西峰剖面碳酸盐含量的变化及其古气候恢复

在连续沉积的黄土-红粘土剖面中蕴藏中丰富的古气候变化的信息,中国的黄土沉积一直以来是重建古环境演化重要的信息库[1-5],对于古全球变化的研究的主要目的就是要定量化恢复过去古气候的演化信息,从而达到预测未来气候变化.     

贵州荔波董哥洞3号石笋的同位素年龄及古气候信息

石笋是岩溶记录中最全面、最系统的古气候环境信息库,研究表明,洞穴内、外环境变化,都不同程度地显示在石笋的组成、结构构造、沉积 (生长 )纹层及其层面构造、沉积速率和古气候环境变化等方面。利用洞穴石笋保存的信息重建古环境,是近 2 0年来的热门课题之一。当前全球气候变化预测研究中,洞穴石笋的高分辨率定年和碳、氧同位素组成的变化规律,为这个领域的突破和填补空白作出了重大贡献。本文通过对荔波董哥洞 3号石笋进行热电离质谱 (TIMS)U-系测年及碳氧同位素分析,获得了距今 16.33万年至 9.13万年的古气候信息。石笋在大于 16.33万年前开始生长,9.13万年后停止生长,平均沉积速率为 2.87mm/ 100a(未扣出间断时间 ),属中更新世的产物。其年龄与δ18O的变化可与深海岩芯V2 8～ 2 38同位素记录所揭示的第五和第六阶段以及与北方离石黄土层 (L2 )和下马兰黄土第一古土壤层 (S1)进行对比。它反映此阶段区内经历了寒冷和温暖 (间夹冷期 )等气候变化,与全球古气候变化波动基本一致,同时也存在地区性的气候变化。     

中国玛珥湖及其研究意义

随着全球变化研究的深入,科学家们认识到古气候变化除轨道尺度的冰期/间冰期旋回之外还存在年代际-千年尺度的高频变化和突变事件。要认知这些变化,古气候记录的时间分辨率要达到"年-年代际"。因此,寻求时间跨度长、连续性好、信息丰富的高分辨率记录是过去全球变化研究面临的主要任务之一。玛珥湖为火山射汽喷发形成的封闭湖泊,由于其独特的形成机制及水文背景,使其能够提供数万年乃至几十万年连续稳定的沉积记录,是高分辨率古气候、古环境变化研究的重要对象。中国玛珥湖得天独厚,从热带到寒温带均有分布,为系统研究中国不同气候区各种时间尺度古气候变化规律提供了理想材料。本文基于中国玛珥湖的分布及沉积特征,探讨玛珥湖沉积记录能够为古全球变化研究做出怎样的贡献,解决什么科学问题,具体包括以下三个方面的内容:(1)在轨道尺度上,精确定位现代气候在地质历史中的位置是未来最具挑战性的科学问题之一。我国热带地区玛珥湖沉积物跨越了至少4个冰期-间冰期旋回,能够为理解冰期驱动机制、下一次冰期来临、高低纬关联等关键科学问题提供多学科数据;(2)千年尺度古气候变化,其成因可能源于不同的动力学机制,是气候系统对各种外部和内部驱动因子响应的结果,因此千年震荡可能存在明显的时空差异。集成不同气候带的玛珥湖沉积记录将为理解千年震荡规律及其驱动因子做出贡献;(3)年-年代际气候变化是预测未来气候变化的基础,PAGES、IPCC以及PAGES-Asia 2K均将过去2千年来气候变化作为预测未来几十年至百年尺度上重大全球变化的背景,并为此构建全球数据体系,玛珥湖沉积特别是纹层沉积记录能够填补某些地区高分辨率数据的空白。     

大陆科学钻探开展古气候研究进展

当前气候变化问题已经引起全社会的广泛关注。地质历史时期(包括第四纪和"深时")的古气候研究可为了解现代气候变化提供借鉴,大陆科学钻探成为开展此研究的重要手段。文中对大陆科学钻探开展古气候研究的进展作一综述。获取连续沉积记录是大陆科学钻探的最大优势,地质学家通过对岩心建立高分辨率年代地层框架和应用多种古气候替代性指标,重建地质历史时期不同时间尺度上的陆地古气候变化,发现并精确厘定陆地古气候-古环境快速变化事件,进而通过精细对比陆地-海洋古气候记录,揭示气候变化的过程和机制。这些研究成果将加深人类对地球气候系统的认识,并为未来气候预测提供科学依据。可以预见,大陆科学钻探将成为古气候研究的一种常用手段,在未来的古气候研究领域,特别是"深时"温室气候研究中发挥更加重要的作用。     

全球沉积地质计划“联合古陆”项目及92年工作会议介绍

联合古陆(PANGEA)项目是全球沉积地质计划(GSGP)第二项全球研究项目。这个项目的主要任务是研究从宾夕法尼亚纪(晚石炭世)开始至早侏罗世末的全球沉积记录及沉积变化。通过研究以了解联合古陆在它的增大、顶峰和解体过程的全球作用及其大小和时间的变化、沉积物中保存的古气候变化(包括冰川至沙漠气候)、米兰科维奇旋回证据,碳酸盐台地和生物礁的发展与消亡过程,蒸发盐与磷以及二叠纪与三叠纪之间和三叠纪与侏罗纪之间的两个主要生物灭绝事件。联合古陆项目分五个工作组进行。第一工作组:古地理、板块构造和古气候(古地理图、     

沉积物中古DNA在古生态、古环境和古气候研究中的应用

随着分子生物学技术的发展,DNA技术的应用逐渐从生物学研究拓展到进化、环境和气候变化等研究领域。因为DNA容易受到水解、氧化、紫外辐射、酶解等过程的破坏,所以人们认为DNA很容易降解,保存时间不长,但是近年来的研究成果显示,古生物和古人类的化石或骨骼、冻土、湖泊海洋沉积物等样品中包含已保存数千年甚至长达数百万年以来的古DNA。古DNA作为重要的信息载体,可以诠释人类、动植物和微生物进化和迁移过程及它们对环境和气候变化的响应。反过来,古DNA在古环境、古气候重建方面也起着重要作用,沉积物样品的古DNA往往保存了历史时期的水体和水体周围环境以及气候变化等信息。通过对沉积物中古DNA的研究,可以获得历史时期的水生生物(包括藻类、水生动植物等)的群落演化,和水体周围岸基生活的动植物群落(植物落叶、动物毛发冲带到水体并沉积下来)演替,进而反演水体和水体周围气候环境以及气候变化信息。通过研究古人类和动物化石中保存的DNA,可以探讨人类的迁徙和进化过程,溯源家畜的驯化历史。本文将介绍环境古DNA的保存和可靠性评价,重点探讨古DNA在古生态以及古环境、古气候重建研究中的优势及应用,并展望古DNA在生物进化和环境研究等领域的应用前景。     

滇中路南石林地区钙华特征与更新世气候变迁

钙华层是岩溶记录中古气候环境及地下水演变信息的载体,在重建古气候环境和恢复古水文地质条件等方面具有重要意义.通过对滇中路南石林地区的钙华沉积层进行大量地质研究,用ESR法测定其生成年代,结合钙华层的主要矿物(方解石)的生长发育特征,获得了该区距今33×104a～4.4×104a的地质活动、古气候环境的变迁信息.其年龄可与全球深海岩芯同位素记录和西南岩溶洞穴石笋所揭示的古气候记录对比,认为自从中更新世以来,路南石林地区经历了6次较大的气候变化,与全球古气候变化波动基本一致.     

青藏高原沱沱河盆地渐新-中新世沉积环境分析

沱沱河盆地保存着青藏高原内部至今发现最完整的渐新世至中新世连续沉积记录,由渐新世雅西措群(31.3～23.8Ma)和早中新世五道梁群(23.8～21.8Ma)组成,总厚度2393m。雅西措群主要为紫红色、砖红色砂岩、粉砂岩与泥岩韵律互层,五道梁群为一套内陆湖泊相泥灰岩、内碎屑灰岩和叠层石灰岩沉积。沱沱河盆地渐新-中新世沉积环境经历了3个阶段的演化:(1)早渐新世,以河流环境为主,古水流以北向为主,反映古气候条件比较干燥;(2)中晚渐新世,以湖泊环境为主,古水流以东北向为主,古气候条件相对温暖潮湿;(3)晚渐新世至早中新世,主要为湖泊环境,古水流转为南向,沉积岩性由雅西措群项部的砂泥岩互层为主转变为五道梁群的泥灰岩为主,反映当时的物源区发生重大转变,构造活动趋于稳定,古气候条件由温暖潮湿转为干燥。沱沱河盆地渐新-中新世气候和构造活动历史对于研究青藏高原早期隆升作用和全球气候变化都有重要意义。     

青藏高原沱沱河盆地渐新-中新世沉积环境分析

沱沱河盆地保存着青藏高原内部至今发现最完整的渐新世至中新世连续沉积记录,由渐新世雅西措群(31.3～23.8 Ma)和早中新世五道梁群(23.8～21.8 Ma)组成,总厚度2 393 m.雅西措群主要为紫红色、砖红色砂岩、粉砂岩与泥岩韵律互层,五道梁群为一套内陆湖泊相泥灰岩、内碎屑灰岩和叠层石灰岩沉积.沱沱河盆地渐新-中新世沉积环境经历了3个阶段的演化:(1)早渐新世,以河流环境为主,古水流以北向为主,反映古气候条件比较干燥;(2)中晚渐新世,以湖泊环境为主,古水流以东北向为主,古气候条件相对温暖潮湿;(3)晚渐新世至早中新世,主要为湖泊环境,古水流转为南向,沉积岩性由雅西措群项部的砂泥岩互层为主转变为五道梁群的泥灰岩为主,反映当时的物源区发生重大转变,构造活动趋于稳定,古气候条件由温暖潮湿转为干燥.沱沱河盆地渐新-中新世气候和构造活动历史对于研究青藏高原早期隆升作用和全球气候变化都有重要意义.     

海陆边缘沉积磷在全球变化研究中的意义

从磷的生物地球化学循环的角度,讨论了磷与大气圈O2、CO2的关联模式,并通过研究磷的环境地球化学行为,揭示了海陆边缘沉积磷对古气候、古环境变化的记录及其对指示古全球变化的关键性,同时提出了中国东部沿海近代沉积磷的积累与全球变化的耦合作用关系,在中短时间尺度的全球变化研究中所具有的特殊意义。     

青藏高原北部中新统五道梁群湖相沉积碳氧同位素变化及古气候旋回

通过对中新统五道梁群湖相沉积进行全岩心钻探和碳氧同位素测试,获得青藏高原北部中新世早期古环境变化和古气候旋回的重要地质记录.五道梁群约150 m湖相沉积以灰岩、白云质灰岩与泥灰岩为主.仅在深度50.0～51.0 m出现湖相沉积间断,上下均为连续湖相沉积.深度140～145 m湖相沉积碳氧同位素剧烈变化,碳同位素(δ13C/‰)出现2次最低峰值,氧同位素(δ18O/‰)出现2次最高峰值;深度140.7 m湖相沉积碳同位素(δ13C/‰)和氧同位素(δ18O/‰)同时出现极低值.对应于渐新世/中新世界线深海沉积记录的Mi-1全球古气候事件.深度140.7～14.2 m湖相沉积碳氧同位素记录了Mi-1期后7次1.2 Ma天文周期的古气候旋回,深度62.6～9.86 m湖相沉积碳氧同位素记录了9次周期约17.4 ka的古气候旋回.根据湖相沉积碳氧同位素记录的古气候旋回,推断青藏高原北部五道梁盆地中新世早期古大湖发育时期为(24.1±0.6)Ma～(14.5±0.5)Ma,年均气温变化范围为19～21℃,平均约20.0℃.     

从UB-2孔硅藻记录看末次冰期至早全新世日本海古海洋环境

日本海南部郁陵海盆的UB-2孔沉积物硅藻记录,反映了11000—28000aBP该区古海洋和古气候的变化。对比日本海和格陵兰冰芯(GRIP)δ18O数据,UB-2孔硅藻暖水种比率及淡水—海滨种含量变化清楚地记录了氧同位素3期(MIS3)、末次盛冰期(LGM)、波令—阿勒罗德暖期(B/A)以及新仙女木冷事件(YD)等古气候事件。淡水—海滨种硅藻含量在末次盛冰期阶段明显升高及暖水种数量的显著减少,表明此时日本海为低温、低盐的古海洋环境,这可归因于气候变冷、海平面下降造成的日本海当时相对封闭的海洋环境。自15200aBP起,Paraliasulcata含量逐渐上升,这可能与海平面上升引起的古环境变化有关,可以作为对马海峡开启的标志。全球气候变化引起的海平面变化是该区域古气候变化的主要控制因素。     

有机碳和有机分子碳同位素的地球化学意义

有机碳和有机分子碳同位素组成的研究不仅在沉积地层对比，油－油，油－源对比研究方向发挥了独特作用，而且在古气候，古环境研究方面更具有广阔的应用剪影。开展对全球气候变化及全球碳循环有重要意义的有机碳碳同位素组成及分布研究和对生物演化，恢复古生态，古环境有重要意义的化石及沉积物中有机分子的碳同位素成及分布研究已势在必行。     

末次冰期以来辽东半岛风沙沉积的粒度端元特征与古气候演变研究

辽东半岛风沙沉积位于东亚季风区边缘和海陆交界地带,对研究东亚季风演化、海平面升降变化、古气候环境变迁等具有重要意义。采用参数化端元分析模型对辽东半岛整体厚320 cm的风沙沉积剖面的粒度数据进行分析,提取出反映沉积动力特征的3个端元组分,结果表明：1)EM1由细粉砂和极细砂组成,是受冬季风影响的敏感粒级,指示冬季风强度变化,EM2与EM3由粒径较粗的细砂和中砂组成,在低空地方风系作用下以尘暴形式对近地表粗颗粒沉积物进行搬运堆积;2)OSL测年结果显示剖面自末次冰期开始堆积,期间经历了冷暖旋回的气候变化,并发育相应的沉积地层;3)结合OSL测年结果,各端元含量、磁化率和中值粒径与深海氧同位素曲线变化趋势基本一致,说明辽东半岛风沙沉积揭示的沉积环境演变与全球环境变化密切相关,虽然存在一定的内部差异,但在反演古气候变迁方面仍具有很好的优越性,是研究渤海沿岸古环境特征的良好信息载体。     

中国历史文献档案中的古环境记录

我国的历史文献记录是古气候、古环境信息的重要来源,对古全球变化（PAGES）研究计划的目标时段——近2000年（人文记录和自然记录并存的时段）来说,尤其具有重要的科学价值。介绍了我国古文献中的古气候、古环境记录的概况和各项记录如水、旱、雨、雪等的数量统计,综述了这些记录被用于重建定量的气候序列、绘制历史气候复原图、编制古环境事件年表、获取高分辨率的古气候信息诸方面的主要进展。     

岷江上游叠溪古堰塞湖沉积物粒度特征及环境意义

利用古堰塞湖沉积物中连续的地质记录来研究区域过去气候变化规律,这一方法是继通过深海沉积、极地与高山冰芯、黄土、湖泊、洞穴石笋、珊瑚等沉积物中的地质记录来研究全球气候变化途径之后的又一新途径。反映沉积物中环境信息的代用指标有多种,其中粒度特征就是其中一种,它可以反映沉积过程中的古环境、古气候特征。通过该项研究可以建立青藏高原东部边缘(岷江上游叠溪地区)2万年以来的古环境古气候演化规律以及地质环境的演化规律,找到气候环境变化与地质环境演化的相关性。本文采用精细粒度分析和系统粒度分析等方法提取了堰塞湖相沉积物的粒度特征资料,并与已有的冰川湖沉积物的研究成果进行了对比分析。通过精细分析得到了堰塞湖相沉积物多为粉土和黏土;深色沉积物与粗颗粒相对应,浅色沉积物与细颗粒相对应的关系;并结合有机质测试发现:深色沉积物有机质含量多于浅色沉积物,表明粗颗粒土代表的是雨水充沛水动力条件好且植被相对茂盛的气候环境特征,细颗粒土则与其相反;沉积物中深浅交替的纹层厚度约为2～5 cm;这些特征与冰川湖沉积物特征差别很大,因此其代表的气候环境意义也完全不同。通过整个剖面的系统粒度分析得到了整个沉积过程的粒度变化特征,并据此结合年代测试结果将整个沉积剖面划分了7个粒度变化周期,揭示了该沉积过程中该地区经历了7次气候环境的变迁。     

青藏高原东北缘宁南盆地晚古近纪气候变化及其驱动机制

宁南盆地咸化湖相清水营组沉积记录,是研究青藏高原东北缘地区晚古近纪气候变化及其驱动机制的绝佳选择。以宁南盆地古近系清水营组为研究对象,通过野外地质调查、样品采集、石膏主量元素和锶同位素的测试,分析沉积地层记录的化学风化和古气候的变化;并通过与全球气候变化和青藏高原隆升过程的对比分析,研究青藏高原东北缘宁南盆地气候变化的驱动机制。结果表明:宁南盆地清水营组石膏中Al₂O₃/SiO₂、Al₂O₃/Ti₂O、K₂O/Na₂O和87Sr/86Sr等指标可以很好地反映晚古近纪气候变化,在38~36 Ma、34.5~33 Ma、32~31 Ma、30~27 Ma、26~23 Ma这5个时期,化学风化减弱,气候干旱化;在36~34.5 Ma、33~32 Ma、31~30 Ma、27~26 Ma这4个时期,化学风化增强,气候湿润化。晚古近纪38~26 Ma,青藏高原东北缘宁南盆地古气候变化主要受到全球气候变化的驱动;但在26~23 Ma之间,宁南盆地古气候变化受到了青藏高原隆升的重要影响。     

中国第四纪黄土环境磁学研究进展

中国黄土分布广泛、沉积连续性好,是进行磁性地层研究和重建古环境、恢复古气候的理想材料。中国黄土高原黄土—古土壤序列的环境岩石磁学性质详细地记录了2.5 Ma BP以来古气候和古环境变化的信息,尤其是黄土和古土壤的磁化率作为很好的气候代用指标已得到广泛应用。古土壤磁化率增强成因机制一直在争论中,其中,与气候变化关系密切的成壤作用对古土壤磁化率增强起主导作用的观点已被普遍接受,目前利用不同方法建立了磁化率气候转换函数,从而使重建古降水量和古温度成为可能。     

西藏色林错沉积物介壳同位素重建的2000年以来气候变化研究

青藏高原作为印度季风与西风交汇的特殊区域,对全球气候变化响应敏感,成为了古气候研究的热点地区。青藏高原湖泊众多,存在巨厚连续的湖泊沉积物,为古气候重建提供了优良载体。而介形类壳体在湖泊中沉积连续,生长过程记录了气候变化,同时有效屏蔽了湖泊水体中同位素的累积效应,能够反映介壳生长阶段短时间尺度的同位素水平,理论上是高精度气候重建的理想载体。基于此,本研究选取青藏高原中部地区湖泊色林错湖芯(SL16-1-1)顶部0～107 cm部分为对象,对其中的介形类壳体进行种属鉴定及碳氧同位素分析,以期建立高分辨率的古环境变化记录,结合沉积物Rb/Sr、 Ti/Si环境代用指标,重建色林错湖区近2000年来的气候变化记录,结果揭示了：1)介形类壳体碳氧稳定同位素变化对气候变化(尤其冷气候)尤为敏感,是重建高分辨率环境变化过程的优良载体;2)色林错地区对小冰期冷事件的响应较早于其他地区;3)色林错介形类壳体2000年来的气候重建结果与青藏高原研究成果大体一致,特别是与内地文献记录和物候史料记载高度一致,说明色林错湖泊记录具有广泛代表性,同时证实利用湖泊沉积物介形类壳体进行古气候高分辨率重建具有可靠性。     

快速气候变化与高分辨率的深海沉积记录

通过高分辨率海洋古气候序列研究快速气候变化的机制是大洋钻探ODP及相关的国际海洋古全球变化研究IMAGES的重要贡献。研究发现,千年、百年尺度的古气候事件具有全球性,不仅见于冰芯和北大西洋高纬区,也发生在热带太平洋等其它海区和地球的其它部分;不仅见于末次冰期,也发生在全新世和早、中更新世。尽管这些快速气候变化的原因和机理尚无定论,但至少说明存在有别于冰期／间冰期冰盖体积变化的因素（如热带过程、太阳活动等）在起作用,从根本上改变了学术界对地球气候环境系统历史的认识。