LRA)进行了检验。锡林郭勒典型草原ERV模型分析显示,ERV子模型1结合1/d距离加权法与植被-花粉数据拟合度最高,得到的相关花粉源范围(RSAP)为1470m;以蒿属为参照种(RPP=1±0),各科属RPP依次为藜科(0.53±0.03)、十字花科(0.17±0.01)、唐松草属(0.14±0.02)、菊科(0.09±0.01)、莎草科(0.08±0.006)、委陵菜属(0.07±0.01)、禾本科(0.050±0.003)。乌拉盖草甸草原ERV模型分析显示,ERV子模型1结合Prentice距离加权法与植被-花粉数据拟合度最高,得到的RSAP为770m;以蒿属为参照种(RPP=1±0),各科属RPP依次为藜科(5.85±0.58)、蓼科(5.27±0.37)、石竹科(5.15±0.47)、莎草科(4.16±0.13)、菊科(1.63±0.09)、百合科(0.49±0.08)、唇形科(0.38±0.06)、禾本科(0.200±0.004)。重估的RSAP和RPP均与首次估算时存在差异,表明植被盖度计算方法确实会影响RSAP和RPP。景观重建算法对RPP检验结果表明,卫星影像数字化估算的RPP重建的植被盖度与实际植被的相关性更高。
  • 中国西部干旱区荒漠草原相对花粉产量估算和土地覆被重建——以新疆巴里坤盆地为例
    王叶星, 许清海, 张生瑞, 孙沅浩, 李怡雯, 郝佳, 黄荣, 石晋东, 王娜, 王涛, 李月丛, 张茹春, 阳小兰, 周忠泽
    2021, 41(06): 1738-1748.
      可视化   收藏
    中国西部新疆巴里坤荒漠草原是地球陆地生态系统最脆弱的区域之一,其物种组成简单、植被盖度较低,研究其相关花粉源范围(RSAP)和相对花粉产量(RPP)对利用化石花粉数据定量重建荒漠草原区古植被、古环境具有重要意义。本文基于中国西部干旱区巴里坤盆地荒漠草原36个样点的现代花粉分析和详细植被调查,采用Prentice距离加权方法和ERV子模型2,估算出研究区RSAP为255m;以禾本科为参照种(1±0)估算了其余5种植物类型(柽柳科1.50±0.13、蒿属16.15±1.41、藜科28.39±1.62、麻黄22.87±0.76、菊科20.50±2.68)的RPP。景观重建算法(LRA)花粉产量检验表明,禾本科、蒿属、藜科、麻黄和菊科模拟的相对植被盖度与实际相对盖度误差较小,花粉产量值可信;但柽柳科花粉重建的相对植被盖度低于实际相对盖度,花粉产量值被高估。考虑到研究区真实植被盖度较低(实际植被盖度低于30%,无植被裸地约70%),作者基于遥感影像数据,依据现代类比法(MAT)对景观重建算法重建的相对植被盖度进行了校正,校正后的各属种植被盖度与实际盖度吻合。
  • 长白山阔叶红松林花粉通量的时空变化及其与气象因子的关系
    李琳, 李宜垠
    2021, 41(06): 1749-1763.
      可视化   收藏
    花粉是重建古植被和古气候的重要代用指标。利用Tauber花粉收集器监测花粉通量是进行花粉-植被-气候关系研究的重要途径。本项研究分析了长白山阔叶红松林16个样点3年(2010～2012年)共94个Tauber花粉收集器的花粉数据,结果表明:阔叶红松林16个样点均以乔木花粉为主,占比多高于55%,针叶树种花粉在乔木花粉中的占比多高于10%;以松属(Pinus)、桦木属(Betula)、胡桃属(Juglans)、栎属(Quercus)、榆属(Ulmus)等花粉为主,5种主要花粉类型的百分含量在乔木花粉中的占比多高于85%; 16个样点的AP/NAP(Arboreal Pollen/Non-Arboreal Pollen,乔木花粉与草本植物花粉之比)平均值为3.0, P/A(Pinus/Astemisia)平均值为2.0, P/Q(Pinus/Quercus)平均值为1.2, P/B(Pinus/Betula)平均值为0.6;年平均总花粉通量存在样点间差异(平均值为24231粒/(cm~2·a)),但乔木花粉百分含量、针叶树种和主要种在乔木花粉中的占比以及AP/NAP、 P/A、 P/Q、 P/B等数值在研究区内大多数样点间的波动较小,可以更好地指示阔叶红松林的植被特征和植被不同的发育阶段。花粉通量存在明显的年际差异:2011年的总花粉通量最高(590884粒/(cm~2·a)),而2010年和2012年的总花粉通量较低(分别为284662粒/(cm~2·a)和301157粒/(cm~2·a))。总花粉通量、乔木花粉通量、灌木花粉通量和草本植物花粉通量与气象因子(前一年总降水量、生长季累积降水量、开花前冬季积温)呈正反馈。本研究结果为解释花粉通量与气象因子之间的关系提供了参考依据。
  • 岩石表层光释光测年技术再优化以获得岩石实际侵蚀速率
    罗明, 龚志军, 刘进峰, 彭花明, 罗佳宏, 毛宁凤
    2021, 41(06): 1764-1770.
      可视化   收藏
    近年来新提出的岩石表层光释光测年技术为研究基岩在十年-万年时间尺度上的侵蚀速率提供了一种可能。该方法基本原理是暴露于太阳光下的岩石表层光释光信号会被逐渐晒退,其信号晒退的深度与岩石暴露时间以及岩石的侵蚀速率相关。因此,利用岩石表层残留光释光信号与信号深度、暴露时间以及侵蚀速率的定量关系,可以推算出该岩石的暴露年龄或者侵蚀速率。虽然前人已通过理论公式推导,为获取漂砾或基岩的稳态侵蚀速率提供了一种途径,但是该途径获得的稳态侵蚀速率为岩石的最大可达侵蚀速率,不一定是实际侵蚀速率。本次研究对前人的方法提出了两项优化和改进:第一,在岩石表层光释光测年技术中,对半饱和深度的误差提出了一种量化方式,而半饱和深度误差的量化为进一步比较不同岩石的光释光信号晒退程度提供了便利;第二,通过将样品的半饱和深度、误差和宇宙成因核素~(10)Be年龄投影到不同侵蚀速率下半饱和深度与时间的关系模拟图中,进而获得样品的实际侵蚀速率。因此,优化后的方法可以有效地避免侵蚀速率的高估,为获得岩石十年-万年时间尺度上的实际侵蚀速率提供了一种新的可行途径。
  • 长江三角洲晚更新世第一硬土层研究进展
    王辉, 郑祥民, 钱鹏, 吴超, 任少芳, 赵庆
    2021, 41(06): 1771-1780.
      可视化   收藏
    长江三角洲晚更新世晚期的第一硬土层是划分更新统与全新统地层界面的标志层,也是上海中、高层建筑物的主要桩基持力层,具有第四纪科学研究和工程地质应用价值。由于缺乏明显指相意义的沉积标志和古生物化石等特征,对于第一硬土层的成因、物源和次生演化等问题,各家学者的观点相差甚远,至今没有达成共识。在讨论第一硬土层的沉积年代、沉积环境和沉积特征的基础上,评析了硬土层研究中的三大争论,即成因的"水成与风成"之争,物源的"近源与远源"之争和次生演化过程之争,认为硬土层经历了复杂的冷暖干湿变化和海侵海退旋回,可划分为早期冷干环境的沉积阶段、中期全新世海侵之前暖湿环境的风化和成土阶段、后期海侵及海退之后的掩埋改造阶段等3个时期。解决第一硬土层争论的途径是建立高精度连续年代序列标尺,运用地层追踪方法进行区域性标志地层的对比,在此基础上探索硬土层的形成与演化机制。