南海北部表层沉积物碳酸盐含量和δ18O及δ13C的空间与粒径分布特征及其控制因素

为深入研究南海北部表层沉积物中碳酸盐的来源及其控制因素,采用湿筛法,对南海北部珠江口、陆架、陆坡及海盆表层沉积物中碳酸盐的含量、δ18O和δ13C及其粒度分布特征进行了研究。结果表明,南海北部表层沉积物中的碳酸盐可能主要以海洋自生碳酸盐为主,其含量在空间上以陆坡显著高于海盆、陆架及珠江口为特征。粒度上,陆架(水深80 m)和浅陆坡(水深550 m)处碳酸盐的粒度分布相对平均,但在珠江口及730 m以深,76.9%~84.5%的碳酸盐分布于小于32 μm的粒级中。另外,珠江口和陆架与陆坡和海盆碳酸盐δ18O和δ13C的空间及粒度分布特征显著不同。珠江口陆架区,在空间上从珠江口向陆架,全样碳酸盐的δ18O和δ13C由轻变重。粒度上,碳酸盐的δ18O和δ13C随着粒径的增大而变重,并且δ18O和δ13C之间正相关,主要受珠江淡水的δ18O及其δ13C_DIC控制。陆坡海盆区,空间上,从陆坡向海盆,δ18O略有变轻,δ13C基本不变。粒度上,碳酸盐的δ18O和δ13C随着粒度的增大没有明显的变化趋势,并且δ18O与δ13C之间不相关或负相关。其δ18O可能主要受表层海水的温度控制,其δ13C可能主要受海水δ13C_DIC控制。     

银川盆地中更新世以来的孢粉记录及古气候研究

银川盆地中更新世以来的孢粉记录及据此所重建的古气候参数，揭示了该区中更新世以来的古气候演变特征，其演变经过了温湿→凉湿→温和→冷湿→温干→凉较湿→冷湿→温干→凉润→温较干→温干的变化，并与新疆地区，黄土高原以及深海δ^18O曲线进行了对比，结果表明，各地的古环境变化大致同步，该区由于位置靠西，邻近沙漠，最近地质历史时期的区域性干旱特色明显。     

理县黄土地层与环境记录

理县黄土堆积厚度为7.30 m,可分为S0、S1古土壤层和L1黄土层。光释光结果显示,理县黄土沉积始于末次间冰期,约130 kaBP。磁化率、粒度、碳酸盐含量等经典气候替代指标分析表明,它们可以反映青藏高原东部气候环境变迁。环境记录显示,末次冰期间冰阶(即氧同位素3阶段)期间该区呈现出极端冷湿的气候环境。理县地区气候演化更接近于印度季风强度记录的变化,而与格陵兰冰心和深海氧同位素记录相似性稍差。     

青藏高原东部边缘"成都黏土"粒度记录的约500 kaBP的干旱化增强事件

亚洲内陆干旱化是新生代青藏高原隆升和全球气候恶化的重要标志。对位于青藏高原东部边缘的成都黏土粒度记录的研究,及与黄土高原地区粒度记录的对比,表明该地区的粒度记录都在约500kaBP时发生了一次明显的粒度增大、粗颗粒含量增加的变化,表明东亚地区约500kaBP以来发生了一次明显的干旱化增强事件,推测青藏高原在中更新世强烈隆升进入冰冻圈,导致中下层西风环流显著分叉绕流以及随后的进一步强化,是亚洲内陆干旱化阶段性增强的重要原因。     

黄河河口段与海河河口段沉积物碳酸盐对比分析

利用筛析-沉降法对黄河系及海河系沉积物进行了粒度特征分析,黄河系沉积物以极细砂-粗粉砂为主,分选性中等,粒度分布正偏,峰态曲线尖窄;海河系沉积物以细粉砂为主,分选性较差,粒度分布正偏,峰态曲线较平缓。测定黄河系及海河系沉积物碳酸盐的粒度百分含量及碳酸盐加权粒度百分含量,结果表明:黄河系沉积物碳酸盐粒度百分含量加权平均值为11.36%,细砂碳酸盐粒度百分含量较高(15.24%),随粒度越细波动式降低后逐步增加,并在黏土富集,达20.67%;海河系沉积物中碳酸盐粒度百分含量加权平均值为15.05%,比黄河系略高,呈两端高中间低不对称鞍形粒度分布。黄河系与海河系碳酸盐粒度百分含量受粒度控制,对全样碳酸盐贡献最大的粒度黄河系为粗粉砂,海河系为细粉砂。黄河系全岩碳酸盐平均粒度百分含量与马兰黄土相近,与黄渤海泥质区相当,表明黄河沉积物的主要来源是马兰黄土,黄河在沉积物搬运过程中对黄土碳酸盐没有明显改造,黄河沉积物黏土组分是黄渤海泥质区沉积物高碳酸盐的主要影响因素。     

中国粉尘源区表土碳酸盐含量与碳氧同位素组成

在中国的主要沙漠和戈壁等粉尘源区采集了地表沙或土壤(统称为表土)样品,分析了样品的碳酸盐含量和碳酸盐的碳氧同位素组成。结果表明,中国粉尘源区表土碳酸盐含量在空间上随着年降水量的增加而逐渐减少,大致呈现自西向东逐渐降低的趋势;碳酸盐δ^13C值在空间上随着年降水量的增加而逐渐偏负．δ^18O值缺乏规律性;塔克拉玛干沙漠细颗粒物质中碳酸盐含量相对偏高,但不同粒级颗粒中碳酸盐的δ^13C值基本一致,表明风蚀时粒度的分选并不影响源区的同位素组成特征;由于粉尘源区表土碳酸盐含量和δ^13C值均具有区域特征,因此利用大气粉尘的碳酸盐含量和δ^13C值示踪不同的源区是可能的。     

利用δ^18O和烯烃记录恢复海水表面温度和盐度

深海沉积物中有孔虫壳体的氧同位素成分(δ^18O)被广泛用做古气候变化标志，但是这种δ^18O的变化是由海水表面温度、全球冰体体积和区域盐度相互作用造成的，这三者的影响难以分开．最近已发展了一种根据浮游藻类中不饱和稀烃(alkenone)的丰度比值来计算古温度的技术．这里我们利用取自于阿拉伯海和孟加拉湾间的深海钻孔氧同位素和烯烃记录相结合的方法来提取盐度信号．     

南海晚更新世深海岩心的微体古生物、碳酸盐和氧同位素记录

在研究了南海深水区4个代表性柱样的微体古生物、碳酸盐含量和氧同位素资料的基础上,讨论了南海晚更新世以来气候周期性旋回、碳酸盐旋回和陆源沉积作用特点。南海中部自晚更新世以来除局部海区受火山作用、浊流影响外,沉积环境相对稳定。长约4m的柱样反映出冷暖气候旋回特征。根据G38柱有孔虫生物组合群转换得出的冬季表层水温值为:冰后期为24.8—25.1℃,末次冰期为20.3—22.8℃。位于CCD以上的柱样碳酸盐含量暖期高、冷期低旋回明显,但分段钙质和非钙质沉积速率计算结果通常显示出冰期的沉积速率小于冰后期的沉积速率。结合钙质超微镜下统计的溶蚀曲线,在南海深海柱样中似乎并不存在冰期溶解作用增强效应。     

1.5 Ma以来黄土高原风尘堆积的岩石磁学记录与中更新世气候转型

通过对黄土高原中部朝那剖面黄土-古土壤序列系统的岩石磁学分析,建立了1.5Ma以来黄土高原高分辨率岩石磁学指标演化序列。岩石磁学记录表明本区1.5Ma以来以0.93和0.62Ma为界经历了3个不同的气候演化阶段。在1.5～O.93和0.62～0Ma期间各种磁学参数大致呈同步变化趋势,能较好地与深海氧同位素（MIS）曲线相对应,而在0.93～0.62Ma期间（相当于L9底到L6顶,MIS24-MISl6）,尽管磁化率、饱和剩磁强度（Mr）、饱和磁化强度（Ms）与剩磁矫顽力（Bcr）、矫顽力（Bc）曲线的峰谷能与MIS的峰谷相对比,但该阶段的磁学参数变化幅度和形式明显不同于1.5～0.93和0.62Ma以来的两个演化阶段。磁化率、Mr和Ms在0.93Ma突然降低,此后变幅很小,反映夏季风较弱且相对稳定,一直维持到0.62Ma前后。在0.9Ma前后Bc、Bcr突然增大,可能反映了冬季风突然增强,然后宽幅波动下降。这种变化可能是黄土高原风尘堆积对中更新世气候转型事件的响应。黄土高原岩石磁学记录的中更新世气候转型事件发生于0.93Ma,结束于0.62Ma。造成这次气候转型事件的原因除了与全球冰量和太阳辐射变化有关之外,还可能与中更新世青藏高原急剧隆升而激发的亚洲内陆干旱化加剧,从而导致亚洲内陆沙漠的形成与扩张有关。     

冲绳海槽南部末次间冰期以来古海洋学变迁:ODP1202站的记录

对冲绳海槽南部ODP1202站165个沉积物样品进行了CaCO3含量测定和47个样品以浮游有孔虫为主的微体化石定量分析.应用CaCO3含量变化与δ18O曲线的对应关系,初步将1202站岩心划分为MIS 1-5期的沉积.根据浮游有孔虫中暖水、凉水、浅水和深水等生态组合丰度变化,推测冲绳海槽南部晚更新世末次间冰期以来,温跃层呈逐步加深和表层海水温度逐渐升高的趋势.MIS 5期以较浅温跃层和较低表层海水温度为特征,推测与研究区末次间冰期存在上升流有关.末次冰期(MIS 4-2期)时,Pulleniatina obliquiloculata在整个冲绳海槽中普遍以低丰度值出现,标志黑潮主流轴可能迁移出冲绳海槽.     

若尔盖盆地RM孔自生碳酸盐δ~(18)Ο、δ~(13)C记录所揭示的环境演化特征

利用湖泊自生碳酸盐δ１８Ο、δ１３Ｃ指标，研究了青藏高原东部边缘若尔盖盆地９０万年来的环境演化特征，划分了２３个气候阶段，并与黄土记录及深海记录进行了比较。结果显示，各记录９０万年来气候演化阶段及变化趋势具有较好的可比性，但环境特点也存在较大的差异。表明９０万年来若尔盖地区气候变化具有全球一致性的同时也存在有明显的区域特征。ＲＭ孔记录显示在２３、１７、１２等阶段暖而不湿，而１８、１６等阶段冷而不干，钻孔记录揭示的６阶段环境特征也是不同于其它任何记录。另外，在７００—４８０ｋａＢ．Ｐ．时段气候以冷湿暖干为主，明显不同于此时段前后各期的气候特征，也与黄土高原黄土—古土壤系列所揭示的冷干暖湿型气候格局形成鲜明的对照，显示了明显的区域特征。     

黔西南雾露洞石笋记录的MIS 3晚期亚洲季风变化和南北极气候的联系

基于贵州雾露洞石笋(WU3)9个230 Th年龄和1 317个氧同位素数据,建立了39.1～29.2 kaBP平均分辨率为10a的亚洲夏季风强度变化序列,揭示了深海氧同位素3阶段(MIS3)晚期千年一百年尺度亚洲夏季风演变过程.雾露洞和葫芦洞石笋δ18O记录在重叠时段具有很好的重现性,表明石笋δ18O记录可反映大尺度区...     

新疆伊犁黄土研究

新疆伊犁黄土-古土壤序列记录了更新世以来中亚伊犁地区自然环境的演化和变迁。总结了伊犁黄土粒度、磁化率、碳酸盐和孢粉等各指标的环境意义及其黄土和古土壤地球化学风化特征、形成环境和空间分布的差异性。结果发现:磁化率和色度由于受到多种因素不同程度的影响,对气候的指示意义较为复杂;孢粉组合和碳酸盐均指示研究区有些古土壤形成时期相对干旱,有些黄土堆积时期相对湿润;矿物和元素组成均表明伊犁盆地黄土形成于较干冷气候条件下;粒度对研究区气候的冷暖波动具有较好的指示意义。此外,古环境研究表明伊犁盆地黄土和古土壤风化分异作用不明显,古土壤形成时期地面环流较黄土形成时强,黄土-古土壤堆积存在空间差异性。     

MIS3以来黄土高原东南部石笋阶段性沉积记录的夏季风演化

基于山西龙洞8个铀钍年代和100个氧同位素数据(δ~(18 )O)重建了深海氧同位素(MIS)3阶段以来东亚夏季风演化历史。石笋L8沉积并不连续,主要生长在58.0~54.5,27.1~18.0和6.8~3.9kaBP 3个阶段。不同于季风边缘区其他洞穴记录,石笋δ~(18 )O值在24.5kaBP突然增加1‰,表明MIS2早期内陆地区经历了一次显著的弱季风过程,可能响应于北大西洋Heinrich 2事件。石笋δ~(18 )O序列伴随着轨道尺度太阳辐射的变化,晚全新世δ~(18 )O值持续偏重意味着低纬热带辐合带逐步南移,导致北方地区夏季风降水持续减少。Dansgaard-Oeschger(D-O)15事件具有明显的双峰结构,与格陵兰冰心记录的亚千年尺度温度波动几乎同步变化。     

近2000年来东亚夏季风石笋记录及与历史变迁的关系

基于湖北神农架犀牛洞石笋(SN)21个230Th年龄及486个δ18O数据,建立了近2000年来平均分辨率4～5a的δ18O时间序列。该记录显示,近两千多年来东亚夏季风强度总体呈逐步减弱趋势,并叠加数次数十年到百年尺度的振荡旋回,中世纪暖期及小冰期显示独特特征。石笋δ18O曲线与北半球(33°N)太阳辐射曲线一致,揭示了近2000a来亚洲季风变化主要受控于太阳辐射的变化。通过与历史气候记录对比发现,汉朝和唐朝对应δ18O偏负即相对稳定的气候阶段,而三国、两晋、南北朝、宋朝及明朝均对应于正偏且波动较大的δ18O值,存在旱涝灾害频繁交替现象,说明朝代的兴衰更替在一定程度上和气候变化存在某种联系。     

东海陆架HY126EA1孔有孔虫壳体的氧、碳同位素记录

东海陆架HY126EA1孔有孔虫壳体氧同位素组成具有明显的阶段性变化.通过与深海氧同位素组成曲线对比,可将氧同位素组成变化分为5期,分别对应着冰消期、末次冰期极盛期、末次冰期间冰段、末次冰期初期和末次间冰期.碳同位素组成的变化与氧同位素组成的变化基本一致.δ18O和δ13C的相关性在不同气候期存在明显差异,主要受陆源水和海水交换复杂程度的控制.     

倒数第二次冰期晚期东亚季风气候演变的石笋δ18O记录

基于南京洞穴2支石笋的11个230Th年龄、658个氧碳同位素分析数据,建立了倒数第二次冰期晚期(155-128 kaBP)东亚季风高分辨率的气候演化序列。在岁差尺度上,石笋δ18O记录与65°N夏季太阳辐射量曲线变化基本一致,说明北纬夏季太阳辐射对该地区气候演变起宏观调控作用。石笋δ18O变化曲线千年尺度上显示了8个明显的峰谷变化,δ18O值平均变幅约为1.5‰,平均频率在2 ka左右,十分类似于末次冰期东亚季风Dans-gaard-Oeschger旋回,说明东亚季风气候在末次冰期的千年级不稳定波动也可能存在于更久远的冰期过程中,冰期气候的不稳定性很可能是第四纪冰盖、大尺度海洋/大气环流共同作用的结果。     

商州黄土记录的最近六十万年来东秦岭古环境变迁

商州黄土剖面系东秦岭南侧的商—丹断陷盆地中丹江三级阶地上的黄土堆积,其形成年代不晚于０．６ＭａＢ．Ｐ．。在过去０．６Ｍａ这个时段,商州黄土剖面地层结构、磁化率以及粒度和地球化学特征反映的东秦岭６个湿热—干冷气候旋回与黄土高原黄土剖面的气候变化记录以及深海沉积氧同位素气候阶段是相吻合的。     

利用黄土中的碳同位素半定量地重建古温度

在相对稳定的气候阶段,土壤中的CO2与其中的碳酸盐之间处于同位素平衡状态,这意味着二者的碳同位素分馏值可作为地质温度计估算古温度。对中国洛川黄土剖面的10组黄土-古土壤序列L1-1-S8同时做了碳酸盐和有机质的碳同位素分析。由于这些地层单元可以与深海氧同位素记录的2-21阶段对比,其中L1-1-L2可与南极Vostok冰心的大气CO2浓度记录对比,由此通过相关分析确定了各地层形成时的平均大气CO2浓度及其δ^183C值,再根据Cerling模型,用有机质δ^13C值代替土壤呼吸CO2的δ^13C,算出土壤CO2的δ^13值。将该值与次生碳酸盐的δ^13C值代入Deines分馏方程可算出各地层单元的古温度。该温度代表了平均深度约30cm处的土壤温度,相当于当时的夏季大气温度。所有数据与黄土-古土壤地层学记录的气候变化吻合,定量地反映了近800ka来黄土高原古气候的变化。     

西太平洋边缘海的冰期碳酸盐旋回

碳酸盐旋回是更新世深海沉积最显著的特征。西太平洋边缘沉积中碳酸盐含量的时空变化尤为强烈,所含深水化学,表层生产力和汇水盆地风化作用的信息也格外丰富。