过去600万年黄土高原夏季风周期的阶段性演化及其强迫因子初探

运用小波分析与传统谱分析技术相结合的手段,对甘肃省西峰的一套黄土-古土壤-红粘土记录过去6Ma夏季风气候代用指标的时间序列进行了周期谱演化分析,初步探讨了晚新生代以来黄土高原风尘记录所反映的周期演化特征.结果表明,轨道尺度的周期随时间演化,在北半球大冰期来临前后具有不同的响应特征.在3.1MaB.P.之前,主导周期以41000a和21000a为主,可视为对轨道要素变化的响应;3.1MaB.P.之后,0.1Ma的周期分阶段地趋于主导地位.其中,3.1MaB.P.,1.2MaB.P.和0.6MaB.P.准0.1Ma周期的出现可以同现有资料所反映的青藏高原加速隆升相对应,可能指示了气候演变中的构造影响.过去6Ma东亚夏季风记录中的准0.1Ma周期除与轨道要素变化的非线性响应有关外,很可能与青藏高原的阶段性隆升效应有关.     

甘肃秦安糜子湾剖面中新世风尘堆积的磁性地层学研究

文章对西部黄土高原糜子湾黄土-古土壤剖面进行了磁性地层学研究。该剖面厚度为164.4m,记录了15个正磁极性段和15个负磁极性段,可与标准极性表中从C5r.3r到C5En之间的极性带对比。根据极性界限用平均沉积速率外推,得到该剖面顶界年龄为约11.6MaB.P.,底界年龄为约18.5MaB.P.。糜子湾剖面位于已发表的QAⅠ中新世黄土剖面以东约30km,两剖面相同时代的地层在岩性地层结构和磁化率曲线波动上具有高度的一致性,表明中新世黄土-古土壤序列与第四纪黄土-古土壤序列一样,地层在空间上有很好的可对比性。文章的结果为从空间角度研究中新世环境变化行为提供了新剖面的年代地层框架。     

灵台黄土-红粘土序列的磁性地层及粒度记录

甘肃灵台县任家坡黄土－红粘土剖面的磁性地层学研究表明;中国北方连续的风成堆积可下推到705MdB．P。第三纪红粘土的粒度组成从上到下变化很小,与黄土－古土壤序列的粒度大幅度变化形成强烈的反差,意味着晚第三纪时期的气候总体上要比第四纪时期稳定。在705～2．6MaB．P．的红粘土沉积中,可分出的110～115个土壤B层与钙质结核层的组合,初步表明在这个时期有约110～115次气候旋回。     

六盘山东麓朝那剖面红粘土-年代及其构造意义

黄土高原地区黄土之下的红粘土的年代和形成可为六盘山隆起、鄂尔多斯夷平面解 体以及青藏高原隆升等构造事件提供重要证据。六盘山东麓厚达303m的朝那黄土-红粘土剖面的磁性年代地层学表明：朝那红粘土开始堆积于8．1MaB．P．,是目前黄土高原上发现的最老的红粘土。8.1MaB.P．前后一次强烈构造运动使得鄂尔多斯夷平面解体,相对下沉地区接受红粘土沉积,六盘山地区开始隆起,这可能与青藏高原强烈的构造抬升事件有关。     

青藏高原东北缘黄土的气候演化与高原隆升的耦合

通过对青藏高原东北缘的民和黄土的磁化率、粒度、CaCO3和TOC等气候载体进行综合测试分析，可以将青藏高原东北缘黄土1．90～0．70MaB．P．段划分出7个气候阶段。对民和黄土的气候分析表明，1．10MaB．P．(民和黄土的L11黄土层)前气候差异较小，冬夏季风不强，对抗性较弱，黄土古土壤发育不明显，厚度较薄；10MaB．P．后，冬夏季风对抗性迅速增强，气候差异性增强。将民和黄土与其他地区以及深海沉积物氧同位素记录进行对比可以发现，民和黄土的S8、S9和S10古土壤分别与深海氧同位素21、23和25阶段较好地对应，而L9、L10和L11则分别对应22、24和26阶段。L11黄土层以下的黄土记录与深海氧同位素记录的可比性不是很明显。同时，民和黄土的高分辨率气候记录与青藏高原的阶段性隆升有较好的耦合关系。     

新近纪以来中国黄土高原的风尘记录

通过对黄土高原中部两个典型的风尘堆积序列的岩性和磁性地层研究 ,认为中国黄土高原风尘堆积的开始发育年龄至少约为 7.2 Ma B.P.。以红粘土和黄土—古土壤交互出现的风尘沉积 ,不仅真实地记录了东亚季风气候的形成演化 ,而且可能包含了青藏高原的阶段性隆升、北半球冰盖形成演化及大冰期发生等构造气候事件的印记。反映粉尘源区的干燥度及携带粉尘的大气环流强度的风尘沉积速率自 7.2 Ma B.P.开始、尤其是 4.5 Ma B.P.以来逐渐增大 ,似乎暗示了自新近纪以来亚洲内陆粉尘源区干旱化的逐级发展和东亚冬季风环流强度的逐渐增加     

垣曲盆地最高阶地风尘堆积形成时代及其构造意义

对垣曲盆地原土坪阶地剖面进行了详细的沉积学和磁性地层学研究,结果表明,原土坪剖面地层自下而上由水下河湖相-漫滩相-风尘堆积构成,整个剖面记录了一个水位下降、由水下沉积环境转变为气下环境的连续堆积过程。剖面地层记录的1.84～1.62MaB.P.期间由河湖相沉积环境转变为典型风尘堆积的沉积转型及风尘堆积反映出的1.21MaB.P.前后古气候变化事件是对青藏高原青藏运动C幕和昆黄运动的区域沉积响应。开始于1.62MaB.P.的典型风尘堆积底界年龄代表了该级阶地的形成时代,表明该段黄河至少在此时已经形成。     

晚新生代黄土高原风尘堆积与粉尘源区干旱化问题

基于黄土高原风尘堆积的岩性和磁性地层研究 ,计算了晚新生代黄土高原风尘堆积速率变化 ,并与深海沉积记录的粉尘通量变化对比 ,初步探讨了海陆风尘沉积记录的晚新生代亚洲内陆粉尘源区的干旱化过程 ,揭示出自 4 5MaB P 以来粉尘源区干燥度的逐级增加 ,尤其是在 3 6 2 6MaB P 时段黄土高原风尘沉积速率和ODP885 / 886孔粉尘通量的显著增加 ,暗示可能由于青藏高原在此时段加速隆升所造成的亚洲内陆粉尘源区干燥度的急剧加强。     

新生代晚期青藏高原强烈隆起及其对周边环境的影响

青藏高原主夷平面形成的上限年龄为3.6MaB.P.,临夏盆地新生代湖相沉积同时结束,青藏运动开始,分为A(3.6MaB.P.),B(2.6MaB.P.)和C(1.7MaB.P.)3幕,A幕现代亚洲季风形成,B幕黄土开始堆积,C幕黄河出现;昆黄运动(1.2～0.6MaB.P.)使黄河干流切入青藏高原,大面积山地进入冰冻圈,可能导致中更新世之气候转型;共和运动造成黄河切穿龙羊峡,青海湖孤立,高原达到现代高度.中国三大自然区是高原隆升驱动大气环流改变而导致的中国最高层次的景观分异.本文讨论了8MaB.P.的有限高度隆升及亚洲干旱化的问题,亚洲夏季风22MaB.P.已经开始,是高原隆升及其它因素共同作用的结果,为亚洲古季风阶段.3.6MaB.P.才是现代亚洲季风真正开始的时期,可能北半球进入冰期也与此有密切关系.     

青藏高原层状地貌与高原隆升

夷平面、剥蚀面和河流阶地等层状地貌面是长周期地貌演化研究的主要对象,它们不仅记录了区域地貌的发育历史,而且可以用来反演区域构造活动、气候变化等内动力过程的演变。深入研究青藏高原上这些地貌面的特征、变形、成因和形成时代,是探讨青藏高原隆升年代、幅度和过程的重要途径。野外考察与室内制图表明青藏高原及其边缘山地普遍存在两级夷平面(山顶面、主夷平面)、一级剥蚀面和多级河流阶地。主夷平面形成于7.0～3.6MaB.P.,形成时其高度在1000m以下。大约3.6MaB.P.前主夷平面开始大规模解体,标志着青藏高原强烈抬升的开始。剥蚀面和河流阶地揭示,1.8MaB.P.,1.2MaB.P.,0.8MaB.P.和0.15MaB.P.是青藏高原强隆升事件发生时期     

Red clay deposits on the Chinese Loess Plateau during 11.0–2.6?Ma and its implications for long-term evolution of East Asian monsoon

Loess and red clay on the Chinese Loess Plateau have produced a detailed history of the East Asia monsoon for the past eight million years. Recently, a well-conserved red clay sequence was discovered at Shilou on the eastern edge of Chinese Loess Plateau, extending the monsoon history back to approximately 11 Ma. By comparing lithologic features, particle size distribution, magnetic susceptibility and deposition rate of Shilou red clay sequence, the paleomonsoon evolution from 11 to 2.6 Ma can be divided into four stages: largely fluctuated stage (11.0–8.0 Ma), relatively strengthened period (8.0–6.5 Ma), extremely changed stage (6.5–4.9 Ma) and further intensified period (4.9–2.6 Ma). The new evidence indicates that variation of paleomonsoon has close relationship with uplifting of the Tibetan Plateau and ongoing global cooling and the consequent expansion of ice sheets during 11.0–2.6 Ma.     

黄土高原红粘土成因及上新世北方干旱化问题

本文通过对黄土高原第三纪红粘土的野外观察，以及沉积学和地球化学分析，得到能证明红粘土为风成沉积的新证据。另外，佳县红粘土沉积的土壤学特征表明，上新世时期的东亚夏季风强度总体强于第四纪。     

关于晚新生代准1.2Ma周期构造气候旋回

构造气候旋回的理论要点是构造作用驱动气候变化,因而不同于Milankovitch冰期气候旋回,但两者又都是受地球轨道要素控制的。本文主要根据青藏高原和黄土高原的晚新生代地质记录,以磁性地层为时间标尺,以黄道倾斜(ε)最大变幅位置为模式年龄,划分最近8Ma的准1.2Ma周期构造气候旋回的主旋回层,即MTC₇、MTC₆、MTC₅、MTC₄、MTC₃、MTC₂、MTC₁、MTC₀,它们的界线年龄分别为7.3、6.1、4.9、3.7、2.5、1.3和0.2MaBP。在此基础上,分析了青藏高原构造隆升和黄土高原风尘沉积各自显示的准1.2Ma周期的演变特征,表明它们之间具有构造驱动气候的因果关系。文中还探讨了最近7.3MaBP的古环境变迁,获得了有关晚新生代东亚季风形成演变和环境分异是在轨道气候旋回背景下受构造气候旋回控制的新认识。      

中国北方陆相沉积5.30Ma磁性地层序列

本文通过中国北方新第三纪晚期典型剖面的磁性地层研究,建立５．３０Ｍａ以来中国北方陆相沉积积磁性地层序列。中国黄土记录了Ｂｒｕｎｈｅｓ正极性带与Ｍａｔｕｙａｍａ负极性带,年龄约２．５０Ｍａ。静乐红土（包括静乐剖面,榆林剖面,蓝田剖面）对应于Ｇａｕｓｓ正极性带与Ｇｉｌｂｅｒｔ负极性带,年龄约２．５０￣５．３０Ｍａ。三门组记录了Ｍａｔｕｙａｍａ负极性带下段,年龄约１．２０￣２．５０Ｍａ。游河组记录了Ｇａ     

晚中新世以来亚洲季风阶段性演化的海陆记录

本文在综合对比晚新生代以来中国黄土高原黄土一红粘土沉积、西北太平洋粉尘沉积、南海有孔虫、阿拉伯海有孔虫记录的基础上,探讨了大约8Ma以来亚洲季风的阶段性演化历史。结果发现,黄土高原粉尘沉积在8Ma前后大规模出现,在3．5Ma前后大幅增加;印度季风在8Ma前后形成(或显著加强);南海ODP1146站位浮游有孔虫Neoglcboquadrina丰度也有两次明显增加,表明海水表面温度不断降低和海洋生产力的增加,指示东亚冬季风作用增强。北太平洋()DP885／886钻孔风成粉尘通量也有增加,指示亚洲内陆进一步的干旱化和冬季风作用的增强。印度洋沉积通量在11Ma前后开始增加。在9～8Ma时出现峰值,表明喜马拉雅山和青藏高原南部逐渐隆起。当隆起达到足够高度时,导致亚洲内陆干旱气候带扩大,同时提供大量粉尘并向东传输到中国北方和北太平洋地区。青藏高原北缘山前盆地的沉积记录显示,在3．6Ma时,高原北部的进一步快速隆升过程可能影响到整个高原,从而导致亚洲内陆更加干旱化,东亚季风增强,粉尘沉积加快,南海及印度洋陆源沉积作用加剧。