南昌市厚田剖面末次冰期风沙沉积的粒度分维特征及其揭示的古环境意义

赣江下游阶地上断续发育着系列沙丘砂－砂质古土壤序列,有助于探讨亚热带地区粒度分维特征对古环境的指示意义。在多次综合考察的基础上,选择南昌市新建区的厚田剖面开展工作,在OSL年代和粒度测试基础上,采用分形理论中的幂指函数关系法分析了粒度分维特征,并将其与黏粒体积分数、平均粒径、冬夏季风敏感粒径、南京葫芦洞石笋氧同位素进行对比。结果表明：1）厚田剖面的沙丘砂－砂质古土壤序列主要形成于末次冰期（14.9—77.0 ka）,其中沙丘砂的分维值为2.04~2.62（平均值2.34）,砂质古土壤为2.24~2.70（平均值2.51）。2）分维值与夏季风强度敏感粒径呈正相关性,与冬季风强度敏感粒径呈负相关性,且与粒度分选性密切相关,标准偏差越小则分维值越小,反之则越大。3）分维值在垂向上呈现峰谷交替旋回,峰值分别对应MIS2早期、MIS3c和MIS3a阶段,该时期夏季风强盛,气候暖湿,砂质古土壤发育;谷值分别对应MIS2晚期、MIS3b和MIS4阶段,该时期冬季风强盛,气候干冷,沙丘砂发育。说明厚田沙地在末次冰期发生了3次气候冷暖旋回,其中还明显记录了H5、H6的极端寒冷事件。由此可见,鄱阳湖地区的风沙沉积序列基本同步于区域乃至全球性气候变化事件。     

柳夼剖面末次冰期层段Rb/Sr的不稳定变化及其揭示的气候特征

位于山东半岛北部成山头附近的末次冰期地层,被称为“柳夼红层”。在野外调查的基础上,选择柳夼剖面进行工作,其末次冰期地层主要由沙丘砂与古土壤或湖积层叠覆堆积组成,地质时代为13.1―78.9 ka BP。根据铷、锶、Rb/Sr和矿物组成的分析结果,得出结论如下：1）不稳定矿物尤其是钾长石和斜长石等分解释放出铷、锶,释放量随着风化作用加强而增加。地球化学行为的差异使铷在风化过程中被吸附而锶淋失,导致铷的质量分数在沉积相中表现为沙丘砂＜砂质古土壤＜湖积层＜粉砂质古土壤,锶则表现为沙丘砂＞湖积层＞砂质古土壤＞粉砂质古土壤。2）铷、锶和Rb/Sr在层段上呈现出明显的峰谷变化,将末次冰期的气候波动特征呈现为LKS4、LKS2的寒冷期和LKS3的温暖期,LKS3又可划分为LKS3b的寒冷期和LKS3c、LKS3a的温暖期,体现了万年尺度的气候波动特征。这些暖阶段同步于中国季风区葫芦洞石笋记录的夏季风强盛期和65°N 7月份天文辐射总量的高峰,冷阶段对应于夏季风减弱期和天文辐射总量低谷,表明柳夼剖面末次冰期的气候变化是太阳辐射量和东亚夏季风格局共同影响下的结果。     

粒度和磁化率记录的毛乌素沙地东缘全新世气候变化

通过对毛乌素沙地东缘大柳塔剖面地层沉积物粒度及磁化率特征的分析,结合光释光测年结果,探讨了毛乌素沙地全新世气候变化。结果表明:(1)剖面沉积物粒度组成以中砂、粗砂为主,古土壤中黏粒组分含量高(3.32%),风成砂中几乎不含黏粒组分(0.01%),粒度参数的平均粒径M_z和分选系数σ也表现为古土壤高值、风成砂低值;(2)磁化率在全剖面呈有规律的变化,低频、高频磁化率在古土壤中呈高值,湖沼相、弱成壤次之,风成砂最小;低频磁化率χ_lf与黏粒(<2μm)含量、平均粒径M_z呈显著正相关,垂向剖面上变化规律一致,指示了相似的气候环境意义;(3)毛乌素沙地在10.39 ka BP附近存在明显的3次冷干-暖湿气候波动; 10.39～9.34 ka BP,气候冷干,风沙活动盛行; 9.34～8.68 ka BP,冬季风衰退,夏季风增强,成壤作用强烈; 8.68～8.29 ka BP,气候寒冷干燥; 8.29～2.72 ka BP,气候整体温暖湿润,在6.55～3.80 ka BP达到鼎盛后转向冷干; 2.72～1.34 ka BP,冬季风占主导,沙丘活化,沙漠扩张; 1.34 ka BP至今,逐渐接近现代气候。毛乌素沙地的全新世气候变化是东亚冬、夏季风此消彼长作用下全球气候变化的区域响应。     

九江市蓼花剖面末次冰期中晚期沉积的粒度端元特征与气候变化

鄱阳湖湖滨地区广泛分布着晚第四纪风沙沉积序列。在星子县沙岭沙山进行野外调查后选择蓼花剖面开展工作,测试了地质时代和粒度,对粒度结果使用端元分析模型进行研究,探讨该区域末次冰期中晚期的气候变化规律。结果显示：该剖面由湖相-古土壤-沙丘砂等沉积相叠覆堆积组成,形成于末次冰期中晚期（48.8—17.1 ka）。端元分析模型将粒度数据分解出3个不同的粒度端元,不同端元组分在垂向上呈峰谷交替的旋回变化,EM1代表粉砂端元组分,峰值对应湖相和古土壤发育时期;EM2和EM3代表中砂—粗砂端元组分,峰值对应沙丘砂发育期,这些峰谷交替变化的规律指示了末次冰期的季风演变以及气候波动变化,万年尺度上表现为LH10 (48.8—39.9 ka)和LH3～LH5 (28.1—17.1 ka)的冬季风强盛期,分别对应深海氧同位素的MIS3b和MIS2阶段。LH6～LH9 (39.9—28.1 ka)为温暖的夏季风时期,对应深海氧同位素的MIS3a阶段。这些变化与YZ洞石笋氧同位素以及格陵兰冰心有良好的对应,与全球气候变化基本一致。     

巴丹吉林查格勒布剖面记录的150 ka BP以来的常量化学元素波动

 巴丹吉林沙漠查格勒布剖面150 ka BP以来存在25个由风成沙丘砂与黄土、古土壤、湖相和冲坡积砂土砾石层构成的沉积旋回。剖面常量化学元素分析显示:湖相、黄土和古土壤中的Al2O3、Fe2O3+FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O和TiO含量基本上高于风成沙丘砂,而SiO2则呈相反变化,构成了与沉积旋回相应的150 ka BP以来25个元素变化旋回。剖面中各元素的这种分布和集散规律也与元素的富集系数和淋失系数波动一致。研究表明,暖湿气候作用下稳定性元素Al2O3、TOFe、TiO和非稳定性元素CaO、MgO、Na2O、K2O都能相对富集,与剖面所处的特殊的洼地地貌位置有关。常量化学元素的综合分析表明,这种元素变化旋回是由巴丹吉林沙漠晚更新世以来的干寒多风与温湿至暖湿气候变化所致,其根本原因与冰期、间冰期气候波动影响下东亚冬夏季风的“拉锯式”摆动有关。     

青海湖湖东沙地沉积记录的全新世以来风沙活动变化

青海湖湖东沙地典型剖面的AMS¹⁴C测年数据表明该剖面记录了当地约10 ka BP的风沙活动及环境变化。对沉积物的粒度组成特征、粒度参数、粒度环境敏感指标等分析,并结合沉积物磁化率和青海湖盆地相关研究中风成砂、黄土和弱发育古土壤、古土壤的OSL、AMS¹⁴C年代数据等,进行全新世以来的风沙活动及气候环境变化讨论。结果表明：（1）粗颗粒敏感组分（138~156μm）可以用来指示风沙活动的强弱,细颗粒敏感组分（2~5 μm）可以用来指示成壤作用。（2）10~9ka青海湖盆地气候状况较全新世之前略有好转,暖湿程度增加,部分区域开始发育古土壤,但总体上古土壤、弱发育古土壤、黄土、风成砂共存;9~4.2 ka青海湖盆地水热组合条件较好,风沙活动弱,大部分沙丘固定成壤,但9~8 ka和4.2 ka左右风沙活动较为频繁的特征可能指示了8.2 ka和4ka冷事件;4.2 ka之后特别是2 ka之后风沙活动显著增强,气候朝干冷化发展。     

末次盛冰期以来青藏高原东北部共和盆地冬夏季风演化记录

对青藏高原东北部共和盆地冬其剖面的化学元素与粒度分析表明,末次盛冰期以来区域冬夏季风总体上呈现此消彼长的关系,气候出现多次冷干-暖湿旋回。15.82 ka BP之前冬季风最强,夏季风最弱,为末次盛冰期时的冷干气候,但21 ka BP之前气候可能寒冷偏湿。15.82~9.5 ka BP夏季风明显增强,冬季风衰弱,气候明显转暖,其中老仙女木时期（14.7~13.7 a BP）和新仙女木时期（12.1~9.5 ka BP）气候相对冷干,而B-A时期（13.7~12.1 ka BP）气候相对暖湿。全新世以来冬夏季风出现多次波动,9.5~7.0 ka BP夏季风相对较强,气候相对暖湿;7.0~5.1 ka BP冬夏季风强弱交替频繁,气候出现冷干-暖湿旋回;5.1~2.7 ka BP夏季风总体较强,气候温暖湿润;2.7 ka BP 之后冬季风明显增强,气候趋于冷干。此外,区域冬夏季风演变过程与极地冰芯记录的冷暖事件大体一致,可以认为共和盆地气候变化是全球气候变化的区域响应。     

腾格里沙漠西南缘土门剖面微量元素记录的MIS3高分辨率季风环境变化

对位于腾格里沙漠西南边缘的土门剖面中时代为MIS3的TMS3层段进行序列分析与14C和释光测年,并在此基础上对沉积层进行系统的微量元素地球化学分析。结果表明：TMS3是由沙丘砂与其他5类沉积相（黄土状亚砂土、砂黄土、湖沼相、水成黄土和古土壤）构成的相互叠覆的沉积,形成14.5个“沉积旋回”。TMS3微量元素Mn、P、Sr、Rb、V、Zn、Cr、Ni、Cu和Nb在沙丘砂中含量低,在其他5类沉积相中含量高;Rb/Sr比值则呈现相反的变化趋势。在剖面上,随着沙丘砂与这5类沉积相的交替,元素含量、Rb/Sr比值表现出明显的峰（高值）谷（低值）波动,并形成基本上与沉积旋回数量一致的“元素旋回”——ECY1—ECY14.5。该层段14.5个元素旋回揭示了相同数量的腾格里沙漠东亚冬夏季风演变的“旋回”——MCY1—14.5,包括14次冬季风事件和15次夏季风事件,每个季风旋回的持续时间平均约2.48 ka;TMS3元素记录的15次夏季风事件与GRIP冰芯和葫芦洞石笋MIS3-δ18O曲线的间冰阶具有相同的发生次数,也与邻近的古浪黄土MIS3中的间冰阶可以进行很好的对比。土门剖面TMS3的地球化学迁聚...     

萨拉乌苏河流域MGS1层段粒度与CaCO3记录的全新世千年尺度的气候变化

 毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面MGS1层段含有11个由古沙丘砂与河湖相或古土壤构成的沉积旋回。通过对该层段粒度和CaCO3的分析,发现其河湖沼相和古土壤的平均粒径、分选系数、偏度和峰态的值明显高于古沙丘砂;CaCO3含量在古沙丘砂及其上覆的河湖相和古土壤中依次变化于0.07%~0.32%（平均值为0.16%）、0.05%~1.50%（0.27%）和0.06%~1.42%（0.64%）,并与平均粒径呈显著相关（相关系数0.8）;构成与沉积旋回波动韵律相同的11个峰谷交替的粒度和CaCO3旋回,指示了全新世气候冷、暖的变化过程和东亚冬夏季风千年尺度交替变化的气候旋回。这些旋回中的冬季风主导时期可与北大西洋8 200、5 000、4 000、2 700、1 400 a BP等寒冷事件进行对比,和中国若干地点的气候波动具有良好对应关系,可能表明全新世东亚季风在全球大气、海洋、陆地和全球冰量变化的共同作用下,表现为干冷冬季风和暖湿夏季风的相互交替的千年尺度的气候变化特征。     

福建东部海坛岛老红砂敏感粒度组分对东亚冬季风演变的响应

本文在福建东部海坛岛青峰老红砂剖面年代学框架基础上,通过2.5 cm等间距高密度采样进行粒度分析,采用粒级-标准偏差方法提取敏感粒度组分,并证明敏感粒度组分平均粒径可作为东亚季风的强弱变化的替代指标,据此建立了约44.0 ka以来青峰剖面老红砂记录的冬季风演变序列。结果显示,约44.0 ka以来东亚冬季风经历了3个演变阶段：①44.0~25.5 ka BP东亚冬季风较弱, 呈现在波动中逐步增强趋势;②25.5~15.5 ka BP为东亚冬季风最强盛期,并呈现高频波动特点,东亚冬季风在21.8 ka BP前后达到鼎盛期;③15.5~7.1ka BP为冬季风减弱期,但在11~10 ka BP前后,冬季风突然显著增强。相邻剖面平均粒径记录的冬季风演变阶段也具有较好的重复性。对比发现,青峰剖面老红砂敏感粒度组分的气候记录与长江下游葫芦洞石笋δ18O和格陵兰GISP2冰芯δ18O记录之间有较好的吻合,尤其对新仙女木事件和4次H事件三者都有记录,但青峰剖面对D-O旋回记录信号不明显。     

毛乌素沙地东南缘全新世气候不稳定性

毛乌素沙地处于中国季风区的西北边缘,对气候变化敏感,是古气候演化和古环境变迁研究的理想场所。全新世气温回暖期,气候整体稳定但存在暖湿冷干的次级波动,不同类型沉积相组成的地层序列记录了全新世千年、百年尺度的气候不稳定性。对毛乌素沙地不同沉积序列的研究表明:(1)毛乌素沙地东南缘的沙漠/黄土边界带DLT、NB剖面粒度及Rb/Sr比值可作为气候变化的代用指标。>63 μm砂含量增加,Rb/Sr比值降低,揭示东亚冬季风增强,风成砂堆积,风沙活动加剧,气候干冷;反之,东亚夏季风增强,降水增多,风化成壤程度加大,气候暖湿。(2)毛乌素沙地东南缘沙漠/黄土边界带及低洼沟谷区年代概率密度函数的分析显示,全新世早期~8\^5 ka BP风成砂堆积,风沙活动加剧,气候表现为干冷;全新世中期8\^5 ka~3\^0 ka BP地势较高处古土壤广泛发育,地势低洼处发育湖沼相/泥炭层,但在6.0 ka BP左右存在气候转冷过程;全新世晚期3\^0 ka BP以来气候波动频繁。(3)毛乌素沙地气候变化与北大西洋冰筏冷事件、董哥洞石笋、季风边缘区湖泊、东部沙地等记录具有可对比性和相对一致性,反映出全新世千年和百年尺度上的气候变化主要受全球变化的影响,这对预测和模拟未来气候变化具有借鉴意义。     

中晚全新世湘西莲花洞石笋灰度变化特征 及其古气候意义

以湖南湘西莲花洞LH2石笋为研究对象,在高精度铀系定年的基础上,构建了湘西地区中晚全新世文石石笋灰度序列。中晚全新世,LH2石笋灰度值与δ18O值呈负相关同步变化,与旋回沉积速率呈正相关关系。LH2石笋的剖面灰度与文石的结晶形态有关,受降雨量和温度的控制。LH2石笋灰度显示,中晚全新世（8.6—0.03 ka B.P.）湘西地区气候变化可以划分为3个阶段：8.6—5.7 ka B.P.期间,夏季风强盛,气候暖湿,灰度值整体偏高;5.7—2.8 ka B.P.期间,灰度值逐渐降低,指示夏季风持续减弱,气候从暖湿向冷干过渡;2.8—0.03 ka B.P.期间,灰度值整体偏低,且存在较大幅度的波动,表明该时段气候整体偏冷干,但其间存在明显的温湿波动。在轨道尺度上,LH2石笋灰度值主要受北半球夏季太阳辐射量和热带辐合带（ITCZ）位置的控制。在百年尺度上LH2石笋灰度值的突变可能与北大西洋冰筏事件存在关联;年代际尺度上,LH2石笋灰度的变化受太阳活动和太平洋年代际涛动（PDO）的调控。在年际尺度上LH2石笋灰度的波动可能受厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）活动驱动。     

南京年纹层石笋δ18O记录的冰期气候事件特征

根据南京葫芦洞一支石笋高精度²³⁰Th年龄及纹层计数建立24~21 ka B.P.时段平均分辨率3年的δ¹⁸O季风降水序列,精确标定了IS2事件的发生时间。通过与极地冰芯记录对比,发现G ISP2与石笋时标一致,而GR IP和NGR IP时标在相当事件上偏年轻800~2000年。结合洞内另一支不同时段的石笋年纹层记录,证实东亚季风降水与极地气候在反映气候事件特征上有所不同,季风气候在由干向湿的转型期(包括H2、H1)呈现阶梯式增长特征,其持续时间均超过600年,有可能说明除北大西洋温盐环流外,低纬太平洋海-气耦合也是东亚季风气候的重要触发源。     

重庆地区末次冰期气候变化的石笋记录研究

对采自重庆金佛山梁天湾洞穴的1 根长达295 mm的石笋进行了高精度的TIMS-U系定年和碳氧同位素测试分析,建立了末次冰期晚期(31.90~15.21 ka B.P.)长江中游较高分辨率(平均为280 a/mm)的古气候变化序列。从石笋的氧同位素曲线中明显地检出Heinrich事件,并且氧同位素曲线与南京葫芦洞和贵州董歌洞的石笋记录有着良好的对比关系。但明显的差别是,重庆地区石笋的同位素记录表明,该地区末次冰期晚期古气候是受西南季风和东南季风双重影响的。     

南京葫芦洞石笋生长速率及其气候意义讨论

一支连续发育4?000年纹层的末次盛冰期葫芦洞石笋的年际生长速率与高分辨率δ¹⁸O曲线对比分析表明,年际生长速率在不同时间尺度上对年均温和地表有效湿度的变化有着复杂的响应关系。对该洞内持续发育3~4万年的两支单体石笋实测了33个²³⁰Th年龄,其生长曲线显示MIS 2比MIS 3阶段平均生长速率增大了40%以上。以5000年为步长的同一洞穴17支石笋生长频率支持平均生长速率的研究结果,说明在轨道尺度上较大的石笋生长速率并不完全指示较暖湿的气候条件。作者认为,年际尺度的连续生长速率是决定石笋平均生长速率的关键因素。盛冰期条件下本区洞穴内外的温差效应导致了24~14ka B.P.年际尺度的石笋连续生长。     

YD事件突变特征及其前兆信号

气候突变前兆信号对研究气候突变爆发方式、特征、细节过程以及未来气候预测有着极为重要的学术价值及社会意义．青天洞具有年纹层特征的石笋δ^18O记录显示,在新仙女木（YoungerDryas,YD）事件结束期间,季风约在11年内完成转型,但在结束前（11．64ka BP-11．54kaBP）,季风变化存在2个数十年尺度次级波动,历时约97±7年．该期季风强度颤动与此前YD内部季风变化相比呈现低幅、高频特征,在整个过程中季风强度总体保持上升．且在11．59kaBP后显示出自相关增强．这些特征与最近洱海湖泊生态系统突变前频繁波动特征类似,说明高频、低幅波动可能反映不同动力系统接近其临界值,可作为突变的前兆信号．     

Last glacial climate variations on the tropical Leizhou Peninsula,South China

Two cores were recovered from raised peat bogs on the tropical northern Leizhou Peninsula, south China. Multiple sediment variables including organic matter (OM) content, the stable carbon isotope signature of OM, low-frequency magnetic susceptibility and degree of humification, indicate that the regional paleoclimate played an important role in determining the nature of peat that accumulated. Based on comparison with other climate proxies, the bulk peat δ¹³C record was interpreted as an indicator of variation in the East Asian (EA) summer monsoon, and to a lesser extent, the Indian summer monsoon, during the last glacial period between ~49 and 10 cal ka BP. More negative bulk δ¹³C values reflect wetter and warmer conditions, and thus a strong EA summer monsoon. More positive values indicate drier and cooler conditions. A warm and wet period occurred between ~46 and 28 cal ka BP, implying a strengthening of the EA summer monsoon. A climate shift occurred at ~22 cal ka BP and the driest and coldest period appeared between ~19 and 16 cal ka BP, suggesting weakening of the EA summer monsoon. After ~12 cal ka BP, climate shifted towards wetter and warmer conditions again. It has been suggested that variations in orbitally induced solar insolation played a role in the last glacial climate of the study region. Several millennial—scale arid and cold phases characterized by C4 plants, or by more positive δ¹³C values during periods when C3 plants dominated, show agreement with the Greenland GISP2 ice core and the Chinese stalagmite records. Interactions between high northern latitude cold air advection and summer moisture transported across the tropical ocean, and the migration of the mean position of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) would have favored these millennial–scale phases. Additionally, changes in heat transport to the North Atlantic would also have influenced climate in the region.