青藏高原东北部风成沉积微量元素揭示的全新世千年尺度气候变化*

通过对青藏高原东北部共和盆地典型古土壤—风成砂剖面的释光（OSL）年代测定和沉积物中微量元素的分析,重建了区域全新世千年尺度的气候变化过程。研究表明,除Co、Rb、Sr和Ba以外的12种微量元素所反映的气候变化规律较显著,其含量变化曲线上的峰值段对应于古土壤层而谷值段对应于风成砂层,这一现象可作为气候暖湿、冷干波动的标志;区域全新世气候变化可分为以下阶段：11.8～10.0 ka气候寒冷干燥,10.0～9.2 ka气候逐渐趋于暖湿,9.2～4.6 ka气候相对冷干,4.6～0.7 ka气候相对暖湿,0.7 ka以来气候明显寒冷干燥;区域全新世气候变化中存在8次寒冷事件,与青藏高原和北大西洋揭示的寒冷期具有明显的对应关系,表明共和盆地千年尺度的气候变化与全球气候变化具有一致性。     

中全新世云南寻甸地区气候演化与冷干事件的石笋记录

通过对云南寻甸XR1石笋进行TIMS-U系测年、氧碳同位素和沉积速率变化分析,重建了寻甸地区中全新世季风气候演化模式:(1)8.0～6.0 ka BP为温暖湿润期;(2)6.0～5.1 ka BP为气候突变期,温湿向冷干转变;(3)5.1～2.1 ka BP为气候恢复期,气候从冷干逐渐恢复到中全新世正常的气候水平.XR...     

毛乌素沙漠东南缘全新世剖面光释光年代及古气候意义

在毛乌素沙漠东南缘锦界地区发现的具有3层深棕色至黑色古土壤的全新世剖面,记录了至少3次大型沙地固定与活化的交替演化.在锦界剖面厚约5m的全新世地层中采集了10个光释光样品,利用石英光释光测年单片再生法(SAR),建立了锦界剖面全新世(>7.5-0.2ka)年代格架.结合粒度、磁化率气候变化代用指标和光释光年龄序列,得到...     

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

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S₇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S₇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～...     

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

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S₇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S₇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～...     

青海循化盆地晚更新世沉积序列与古气候

河流阶地作为河谷中常见地貌, 其堆积物特征对气候变化过程研究具有重要的意义.通过对循化黄河Ⅲ级阶地剖面沉积特征、粒度、磁化率、孢粉以及光释光测年的研究, 初步厘定循化黄河Ⅲ级阶地形成时代为75 ka.循化盆地晚更新世气候演化可以大致划分为6个阶段: 120~114 ka, 气候暖湿; 114~105 ka, 气候较为干冷; 105~98 ka, 气候较暖湿; 98~85 ka, 气候转为温凉; 85~75 ka, 气候暖湿; 75~63 ka, 气候干冷.这6个阶段分别与MIS5e-4段相对应.      

东北哈尼泥炭沉积物磁化率特征及古气候意义

东北哈尼泥炭沼泽位于长白山西麓和龙岗山脉中段,沉积连续,受人为干扰较小,记录了东北地区全新世以来的古气候、古环境演变信息。本研究采用AMS ¹⁴C测年技术建立了哈尼泥炭剖面年代学框架,并对泥炭柱心磁化率进行测定,分析其古气候意义,结合相关气候代用指标,重建了东北地区14 ka B.P.以来的古气候与环境演化历史。结果表明,哈尼泥炭磁化率总体偏低,说明在全新世的大部分时间内哈尼泥炭中的磁性矿物颗粒富集程度较低。哈尼泥炭磁化率记录了区域环境温度和湿度变化信息,较高的磁化率表明气候温暖湿润,较低的磁化率表明气候干燥寒冷。磁化率参数变化响应了全新世多次气候干冷事件,如0.4~0.6 ka B.P.(小冰期)、2.8 ka B.P.、4.3 ka B.P.和8.2 ka B.P.等气候突变事件。哈尼泥炭磁化率不仅反映了东北地区全新世以来的气候变化,而且呼应了全新世的多起气候突变事件。     

台湾头社盆地湖沼相沉积孢粉记录的6.2~1.3 cal ka BP以来气候研究

头社盆地位于中国台湾省中部,东亚季风区的最前沿,对东亚季风的响应十分敏感,研究其中晚全新世以来古植被、重建古气候序列,探讨其气候与东亚夏季风的关系具有重要的科学意义。文章对头社盆地泥炭—湖泊沉积的AMS14C测年、体积磁化率测试的基础上,基于孢粉记录,重建晚全新世来植被变化,恢复古气候。结果表明全新世中晚期以来分六个阶段：6.2~6.0 cal ka BP,气候凉干,植被类型是亚热带常绿阔叶林;6.0~4.0 cal ka BP,气候转暖湿,植被类型为含较多热带成分的亚热带常绿阔叶林;4.0~2.2 cal ka BP,气候相对凉干,植被类型转为亚热带常绿阔叶林;2.2~1.9 cal ka BP,气候又变暖湿;1.9~1.7 cal ka BP,气候快速冷干事件,森林退化;1.7~1.3 cal ka BP,气候重转温暖湿润,植被类型为接近现代的沼泽草原。整体上6.2~2.2 cal ka BP的气候变化是由温暖湿润向温凉干燥转变的趋势,这是全新世中晚期以来的太阳辐射量减少所导致的,太阳辐射量的减少导致热带辐合南移,进而导致东亚夏季风减弱,而2.2 cal ka BP之后气候波动较大,可能是在东亚夏季风减弱的背景下,ENSO活动加强与人类活动的干扰下耦合的结果。     

内蒙古中部全新统沉积特征与地层划分

文章对内蒙古中部辉腾锡勒湖相沉积剖面及好鲁库风成砂-古土壤剖面全新世地层的沉积特征及~(14)C、OSL测年结果进行了综合论述,根据岩性特征及测年结果确定了全新统的底界。对内蒙古中部全新统沉积序列进行了系统分析,并将其划分为3段:全新统下部(开始于12.5~11.4 ka,结束于8.2~7.0 ka)辉腾锡勒为灰黑色黏土、粉砂质黏土,沉积特征指示由冲积相转变为湖相沉积,湖面开始上升;好鲁库沙丘主要为中粗砂,为风成砂堆积。全新统中部(开始于8.2~7.0 ka,结束于4.5~2.3 ka)辉腾锡勒为灰褐色粉砂质黏土,富含有机质及双壳和螺类化石,为典型湖泊相发育阶段;好鲁库沙丘发育黑色砂质古土壤,气候温暖湿润。全新统上部(开始于4.5~2.3 ka)辉腾锡勒为黏土质粉砂,含植物碎屑,为湖滨相沉积,指示湖泊开始退缩;好鲁库沙丘为灰黄色中粗砂,沙丘重新活化,气候干旱。     

OSL Dating of Holocene Loess-Paleosol Profiles in the Middle Reaches of Weihe River and Paleoflood Events

通过对渭河流域进行广泛的考察,在中游咸阳附近一处阶地发现保存完好的全新世黄土-古土壤剖面里夹有古洪水滞流沉积层,对其进行了年代学和沉积学研究.对于采集的全新世地层样品,进行粒度、磁化率测量分析,证明所夹沉积物是典型的古洪水滞流沉积物,该层记录了古洪水事件发生的气候水文信息.应用红外后蓝光的SAR光释光测年技术,获得该剖面9个OSL年龄值,确定渭河在距今3.2～2.8 ka之间为一个洪水多发时期,并建立了渭河古洪水事件的年代序列.这一结果揭示了古洪水的频发与全新世中期向晚期过渡的转折时期,气候由温湿向干旱化发展,大气系统失稳,气候变化剧烈,降水量异常变化,变率增大,是导致渭河流域特大古洪水多发的主要原因.     

河南省内黄县河流地质考古研究

河流地质考古学是基于地层研究河流和考古遗址之间关系的学科.近年来我们在河南省内黄县开展的河流地质考古研究揭示了黄河复杂的演化历史,在此基础上进一步探讨了古代人类活动与周围环境的相互作用.本文主要介绍了2010~2016年我们在河南省内黄县3个全新世遗址(岸上、三杨庄和大张龙村)的地质考古工作中所取得的成果.研究区域内遗址的地层记录表明,许多考古遗址被深埋于地下,并可能影响了3000 a B.P.以来的河流沉积过程.我们在岸上遗址发掘了A、B、C、D共4处青铜时代的沟渠遗迹,这些沟渠的堆筑可能影响了后期的沉积过程并导致了遗址周边微地貌的改变;在三杨庄遗址识别出了多层不同时期的人为古土壤,包括新石器晚期、战国时期、汉代和唐代;在大张龙村发现了北宋时期黄河泛滥沉积物,其沉积过程可能受周边村落遗址的影响.根据测得的14C年代和沉积层厚度,本研究进一步对这3处遗址的沉积速率进行了估算,并与前人对华北平原沉积速率的相关研究进行了对比.结果表明,这3处遗址所显示的沉积速率自3000 a B.P.开始显著增加,与对早期历史时期黄河河道沉积速率的估算结果相吻合.因此,基于遗址的地质考古研究能够为探索人与环境的互动关系提供大量信息.未来的工作中,我们需要开展更多基于考古遗址的河流地质考古研究,以深入探讨华北平原的自然沉积过程与文明演进过程之间的关系.     

藏东南帕隆藏布现今河流地貌特征 及其晚第四纪演化

河流沉积与地貌对构造与气候的变化极为敏感,可记录区域构造活动、气候变化和环境演变等多方面的丰富信息。由于独特的构造背景与气候条件,帕隆藏布不仅成为雅鲁藏布水系水量最大的支流,而且其流域在藏东南地区占有重要的地位。帕隆藏布流域内地表过程活跃且河流地貌演化过程快速,是揭示青藏高原东南部构造地貌演化的重要载体。通过对该河流地貌的形态学和沉积学分析发现,帕隆藏布河流形态具有明显的线状特征,其干流近似直线展布,而主要支流呈羽状分布,两者多呈直角交汇,表明河流形态明显受到嘉黎断裂带的构造形迹控制。进一步利用光释光和¹⁴C定年方法,对帕隆藏布的晚第四纪河流地貌演化,尤其是干流和东久河支流的晚第四纪河流阶地进行研究后发现,末次冰期以来的气候变化导致帕隆藏布的晚第四纪河流地貌呈现出典型的分段式特征,根据海拔高度主要可划分为3段：1）海拔2 600 m以下的河谷地貌呈V形峡谷,河谷比降大,阶地沉积年龄均在9.0～2.0 kaBP间,沉积属性以河流相和坡积相为主,表明是全新世以来气候变暖条件下形成的;2）海拔2 600～3 300 m的中游段河谷呈冰蚀围谷盆地、U形槽谷等,河谷比降小,河岸谷坡坡度小,主谷两岸冰碛垄发育,存留了古冰缘地貌遗迹,阶地沉积属性以古湖相、冰水相及河流相为主,测年结果在29.8～10.9 kaBP和50.9～39.8 kaBP间,显示其曾经为末次冰期和冰消期冰缘湖泊体系,后被现今的帕隆藏布所贯通;3）海拔3 300 m以上河流地貌为典型的冰川U形槽谷,谷底平坦,发育现代冰湖,仅发育Ⅰ级阶地并上面覆有冰碛物堆积体,有末次冰期的冰缘地貌遗迹,但主要受周围海洋性冰川作用,呈现现代冰缘地貌特征。整体上看,帕隆藏布的现今河流地貌上、下游两端年轻,主要形成于全新世期间;中游的河流地貌出现较早,残留了末次冰期和冰消期的冰缘地貌特征,并保留了广泛的古冰湖相沉积物。因此,帕隆藏布现今的河流形态主要出现在末次冰期以来。     

Overbank flooding and human occupation of the Shalongka site in the Upper Yellow River Valley,northeast Tibet Plateau in relation to climate change since the last deglaciation

Increased flooding caused by global warming threatens the safety of coastal and river basin dwellers, but the relationship of flooding frequency, human settlement and climate change at long time scales remains unclear. Paleolithic, Neolithic and Bronze Age cultural deposits interbedded with flood sediments were found at the Shalongka site near the north bank of the upper Yellow River, northeastern Tibetan Plateau. We reconstruct the history of overbank flooding and human occupation at the Shalongka site by application of optically stimulated luminescence and radiocarbon dating, grain size, magnetic susceptibility and color reflectance analysis of overbank sediment and paleosols. The reliability of OSL dating has been confirmed by internal checks and comparing with independent ¹⁴C ages; alluvial OSL ages have shown a systematic overestimation due to poor bleaching. Our results indicate that the Yellow River episodically overflowed and reached the Shalongka site from at least ~ 16 ka and lasting until ~ 3 ka. Soil development and reduced flooding occurred at ~ 15, ~ 8.3–5.4, and after ~ 3 ka, and prehistoric populations spread to the Shalongka site area at ~ 8.3, ~ 5.4, and ~ 3 ka. We suggest that climate change influenced the overbank flooding frequency and then affected prehistoric human occupation of the Shalongka site.     

雅鲁藏布江大峡谷的形成

通过时雅鲁藏布大峡谷流域地貌形成响应时间域的定量估算,大峡谷与上游河道特征的时比,以及大峡谷入口处河湖阶地的沉积分析和定年研究．结合构造研究的新进展和数值地貌分析成果,系统论证了雅鲁藏布大峡谷的形成。研究结果表明,现今的雅鲁藏布大峡谷与大峡谷上游的河道在大峡谷形成之前分属不同的河流体系,大约在距今30kaBP前后,原属于帕隆藏布江水系支流的扎曲一直白河段因溯源侵蚀,袭夺了位于现今直白河段上游的古雅鲁藏布江水系,使得此前向南经南伊沟（纳伊普曲）流出高原的古雅鲁藏布江与帕隆藏布江合二为一,雅鲁藏布大峡谷得以贯通和强烈的侵蚀下切,形成现今著名的大峡谷和大拐弯式样的流域结构。     

龙山文化末期泾河特大洪水事件光释光测年研究

通过对泾河流域深入的野外考察,在其中游基岩峡谷内发现了含有龙山文化末期文化层和古洪水滞流沉积单元的全新世黄土土壤剖面。利用光释光的单片测年技术,确定古洪水滞流沉积层覆盖着的黑垆土层的OSL年龄为 4078±382aB.P. 和4111±450aB.P.。结合其中所含龙山文化遗址的考古年代,揭示出泾河流域在4100～4000aB.P.之间出现一个古洪水多发时期。这组古洪水滞流沉积单元包含5个单层,记录了4100～4000aB.P.之间泾河流域曾经发生的5次特大古洪水事件。这个洪水期对应着我国北方在4000aB.P.前后,由全新世大暖期向着全新世晚期干旱期转折过程中的气候剧烈变化。这些史前洪水事件可能对我国龙山文化的衰落和古代华夏文明的诞生具有重大的影响。     

用OSL方法确定雅鲁藏布江大拐弯第四纪晚期冰川堰塞湖年龄

雅鲁藏布江是青藏高原上的一条大河, 其河谷地貌和地质环境演化的发育历史对于青藏高原地质研究有重要意义。前人用ESR和14C测年方法对雅鲁藏布江河谷两岸广泛分布河湖相沉积物、冰碛物测年确定了有四期堰塞湖。作者用光释光(OSL, Opically Stimulated Luminesecence)测年方法分析采集到的湖相样品年龄为(50.9±2.1) ka BP和(1.8±0.1) ka BP, 证明雅鲁藏布江大拐弯处末次冰期早冰阶和新冰期存在 古堰塞湖。     

汉江上游I级河流阶的形成及对东亚季风 变化的响应

对郧县—白河段汉江Ⅰ级河流阶地上风成黄土的沉积学、理化性质、地球化学和年代学进行了系统研究。结果表明,汉江Ⅰ河流阶的形成不晚于25 ka BP;黄土具有马兰黄土(L1)→过渡黄土(Lt)→古土壤(S0)→全新世黄土(L0)→表土(TS)的地层序列,与渭河谷地的黄土地层序列完全可比;25~11.5 ka BP,冬季风强盛,气候冷干,从11.5 ka BP开始,冬季风逐渐减弱,气候开始向暖湿方向逐步转化,从8.5 ka BP开始,夏季风达到了末次冰期结束后的鼎盛时期,3.1 ka BP前后,东亚季风格局发生变化,夏季风减弱,重新进入一个相对干冷的时期,而人类活动对地表的影响形成了表土;汉江上游谷地黄土记录的末次冰期后季风逐渐加强、中全新世季风强盛、随后季风衰退和气候变干的夏季风演变模式与渭河谷地黄土的记录高度一致,与邻区石笋和泥炭记录的季风变化趋势也有良好的可比性,但与石笋/泥炭记录的夏季风强盛期的起始时间(9.3~4.2 ka BP)并不完全一致。     

贵州涟江惠水段河流阶地特征与地貌演化研究

贵州涟江惠水段级次清晰的四级阶地是流域地貌阶段性演化的直观记录。笔者等利用差分GPS测量法精确厘定了涟江阶地的级序和高程,结合剖面观测发现从上游到下游,涟江惠水段阶地标高和级差逐渐降低,地貌面整体呈“收拢”趋势;阶地沉积物呈现砾石层厚度变小,砾石含量降低、砾径减小,砂质沉积占比增大趋势;阶地类型从基座阶地为主向堆积阶地为主演变。光释光(OSL)测年显示,T1阶地埋藏年龄31.2±2.0 ka BP到14.7±1.3 ka BP,T2阶地122.4±8.5 ka BP到66.9±3.8 ka BP,阶地年龄与贵州高原其他流域十分相近,具有同步演化特征。结合阶地时代和发育特征,认为贵州高原河流阶地是构造运动的产物。涟江四级阶地记录了在更新世以来四次构造抬升背景下,流域经过多期自北向南“削高补低”的地貌改造,逐步由构造洼地演变为山间盆地的地貌过程。     

贵州涟江惠水段河流阶地特征与地貌演化研究

贵州涟江惠水段级次清晰的四级阶地是流域地貌阶段性演化的直观记录。笔者等利用差分GPS测量法精确厘定了涟江阶地的级序和高程,结合剖面观测发现从上游到下游,涟江惠水段阶地标高和级差逐渐降低,地貌面整体呈“收拢”趋势;阶地沉积物呈现砾石层厚度变小,砾石含量降低、砾径减小,砂质沉积占比增大趋势;阶地类型从基座阶地为主向堆积阶地为主演变。光释光（OSL）测年显示,T1阶地埋藏年龄31.2±2.0 ka BP到14.7±1.3 ka BP,T2阶地122.4±8.5 ka BP到66.9±3.8 ka BP,阶地年龄与贵州高原其他流域十分相近,具有同步演化特征。结合阶地时代和发育特征,认为贵州高原河流阶地是构造运动的产物。涟江四级阶地记录了在更新世以来四次构造抬升背景下,流域经过多期自北向南“削高补低”的地貌改造,逐步由构造洼地演变为山间盆地的地貌过程。     

甘肃庄浪全新世黄土土壤物源分析及古气候恢复重建

通过对六盘山西侧黄土地区进行详细的野外调查,在甘肃庄浪县城北水洛河第三级阶地平坦地面发现出露厚度3 m的全新世风成黄土古土壤剖面。确定以此为基础进行黄土古土壤物源分析及古气候恢复重建研究。在对该剖面土壤与沉积学宏观特征观察分析描述的基础上,从上向下,以每2 cm连续采样,共获得170个样品。在实验室进行理化指标分析和OSL测年、粒度成分端元分析和时间过程小波分析。结果表明,该剖面全新世黄土古土壤中可以识别出4个端元组分。它们分别代表了沉积物沉积后就地风化成壤改造作用、后期的淋溶淀积作用、西北冬季风和区域北风作用下的沙尘暴沉积作用。其中反应短尺度气候变化比较敏感的端元1组分在时间尺度上呈现出0.3 ka、0.7 ka、1.2ka、1.5 ka、1.8 ka以及2.4 ka的震荡周期。该研究结果对于推动量化分析六盘山西黄土高原全新世黄土古土壤物源和恢复重建该区域气候变化规律具有重要意义,也可为其他地区全新世气候变化过程恢复重建和区域对比提供参考材料。