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  • 2023年, 43卷, 第06期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 沁水盆地石炭纪-二叠纪海陆交互相含煤旋回的天文周期驱动
    褚江曼, 刘亮亮, 邵龙义, 周家民, 陈平, 白建平
    2023, 43(06): 1513-1525.
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    沁水盆地石炭纪-二叠纪海陆过渡相含煤岩系发育明显的旋回性，这些沉积旋回与天文周期信号有良好的对应关系。本研究基于古气候替代指标自然伽马(GR)测井数据，通过Acycle软件进行时间序列分析，识别其中的天文周期信号，并建立经405 ka长偏心率校准的天文年代标尺。根据频谱分析确定出沁水盆地4个钻孔剖面晚石炭世至早二叠世的405 ka长偏心率周期、 92.4～128.7 ka的短偏心率周期、 33.5～48.1 ka的地轴斜率周期以及19.7～23.2 ka的岁差周期，这些周期参数与石炭纪-二叠纪天文轨道旋回周期相近，说明相关沉积记录受到地球轨道周期的驱动。根据天文轨道周期约束的浮动天文年代标尺，可将区内含煤岩系沉积时限约束在6.9 Ma。对层序地层格架和年代标尺的综合分析表明，沁水盆地本溪组顶界沉积年龄为300.00 Ma,太原组沉积年龄为300.00～295.28 Ma,山西组为295.28～293.95 Ma,据此计算出的层序1沉积时限为1500 ka,沉积速率约为2.7 cm/ka,该时期主要发育潟湖及滨外碳酸盐陆棚相；层序2沉积时限为4070 ka,沉积速率约为3.0 cm/ka,该时期沉积相以潮坪、潟湖及滨外陆棚为主，并向三角洲相过渡；层序3沉积时限为1330 ka,沉积速率3.7 cm/ka,发育三角洲相。沉积速率总体呈现逐渐加快的趋势，且海陆过渡相地层沉积速率较海相地层快。本研究建立的天文年代标尺可为区内含煤岩系古环境演化分析提供高分辨率的年代地层格架。
  • 华南纳庆剖面早二叠世沉积记录对米兰科维奇旋回的响应
    刘孟凯, 房强, 吴怀春, 黄文韬, 时美楠, 张世红, 杨天水, 李海燕
    2023, 43(06): 1526-1537.
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    早二叠世晚期发生了显生宙以来规模最大的冰川消退事件，地球气候经历了由冰室向温室的转变。然而，低纬度地区对此次气候变化的响应细节仍存较多疑问。华南板块在早二叠世位于古特提斯洋中，发育连续的海相碳酸盐岩沉积序列对气候变化响应敏感。本研究利用高分辨率Fe元素含量作为古气候替代指标，对贵州省罗甸县纳庆剖面392.3 m至487.9 m的下二叠统亚丁斯克阶-空谷阶四大寨组进行旋回地层学研究。频谱分析显示研究段具有显著的7.46～10.46 m、 2.01～3.15 m、 0.46～0.68 m、 0.27～0.39 m谱峰，其比例约为26.7:7.8:1.7:1,与利用La2004模型推算的早二叠世天文轨道周期比例(23.9:7.4:1.9:1)基本一致。利用405 ka偏心率校准的Fe元素序列存在405 ka、 117 ka、 90 ka、 30.1～35.8 ka、 15.6～22.9 ka周期信号，表明沉积记录受到米兰科维奇旋回控制。估算出研究段的平均沉积速率为2.15 cm/ka,构建了288.1 Ma至282.9 Ma,持续时间约为5.16 Ma的高分辨率天文年代标尺。研究证实周期约为1.36 Ma的超长斜率旋回控制了海平面的升降，但其控制机制在冰室和温室两种气候状态下并不相同。超长斜率旋回在冰室状态下通过控制高纬度冰川消长影响海平面变化；在温室状态下，斜率旋回或通过影响大陆含水层控制海平面升降。
  • 中三叠世早中期华南古海洋磷富集演化及其对天文驱动力的响应
    刘冬洋, 黄春菊, 李明松, 陈文汉, 褚润健
    2023, 43(06): 1538-1546.
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    海洋的初级生产力是全球磷循环的重要环节，响应并且影响着全球气候变化。通过探讨地质历史时期的古海洋生产力的变化及其驱动机制，为预测未来全球气候变化提供重要启示。中生代古海洋生产力变化及其对轨道尺度的气候变化的响应和驱动机制仍不清楚，有待于进一步研究。本研究以贵州关岭永宁镇剖面中三叠世关岭组地层(约2.467亿至2.425亿年前)为对象，通过旋回地层手段分析沉积物中磷(P)含量的变化及其周期，揭示古海洋生产力在轨道尺度上的驱动机制。研究发现，中三叠统沉积物中P/Al比值的变化对长、短偏心率天文周期的响应较为稳定和显著，并与反映大陆风化和夏季风强弱的Fe/Al比值在10万年以上尺度上，特别是在40.5万年长偏心率周期上呈现出显著的反相位关系，进一步印证P是对冬季风的响应而Fe是对夏季风的响应这一假说。该时期古海洋生产力的大幅提升和海平面上升及生物辐射相一致，但滞后于古气候的变化，体现了古海洋生产力控制因素的复杂性。
  • 中三叠世鄂尔多斯盆地富有机质页岩发育的天文调控
    张瑞, 金之钧, 李明松, 刘全有, 李鹏, 魏韧, 王蒙, 贺翔武
    2023, 43(06): 1547-1561.
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    地球轨道周期引起的气候波动是富有机质页岩发育的重要驱动因素。陆相页岩沉积相变快，非均质性强，天文信号识别和解译面临一定挑战。在中三叠世拉丁期，鄂尔多斯盆地广泛发育了长7段富有机质页岩，是研究陆相有机碳埋藏和古气候变化的优良素材。本研究选取鄂尔多斯盆地伊陕斜坡南部Y1011钻孔中三叠统长7段地层为分析对象。长7段取芯长度为65.93 m,主要岩性为黑色页岩、灰色粉砂岩和灰黑色泥质粉砂岩组合。使用便携式X射线荧光光谱仪在长7段岩芯表面测得1265条数据，使用碳/氮分析仪获取了长7段207块岩芯样品的总有机碳(TOC)与总氮(TN)含量。结果显示，TOC变化范围为0.38%～14.87%, C/N比值范围为3.98～15.63,表明浮游藻类是沉积物有机质的主要来源，同时部分混合了陆生维管束植物的贡献；通过长7段Rb/Sr与TOC时间序列的频谱分析，识别出稳定的地球轨道周期信号；对最显著的21.8 m沉积旋回进行天文调谐，获得长7段沉积持续时间约为1.29 Ma;结合高精度年龄锚点，揭示出长7段底界面和顶界面的年龄分别为241.56±0.22 Ma和240.27±0.22 Ma。长7段页岩沉积非均质性特征、古生产力与有机质保存旋回变化的响应周期均为405 ka;偏心率对岁差具有调制作用，通过驱动季风降雨与大陆风化的波动，控制湖盆初级生产力输入旋回。对硫酸盐还原指数(SRI)时间序列提取到405 ka旋回，揭示了有机质的消耗与保存在地球轨道力影响下的周期性演化。在405 ka长偏心率高值时期，高生产力与保存条件的耦合有利于长7段页岩有机质富集。拉丁期湿润气候事件与秦岭造山带火山活动等地质事件对富有机质页岩沉积具有协同控制作用。本研究为探索地球多圈层相互作用控制的陆相有机碳埋藏提供了案例参考。
  • 中侏罗世泥炭地净初级生产力及其对全球碳循环的响应——以吐哈盆地沙尔湖煤田为例
    黄杨杨, 李新宁, 黄蝶芳, 周家民, 孙斌, 王兴刚, 邵龙义
    2023, 43(06): 1562-1572.
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    泥炭地具有明显的碳汇能力，对减缓全球气候变化有着至关重要的作用，煤作为泥炭地的最终产物，保存有丰富的泥炭地发育时期的古环境信息，成煤泥炭地碳聚集速率和净初级生产力(NPP)可以作为恢复古气候的替代指标。吐哈盆地南缘沙尔湖煤田ZK9E02钻孔中侏罗统西山窑组发育视厚度为121.97 m的煤层(C8),本研究使用频谱分析对其进行米兰科维奇轨道周期的识别及成煤泥炭地发育时限的估算，然后利用该时限，结合煤的碳含量以及煤化作用阶段的碳损，计算出成煤泥炭地的NPP,进而探究成煤泥炭地的碳汇能力与碳循环关系。研究发现，所研究煤层的自然伽马测井曲线中蕴含着约405 ka长偏心率、约95 ka短偏心率、约37.6 ka斜率、约18.2 ka岁差的米兰科维奇旋回天文周期，计算出该成煤泥炭地发育的煤层沉积约2218.54～2347.03 ka。该煤层碳含量74.54%,考虑到煤化过程中的碳损失约为26.75%,恢复出成煤期泥炭地碳聚集速率为66.11～69.86 g C/m~2·a, NPP为265.2～280.2 g C/m~2·a。控制泥炭地NPP的主要因素有CO_2含量、古纬度、古大气温度等，研究区较低的泥炭地NPP水平与当时CO_2含量过低或古纬度较低有一定关系。泥炭地NPP在一定程度上反映着大气中CO_2的变化，进一步用来揭示全球碳循环对气候变化的动态响应过程，这对“深时”高分辨率的古环境研究有重要意义。因此，预测泥炭地NPP的水平，研究生态系统中碳元素的最终去向，亦有利于更好地认识到全球碳循环过程中泥炭地的“碳汇”角色，助力实现“碳达峰、碳中和”目标。
  • 松辽盆地松科2井早白垩世沙河子组天文年代标尺
    麻晓娟, 李山, 褚润健, 房强, 时美楠, 吴怀春
    2023, 43(06): 1573-1583.
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    对松辽盆地白垩纪国际大陆科学钻探工程——松科2井的沙河子组自然伽马测井数据(GR)开展了详细的旋回地层学研究。频谱分析结果揭示，沙河子组上段(3336～4727 m)具有142～188 m、 44～57 m、 14 m和7～9 m的沉积旋回；下段(4727～5960 m)具有170～205 m、 44～61 m、 16～18 m和7.5～11.5 m的沉积旋回。这些沉积旋回的周期之比近似早白垩世天文轨道周期之比20:5:2:1,将这些沉积旋回依次解释为405 ka长偏心率、约100 ka短偏心率、约37 ka斜率和约20 ka岁差旋回。相关系数法(COCO)通过统计检验获得上、下段地层沉积速率约为40 cm/ka和56 cm/ka,支持了该天文周期的解释。对405 ka长偏心率沉积旋回信号进行带通滤波，并以松科2井3961 m处凝灰岩样品的锆石U-Pb二次离子探针年龄(U-Pb SIMS)113.9±0.9 Ma为锚点，建立了松科2井沙河子组(112.3～118.2)±0.4 Ma的“浮动”天文年代标尺，其持续时间约为5.92±0.4 Ma。本研究为确定早白垩世升温过程中松辽盆地重大环境和地质事件的年代提供了新的年代学约束，为该时期全球海、陆相地质事件对比提供了年代学基础。
  • 白垩纪大洋缺氧事件2(OAE 2)期间的百年到千年周期
    刘钰源, 唐闻强, 周羽漩, 王晨浩, 马超
    2023, 43(06): 1584-1596.
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    太阳周期是地球气候系统的重要调节因素之一。深时地质时期由于时间跨度长以及高分辨率数据的缺乏，导致太阳周期的研究还存在欠缺。本研究以北美西部内陆海白垩纪Iona-1钻孔岩芯Eagle Ford组(42～153.41 m)为对象，以泥灰岩中明暗纹层的高分辨率(230μm)灰度数据为载体，开展了详细的旋回地层学分析。结果表明，白垩纪大洋缺氧事件2(OAE 2)期间存在781～1150 a、 188～242 a、 79～126 a、 38～50 a的周期信号。通过与过去9400年以来重建的太阳总辐照度(TSI)对比，这些周期被解释为太阳周期中的Eddy周期(约1000 a)、 de Vries-Suess周期(200～250 a)、 Gleissberg周期(88～120 a),其中38～50 a的周期虽然在全新世太阳活动记录中未发现，但地质时期存在类似的周期，认为可能是Bruckner周期(30～50 a)。Bruckner周期仅在OAE 2期间存在，这可能是由于不同的沉积环境导致不同时间段对该周期的差异性响应。结合深时中已发现的一些太阳周期记录，本研究认为太阳活动在过去几十亿年中有效地影响了气候变化，从而影响沉积过程。太阳活动对陆地气候和大气-海洋过程产生影响，进而导致了海洋有机物含量、氧化还原条件和生物群落的差异。这些因素共同促成了北美西部内陆海白垩纪沉积物中毫米级明暗纹层的形成。上述研究成果可为深入了解OAE 2气候效应以及现今温室效应下的极端气候变化提供一定借鉴。
  • 白垩纪大洋缺氧事件2(OAE 2)的天文年代学对比研究
    李雪霜, 张坦, 马超
    2023, 43(06): 1597-1613.
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    白垩纪中期大洋缺氧事件2(OAE 2)是地史时期一次全球性重大古海洋和古气候事件，记录了地球温室期全球碳循环扰动和地球系统反馈过程的重要信息。由于全球不同剖面OAE 2年代学约束仍存在争议，制约了对这一全球性事件成因机制的认识。针对上述问题，本研究选取了全球不同纬度带的8个剖面，通过对碳同位素和硬等温剩余磁化率数据进行旋回地层分析，开展了OAE 2天文年代学研究。结果显示，研究剖面的OAE 2发生时间被约束在94.55～93.98 Ma,结束时间被约束在93.80～93.17 Ma,持续时间为430～910 ka,不同剖面的OAE 2起止时间和持续时间存在差异。火山活动为海洋环境提供了营养物质，暂时性的全球海洋连通性影响了火山喷发物质搬运，季风强弱影响了陆源物质风化速率和火山喷发物、陆源剥蚀物的搬运，故剖面地理位置及其与火山活动区域的距离、海洋连通性和季风活动共同影响OAE 2的起止时间和持续时间。OAE 2的发生阶段大致与短偏心率调制周期极大值时期(即约2.4 Ma超长偏心率周期)或从较大值向极大值过渡时期对应，且天文理论曲线La2010d中约2.4 Ma超长偏心率周期也为极大值时期或从较大值向极大值过渡时期。在此天文轨道配置下，气候季节对比性明显增加，增强的季风降水导致陆地向海洋输送的营养物质增加，海洋初级生产力提高，造成海水缺氧，随后大量有机质的分解进一步导致了O_2消耗，这些因素的共同作用可能促进了大洋缺氧事件的形成。相反，OAE 2的结束阶段与超长偏心率周期较小值时期对应，此时气候以低季节性对比为特征，季风降水减弱，水柱混合良好，从而提高海洋中间和底部水域O_2浓度，这些因素的共同作用可能导致大洋缺氧事件的结束。在OAE 2期间，天文轨道周期驱动的季风强度的变化，通过影响陆源物质的剥蚀以及陆源和火山喷发物质的搬运、海洋水体分层状况等，在OAE 2演化中扮演着重要角色。
  • 天文周期约束下始新统湖相地层页岩岩相组合类型及其发育模式——以北部湾盆地涠西南凹陷流沙港组为例
    李国萃, 石巨业, 樊太亮, 胡德胜, 游君君, 李一凡, 高志前, 邓成昆, 范家豪, 周刚
    2023, 43(06): 1614-1629.
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    北部湾盆地涠西南凹陷油藏储量丰富。其中，始新统流沙港组发育主力烃源岩层系，以湖相泥页岩沉积为主，沉积厚度较大，具有较高的稳定性与连续性。对流沙港组进行旋回地层学及岩相组合的研究可为盆地内勘探新区页岩油甜点精细预测与评价提供重要指导。本研究以涠西南凹陷始新统流沙港组为例，以GR测井曲线为替代性指标，对其进行数据预处理、频谱分析、滤波和调谐分析，识别了研究区多口井的天文周期，以长、短偏心率、斜率及岁差周期(405 ka、 100 ka、 40 ka和20 ka)作为四、五、六、七级层序划分参考曲线，将流沙港组三段上亚段至流沙港组二段下亚段(简称流三上-流二下)划分为14个四级层序，44个五级层序，建立了研究区高精度等时地层格架。基于有机质丰度、矿物组成特征等，将流三上-流二下页岩划分为九类13种岩相类型，并依据岩芯、岩相及曲线变化特征，以五级层序为单元，划分出A型、 B型和C型3种岩相组合类型，分析了不同岩相组合的特征和沉积环境，建立了天文周期约束下湖相页岩岩相组合发育模式。结果显示，流三上亚段水体较浅，陡坡带、缓坡带及二号断裂中央隆起区岩相组合主要为A型；深湖-半深湖区以C型和B型为主。流二下亚段水体较深，仅在滨岸带发育A型，二号断裂中央隆起区主要发育B型，半深湖-滨浅湖区发育B型和C型，深湖区均为C型。研究成果不仅为涠西南凹陷页岩油甜点精细预测提供了有力支撑，也为其他陆相盆地页岩岩相组合发育模式提供了参考模板，对页岩油的勘探开发具有重要意义。
  • 天文驱动下的中始新世东营凹陷气候水文演化与有机质富集机理
    马义权, 施玲娜, 刘惠民, 陆永潮, 张晨, 马超
    2023, 43(06): 1630-1642.
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    中始新世是古近纪温室气候到冰室气候的重要过渡期，对该时期气候演化的认识主要来自海相沉积记录，而来自陆相沉积记录的证据相对较少，因此探索该时期陆相气候特征和演化规律具有重要意义。渤海湾盆地东营凹陷始新统沙河街组的沙四段-沙三段富有机质页岩层系不仅是我国东部陆相页岩油勘探的重点层段，而且为系统研究中始新世陆相气候演化提供了详实的地质记录。本研究以东营凹陷N1井中始新统(沙四下亚段顶部-沙四上亚段-沙三下亚段下部)厚度约253 m的富有机质页岩层系为分析对象，利用伽马(GR)测井曲线，结合沉积速率定量估计的相关系数法(COCO),开展旋回地层学研究，建立了天文年代标尺。在此基础上，进一步综合Ca和Ti含量、 Fe/Al比值以及TOC含量数据，探讨天文驱动力对中始新世东营凹陷气候水文演化和有机质富集的控制作用。结果表明，N1井研究目的层段的沉积年龄为45.06 Ma至40.45 Ma,记录的沙四上亚段延续时间为2.76 Ma,与具有良好年代框架的东营凹陷FY1井的分析结果一致。通过建立偏心率周期与高频层序的对应关系，以GR时间序列的405 ka长偏心率周期作为四级层序的参考曲线，以约100 ka短偏心率周期作为五级层序的参考曲线，将研究目的层段划分出11个四级层序和45个五级层序。研究结果显示，在约41.6 Ma之前，TOC含量、 Ca含量和Fe/Al比值时间序列的405 ka周期与Ti含量时间序列和La2010d的405 ka周期呈反相关系；在约41.6 Ma之后，TOC含量、 Ca含量和Fe/Al比值时间序列的405 ka周期与Ti含量时间序列的405 ka周期依然是反相关系，但与La2010d的405 ka周期转为正相关系。这说明在约41.6 Ma前后，长偏心率周期影响下的东营凹陷的陆源输入、古生产力、氧化还原条件以及有机质富集机理具有显著差异，这可能与天文驱动力和该时期区域气候变化(总体由干旱转为潮湿)的叠加效应有关。
  • 岩相韵律数字化在旋回地层学研究中的应用——以我国西北新生代湖泊沉积为例
    姚旭, 戴霜
    2023, 43(06): 1643-1661.
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    我国西北地区新生代广泛发育河湖相沉积，表现为红色泥岩为主体、夹有绿色泥岩和石膏薄层的岩相韵律性变化，目前已有多种古气候指标揭示千年至百万年尺度古环境、古气候演变规律。但是这些旋回地层剖面中红色泥岩和绿色泥岩(石膏)岩相韵律变化特征及其蕴含的轨道尺度湖泊水文演化并未受到广泛关注。本研究以天文解决方案的韵律化为基础，在酒泉、西宁盆地新生代旋回地层中开展岩相韵律数字化研究，明确了岩性等级和层偶指标所记录的地球轨道周期为相反相位，暗示二者代表不同类型的古气候指标，可能从不同方面记录了盆地水文循环和沉积过程。酒泉盆地中新世岩相韵律的等级和层偶指标共同记录了长偏心率和长斜率的地球轨道“节拍器”周期，西宁盆地始新世岩相韵律的等级和层偶序列主要受偏心率周期驱动、单个红色泥岩-石膏层偶的沉积限时以12万年为显著周期。目前西北地区新生代地层学研究中已有高分辨率古气候指标的数据支撑，然而岩相韵律数字化应该受到重视，其保存的轨道周期和相位变化，有助于深入理解从天文轨道驱动、古气候演化到沉积环境响应的关键过程。
  • 斜率调制周期影响黄土高原夏季风降雨机制初探
    张睿, 曹毓戈, 黎晓娟, 秦婕, 魏小浩, 马明浩, 张东越, 徐永, 岳乐平, 弓虎军, 李建星
    2023, 43(06): 1662-1674.
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    晚中新世以来，全球气候和生态系统发生了显著变化。中国黄土高原地区广泛堆积的风成红粘土沉积层序蕴含着晚中新世-上新世时期丰富的古气候变化记录，对破译地质历史时期的古气候和理解现代全球气候变化具有重要意义。本研究选取了黄土高原由西向东的6个代表性风成红粘土剖面进行分析，旨在探索其中的周期性降雨模式。借助磁化率这一对夏季风活动较为敏感的代用指标，对黄土高原不同地区的红粘土剖面进行了系统的频谱分析。结果揭示，红粘土中表现出明确的400 ka偏心率周期，以及1.2 Ma和173 ka的斜率周期。进一步的研究中，分析了位于20°N的中国东南沿海和40°N的黄土高原北界的日照量以及两者之间的日照梯度。在这一范围内，太阳辐射的振幅调制(AM)主要显示出400 ka和100 ka的偏心率周期，而其纬向日照梯度不仅呈现偏心率周期，更明显地展现了1.2 Ma和173 ka的斜率调制周期。这也解释了黄土高原的季风气候除了受常规的偏心率周期调控外，还受到1.2 Ma和173 ka斜率周期的制约，尤其是1.2 Ma周期的影响尤为显著，为晚中新世至上新世季风变化提供了新的时间参考框架。斜率周期通过调整太阳辐射的纬向差异，进而影响热带辐合带(ITCZ)的位置和海陆温差，从而对夏季风的强度产生作用。
  • 陆-海碳收支过程驱动的晚中新世气候-碳循环耦合演变机制
    杜金龙, 田军
    2023, 43(06): 1675-1687.
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    晚中新世见证了近10 Ma(1 Ma=1百万年)以来全球范围内最显著的大洋碳同位素负偏与全球气候变冷事件，两者的先后发生为研究地球表层系统中碳循环与气候耦合演化机理提供了关键的时间窗口。但是，大洋碳循环事件与全球气候变冷之间的联系却缺乏合理的解释。本研究综述前人对全球变冷和大洋碳位移事件的机制解释，提出了陆-海碳收支变化驱动两者耦合演变的新假说。借助现有模式输出，晚中新世8 Ma至6 Ma期间陆地向海洋的碳通量增加了约2.1万亿吨，主导了大洋海水碳同位素的负偏移，并通过海洋碱度和营养盐的增加促使大气二氧化碳浓度降低约25%,从而可能进一步驱动了全球变冷事件；而高纬海洋的冷却则可能通过影响海洋表面溶解泵效率，调控洋盆尺度海洋储碳模式。
  • 青藏高原错鄂钻孔更新世早期古气候变化周期及其气候-构造意义
    丁盛昌, 朱照宇, 闫义
    2023, 43(06): 1688-1702.
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    青藏高原在晚新生代的构造隆升对全球气候环境变化影响巨大，因此研究青藏高原构造隆升与气候变化之间的关系具有重要意义。以往对青藏高原湖泊沉积物古气候重建研究多集中于晚更新世至全新世阶段，而更新世早期的相关研究较为缺乏。错鄂钻孔(CE)揭露了整套第四纪地层，其中岩芯124.6～174.4 m地层连续，古地磁年龄约为1.8～2.6 Ma,是进行青藏高原更新世早期古气候变化周期及其影响因素研究的良好材料。本研究使用Acycle软件对错鄂钻孔1.8～2.6 Ma的425个样品磁化率(χ)、饱和等温剩磁(SIRM)和非磁滞剩磁磁化率(χ_(ARM))3个磁学指标进行频谱分析。频谱分析结果显示3个磁学指标均表现出100 ka和22 ka的周期。其中，100 ka周期可能是受东亚季风的影响，说明在更新世早期，东亚季风可进入高原内部影响错鄂湖区的气候变化；22 ka周期可能是源于印度季风的影响。全球冰量在这一时期对东亚季风和错鄂湖区气候环境变化影响较小，因此错鄂钻孔中没有记录到41 ka的周期。2.2 Ma时岩芯磁化率100 ka周期滤波振幅变大，结合前人孢粉记录显示这一时期存在一次气候干旱事件，推测2.2 Ma时青藏高原发生局部构造活动导致印度季风对错鄂湖区的影响减弱，并发生干旱事件。这也使得错鄂湖区在2.6～2.2 Ma气候变化主要受印度季风影响，在2.2 Ma之后转变为主要受东亚季风影响。
  • 泉州、晋江地区新生代红土地层划分的初步探讨
    袁宝印, 郝青振, 许冰
    2023, 43(06): 1703-1710.
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    南方红土是我国秦岭-淮河以南广泛分布的新生代土状堆积，其重要性与北方风尘沉积可相提并论。自20世纪30年代开始，经历几代科学家不断地调查和研究，除一致认为它们是新生代红色风化壳以外，对其岩性特征、形成时代、地层划分、环境信息等各种问题都存在复杂的争论与不同意见，使其至今未能在我国新生代地质与环境研究中发挥其应有的重要作用。本研究通过在福建泉州、晋江地区新生代红土的调查和分析，根据其岩性特征及推测年代，将该区的红土划分为新近纪砖红壤红土、早更新世铁锰膜红土、中更新世中期网纹红土、中更新世晚期厚层红化土、晚更新世薄层红化土等5种类型，它们蕴涵了形成时的气候带及相应环境信息，为后续研究确定东亚气候环境的空间变化过程提供了依据。
  • 晚更新世以来冲绳海槽天文驱动的气候变化:来自CSHC-15钻孔的证据
    王蒙, 李清, 窦衍光, 蔡峰, 李明松
    2023, 43(06): 1711-1721.
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    东海冲绳海槽是一个年轻的弧后盆地，自中新世以来接受了来自长江、黄河以及陆架输送的物质，具有高沉积速率和富有机质等沉积特征，但是沉积记录的年代学约束较为薄弱，影响了对气候信号变化的解读。本研究以冲绳海槽中北部CSHC-15钻孔的60 m连续样品为对象，选取高分辨率的主微量元素含量作为古气候替代指标开展天文年代学分析，采用碳同位素测年数据和底栖有孔虫氧同位素记录作为年龄约束，建立该钻孔约200 ka以来的沉积记录变化。通过对沉积物时间域Al、 K、 Ti等主微量元素含量序列进行频谱分析，观察到显著的100 ka短偏心率、 41 ka斜率、约23 ka岁差以及10 ka半岁差周期。由于该钻孔的底栖有孔虫种属存在差异，在没有放射性同位素年龄的约束下，氧同位素值与国际标准曲线LR04的对比结果效果不佳。因此，本研究利用La04天文轨道模型的岁差周期进行约束，进行精细的天文调谐，以获得可靠的地层年代框架；此外，结合贝叶斯统计的年龄模型分析方法，计算了该天文年代标尺的误差范围，从而进一步提高了对冲绳海槽晚更新世以来沉积记录年代的可靠性，其结果有助于深入探究气候变化和环境演化的影响。
  • 米兰科维奇冰期旋回理论中的“4万年周期问题”:回顾与展望
    颜余真
    2023, 43(06): 1722-1729.
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    米兰科维奇理论认为地球轨道的天文周期调控北半球高纬地区夏季接收太阳辐射的强度，进而驱动第四纪地表的冰期-间冰期旋回。20世纪60年代以来，米兰科维奇理论预测的天文周期在第四纪海洋沉积物中得到了印证，看似证明了该理论的正确性。但大量新记录的出现给经典米兰科维奇理论带来了挑战，早更新世的“4万年周期问题”——即为何早更新世的冰期旋回中没有岁差周期——就是其中之一。目前对于该问题的两种回答包括：1)南、北半球冰盖分别受当地夏季太阳辐射强度的驱动；2)早更新世冰期受北半球夏季累积太阳辐射量驱动。不难发现，这两种假说均默认了米兰科维奇理论中“高纬地区是驱动地球气候演变关键区域”的假设，争议的点仅在于岁差是否影响了高纬度冰盖的变化，这或许是“4万年周期问题”至今悬而未决的原因。未来要解决早更新世乃至整个第四纪冰期旋回的问题，或许目光要跳出高纬地区，考虑低纬过程以及高-低纬之间的相互作用。
  • 1901～2020年中国西北地区干湿变化的时空特征
    肖安国, 麦迪娜木·买买提, 黄春菊
    2023, 43(06): 1730-1738.
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    西北地区是我国西部大开发的主战场和重要的生态安全屏障，研究西北地区在全球变化背景下的干湿演化规律对我国高质量发展具有重要意义。本研究选取0.5°空间分辨率的逐月标准化降水蒸散指数(SPEI)格点数据集，利用Mann-Kendall趋势检验、 EOF经验正交函数分解以及小波分析等方法，探索西北地区1901～2020年月尺度、年尺度、 4年尺度的干湿变化时空演化特征。研究结果表明，西北地区SPEI值总体上呈逐渐下降的趋势。空间变化上，西北地区干湿变化情况存在明显的空间分异，研究区西南和西北部分表现为湿润趋势，而在中部和东部则表现为干旱趋势，这种反相变化特征在长时间尺度干旱上表现更加明显。时空模态的分解表明，西北地区月尺度干湿演化具有空间一致性，而在较长时间尺度上，区域干湿演化跷跷板模式占据主导地位，且这种空间差异模式在1990年代末期明显增强。在时间变化上，西北地区干旱具有较显著的2～8年短时间尺度的周期性变化规律，同时具有明显且连续的约11年和约22年长时间尺度的周期性变化特征。基于本分析结果，可以推断西北地区干湿变化时空演化特征可能受太阳活动和厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)等因素的影响。研究结果还表明，SPEI指数在中国西北地区干旱分析研究中具有较好的适用性，研究结果可为该地区预防干旱事件和适应气候变化工作提供参考。