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过刊目录

  • 2022年, 42卷, 第02期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 过去两万年南北半球季风降水反位相变化特征研究
    李倩倩, 曹剑, 赵海坤
    2022, 42(02): 325-337.
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    大量古记录表明了近两万年来同一半球内区域季风降水同步变化，而在千年尺度上南北半球间季风降水存在显著的反位相变化关系，但是驱动这一反位相关系的外强迫因子和物理机制尚不完全明确。文章利用基于通用气候系统模式开展的TraCE-21 ka试验资料，发现全强迫试验能够重现与古记录一致的南北半球间季风降水反位相变化关系。并通过分析单一外强迫敏感性试验结果，明确北半球淡水注入强迫是导致千年尺度上南北半球间季风降水反位相变化的主要强迫因子。进一步研究发现，近两万年来冰盖消融带来的北半球淡水注入增强能减弱大西洋经向翻转环流，导致由南半球向北半球热量输送的减少，造成的南北半球间热力差异能够减弱由南半球向北半球的水汽输送，以及通过减弱北半球Hadley环流和向南移动热带辐合带减少北半球季风降水而增加南半球季风降水；当北半球淡水注入减弱时，变化相反。因此，淡水注入量的变化调节了过去两万年来大西洋经向翻转环流的强度和南北半球热力结构，显著影响了千年尺度上南北半球间季风降水的反位相变化关系。
  • 末次冰期以来辽东半岛风沙沉积的粒度端元特征与古气候演变研究
    王思齐, 魏东岚, 张威
    2022, 42(02): 338-349.
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    辽东半岛风沙沉积位于东亚季风区边缘和海陆交界地带，对研究东亚季风演化、海平面升降变化、古气候环境变迁等具有重要意义。采用参数化端元分析模型对辽东半岛整体厚320 cm的风沙沉积剖面的粒度数据进行分析，提取出反映沉积动力特征的3个端元组分，结果表明：1)EM1由细粉砂和极细砂组成，是受冬季风影响的敏感粒级，指示冬季风强度变化，EM2与EM3由粒径较粗的细砂和中砂组成，在低空地方风系作用下以尘暴形式对近地表粗颗粒沉积物进行搬运堆积；2)OSL测年结果显示剖面自末次冰期开始堆积，期间经历了冷暖旋回的气候变化，并发育相应的沉积地层；3)结合OSL测年结果，各端元含量、磁化率和中值粒径与深海氧同位素曲线变化趋势基本一致，说明辽东半岛风沙沉积揭示的沉积环境演变与全球环境变化密切相关，虽然存在一定的内部差异，但在反演古气候变迁方面仍具有很好的优越性，是研究渤海沿岸古环境特征的良好信息载体。
  • 光释光年代学对腾格里沙漠化机制及风沙物源的指示
    范育新, 张青松, 蔡青松, 高敏敏, 颜雪域, 杨光亮
    2022, 42(02): 350-367.
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    腾格里沙漠地处东亚夏季风现代影响区的西北边缘，长期以来被认为是东亚沙尘暴多发中心之一。近年来的研究较明确地支持腾格里沙漠晚更新世以来的沉积环境发生了巨大变化，但该区沙漠化的机制仍需进一步研究。文章基于石英矿物的光释光测年技术，研究了腾格里沙漠南部腹地系列剖面的沉积年代，结合已有研究结果，重建了该区风沙堆积历史，获得如下认识：1)腾格里沙漠末次冰盛期以来的风沙堆积主要集中在16～10 ka及约1.5 ka以来两个时段；2)腾格里地区16～10 ka的风沙堆积发生在区域由干变湿的时段，而7.3 ka、 5.1 ka和3.8～3.3 ka的风沙堆积发生于区域湿度较高背景下的干旱时段。由于这些时段的气候环境有利于风沙的堆积与固定而不利于风沙的产生，因而推断16.0～3.3 ka时段腾格里地区的风沙主要来自上风向地区的输入；3)腾格里大面积地区的沙丘/沙山堆积于最近0.37 ka以来降水较少的时段，略晚于区域高强度的人类工程活动，表明现今可见的沙丘/沙山地貌景观的形成是人类高强度工程活动触发、就地起沙的结果。
  • 中国东部季风区全新世火历史及其影响因素
    庞洋, 周斌, 徐向春, 胡圆峰, 周雪航
    2022, 42(02): 368-382.
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    全新世以来，全球增温、人类活动加剧，使得火演化规律和火机制愈加复杂。系统性地研究全新世火活动的时空演化规律，不仅可以更清晰地理解区域火活动机制与气候因子、植物特征以及人类活动之间的关联，而且对预测未来火的演化趋势具有现实的指导意义。文章综合对比分析了中国中东部季风区域全新世以来的炭屑/黑碳沉积记录，发现该区域全新世火活动呈现出较大的时空差异。空间分布上，该区域火活动最活跃期从东北至东南呈现随纬度降低而趋晚的趋势，即东北地区早、中全新世，黄土高原和长江流域的中全新世(分别约为8.0～6.0 ka B. P.、 6.0～4.5 ka B. P.),以及南部地区晚全新世(4.0～2.0 ka B. P.)火活动较强；时间序列上，该区域火活动在4.0 ka B. P.前后呈现明显不同的变化规律，其中中国南部地区、黄土高原及东北地区自约4.0 ka B. P.后火活动有明显增强；长江流域该时段前后火活动有所减弱，直至约2.2 ka B. P.前后火活动有所回升。综合分析认为，在中早全新世，不同地区火活动最活跃期主要受控于水热配置影响，但生物量和局域人类活动因素不可忽略；在晚全新世约4.0 ka B. P.前后长江流域火活动因先民伐林活动导致植被覆盖下降而有所抑制，而其他地区约4.0 ka B. P.以来的人类活动对于当地火事件具有增强的影响。此外，通过综合不同沉积环境的炭屑/黑碳记录来反演火历史规律，需要考虑燃料来源、搬运沉积过程以及研究方法差异性的影响。不仅如此，有效区分人为火活动和自然火活动是预测未来增温背景下火活动变化和控制因素的一个亟需解决的科学难题。
  • 洛阳盆地全新世炭屑记录及其古环境意义
    杜建峰, 王宁练, 李建勇, 李书恒, 张玉柱, 陈小俊, 牛地园
    2022, 42(02): 383-396.
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    黄土-古土壤剖面保存的炭屑记录了全新世古火与环境演变信息。文章以洛阳盆地五岔沟(WCG)剖面(厚度200 cm)为研究对象，利用该剖面的炭屑记录，并结合磁化率、有机碳等古环境指标，试图恢复和重建洛阳盆地中部全新世野火的演变历程，进而探讨洛阳盆地中部全新世以来野火与气候、人类活动之间的相互关系。研究表明：马兰黄土堆积时期和全新世早期(12.0～8.5 ka B. P.)气候寒冷且干旱，区域野火和本地野火发生频繁，其中12.0～11.0 ka B. P.炭屑浓度出现峰值可能是对“新仙女木”事件的响应。全新世中期(8.5～3.1 ka B. P.),气候温暖湿润，除仰韶文化时期(7.0～5.0 ka B. P.)外，炭屑浓度普遍较低，野火活动微弱；尤其在4.2～4 ka B. P.时段内较多的降雨和频繁的洪水事件共同制约了野火的产生，使得该时段内炭屑浓度呈现低值；此外，在5.8～5.7 ka B. P.气候异常期间，野火发生频率明显提高。全新世晚期(3.1 ka B. P.～现今),由于气候向干旱化发展以及人类用火规模的扩大，生物量燃烧水平大幅增加。
  • 珠江三角洲全新世沉积物C/N和δ~(13) C变化及对甘蔗种植业的指示
    时硕 , 吉俊熹 , 王张华
    2022, 42(02): 397-411.
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    有机地球化学指标可以有效地区分沉积物中有机物的来源，进而分析人类活动对三角洲演变的影响。文章对珠江三角洲洪奇沥水道附近2个钻孔(HP和MZ,它们的研究深度分别是18.00 m和45.00 m)全新世沉积物进行了AMS~(14)C测年和全样有机地球化学分析，同时收集和对比了已有表层及钻孔沉积物的研究成果。结果表明，珠江三角洲平原全新世地层中有机质来源以陆源输入为主，反映了半封闭的古珠江河口湾内径流作用强盛，陆架高盐水难以入侵。晚全新世、尤其是近2000年以来，δ~(13)C迅速增大，反映了流域内C_4植物贡献的显著增加，推测是珠江流域自汉代以来甘蔗种植业发展的体现，也证实了珠江流域近2000年以来农业活动对三角洲建造的影响日益加剧。
  • 长江河口水下三角洲沉积物组成变化及其环境意义
    颜晨瑶, 张卫国, 陈莹璐, 年小美, 胡忠行
    2022, 42(02): 412-420.
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    三角洲不同年代的沉积物组成记录了流域-河口-近海沉积物源汇过程动态变化信息。文章以长江河口水下三角洲A3-1和A6-6柱样为对象，进行了光释光(OSL)年代、粒度和元素地球化学分析，探讨了不同年代沉积物地球化学组成差异及其影响因素。研究结果表明，柱样长度为1.58 m的A3-1沉积物年龄为1070±50～1180±30 a(距今约1000～1200年),柱样长度为1.80 m的A6-6沉积物为49±9～198±21 a(距今约50～200年)。柱样A3-1和A6-6元素组成存在显著差异，其中A6-6具有较高的Al、 Fe、 Mg、 K、 Ca、 Cu、 Cr、 Co、 Cd、 V、 U和Th等元素含量，而A3-1具有较高的Na和Zr含量。粒度是影响两个柱样元素含量的重要因素，利用Al归一化粒度影响后，柱样A3-1具有高Na和低Ca的特征，以及较低的Cr/Th比值。Ca/Al-Na/Al-Ti/Al三元图也清晰表明了A3-1和A6-6的物源差异。通过与长江主要输沙支流和黄河沉积物元素组成的比较，两个柱样元素组成差异的原因主要有两个：一是长江不同支流对长江沉积物贡献随着时间的变化，其中年龄较老的A3-1沉积物(距今约1000～1200年)更多来自汉江，年龄较轻的A6-6沉积物更多受到嘉陵江影响；二是黄河近千年南迁的影响，距今约50～200年的A6-6沉积物具有高Ca特征，反映了高Ca的废黄河物质对近期长江三角洲沉积的影响。研究表明，河口三角洲沉积物的组成存在动态变化的特征，通过年代和元素组成的分析，可以提供流域和海洋环境变化对三角洲沉积环境演变的控制信息。
  • 长江下游升金湖沉积物记录的过去千年高分辨率气候环境变化
    胡洁, 汪勇, 金院, 项超生, 吴立, 徐仪红
    2022, 42(02): 421-434.
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    中国东部季风区气候格局具有强烈的时空差异，加强过去千年高分辨率气候变化历史重建及其机制研究对于深刻认识中国东部当今及未来气候变化趋势以及制定应对策略具有重要科学意义。本研究以长江中下游地区典型湖泊升金湖长度为86 cm的沉积岩芯为研究对象，在AMS ~(14)C测年数据建立可靠年代框架的基础上，利用沉积物粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、碳氮比(C/N)和无机碳(IC)等指标高分辨率重建该流域过去千年以来的气候环境变化。研究结果表明：1)阶段Ⅰ(1000～1350 A.D.),对应中世纪暖期，平均粒径相对较细，TOC、 TN、 C/N较低，说明湖泊水位总体较高，1100 A.D.后粒度粗粒成分增多和IC波动增长，表明流域气候逐渐向干旱化状态转变；2)阶段Ⅱ(1350～1600 A.D.),进入小冰期前期，平均粒径和IC含量进一步降低，TOC、 TN、 C/N上升，指示湖泊水位持续升高，气候偏湿润；3)阶段Ⅲ(1600～1850 A.D.),进入小冰期后期，平均粒径增大，表明湖泊流域降水减少，水位下降，流域内湿地植被发育从而使得TOC、 C/N增大，IC也迅速增加，湖泊流域气候较为干旱；4)阶段Ⅳ(1850～2000 A.D.),对应现代暖期，平均粒径下降，IC降低，湖泊水位再次上升，气候总体呈暖湿状态，TOC、 TN、 C/N受气候和人类活动共同影响而持续增长。区域重建结果对比表明，中世纪暖期和小冰期升金湖沉积物记录与长江中下游地区其他研究结果记录的干湿变化较为一致。进一步将升金湖记录与近千年来的东亚夏季风环流、 ENSO以及太阳辐照度等记录进行对比分析发现，该地区过去千年以来的气候变化不仅受东亚夏季风变化控制，同时还受到ENSO状态及太阳辐照度变化等显著影响。在中世纪暖期和小冰期后期，以拉尼娜态为主，太阳辐照度较强，升金湖地区气候较为干旱；小冰期前期和现代暖期以厄尔尼诺态为主，升金湖地区气候较为湿润；现代暖期后，升金湖地区气候变化与太阳辐照度关系不明显，推测可能受人类活动影响更为强烈。
  • 青藏高原东缘若尔盖盆地表层沉积物粘土矿物组成及其环境意义探讨
    张晓燕, 张春霞, 李佩
    2022, 42(02): 435-448.
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    青藏高原东缘若尔盖盆地的古气候和物源研究一直备受关注，但现有指标研究尚不足以探讨若尔盖盆地物源、降水变化及流域化学风化特征。本研究选择若尔盖盆地表层沉积物和基岩为研究对象，以X射线衍射(XRD)分析为主，结合X荧光光谱(XRF)分析，系统获取了该盆地表层沉积物和基岩的粘土矿物组合、全岩地球化学元素组成变化特征，开展了不同指标间的对比分析。研究结果显示：1)盆地表层沉积物和基岩的粘土矿物组成以伊利石为主，含绿泥石、少量高岭石和蒙脱石(含伊/蒙混层矿物),盆地表层沉积物中粘土矿物组成及含量变化受物源和风化的双重影响；2)与全岩样品地球化学指标呈现化学风化趋同特征，难以区分物源和风化影响不同，若尔盖盆地表层沉积物的粘土矿物指标，可有效区分物源、径流量变化和流域化学风化的影响，绿泥石/伊利石(Ch/I)可指示物源和化学风化程度，高岭石/伊利石(Kao/I)可指示流域内径流量变化，蒙脱石(含伊/蒙混层矿物)/伊利石(SI/I)可指示汇水区季节性变化的水位环境。本研究为利用粘土矿物指标重建若尔盖盆地的长尺度古径流变化和古气候演化提供了科学依据和基础。
  • 中国干旱-半干旱区表土bGDGTs与气候环境因子数据再分析
    晁倩, 赵晖, 侯居峙, 张帅, 汪克奇, 孙爱军, 杨宏宇
    2022, 42(02): 449-460.
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    文章通过收集中国北方干旱-半干旱区域已发表的bGDGTs数据，重新计算了不同地区表土bGDGTs各组分与温度及pH等环境因子之间的相关关系。主要获得以下认识：1)不同于干旱区，半干旱区bGDGTs的异构体指标与土壤pH表现为强相关，在4个异构体指标(IBT、 CBT′、 IR′_(IIa)、 IR′_(IIIa))中CBT′、 IR′_(IIIa)计算的pH结果精度较高；2)半干旱区f(5 me)与pH表现为强相关(-0.847),指示了基于5-甲基bGDGTs的指标同样具有重建半干旱区pH的潜力。但是目前缺乏CBT′_(5ME)-pH之间的转换函数；3)全球温度校正方程计算得出的温度误差普遍大于中国区域校正方程(中国北方、青藏高原等区域)获取的温度误差。通过整合数据重新计算发现4个区域温度校正方程(MBT′_(5ME)、 Tmr、 MAATsr、 Index 1)计算的温度结果具有较小的误差，且在半干旱区重建的温度结果更为精确；另外MAATsr、 Index 1的区域温度校正方程也适用于干旱区的温度重建，但是由于本文集成数据中包含的干旱区样本较少，因此在实际应用中需要谨慎。在未来的研究中需要加强干旱-半干旱区尤其是干旱区的地表过程研究，为建立该地区的温度校正方程提供更多有用的信息。
  • 湿润气候条件下温度对土壤磁化率影响的再认识
    胡凯程, 贾佳, 胡忠行, 杨丽雯, 范义姣, 张晓
    2022, 42(02): 461-471.
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    土壤磁性对环境因子(降水量、温度)的响应机制是古气候定量反演的重要研究内容。对北半球温带和热带地区土壤的调查表明，当年均降水量超过1000～1200 mm的条件下，土壤磁化率与降水量的相关关系由正转负。但研究区内高降水量地区通常对应高温地区，因此磁化率变化的受控机制还有待进一步厘清。对浙江中部金华山地区不同海拔土壤剖面样品进行环境磁学和漫反射光谱测试分析，并与黄土高原典型剖面进行对比，以期在前人研究的基础上探讨不同水热条件下土壤磁性变化特征及其影响因素。分析结果表明：中亚热带季风气候条件下，1)土壤中次生的主要载磁矿物为磁铁矿，同时含有较多的赤铁矿和针铁矿；相比较而言，较低的气温有利于成壤成因磁铁矿的形成，而较高的温度有利于成壤成因赤铁矿的形成；2)较高的气温有利于次生磁铁矿颗粒的粒径增大；3)与黄土高原相比，浙江金华山地区的高温条件极大地限制了细粒(超顺磁和单畴)磁铁矿的生成，而有利于生成赤铁矿，导致土壤磁性随年降水量增大而降低更显著。因此，对于发育于暖湿气候条件下土壤，在使用磁学参数反演古土壤记录的湿度历史时，应充分考虑温度的影响。
  • 洞庭湖流域夏季旱涝与降水同位素丰度的关系
    刘仲藜, 章新平, 肖卓勇, 贺新光, 饶志国, 关华德
    2022, 42(02): 472-486.
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    稳定同位素在自然界中含量稀少，对环境变化极为敏感并能够记录环境变化。水稳定同位素技术被广泛地应用于水文气象、气象诊断和古气候恢复等领域。目前关于中国南方降水中氧稳定同位素的代表性问题一直存在争议，实测同位素数据的时间跨度短、取样不连续以及各站点的空间分布不均匀都对研究产生不利影响。文章利用实测的和isoGSM2模拟的水稳定同位素数据，分析了在月、季节和年时间尺度下洞庭湖流域夏季降水量与降水稳定同位素(δ~(18)O_p)丰度的关系以及它们可能的影响因素，并利用多元线性逐步回归的方法计算了各影响因素的相对贡献。结果表明，洞庭湖流域夏季加权平均δ~(18)O_p与年加权平均δ~(18)O_p的波动趋势基本一致，均与夏季降水量存在显著负相关，流域在夏旱(涝)年时，夏季加权平均δ~(18)O_p显著偏正(负)0.48‰(0.66‰),说明流域夏季存在显著的降水量效应。湘江河水中氧同位素(δ~(18)O_r)在一定程度上也存在降水量效应，在夏涝年时，δ~(18)O_r波动幅度较大并显著偏负。在逐年夏季的统计关系上，西太副高位置偏南偏西(偏北偏东)利于降水中氧同位素偏正(负),说明流域存在环流效应。在年代际时间尺度上(9年滑动平均),夏季降水量是年加权平均δ~(18)O_p最主要的影响因素，可以解释年加权平均δ~(18)O_p变化的75%左右。Lianhua洞石笋中δ~(18)O与龙山站夏季降水量也表现出反向变化，雨除强度为-0.30‰/100 mm。可以认为，氧同位素在洞庭湖流域可以作为降水量的代用指标。以上研究结果对东亚季风区古气候重建具有积极意义，还需要更多的研究去确定局地影响因素与大尺度影响因素对降水中氧同位素比率的相对贡献。
  • 和尚洞降水氧同位素组成的季节性变化与水汽来源的关系
    周景亮, 贾伟, 高涛, 张磊磊, 李新虎, 王鹏, 王海川
    2022, 42(02): 487-503.
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    水汽来源的变化在现代水循环研究中具有重要地位，然而它对中国季风区降水氧同位素组成产生影响的大小和方式仍存在一些争议。文章依据和尚洞地区降水氧同位素组成、逐日降水量数据和后向轨迹模拟结果，使用假设检验和多元线性回归等方法，讨论了和尚洞地区降水氧同位素组成的季节性变化与水汽来源的关系。结果表明，虽然和尚洞降水氧同位素组成的季节性变化受到其他因素的影响，但主要由水汽来源的季节性变化决定。各类型水汽的性质体现在拟合结果的系数上，并且存在明显的差异。各类水汽对和尚洞降水氧同位素组成的影响差别也较大，其中影响最大的是盛行西风气团南支和太平洋型气团所携带的水汽，影响最小的是盛行西风北支所携水汽。气团对降水氧同位素组成季节性变化的影响大小与所携带水汽来源的性质、所形成降水量的总量和变化情况有关，因此不能片面地根据降水量判断各类水汽所形成的降水对研究区的影响大小。文章提出在水汽来源复杂的地区，能更精确、更细致地定量研究降水氧同位素组成与水汽来源间关系的一种新方法的同时，还清楚地表明，通过一定的统计学手段，依据足够数量的观测数据，能够直接地、定量地研究各环境指标和环境参数间相互作用机制。
  • 样品量差异对团簇同位素Δ_(47)测定的影响
    许雅芯, 朱芸, 许丽红, 柏雪, 杜垚华, 雷国良
    2022, 42(02): 504-511.
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    团簇同位素是地球化学领域的新兴技术，已成功应用于古温度重建研究。由于团簇同位素的自然丰度极低，目前碳酸盐中团簇同位素Δ_(47)测定所需要的样品量仍较大(约10 mg),因此如何在保证Δ_(47)测定值可靠的前提下，使用更少量的样品进行测定一直是各实验室努力的目标。本研究在福建师范大学稳定同位素中心，以实验室高纯CO_2气体(Gas-lab)为测试对象，基于Mat 253 Plus同位素比质谱仪双路测定模式，通过不同气体量条件下的对比测定，探讨了双路模式下样品量的差异对测量结果的影响。研究结果显示：在可变体容积储样器体积为100%、 70%、 30%和15%的设定气体量条件下，每个测定过程中Gas-lab的Δ_(47)的测定值变化范围分别为-0.047‰～0.059‰、-0.054‰～0.039‰、-0.067‰～0.083‰和-0.065‰～0.058‰,当气体量较小时，测定的Gas-lab的Δ_(47)值更为分散。因气体同位素质谱仪在不同信号强度时测定的同位素值存在差异，在气体量较少条件下测量过程中样品气和参考气离子束信号降低幅度增大，从而影响了Δ_(47)测定，使其Δ_(47)测定值呈现为更加离散的特征。为了提高数据的精确性，本文建议在测定过程中确保可变体容积储样器的体积不低于总体积的30%。
  • 白垩纪晚期-古近纪早期热事件研究进展
    赵梦婷, 邱煜丹, 马明明
    2022, 42(02): 512-528.
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    由于化石燃料大量燃烧，大气CO_2浓度跟温度都呈现快速上升趋势，这两者之间的关系是学术界研究的热点。地质历史时期发生过多次的快速增温事件，伴随着大气CO_2浓度的增加，通过研究这些气候相似型可以为上述问题提供参考和借鉴。白垩纪晚期-古近纪早期(约67～52 Ma)是地质历史时期中典型的温室气候期，在这一时期发生了一系列快速和短暂的增温事件(热事件)。热事件的发生伴随着碳同位素负偏移(CIE)、碳酸盐补偿深度(CCD)变浅、大气中CO_2含量增加及温度升高等现象，一些热事件同时还出现了环境变化和生态效应。这给我们提供了机会来研究气候变化和碳循环之间的耦合规律，帮助我们更好地预测未来气候、环境和生物变化。文章根据最新的研究成果，对白垩纪晚期-古近纪早期的热事件识别、触发机制及碳来源作了综述并提出展望。目前全球近200个地点发现系列热事件记录，绝大部分记录来自海相沉积，陆相沉积记录很少；热事件的触发机制主要有天文轨道周期、火山活动、地外天体撞击、构造抬升作用等观点；热事件碳来源主要有泥炭、永久冻土、甲烷水合物、火山及地外天体。在今后的热事件研究中应加强：1)陆相记录及其与海相记录的对比研究；2)不同热事件触发机制研究，尤其是古新世-始新世极热事件(PETM)、马斯特里赫特期末期增温事件(LMWE)等这些能够造成严重环境变化和生态效应的热事件；3)碳来源方面的研究，进一步了解几大碳库碳释放的通量和特征，并且结合地质记录、模型模拟及示踪元素来揭示热事件的碳来源。
  • 美国Bryce峡谷古新统-始新统红色层古土壤微形态特征及其指示意义
    周声芳, 刘秀铭, 毛学刚, 何玲珊, 连悦辰, 邢行
    2022, 42(02): 529-540.
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    地层中的古土壤记录了古气候环境演化的重要信息，然而年代越老的地层由于受到后期持续的地质作用，使得古土壤面貌发生很大改变，增加了识别难度。美国Bryce峡谷广泛出露的古新统-始新统Claron组一直被认为是湖相石灰岩，却呈现整体氧化红色，并显示诸多古土壤特征。文章主要采用偏光显微镜和扫描电子显微镜来探究Bryce峡谷Claron组中古土壤特征，并结合X射线衍射特征分析矿物物相，结果表明：Bryce峡谷Claron组红色层是一系列成土深浅程度不同的古土壤层，表现为干旱土和淋溶土；地层中的碳酸盐主要是淀积在土壤下部的成土碳酸盐，碳酸盐富集也表现为土壤淀积的钙结核等钙积层，从土壤学看是钙积干旱土特征而非水中沉积的石灰岩层；深浅不同的红色层代表了粘化层和钙积层等土壤层次变化；不同颜色层代表着不同的形成环境：褐红色层形成于气候比较暖干时期，而灰白色层的形成环境比褐红色层更加湿润，可能每年雨季会形成临时性积水洼地，粉红色层的湿润程度介于褐红色层和灰白色层之间。综合上述分析，本研究不支持Claron组是终年积水古湖沉积环境的看法。
  • 广东雷州半岛火山凝灰岩河流壶穴的形成机制
    黄日辉, 唐道斌, 李千, 李巧云, 周铭毅, 冯淼彦, 李彤, 刘龙龙
    2022, 42(02): 541-551.
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    河流壶穴是一种常见的河床微地貌，是基岩河床下切的方式之一。壶穴的形成受岩性、气候和动力条件等诸多因素影响，形成机制较为复杂。本研究以广东雷州半岛火山凝灰岩河流壶穴为研究对象，对壶穴的岩性特征、形态特征、空间分布特征等展开研究，分析火山凝灰岩河流壶穴的形成机制及地貌过程。结果表明：1)雷州半岛火山凝灰岩壶穴数量多，规模大，形状以椭圆形和浅型为主；受岩性和跌水坡度影响，与其他岩性的壶穴相比，火山凝灰岩中极深型壶穴数量所占比例最大；2)壶穴口径-深度关系表明，随着壶穴的发育，深度的增长速度会快于口径，但深度的增长有一定限度；3)壶穴长轴走向与岩石节理走向仅有两个方向一致，但不是主要方向，表明壶穴发育与节理关系较小；4)研究区出露的凝灰岩河床同时存在壶穴和火山弹的点分布。空间分布格局上，最近邻指数表明二者均为集聚分布模式；双变量K函数表明壶穴分布点在火山弹分布点附近表现出集聚特性，即火山弹的分布模式对壶穴的分布产生影响。火山凝灰岩壶穴的发育与凝灰岩中夹杂的火山弹有关。部分壶穴与火山弹的空间位置重合，凝灰岩中的火山弹被流水冲走后留下的凹坑为壶穴的形成提供条件，同时还可能影响壶穴的形状和发育过程。
  • 泥河湾盆地野牛坡发现早更新世旧石器
    李凯清, 岳峰, 武志军, 侯文玉, 贺伟, 卫奇
    2022, 42(02): 552-561.
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    泥河湾盆地是东亚早期人类演化与技术发展的重要区域，以密集分布上百万年前的古人类活动遗址为学术界广泛关注。目前，在区内寻找更早的古人类活动遗存仍然是旧石器考古学界的追踪热点。文章报道近年来在岑家湾台地新发现的一处早更新世旧石器地点野牛坡。野牛坡遗址地处岑家湾台地西北边缘，勘探发现石制品14件，同时伴生丰富的哺乳动物化石。石制品类型包括修理品1件、石核4件、石片8件和断块1件，其中2件多台面多片疤石核的发现，表明其古人类具备较为成熟剥片的创造性思维。石制品所在地层属于下更新统泥河湾组，伴生哺乳动物化石是早更新世泥河湾动物群的常见属种，动物群和地层对比指示其层位年龄约170万年前。野牛坡遗址的发现，扩大了探索泥河湾盆地早更新世人类活动的视野，显示在该区域有进一步发现早更新世古人类活动遗存的潜力。从石制品特点来看，野牛坡石制品属于Nihewanian文化。
  • 泥河湾盆地下沙沟剖面磁组构特征分析与古湖环境变化研究
    高显丽, 李嘉皓, 刘平
    2022, 42(02): 562-576.
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    泥河湾盆地是中国北方很重要的沉积盆地，但由于盆地范围较广，局部地区环境变化差异较大，目前对泥河湾盆地的环境变化的认识还较为局限。文章通过对下沙沟剖面(厚度260 m)的河湖相沉积物进行详细的岩石磁学和磁组构研究，以尝试恢复下沙沟地区以及盆地东部古湖环境的演化过程，希望能够对泥河湾盆地环境变化提供一些新的指示。研究结果显示，样品中磁性矿物以PSD的磁铁矿颗粒为主，部分样品中含有少量赤铁矿。下沙沟剖面的沉积物受后期扰动很小，属于正常的重力沉积。沉积物磁面理(F)比磁线理(L)更发育，磁组构参数中磁面理F、各向异性度P_j和水流速度函数Fs对环境变化的响应更加明显，古水流分析结果显示下沙沟地区没有长期稳定的流向，环境变化情况复杂。根据下沙沟剖面河湖相沉积物的磁性地层学年龄框架，以郝家台剖面顶部河湖相沉积物的年龄作为该剖面的顶界，得到了下沙沟剖面2.7～0.3 Ma的磁组构参数变化特征。结合岩性和磁组构参数变化的阶段性特征，将下沙沟地区以及盆地东部古湖环境演化历史分为5个阶段：2.7～2.4 Ma,古湖早期逐渐扩张，于早更新世达到了古湖发育的最盛时期，水体动荡，略不稳定；2.4～1.9 Ma,环境变化主要受气候因素影响，下沙沟地区水动力频繁变化，古湖经历了一次扩张和收缩；1.9～1.3 Ma,下沙沟地区的沉积主要受控于河流作用，盆地东部主要受到构造因素的影响，古湖处于持续收缩的阶段；1.3～0.9 Ma,下沙沟地区环境变化剧烈，受中更新世气候转型的影响较大，古湖东部也较大范围的受到中更新世气候转型的影响；0.9～0.3 Ma,全球气候变化剧烈，对古湖东部环境也有一定的影响，但整体还处于水体较为稳定的湖泊环境，古湖并未开始消亡。
  • 汉江流域郧县盆地柳陂酒厂和吴家沟旧石器遗址的年代学初步研究
    刘登科, 孙雪峰, 陆成秋, 易亮, 涂华, 冯小波, 郭小奇
    2022, 42(02): 577-591.
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    近些年来较多旧石器遗址逐渐在秦岭南麓汉江流域被发现和研究，其中少数遗址开展了测年研究工作，研究揭示出这些遗址年代横跨了早、中和晚更新世，但总体而言年代序列仍显薄弱。基于磁性地层学、黄土-古土壤序列和释光定年法在第四纪黄土堆积中的成功应用，我们采用这3种方法组合的综合定年策略对汉江流域郧县盆地内的柳陂酒厂和吴家沟旧石器遗址进行了测年研究。柳陂酒厂遗址剖面深度为18.0 m,其0.6 m、 0.8 m和1.1 m处的释光年代分别为126±8 ka、 145±15 ka和154±11 ka,因此该遗址上层石器文化层的年代为0.15～0.13 Ma;在剖面13.5 m处发现了B/M地磁极性倒转，同时结合磁化率曲线和野外地层，以及与黄土高原洛川剖面黄土-古土壤序列对比情况，我们推断下层石器文化层处于S_7古土壤层，年代约为0.78～0.71 Ma。吴家沟遗址剖面深度为9.0 m,在6.2 m处也出现了B/M地磁极性倒转，同样与黄土高原洛川剖面黄土-古土壤序列对比，我们推断其石器文化层也处于S_7古土壤层，年代与柳陂酒厂遗址下层石器文化层同期，约为0.78～0.71 Ma。这两处旧石器遗址出土的石制品特征与整个秦岭地区旧石器工业面貌一致，相关测年结果填补了秦岭地区中更新世早期古人类演化年代框架的薄弱环节，进一步丰富了我国同时期旧石器时代遗址点的数量，而且表明秦岭地区在约0.9～0.6 Ma阶段可能是我国古人类演化的核心区域。
  • 安徽繁昌癞痢山东裂隙早更新世异仓鼠
    王一飒, 王元, 黄柏挺, 徐繁, 金昌柱
    2022, 42(02): 592-602.
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    文章详细记述了产自安徽繁昌癞痢山东裂隙堆积的异仓鼠化石。化石产地位于长江下游南岸的繁昌，与著名的人字洞古人类活动遗址相距仅数米，2020年我们首次对该裂隙堆积进行了系统发掘，已采集到数百件哺乳动物化石标本，其中异仓鼠属(Allocricetus)化石居多。异仓鼠属在我国最早的地史记录为上新世早期，最晚则延续到中更新世的周口店期，而且常与重要的古人类遗存伴生。东裂隙的标本依臼齿尺寸较大，M1的前边尖从前面二分且唇侧者稍大、无前小脊刺发育且中脊较短，m1缺失下中脊，m2下中脊发育较差，m3发育下中脊并伸至齿缘且m3长于m2等特征最相似于早更新世的艾克氏异仓鼠(A.ehiki);然而，周口店第十八地点的艾克氏异仓鼠的M1发育前小脊刺，湖北建始龙骨洞的m2下中脊较明显等形态特征比东裂隙的标本稍显原始，因此暂定为艾克氏异仓鼠(相似种)Allocricetus cf.A.ehiki。鉴于繁昌东裂隙动物群兼具有早更新世—中更新世过渡的性质且出现Allocricetus cf.A.ehiki,推测东裂隙动物群的地质时代为早更新世晚期。东裂隙的异仓鼠很可能是该种在我国的末现位。
  • 北京路县故城遗址T3003J4出土的褐家鼠遗存及其情境分析
    王照魁, 武仙竹, 封世雄, 孙勐
    2022, 42(02): 603-612.
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    北京汉代路县故城遗址为“2016年度全国十大考古新发现”之一。2020年在IVT3003J4发掘中，在井底的木水桶里清理出1件褐家鼠头骨标本，其颅全长47.88 mm,颅基长47.50 mm;齿冠使用磨蚀痕迹严重。通过测量数据和磨耗使用痕观测，该个体是我国考古中发现的年龄最大、体型最大的个体。其上颌颊齿还明显存在左、右使用不均衡情况。在我国动物考古中，该褐家鼠遗骸是从水井考古中发掘出土的唯一一例，同时也是我国城市考古中发现的唯一一例褐家鼠遗骸。该发现对研究自然界褐家鼠生态演化、我国古代城市何时出现褐家鼠与人类伴生等有重要意义。在运用“考古学情境分析”方法研究后，显示该褐家鼠遗存应是东汉初年彭宠之乱路城对峙战中，彭宠部属可能用褐家鼠尸体荼毒井水时所遗留。路城对峙战后，中国走向了国盛民富的“光武中兴”时代，该褐家鼠遗骸为此次特殊历史战争提供了重要见证。路县故城遗址褐家鼠遗存研究，通过动物考古和“情境分析”的结合，再现和解析了中国光武中兴之前路城对峙战的重大历史转折，是考古工作活化和再现历史场景的重要探索。
  • ASMI 6夏季风增强事件的双峰结构
    程彩玉, 刘粤峰, 谢宇, 周梦涛, 陈琼, 于溪川, 严晟江, 彭小桃, 程珂, 周厚云
    2022, 42(02): 613-616.
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    <正>可以精确定年和高分辨率采样的岩溶洞穴沉积为解释一些气候事件的详细变化过程提供了条件，有助于准确了解气候事件的驱动机制，为预测今后的气候环境变化提供科学参考。在中国季风区，基于岩溶洞穴沉积的夏季风气候重建发现对应于北大西洋地区的 D/O 事件，夏季风也呈现出 显 著 加 强~([1])，即 后 来 所 称 的 ASMI ( Asian summer monsoon interstadial) 事件~([2])。早期将 ASMI 事件归因于北大西洋地区的 D/O 事件; 后来越来越多的研究工作发现南极温度变化也对 ASMI 事件产生了显著影响~([3～5])，但是否存在南极温度变化主导了 ASMI 事件，迄今为止尚未见报道~([6～7])。