南沙群岛永暑礁区近百万年来的古气候变化：—南永1井的锰含量分析

用锰含量的变化，将南永１井岩心划分为２１个锰阶段，与洛川黄土、深海沉积物、柴达木盆地察尔汗盐湖的气候旋回进行对比，在布容、松山极性期界疆线（７３０ｋａ）以上，存在９次气候旋回，锰含量相对高的奇数阶段代表相对湿热的气候环境，而偶数阶段代表相对干冷的气候。Ｍｎ／Ｃａ和Ｃｄ／Ｃａ比值的正异常段反映三期围区的火山活动影响。锰的变化反映全球性的气候事件和本地区的局部地质事件。     

莱州湾E孔中更新世末期以来的地球化学特征

对1994年在莱州湾沿岸所取的E孔(37°07'N,118°55'E,孔深为821m)岩心进行了地球化学研究.用等离子光谱法测量了9个常量元素、15个微量元素和碳酸钙的含量.结果表明,(1)E孔大部分常量元素、微量元素含量、尤其元素特征比值(Mn/Fe,Sr/Ba,Sr/Ca,Ti/Al)在地层分界处都有明显变化,可作为该区第四纪地层划分的重要指标;(2)常量元素含量变化主要受宿主矿物控制,主要反映物质来源,同时也反映沉积作用和沉积环境,Fe,Al,Ca,Mg,Mn,Ti对物源和环境反映较为敏感;(3)微量元素在中更新世末期、最后间冰期、最后冰期和全新世四个不同沉积时期分布特征不同,尤其在气候“冷期”和“暖期”有不同分布规律;大多数微量元素含量变化旋回曲线之“波谷”对应着沙层沉积,有6个沙层代表“暖期”沉积,1个沙层代表“冷期”沉积;(4)E孔在冰期低海面时期风成粉砂沉积中碳酸钙含量偏高,间冰期时海侵沙层中碳酸钙的含量偏低,碳酸钙含量变化与粒度和沉积物类型有关,对气候、环境和地层划分有良好的指示.     

南海东北部陆坡铁锰沉积记录对环境变化的指示意义

通过对南海东北陆坡沉积柱的研究,建立了高分辨率铁、锰、CaCO₃,Fe/Mn的值和醋酸溶性镁的变化序列.研究表明,铁和锰含量之间呈正相关关系,两者在垂直方向上总的变化趋势基本一致,锰的氧化还原界面的深度要比铁的浅.经过成岩作用,铁基本上可以保存它原始的沉积含量,间冰期沉积物中铁含量要比冰期的高,铁含量波动幅度和频率可以表示短期的气候剧烈波动的强度和频率,同时也表明了陆源供给的相对稳定性.锰保存的含量比它原始的沉积含量明显减少,锰含量的变化主要受海洋沉积环境的控制,在冰期锰含量得到相对富集,锰含量的较大波动多出现在碳酸盐含量发生较大变化的时候,锰含量的变化反映了曾经发生的海洋生产力、沉积速率和温度的巨大波动.在沉积柱中Fe/Mn的值的变化与碳酸钙的变化在总体上表现出相反的变化趋势,冰期Fe/Mn的值小,而在间冰期时其比值较大,Fe/Mn的值可以作为一个表征碳酸盐旋回的灵敏的替代性指标,同时Fe/Mn的值的变化可以表征大气二氧化碳的波动和海洋沉积速率的变化.     

南海北部末次冰盛期晚期以来冰融水与气候事件记录:长链脂肪醇陆源输入指示

对南海北部陆坡Site4B站位末次冰盛期晚期至全新世(30~120cm)长链脂肪醇分布及碳同位素组成进行讨论,结果表明,长链脂肪醇碳优势指数(CPI,10.49~24.56)、平均碳链长(ACL,28.91~29.99)以及平均碳同位素组成(–28.85±0.97‰~–32.92±1.38‰)均反映了陆源C3植物来源,代表了沉积物中陆源输入。Site4B站位末次冰盛期末至晚更新世末(65~102cm,19.343~11.636ka BP)普遍较低的陆源输入均响应了大规模的冰融水事件19ka-MWP、MWP-1A、MWP-1B(melt water pulse,MWP)和暖气候事件(B/A事件),不具冰期/间冰期旋回变化特征。在末次冰盛期晚期(102~120cm)和全新世(30~60cm,10.490~约7.104 ka BP)陆源输入的旋回变化均反映了加强/减弱的冬季风/夏季风旋回变化,其中在末次冰盛期晚期记录一次冬季风最强事件,在早全新世至9.940ka BP记录一次夏季风最强事件。通过Site4B站位末次冰盛期末至晚更新世末(19.343~约11.636 ka BP)千年尺度陆源输入分布特征和全球冰期/间冰期旋回气候变化的对比,发现不具明确的区域对比性,可能受到低纬地区局地环境的作用所致。     

察汗斯拉图盐湖第四纪地层划分的初步探讨

本文根据察汗斯拉图盐湖的孢粉组合、古地磁及~(14)C、铀系断代年龄资料,在370万年以来的地层中划分了13个冷暖交替的孢粉组合带。在松山/高斯和布容/松山界面附近古气候变化明显。100万年以来,本区地层在古气候和年代上均可与洛川黄土及深海δ~(18)O气候记录阶段对比,据此将本区Q/N界限定为248万年,Q_2/Q_1界限定为73万年,Q_3/Q_2界限定为10—12万年。     

南黄海晚更新世以来孢粉记录的古环境变化

依据南黄海DLC70-3孔71.2m长沉积序列的孢粉记录,结合测年数据,有孔虫和粒度等环境指标,恢复了研究区晚更新世以来的古环境变化。钻孔孢粉组合可以反演南黄海陆缘区植被面貌,其中草本花粉在整个剖面占绝对优势,具有超代表性,而木本花粉代表性低。除冰盛期沉积缺失之外,孢粉等指标在MIS5阶段以来变化显著:MIS5和MIS3的亚间冰阶及MIS2/1(冰消期)阶段,阔叶树种和蒿属比例较高,沟鞭藻、有孔虫含量也较高,气候偏暖,属沉积动力相对稳定的浅海或滨海环境;而MIS5及MIS3阶段的亚冰阶和MIS4阶段,针叶组分或冷杉含量增加,中生-水生草本含量相对较高,而有孔虫含量极低或消失,气候偏冷,属沉积动力相对复杂的滨岸湖泊或沼泽等陆相环境。同时,对比周边地区其他孢粉记录,结果表明,在冰期-间冰期旋回过程中孢粉组合中针叶-阔叶组分含量此消彼长,草本含量的相对变化可指示滨岸局域植被的演替,且一定程度上可以反映海平面的升降。     

南海北部191柱状沉积物主元素特征及其古环境意义

应用XRF法对南海北部陆坡191柱状沉积物中主元素进行分析,结果显示,全柱沉积物中SiO₂含量最高,其次是CaCO₃,Al₂O₃和CaO。在垂向分布上CaCO₃和CaO含量分布基本一致,SiO₂,Al₂O₃,Fe₂O₃,K₂O,MgO含量变化相似。结合AMS碳-14测年,可将191柱状样划分为5个地球化学层,主元素和MgO与Al₂O₃含量比值在垂向上的旋回变化反映了南海北部氧同位素3期以来末次冰盛期、冰后期、晚冰期的气候变化、海平面波动及陆源物质供应的变化,并对Heinrich事件、格陵兰高频气候振荡(D/O)旋回、新仙女木事件以及普林斜氏虫低值事件等全球性短周期气候事件有很好的对应关系,但受区域影响,在时间上有所滞后。氧同位素3期以来的沉积速率并未显示出南海普遍存在的间冰期比冰期、暖期比冷期的沉积速率低的规律,而是逐渐减小的,这可能是氧同位素3期频繁的冷热干湿气候振荡导致岩石易于风化破碎受侵蚀后被洪水搬运的缘故。     

末次冰消期临沂石笋微量元素记录及其气候意义

结合山东临沂LY石笋(发育年代17~11.4ka BP)δ18 O记录,分析了LY石笋微量元素变化特征、影响因素及其指代的气候环境变化信息。LY石笋Sr/Ca、238 U和(234 U/238 U)0变化与石笋δ18 O记录、65°N夏季太阳辐射曲线在千年尺度上变化趋势一致,较好地保存了末次冰消期早期气候环境由冷干向暖湿过渡的信息。Heinrich Event 1时期(17~14.7ka BP),石笋Sr/Ca比值和238 U含量表现为相对高值,(234 U/238 U)0表现为相对低值;Blling-Allerd时期(14.7~12.7ka BP),石笋Sr/Ca比值和238 U含量迅速减少至低值,(234 U/238 U)0呈逐渐增加的趋势;Younger Dryas时期(12.7~11.4ka BP),石笋微量元素无明显波动,Sr/Ca比值和238 U含量表现为相对低值,(234 U/238 U)0表现为相对高值。研究认为LY石笋Sr/Ca比值主要受与降雨量相关的渗流水滞留时间、水-岩相互作用和先期碳酸盐沉淀的影响,可以指示外界降雨量的变化。LY石笋238 U和(234 U/238 U)0则主要受与有效降水量有关的洞穴上覆土壤湿度和氧化还原条件的影响,大气粉尘活动可能是导致石笋238 U、(234 U/238 U)0变化与δ18 O曲线不完全协同的原因。此外,LY石笋Sr/Ca和(234 U/238 U)0变化可能还受石笋生长速率的影响,具体影响机制还有待进一步研究。     

苏北盆地XH1钻孔中更新世以来的彩度指标记录及其气候环境变化

苏北盆地是我国西部内陆与东部海洋之间的过渡地区,该地区的气候演变历史对揭示东亚季风的时空变化有着重要意义。对苏北盆地XH1钻孔中更新世以来沉积物的彩度指标Ca*b*的研究表明,Ca*b*对降水的变化反应敏感,可以用来指示东亚夏季风强度和气候暖湿程度的变化。结合磁化率、有机碳和孢粉指标,揭示苏北盆地中更新世以来经历了9个明显的气候冷暖干湿变化旋回,并且可以和深海氧同位素记录、黄土记录进行良好的对比,同时在某些阶段和长期演变趋势上又具有鲜明的区域特征。总体上,从中更新世中期开始苏北盆地变得越来越冷干,气候冷暖波动幅度增大,最后4个冰期旋回尤为醒目。     

南海南部NS93-5孔沉积物磁化率特征及其对全球气候变化的记录

对南海南部长533cm的NS－93孔连续采取423块样品，测量低场下的质量磁化率。并间隔取样202块，测量ARM。通过与沉积层序、氧同位素和矿物特征对比分析，我们认为NS－93孔磁化率的变化主要受控于外源磁性矿物浓度的变化，其值的高低与沉积物中碎屑矿物的含量相关，与碳酸盐的含量反相关，说明碳酸盐矿物对磁性矿物浓度具有稀释作用。在磁化率特征变化曲线上，与氧同位素阶段和Heinrich变冷事件、D－O旋回有好的对应关系。磁化率的相对高值与氧同位素奇数阶段和气候的暖期相对应，而相对低值则与气候冷期对应。这一规律反映了东亚季风、大洋环流强弱和陆源碎屑输入对沉积物磁化率的控制作用。同时，从ARM和磁化率的关系分析，南海南部在氧同位素阶段6沉积时期处于相对稳定的环境，南面的Borneo海峡可能是封闭的。     

南海西沙海槽83PC柱状沉积物组成特征及其古环境意义

为了解南海北部末次间冰期以来的沉积环境演化,分析了西沙海槽83PC柱状沉积物的浮游有孔虫氧碳同位素、碳酸钙、有机碳和粒度组成。浮游有孔虫的δ18 O值具有冰期-间冰期旋回特征,记录了海平面的升降和古气候的变化,而海平面变化控制了沉积物的碳酸钙和有机碳含量。冰期,海平面下降,陆源物质输入增多,带来了大量的碎屑物质和陆源有机质,沉积物具有低碳酸钙含量和高有机碳含量;间冰期,海平面上升,陆源物质输入减少,碎屑物质的稀释作用减弱,沉积物具有高碳酸钙含量和低有机碳含量。南海北部83PC柱状沉积物记录了末次间冰期以来的多次海平面升降旋回,还记录了气候变冷事件以及低碳酸钙沉积事件,其中,150、510、660和740cm处的低碳酸钙含量和相对重δ18 O值记录了全球性气候变冷事件,而冰后期的低碳酸钙沉积事件,则主要反映了季风降雨的增强,出现了洪水高发期,陆源碎屑物质对碳酸钙沉积的稀释作用明显增强。     

岁差驱动与中国黄土高原的次级气候旋回

以黄土高原普遍存在的次级古土壤为基础,结合粒度资料和磁化率资料,对黄土高原的次级气候阶段进行了划分与对比,初步建立了黄土高原L21以来的次级气候旋回序列。以北半球夏至日在近日点和远日点为界,将岁差旋回转变为北半球"理想岁差气候旋回",并与黄土高原次级气候旋回逐一对比,发现L21以来的72个岁差旋回中,共发育了122个次级气候阶段,合61个次级气候旋回。除去岁差变化微弱的时段,黄土高原次级气候旋回与理想岁差旋回间几乎是一一对应的关系。从而认为,黄土高原的次级气候旋回主要由岁差旋回驱动。与反映全球变化的一级气候旋回相比,黄土高原的次级气候旋回凸显了具有半球效应的岁差旋回在黄土高原气候变化中的作用。黄土高原的次级气候旋回一定程度上受到冰期旋回的遮掩,需要在高原各地往复追索才能清楚揭示。黄土高原的次级气候旋回不仅可以作为地层划分与对比的基本单元,也由于岁差的约束而在一定程度上具有了绝对年代的意义,在地层划分和古气候研究中应引起足够的重视。     

冲绳海槽末次冰期以来千年尺度古海洋演化的沉积记录

格陵兰冰芯的δ18O记录表明,末次冰期的气候发生了一系列快速的冷暖交替过程,即所谓的Dansgaard-Oeschger旋回(Dansgaardet al.,1995;Stuiveret al.,1995;Grooteset al.,1997)。在北大西洋区域,海洋的沉积记录也清楚地再现了在总的冰期背景下代表强烈冰川漂移事件的6次变冷事件,即所谓的Heinrich事件(Bondet al.,1992,1993;Rasmussenet al.,1997;Andrews,1998)。通过对比发现Dansgaard-Oeschger旋回和Heinrich事件并非两个孤立的气候演变过程,Heinrich事件(H)发生在Dansgaard-Oeschger旋回的最冷期,几次大的Heinrich事件使格陵兰的…     

西藏羊八井七弄沟地区全新世温度变化的泥炭汞记录

分析了青藏高原东南部羊八井七弄沟(QNG)地区泥炭中汞浓度含量指示温度变化的意义,通过与其他气候代用指标对比分析,发现泥炭汞能作为气候代用指标反映地区温度。QNG泥炭汞浓度变化记录了七弄沟地区全新世时期9.1~3.5kaBP的温度变化趋势,主要包括3个阶段:第Ⅰ阶段(约9.1~7.2kaBP),处于全新世大暖期,温度较高,波动下降;第Ⅱ阶段(约7.2~5.6kaBP),温度波动剧烈,存在5.9和6.3kaBP两个冷期;第Ⅲ阶段(约5.6~3.5kaBP),在频繁剧烈波动中温度下降。3个阶段分别反映了3次北大西洋浮冰事件(IRD)(8.2、5.9和4.2kaBP事件)。此外,在7.5、6.3、4.7kaBP左右也出现了变冷事件。利用REDFIT对QNG泥炭汞浓度进行红色噪声谱分析,发现其存在1 100、650、450、310以及110a周期,反映了青藏高原地区对不同等级太阳活动变化的响应。     

西沙事件旋回的发现及其意义

西沙事件旋回是上新世晚期至早更新世早期发生的事件综合体,是一个大的冰期旋回,其间有六次以上的相对湿暖阶段。可划分出早期旋回、主旋回、后期旋回三个阶段,其总体时限大约从180万年至315万年。     

冲绳海槽末次冰期以来千年尺度古海洋演化的沉积记录

格陵兰冰芯的δ18O记录表明，末次冰期的气候发生了一系列快速的冷暖交替过程，即所谓的Dansgaard-Oeschgerk旋回(Dansgaard et al.,1995；Stuiver et al.,1995；Grootes et al.,1997)。在北大西洋区域，海洋的沉积记录也清楚地再现了在总的冰期背景下代表强烈冰川漂移事件的6次变冷事件,即所谓的Heinrich事件(Bond et al.,1992，1993；Rasmussen et al.,1997；Andrews,1998)。通过对比发现Dansgaand-Oeschger旋回和Heinrich事件并非两个孤立的气候演变过程,Heinrich事件(H)发生在Dansgaard Oeshger旋回的最冷期，几次大的Heinrich事件使格陵兰的大气温度在冰期的气候条件下又降低3-6℃(Mayewski et al.，1997)。随后，越来越多的研究成果表明，这些气候事件的发生，尤其冷事件并不仅限于格陵兰和北大西洋等北半球的高纬度地区，几乎在全球各大区域均找到了它们的印记。 冲绳海槽作为西太平洋的一个弧后盆地，其较高的沉积速率和对全球气候变化的“放大效应”，为我们识别过去地质历史时期气候演化事件并进行全球对比提供了可靠的保证。本文作者对取自冲绳海槽北部的CSH1孔的孢粉组合和中部DGKS9603孔的浮游有孔虫动物群进行了分析，以期获得有关北半球高纬度地区记录的末次冰期气候突变事件具有全球意义的新证据。     

亚北极太平洋阿拉斯加湾50kaBP以来放射虫组合指示的古海洋变化

利用SO202-INOPEX航次在亚北极太平洋阿拉斯加湾获取的沉积物岩心,以及基于AMS14 C测年数据建立的年龄模式,开展了50kaBP以来放射虫的古海洋学研究,获得如下认识:(1)Cycladophora davisiana是阿拉斯加湾最具代表性的优势种放射虫,其次是Siphocampe arachnea和Acanthodesmia micropora;(2)对放射虫的统计数据进行Q型因子分析,提取出4个方差极大因子,可以代表不同的水团甚至是水体的混合作用,其中C.davisiana作为中层水团演化的替代性指标,对冰期-间冰期旋回和快速气候变化事件的响应较为敏感,其变化特征表明该区中层水团的演化主要受控于亚北极太平洋NPIW形成源区及其输送机制的变化;(3)基于放射虫标志种Ceratospyris borealis,Actinomma boreale/leptodermum和Rhizoplegma boreale的变化特征及其环境指示意义,认为50kaBP以来阿拉斯加湾上层海洋环境的变化具有阶段性:LGM之前,该区海洋表层生产力相对稳定,海冰消长与冰融水脉冲明显地响应于冰阶-间冰阶等气候旋回;LGM期间,受大陆冰盖、大气环流和海洋环流变化的综合影响,冰融水事件以及海冰持续增加、生产力明显下降的状况可能较少出现;LGM以来,在B-A和YD等快速气候变化事件的影响下,冰融水脉冲引起表层生产力快速增加,气候快速变冷则造成生产力急剧降低。     

南海北部31ka以来GDGTs组成及其对古温度和季风变化的响应

南海因受到高纬度气候、低纬度大洋以及东亚季风等多种因素的影响而成为研究古温度和季风变化的理想区域。本文通过研究QH-CL11柱状沉积物的GDGTs组成、含量变化特征及其延伸的86个碳原子的四醚指标(TEX_(86)~H),分析南海北部GDGTs来源,并定量计算QH-CL11柱状沉积物记录的海洋表面温度(SST),从而探讨31 ka以来南海北部古温度变化的驱动机制。通过甲烷指数和支链/异戊二烯类指标等,确定isoGDGTs主要来自于奇古菌,适用于古温度重建。TEX_(86)~H温度显示出明显的冰期一间冰期旋回,与南海北部有孔虫和UK'_(37) SSTs具有很好的相似性。出现在TEX_(86)~H SST中的海因里希冷事件(H1-3)和Bφlling-Allerod暖期之前的温度大幅度上升事件(14.6 ka)反映了高纬度气候对南海的影响。南海SSTs和北太平洋MD01-2421 U~K'_(37)SST的差异(△SST5)可以用来反映东亚冬季风强度的变化。△SSTs显示东亚冬季风强度在Bφlling-Allerφd暖期前增加,在新仙女木时期达到最大值,在全新世早期再次下降,然后在全新世中晚期缓慢增加,这与前人对东亚冬季风强度的认识具有很好的一致性。该方法对重建长周期东亚冬季风强度具有重要的指导意义。     

菲律宾海北部19cal.kaBP以来表层海水温度变化

对菲律宾海北部E-2岩心柱(29.62°N、131.14°E,水深3 877m)进行了浮游有孔虫δ18 O分析、AMS14 C测年以及U3k7表层海水温度(U3k7-SST)的测试。结果表明,E-2岩心记录了约19cal.kaBP以来U3k7-SST变化过程,其末次冰消期整体变化过程与北大西洋高纬地区相似,记录了Heinrich 1(H1)、Blling/Allerd(B/A)和Younger Dryas(YD)等快速气候事件,同时也识别出发生于19.4～19.2和18.5～18.0cal.kaBP的2次变冷事件,说明了研究区与北大西洋气候存在遥相关;在B/A和YD阶段中发现的百年尺度气候波动及变化过程,可能反映了热带过程对研究区域的影响;E-2岩心柱末次冰消期变暖存在阶段性,其变暖时间开始于19.4cal.kaBP,而大幅升温阶段则从15.3cal.kaBP开始。     

莱州湾07钻孔沉积物晚更新世以来的元素地球化学特征

在莱州湾南岸的07孔岩心进行高分辨率采样的基础上,采用X荧光光谱法(XRF)、离子质谱法(ICP-MS)以及原子荧光光谱法(AF)等方法测试了研究区07孔的48种常微量元素以及稀土元素的含量,并对元素相对含量、随深度变化规律、特征比值以及稀土元素配分模式进行了研究。结果表明,07孔主要元素及特征比值在海陆地层分界处有明显变化,可以作为地层划分的指标之一。其中,Mn、Mg、Ca、Fe、Mg/Ca及K/Na等对沉积环境响应比较明显,Ba、Zr、Rb、Si/A1、Ti/A1和Rb/Sr对源区的母岩类型、风化程度及搬运距离的变化敏感;07孔常微量元素垂向变化较大,在3次海侵地层中呈明显变化,并对应多个峰值。化学元素的变化规律所反映的地层特征与晚更新世以来的气候和海平面的变化有较好的对应关系。07孔不同深度沉积物的稀土元素球粒陨石标准化配分模式与黄河沉积物的相似,呈轻稀土元素富集的右倾型。说明黄河是莱州湾南岸弥河-潍河多源河流三角洲沉积体系的物源之一,且对莱州湾南岸一定深度范围内的沉积地层有部分贡献。