中国东部沙漠/沙地全新世地层序列及其古环境

通过对比中国东部沙漠/沙地典型地层序列的年代和古环境代用指标,文章揭示了中国东部沙漠-沙地全新世以来的地表环境变化特征及其对古气候变化的响应.风沙-古土壤沉积序列中一系列的古环境代用指标和光释光测年数据显示:(1)库布齐沙漠大规模现代沙丘景观形成于全新世时期;并在4~2ka期间普遍发育古土壤,指示了该时段区域降水量或有效湿度增加并促进了植被生长,风沙活动减弱,进而导致有机质累积、土壤发育;最近2ka沙丘大规模的扩张除了受自然因素影响,还与人类活动密不可分,丰富的沙源和人类活动共同促成了该沙漠现代景观的形成.(2)浑善达克沙地现代沙丘景观可能形成于12ka左右,而在此之前浑善达克沙地西部应是一个大湖;在9.6~3ka期间,浑善达克沙地比现代明显湿润,普遍发育古土壤,然而风沙活动并未完全停止;全新世湿润期在该沙地可能具有穿时性,沙地东部气候条件的转好早于西部.(3)呼伦贝尔沙地的古土壤早在14.5ka便开始发育,可能一直延续到最近2ka.中国东部各个沙地的古土壤发育具有高度的空间异质性,甚至各个沙地内部不同地点的古土壤发育时间也不一致,但是总体上中全新世(尤其是在7.5~3.5ka)各个沙地趋于固定,风沙活动强度显著减弱.近十年来中国东部沙地的古环境记录数量迅速增长,但是已经发表的数据数量与中国东部沙地广大的空间范围仍然不匹配,要全面理解中国北方风沙活动与气候变化的关系还需对更多的风沙沉积剖面进行深入研究.     

青藏高原东部若尔盖盆地全新世泥炭地发育和植被变化

泥炭沉积物和泥炭地演化过程可以提供植被和气候变化历史的丰富信息.为了重建青藏高原东部全新世泥炭地发育、植被和气候变化,我们对若尔盖盆地一支泥炭岩芯进行了高分辨率的孢粉、烧失量和碳沉积速率分析.研究结果显示,当地泥炭发育起始于距今10.3ka,在早、中全新世繁盛,之后开始退化.若尔盖盆地全新世植被以高山草甸为主,周边山地针叶林在10.5~4.6ka曾数次扩张,之后迅速退缩.泥炭性质、孢粉组合主成分分析等揭示了研究区10~5.5ka气候温暖湿润,晚全新世气候相对冷干.其中,10.2~10、9.7~9.5、8.7~8.5、7.7~7.4、6.4~6、5.5~5.2、4.8~4.5、4~3.6、3.1~2.7、1.4~1.2和0.8~0.6ka时段,若尔盖地区发生了多次快速的泥炭地退化、针叶林扩张和气候变冷等事件.青藏高原东部地区全新世植被与气候的长期变化受控于太阳辐射及其主导的温度与亚洲夏季风强度的变化,而百年尺度的快速变化事件可能受到了季风减弱事件和北半球高纬度地区温度异常的调制作用.     

吉兰泰盐湖沉积物孢粉记录的季风边缘区全新世气候演化

全新世气候具有不稳定性,且存在着区域差异,在季风边缘区尤为显著.因此,本研究选取季风边缘区吉兰泰盐湖沉积物的孢粉记录并结合AMS14C测年结果,对该地区全新世的古植被演化及古气候变化历史进行了重建.结果表明,在全新世阶段,该地区植被类型未发生变化,以干旱的荒漠植被为主.早全新世(10.5 8.5 cal ka BP),以蒿属孢粉为主,伴随出现少量藜科、禾本科及麻黄属孢粉,蒿藜比(A/C比值)相对稳定(4.11左右),指示全新世早期气候逐步转湿的过程,在8.5 cal ka BP,蒿属孢粉数量下降且被藜科孢粉取代,指示一次明显气候干旱事件;中全新世(8.5 3.5 cal ka BP),蒿属孢粉含量增加及藜科孢粉含量降低,A/C比值在7.1 cal ka BP左右达到峰值,指示该地区中全新世气候最为湿润;晚全新世(3.5 cal ka BP至今),藜科孢粉含量增加且超过早全新世,A/C比值低至3.66,区域呈现明显的干旱化趋势.此外,结合吉兰泰盐湖沉积物矿物组成结果,发现中全新世湖泊沉积物中,钙芒硝大量出现,一定程度上指示降水量增多所带来的淡水注入,与孢粉指标指示该阶段湿润的结果一致.通过区域对比,发现吉兰泰地区在全新世时期的气候演化模式与东亚季风区具有较好的一致性,表明该地区受到东亚夏季风的影响较大,尤其是在中全新世,东亚夏季风增强,带来较多的降水,气候湿润.     

全新世气候渐变导致中亚地区植被突变

理解过去生态系统对气候变化的响应是评估未来气候变化影响的关键.在全新世气候逐渐变化背景下,萨赫勒-撒哈拉生态系统经历了由萨瓦拉到荒漠的突变.这样的非线性响应现象是否具有普遍意义仍需深入研究.本研究基于38个高质量的化石孢粉记录,系统分析了全新世中亚地区植被与气候的关系.结果显示全新世中亚地区的植被发生了两次大的突变,一次在早全新世(突变Ⅰ,"建立式"突变),另一次在晚全新世(突变Ⅱ,"崩溃式"突变),全新世中期则较稳定.然而这些植被突变无法与任何已知的气候突变事件相关联,并且不同区域发生植被转型的时间表现出异步性,显示出与当地降水量变化密切相关.这些植被突变可归因于植被响应轨道驱动的气候渐变的阈值效应.早全新世在轨道驱动下降水量增加,较湿润的区域首先达到植被"建立"的阈值,而在较干旱的区域明显较晚才达到该阈值.与之相反,晚全新世时在轨道驱动下降水量降低,首先在较干旱的区域达到阈值,导致植被"崩溃",而在较湿润地区延后达到阈值.另外,4.2kyr BP左右的干旱事件以及人类活动干扰对植被的崩溃退化也起到了一定的作用.上述认识得到了现代孢粉-气候关系分析以及生态系统模拟结果的支持.这些结果暗示未来气候变化一旦达到阈值将导致干旱生态系统产生突变.     

末次冰盛期以来东亚季风变化历史——中国北方的地质记录

全球变暖对中国北方气候的影响已经引发了学术界的广泛关注,地质增温期东亚季风变迁历史可为理解未来气候变化提供重要参考.文章主要基于中国北方夏季风边缘带的湖泊、黄土等记录的古植被信息,探讨了末次冰盛期至全新世全球增温过程中东亚季风的变化历史.地质记录显示,末次冰盛期东亚冬季风增强,夏季风减弱,中国北方气候干冷,大部分地区呈现荒漠草原或干草原景观,贺兰山以东沙地的东南边界和现代沙地边界接近或略向东南方向小幅扩张.在由冷转暖的末次冰消期,东亚冬季风逐渐减弱,夏季风逐渐增强,但在快速变冷的Heinrich 1(H1)和Younger Dryas(YD)事件期间,中国北方气候变干.全新世冬季风减弱,夏季风显著增强,季风雨带向西北推进至少300km,中国中东部干旱区范围大幅度缩小,北方喜暖喜湿植物显著增加.从夏季风边缘带的记录看,中全新世夏季风最为强盛.显然,古增温有利于东亚夏季风的增强,从而极大改善中国北方的生态环境.如果全球变暖持续下去,中国北方将变得湿润.与轨道尺度记录相比,高分辨率的古植被记录较为缺乏,全新世气候突变事件以及百年-十年尺度气候旋回尚需深入研究,应作为今后研究的重点.     

中国东部山地泥炭高分辨率腐殖化度记录的晚冰期以来气候变化

对中国东部中纬度季风区内的两处山地泥炭——神农架大九湖泥炭和天目山千亩田泥炭腐殖化度进行了研究,并对两剖面的孢粉记录、有机质含量、TOC和Rb／Sr对比分析,结果表明在东亚季风区山间盆地,气候越干冷时泥炭的分解就越强烈,以吸光度表征的腐殖化度就越高;相反,当气候较温暖潮湿时泥炭主要处于还原状态,分解较慢,腐殖化度较低．大九湖剖面的腐殖化度记录了晚冰期（约16．0～11．4cal ka BP）中的新仙女木（YD）（约11．4～12．6cal ka BP）冷干事件、博令．阿勒罗德暖湿期（B．A暖期,约12．6～15．2cal ka BP）、最老仙女木冷干事件（OD,约15．2～16．0cal ka BP）、早全新世的湿润期（约11．4—9．4cal ka BP）、8．2cal ka BP前后的冷干事件和约7．0～4．2cal ka BP之间的全新世最佳适宜期．神农架大九湖和天目山千亩田近5000a以来的泥炭腐殖化度记录有着很好的一致性,表明相近纬度不同经度的山地泥炭对东亚季风降水变化的响应是同步的．近5000a来的气候变化在两个山地泥剖面中几乎同步记录有3大阶段：4．9～3．5cal ka BP,季风降水整体处于高值,但波动剧烈,其中,在约4．2cal ka BP前后,季风降水急剧下降,在3．7cal ka BP前后达到最干旱的峰值后又快速回升：3．5～0．9cal ka BP,季风降水强度整体较弱,但也存在明显的次级干湿波动;0．9cal ka BP以来,吸光度值逐渐降低,表明季风降水增多．与中国东部季风区其他高分辨率沉积记录对比,文中亚高山泥炭记录的约1．6万年以来的气候变化响应了北半球夏季太阳辐射的统一驱动．     

中东亚干旱区全新世气候变化的西风模式—以湖泊研究为例

综述了亚洲中部干旱区湖泊研究的古气候记录.发现湖泊记录的全新世有效湿度在大框架上具有一致性变化.据此,选择了其中年代可靠、代用指标湿度意义明确、时间分辨率较高的8个地点的记录,半定量地集成了中东亚干旱区全新世期间湿度的变化.结果表明,亚洲内陆干旱区全新世气候变化具有较清晰的阶段性变化,大约8cal kaBP以前的早全新世气候干旱,8-4cal kaBP的中全新世气候湿润,从距今5-6cal kaBP以来湿润程度逐步降低到晚全新世,但晚全新世比早全新世湿润.内陆干旱区的全新世湿度变化框架与最新获得的亚洲季风变化模式存在较大差异,因此推论出,北大西洋海洋表面的温度变化可能是中东亚干旱区湿度的主要影响因素.     

末次冰消期以来巽他陆架高分辨率的孢粉记录

根据南海南部巽他陆坡上的柱状剖面SONNE 18287的高分辨率的孢粉记录, 重建16500 a以来该地区植被和气候的变化历史. 研究结果发现冰消期的16.5~13.9 ka BP期间, 植被是以低山雨林和低地雨林为主, 蕨类的低含量及大量的低山雨林成分, 反映了较为凉湿的气候. 在13.9~10.2 ka BP期间, 热带低地雨林含量和蕨类植物含量的迅速增长说明了气温升高, 而花粉沉积速率的降低反映海平面逐渐上升, 研究点与植被源地的距离加大. 全新世(10.2 ka BP以来), 花粉沉积速率进一步降低, 仅约为冰消期的1/10, 说明巽他陆架已完全被淹没, 孢粉主要来自周围岛屿植被. 10.2~7 ka BP期间的早全新世, 低含量的蕨类孢子反映了气温降低; 到中全新世(7~3.6 ka BP)蕨类孢子含量突然升高, 反映了一个相对暖期.     

山西应县护驾岗冲洪积台地地层光释光年龄及其指示意义

利用细颗粒(4～11μm)石英简单多片再生法(SMAR)光释光测年技术对山西应县护驾岗冲洪积台地地层进行系统测年,研究表明,样品的光释光信号以快组份为主,适合光释光测年.根据年龄数据和深度建立年龄-深度曲线和函数,推算出了剖面的沉积速率.在(距今,后同)66.46ka ～ 33.62ka期间,剖面沉积速率共发生4次变化,沉积速率的变化与同期古里雅冰芯记录的δ180变化趋势基本一致,即沉积速率快对应于冷期,沉积速率慢对应于暖期.具体来说,66.46ka～60.23ka,MIS4冷期,沉积速率为0.6055 m/ka;60.23ka～47.15ka,MIS3c暖期,沉积速率为0.0382m/ka;47.15ka～42.65ka,MIS3b冷期,沉积速率为0.4512 m/ka;37.89ka～33.62ka,MIS3a暖期,沉积速率为0.1986m/ka.综合以上因素得出:气候的变化是研究区66.46ka～33.62ka期间沉积环境变化的主要因素.     

全新世以来东北地区沼泽湿地发育过程及其对气候变化的响应

沼泽湿地是陆地生态系统的重要组成部分,在维护区域环境稳定中起着重要作用.随着社会经济的发展,人类活动导致湿地大面积退化和消失,严重影响了区域生态安全;恢复退化湿地已成为各国政府和学者关注的焦点.而了解历史时期沼泽湿地发育过程及影响因素则是建立合理湿地恢复目标的重要前提.东北地区是我国最大的沼泽湿地集中分布区,其中70%的湿地面临不同程度的退化威胁;但由于数据的缺乏,东北地区沼泽湿地发育过程及其与气候变化的关系仍不清楚.基于此,本研究系统分析了全新世以来东北地区沼泽湿地形成发育的动态变化过程,并探讨了东北地区不同区域沼泽湿地的发育规律及其对气候变化的响应机理.研究发现东北地区沼泽湿地约从12 ka（1 ka=1000 cal.）开始发育,在距今8.6 ka以后开始广泛形成,约有35%的沼泽湿地形成于全新世暖湿期（8.0-4.0 ka）;而沼泽湿地发育的高峰期则集中在全新世晚期.这种发育趋势与全球北方主要区域沼泽湿地大规模发育趋势显著不同.古气候重建表明,全新世早期东北地区气候温暖湿润,处在有利于沼泽发育的时期,促进了沼泽湿地的形成;而在全新世晚期,东北地区呈现冷湿的气候组合特征,冷湿的气候条件不利于有机质的分解,进而促进了沼泽湿地的大规模形成和发育.此外,研究结果也表明全新世以来东北地区不同区域沼泽湿地发育的时间和规模呈现显著的空间差异,而温度和降水则是影响不同区域沼泽湿地发育的最重要因素.本研究将为我国东北地区沼泽湿地的保护和恢复提供一定的理论和数据支持.     

赛里木湖孢粉记录的亚洲内陆西风区全新世植被与气候变化

通过对西风区新疆赛里木湖沉积岩芯的精确定年和孢粉、炭屑分析,重建了该地区全新世以来的植被和气候环境演化历史.结果表明,~9.6cal.kaBP前的早全新世,研究区以荒漠植被为主,A/C比值和第一主成分样品得分所指示的有效湿度明显偏低,第二主成分样品得分所指示的气温回升,气候干旱.9.6~5.5cal.kaBP的中全新世湖区为典型的荒漠草原/草原植被,区域有效湿度明显增加,气温较高,为温暖时期.其中6.5~5.5cal.kaBP期间,研究区植被由荒漠草原/草原迅速转变为荒漠,有效湿度明显降低,同时温度升至最高,可能是一次千年尺度的高温干旱事件.5.5cal.kaBP以来的中-晚全新世,研究区呈现出典型的草原/草甸景观,有效湿度相对较高,温度大幅降低,气候温凉湿润,相对较为适宜.赛里木湖孢粉、炭屑记录的温度和湿度变化与区域其他湖泊记录对比的一致性表明,太阳辐射是造成区域温度变化的主要驱动因素,同时温度变化影响了区域的有效湿度变化.该地区早全新世气候干旱,中-晚全新世气候相对湿润的气候环境演化特征与季风影响区有着明显的差异.早全新世干旱是中纬度西风减弱和上风向蒸发减少的环流背景下局地温度高蒸发强烈的结果.     

广东四会古森林地下生态系统碳同位素组成及其古气候意义

通过研究四会地下古森林沉积剖面总有机碳及细根的碳同位素组成,揭示珠江三角洲地区在中晚全新世4．5～0．6ka BP期间的气候和地理环境变化特征．研究结果表明：在4．5—0．6ka BP期间,该地区的主要植被类型为C3植被．古森林在4ka BP左右于湿地环境中开始发育,在3ka BP左右与湿地同时消失,表明在3ka BP左右该地区的气候可能发生过急剧的变化．模拟结果显示：在3．5-3ka BP期间,该地区大气CO2浓度上升,气候有变暖的趋势;3～1．2ka BP期间的地层^14C年代呈现大的跨度,这可能与新构造运动过程中地层抬升并遭到强烈剥蚀有关．在1．2～0．6ka BP期间,该地区为陆相沉积环境,植被的生物量日渐减少．古森林的消失可能与在3ka BP左右研究区域气候变干有关,热带辐合带的南移可能是导致气候变化的主要机制．     

河西走廊花海古湖泊全新世白云石的发现及其环境意义

通过对河西走廊花海古湖泊沉积物的X衍射分析发现,全新世期间有明显的白云石沉积.岩性、沉积过程、石膏以及Fe3+含量的变化表明,花海湖全新世白云石沉积环境以还原环境为主,即还原环境利于白云石的形成,为白云石的成因研究提供了新的证据.白云石作为碳酸盐矿物,可以反映湖水盐度,但并非直接指示了湖水的咸化.随着湖水盐度的进一步增加,在硫酸盐型湖泊中,白云石含量随盐度的增加而相应减少,表明利用白云石分析湖水盐度时需要结合其他矿物进行分析.结合石膏含量的变化,花海湖全新世时期白云石含量的变化可以揭示该区域湖水盐度的变化.在10.478.87 cal ka B.P.早全新世时期,湖水的盐度较高,气候由干向湿转变;8.87 cal ka B.P.时期,有大量石膏沉积,显示了湖水盐度的进一步升高,气候干旱;随后湖水相对淡化,气候湿润;5.50 cal ka B.P.至今,沉积出现间断,气候逐渐干旱.     

湖北江汉平原JZ-2010剖面沉积物粒度特征与环境演变

通过对江汉平原JZ-2010湖相沉积剖面AMS14C年代的精确测定与校正,以及代用指标粒度、磁化率的分析和研究,重建了研究区12.76 cal ka BP以来的环境演变过程:1)12.76-6.70 cal ka BP,区域环境处于偏干的晚冰期向湿润的早全新世发展阶段.2)6.70-4.47 cal ka BP,区域环境湿润,为湿度配置最佳的全新世适宜期,这是大溪文化向屈家岭文化转变时期自然背景.3)4.47-3.67 cal ka BP,区域气候环境偏干,其中经历了明显的4.2 cal ka BP干旱事件.4)3.67-1.22 cal ka BP时期,环境向湿润发展;在2.5 cal ka BP左右水动力条件明显变强,此时正对应于古云梦泽扩张时期.5)1.22 cal ka BP后,研究区处于湖泊面积减小的干旱时期;人类活动带来的影响达到高峰,围湖造田等农业活动也是江汉平原湖群趋于衰退的重要原因之一.     

新疆全新世环境变迁与史前文化交流

通过分析新疆及毗邻区域全新世环境变化的时空分异,结合区域人类活动的特征,阐释了新疆全新世环境变化与人类活动的关系.结果表明,新疆天山地区的气候环境变化和欧亚草原带等地不同,欧亚草原带早中全新世湿润,晚全新世干旱;天山等地早全新世干旱,中晚全新世湿润.在畜牧渔猎经济的条件下,湿润的欧亚草原带比新疆的大多数地区更适合人类生活,文化发展更为迅速.进入晚全新世,天山等地气候湿润程度增加,绿洲农业中形成了稳定的粟黍-大麦/小麦-畜牧业的稳定的产业结构,人口迅速增长,文化繁荣.在距今4000年以前,欧亚草原带的青铜文化因素对新疆影响最大,来自甘青地区和中亚的文化要素相对较少.此时,新疆诸文化的经济特征以采集狩猎加畜牧为主,文化交流的主流是沿着阿尔泰山的南北向的交流.在距今4000年以后,沿着天山的东西方向的文化交流逐渐成为主流,农业加畜牧业的混合经济在天山山麓的绿洲地带快速发展,人口迅速增加.新疆史前文化的高峰出现在晚全新世,是气候变化的区域差异和文化交流共同作用的结果.     

北大兴安岭地区全新世植被演替及气候响应

通过对大兴安岭北部地区霍拉盆地泥炭剖面和表土样品的花粉分析,重建9100cal a BP以来植被演化历史及其对气候变化的响应过程.结果显示研究区植被经历了从早-中全新世暖温、寒温混合型植被向晚全新世寒温型植被的演变过程.全新世温暖期(9100~6000cal a BP),北大兴安岭寒温带针叶林区气候较现在更为温暖湿润,发育鹅耳枥属、榛属、松属和云杉属为主的暖温型针阔叶混交林,与寒温型落叶松和桦共同组成了特有的混交林地,其植被多样性增加.约6000~5000和3500~2500cal a BP的两次显著的降温事件,导致鹅耳枥属、榛属等喜暖植物类型减少,落叶松属和桦属为主的耐寒植被扩张.2500cal a BP之后,形成落叶松和桦为主的寒温型针阔叶混交林植被景观.全新世温暖期温度增加可能导致东亚夏季风对中国北大兴安岭地区的影响增强,有利于暖温型森林植被发育并增加植物载荷.     

榆木山北缘断裂古地震特征研究

榆木山北缘断裂位于祁连山主体山系以北的榆木山北部边缘.断裂活动形成一系列沿山前发育的断层陡坎.通过探槽剖面对发生在该断裂带上的古地震事件进行了分析,大致可以确定全新世以来的2次古地震事件.事件Ⅰ的年代为距今(4.066±0.086)ka;事件Ⅱ为距今(6.852±0.102)ka至(6.107±0.082)ka之间.该...     

黄土高原中部450ka以来植被演化的有机碳同位素与分子化石记录

黄土高原地质历史时期不同时间尺度上的植被演化规律与气候环境影响因素,以及植被替代性指标的解译等问题还值得进一步研究.本工作拟通过对灵台黄土剖面450ka以来黄土-古土壤样品总有机碳同位素(δ~(13)CTOC)和正构烷烃含量组合参数如C31/C27进行综合对比研究,从而为明晰这些问题提供一些新的讨论和证据.结果表明,450ka以来黄土高原中部C_3、C_4植物混生,以C_3植物为主;按生活型则草本、木本混生,以草本植物为主.在黄土高原气候较温暖湿润的MIS9(S3时期),MIS5(S1时期)阶段,可能出现过C_3木本植物的短暂增多,但总体上不存在大面积的森林.在阶段性变化上,黄土高原130ka以来草本植物总体增多,可能与区域性气候干旱化有关.在轨道尺度上,全新世较末次冰期,MIS11(S4时期)较MIS12(L5时期)C_3草本植物减少;在其他几个冰期旋回,间冰期较相应冰期C_3草本植物增多.植被替代性指标与建群种蒿属孢粉量的变化吻合较好,其变化可能与冰期旋回上水热配置有关.MIS1(S0时期)与MIS11(S4时期)气候相似,但全新世时期松属乔木的大量增多,暗示了人类活动和生态因子火活动的影响.     

青藏高原东北部30ka以来的古植被与古气候演变序列

利用孢粉分析并结合沉积学及~(14)C测年等资料,阐明青藏高原东北部若尔盖高原30ka来的古植被与古气候演变序列以及主要的气候事件。古植被经历了高寒荒漠-草原和亚高山草甸-高寒荒漠-草原、沼泽和亚高山草甸-岛状森林、沼泽和草甸-云杉、冷杉林及沼泽-岛状暗针叶林、沼泽和亚高山草甸7个阶段。气候与植被相应发生了多次变化,冰后期和全新世期间的气候事件在这里均有明显表现。     

青藏高原东部全新世冬夏季风变化的高分辨率泥炭记录

在建立了全新世泥炭沉积物高分辨率冬夏季风代用指标时间序列的基础上, 发现青藏高原若尔盖地区全新世冬夏季风的变化具有此消彼长和同时消长两种基本的模式, 冬季风与夏季风在不同时间尺度上两种模式又相互嵌套. 由冬夏季风指标叠加效应合成的气候状况却有与全球同步的规律性, 表现出千年-百年尺度的不稳定性, 6.2 ka的季风突然减弱事件要比8.0 ka的事件更显著, 反映了亚洲季风的区域特点或它本身就是全球气候的一个窗口.