黄土高原黄土稳定同位素与古季风研究进展

黄土高原黄土-古土壤完好地记录了过去环境信息,进入90年代以来,在利用碳、氧同位素作为气候替代指标研究古植被、降雨量、古环境温度及古季风演化方面取得了长足的进展,文章就这方面的主要研究成果作了综合分析与评述。     

全新世内蒙古自然环境演变及其特点

根据内蒙古东、中、西部沙地、内陆湖、冰缘现象的发育与演变，讨论了全新世以来内蒙古环境演变过程，提出了对全新世中期沙漠化的形成环境、全新世环境演变特点及对现代环境影响的认识。     

查格勒布鲁剖面—晚更新世以来东亚季风进退的地层记录

本文着重分析了查格勒布鲁剖面沉积物的粒度特征和孢粉组合特征，结合（１４）Ｃ测年、古冰缘现象和沉积物化学元素的ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３分子比值变化规律指出，晚更新世以来巴丹吉林沙漠南缘地区的气候条件随全球冰期气候的波动亦经历了由晚更新世早期的相对温湿阶段、晚更新世晚期尤其是末次盛冰期的干冷阶段向全新世温暖期的演化过程。东亚夏季风尾阎在晚更新世早期到达甚至越过本区影响到拐子湖一带，晚更新世晚期本区受冬季风的控制，全新世以来东亚夏季风尾闾又向本区推进，并于全新世大暖期对本区造成明显影响。     

中国干旱、半干旱区末次冰期以来气候变化规律

以临夏塬堡末次冰期中晚期黄土剖面为基础,选用我国干旱、半干旱区末次冰期以来同期异相或同期同相的气候记录与研究剖面进行对比分析后表明：位于西风气流控制的新疆地区全新世气候总体表现为偏干偏冷,晚期较为温暖的特点．其气候波动的幅度和频率较低。而位于季风环流控制的其它地区．全新世气候变化反映了同样的变化规律,即早全新世的升温波动期、中全新世的温暖稳定期和晚全新世的变冷期,其气候波动的幅度和频率较快。而无论是西风气流控制的新疆地区,还是季风环流影响的其它我国干旱、半干旱区,末次冰期气候变化均表现为早晚期的干冷期和中期的温湿期,尽管其干冷和温湿的程度不尽相同。     

泾河上游黄土高原全新世成壤环境演变与人类活动影响

通过对黄土高原腹地甘肃合水MJY-A全新世土壤剖面磁化率、粒度、全铁、TOC、TC、CaCO3等气候代用指标的测定分析。结果表明：在全新世早期,黄土高原中部地区气候虽比较温和干燥,风尘堆积速率降低,土壤发育表现为边沉积边成壤的自然过程;到了全新世中期,气候较为温暖湿润,地表植被发育,生物风化成壤作用强烈,土壤发育依旧表现为自然的成壤过程,形成深厚的古土壤-黑垆土(S0);到了全新世晚期,气候开始恶化,干旱少雨,植被急剧退化,沙尘暴频繁发生,形成的现代黄土层(L0)覆盖了土壤(S0)使之成为埋藏古土壤,土壤发育深受人类活动的影响。现代黄土高原土地资源的退化,并不全是由自然要素本身固有的规律所造成的,而是在自然要素本身变化的背景上叠加了人类活动影响的结果。     

大连地区全新世泥炭沉积环境及海面波动*

采用孢粉分析及¹⁴C测年,本文认为大连沿海分布的泥炭层主要形成于中全新世中晚期及晚全新世早期的暖湿、温湿气候下富营养性湖沼环境。属草本植物为主的草本-木本型泥炭,沉积速度一般为0.7-1.1mm/a。全新世海侵,在辽宁海岸带约距今7000年以前达最大范围。近5000年来,海面在下降过程中有波动和稳定时期。     

Environmental magnetic studies of sediment cores from Gonghai Lake: implications for monsoon evolution in North China during the late glacial and Holocene

Environmental magnetic studies were conducted on a 9.42-m-long sediment core from Gonghai Lake, North China. Radiocarbon dating indicates that the record spans the last 15,000 cal year BP. The principal magnetic mineral in the sediments is pseudo-single domain magnetite of detrital origin with minimal post-depositional alteration. Although the variations in the concentration of detrital magnetic minerals and their grain size throughout the core reflect inputs from both soil erosion and eolian dust, it is shown that their climatic and environmental significance changes with time. In the lowermost part of the core, ~15,000–11,500 cal year BP, the magnetic minerals were supplied mainly by bedrock erosion, soil erosion and dust input when climate ameliorated after the cold and dusty last glacial maximum. The increasing magnetic susceptibility (χ) in this interval may indicate a combination of changes in the lake environment together with catchment-surface stabilization and a decreasing proportion of dust input. In the central part of the core, ~11,500–1,000 cal year BP, the detrital magnetic minerals mainly originated from dust inputs from outside the catchment when the lake catchment was covered by forest, and catchment-derived sediment supply (and thus the lake sediment accumulation rate) were minimal. The generally low concentration of magnetic minerals in this part of the core reflects the highest degree of soil stability and the strongest summer monsoon during the Holocene. In the uppermost part of the core, the last ~1,000 years, detrital magnetic minerals mainly originated from erosion of catchment soils when the vegetation cover was sparse and the sediment accumulation rates were high. Within this part of the core the high magnetic susceptibility reflects strong pedogenesis in the lake catchment, and thus a strong summer monsoon. This scenario is similar to that recorded in loess profiles. Overall, the results document three main stages of summer monsoon history with abrupt shifts from one stage to another: an increasing and variable summer monsoon during the last deglacial, a generally strong summer monsoon in the early and middle Holocene and a weak summer monsoon in the late Holocene. The results also suggest that different interpretational models may need to be applied to lake sediment magnetic mineral assemblages corresponding to different stages of environmental evolution.     

罗霄山脉山地沼泽全新世以来的古气候记录

在中亚热带罗霄山脉东南段井冈山地区的江西坳山地沼泽钻取了150 cm的岩芯样品（JXA钻孔）,通过6个AMS 14C测年结果建立钻孔的年代框架,运用烧失量、腐殖化度、有机碳同位素和灰度值等多项古气候代用指标分析,重建了该地区约11 cal. ka B.P.以来的气候演化历史。结果表明：江西坳山地沼泽的古环境演变过程可以分为４个阶段：11―9.2 cal. ka B.P.钻孔沉积物的有机碳含量低,碳同位素偏负,显示C3植物为主,为气候凉干期;9.2―5.3 cal. ka B.P.碳同位素、有机碳和腐殖化度等指标均指示森林植被繁茂,沉积物泥炭堆积速度加快,为气候最适宜期;5.3―2.2 cal. ka B.P.碳同位素显著变化,有机质含量较高;2.2―0 cal. ka B.P.气候呈现季风再次增强的趋势,人类活动增强。与周边其他的研究结果对比发现：全新世以来罗霄山脉江西坳山地泥炭沼泽的古环境替代指标与低纬度地区其他全新世气候记录基本一致。     

陕西扶风黄土台塬全新世成壤环境变化研究

通过对陕西扶风全新世黄土剖面的土壤学和地层学研究、磁化率、酸碱度和粒度测定分析, 揭示了周原地区全新世成壤环境演变过程。黄土剖面中的埋藏古土壤S₀形成于全新世大暖期的温湿环境中, 古土壤S₀中黄土夹层(L_x)的存在, 表明6000aBP前后季风气候发生转折, 在6000~5000aBP出现一个干旱阶段, 并使得全新世大暖期分裂成为两个主要的温湿阶段。大约从3100aBP开始, 受全球降温过程的影响, 季风气候朝向干旱化方向发展, 全新世大暖期的成壤作用被黄土堆积所取代。现代表土大约从1500aBP开始发育。     

长江上游全新世特大洪水对西南 季风变化的响应

利用24次全新世特大洪水序列与川渝地区近两千年的洪灾史料,对长江上游特大洪水事件和气候变化的响应机制进行了分析。从长江上游特大洪水序列与阿拉伯海记录的西南季风气候变化对比分析来看,特大洪水事件与西南季风变化具有很好的响应关系,特大洪水事件多发生于西南季风较弱的阶段,这些阶段以西南季风气候快速变化为特征,是气候剧烈波动期或气候的转型期。与北大西洋、贵州董歌洞石笋所记录的气候变化比较,特大洪水有的与全新世气候突变一致,有的则不一致,可能特大洪水事件更多表现为地方事件。与文献记载的历史洪灾事件相比,长江上游低频高量级的特大洪水事件对西南季风的变化具有更好的响应关系,而高频低量级的洪灾事件具有更高的随机性,由于历史文献记载的洪水量级差异较大,如果将他们笼统地放在一起分析,可能会掩盖洪水事件对气候变化响应机制。     

中原地区晚全新世以来的环境变化

本文利用丰富的历史资料和树木年轮资料,恢复了我国中原地区晚全新世2000余年以来的环境变化,建立了2200余年的降水变化序列。划分了晚全新世以来本地区的干湿和冷暖期。受晚全新世以来的季风环流的影响,本地区环境变化的基本模式是暖湿与冷干对应。然而,在小冰期时期特别是17世纪下半叶以后,这种模式有所改变,即冷湿对应。其主要原因作者认为有二:一是小冰期时期天气系统超常不稳定,这是由于地球气候系统的内外因素改变造成的;二是小冰期时夏季风锋面南移至中原一带,增加了本地区的降水。最后还讨论了晚全新世以来本地区季风变化的过程、机制以及它们所带来的环境变化。并提出了未来环境变化的可能趋向。     

西安全新世环境变化及对人类活动的影响

为揭示西安地区全新世环境变化及其对人类活动的影响,论文运用土层元素含量、CaCO₃含量和磁化率等指标研究了白鹿塬全新世各土层发育时的环境变化。结果表明：该区的中全新世古土壤受到中等程度的化学风化,尚未达到脱钾阶段,土壤类型为亚热带黄棕壤。该层古土壤发育时的年均温度约为16 ℃,年均降水量约为920 mm。中全新世夏季风活动占主导地位,夏季风带来的降水量约为570 mm。晚全新世黄土受到低等程度的化学风化,具有碱性褐色土的特点,发育时的年均温度为11~13 ℃,年均降水量为600~700 mm。晚全新世夏季风活动与冬季风相近,夏季风带来的降水量在350 mm左右。在中全新世晚期的6000~5000 a BP之间,发生了气候变冷干的事件,在冷干事件期间土壤侵蚀强烈,当时堆积的黄土在广大地区受到侵蚀消失,仅在少数剖面存留。晚全新世黄土发育时的沙尘暴堆积率至少是中全新世古土壤发育时的2.3倍。中全新世气候温暖湿润,导致古土壤粘化强、持水性较好、含水量充足,非常利于当时温带作物和部分亚热带作物发展与农业生产,这是当时人类活动较强和村落分布较广的主要原因。晚全新世黄土也具有优良土壤的特性,当时降水量和土壤水分含量基本能够满足温带旱地农业生产的需要,这是晚全新世关中平原人类活动逐渐增强的重要原因之一。     

毛乌素沙地东南缘全新世气候不稳定性

毛乌素沙地处于中国季风区的西北边缘,对气候变化敏感,是古气候演化和古环境变迁研究的理想场所。全新世气温回暖期,气候整体稳定但存在暖湿冷干的次级波动,不同类型沉积相组成的地层序列记录了全新世千年、百年尺度的气候不稳定性。对毛乌素沙地不同沉积序列的研究表明:(1)毛乌素沙地东南缘的沙漠/黄土边界带DLT、NB剖面粒度及Rb/Sr比值可作为气候变化的代用指标。>63 μm砂含量增加,Rb/Sr比值降低,揭示东亚冬季风增强,风成砂堆积,风沙活动加剧,气候干冷;反之,东亚夏季风增强,降水增多,风化成壤程度加大,气候暖湿。(2)毛乌素沙地东南缘沙漠/黄土边界带及低洼沟谷区年代概率密度函数的分析显示,全新世早期~8\^5 ka BP风成砂堆积,风沙活动加剧,气候表现为干冷;全新世中期8\^5 ka~3\^0 ka BP地势较高处古土壤广泛发育,地势低洼处发育湖沼相/泥炭层,但在6.0 ka BP左右存在气候转冷过程;全新世晚期3\^0 ka BP以来气候波动频繁。(3)毛乌素沙地气候变化与北大西洋冰筏冷事件、董哥洞石笋、季风边缘区湖泊、东部沙地等记录具有可对比性和相对一致性,反映出全新世千年和百年尺度上的气候变化主要受全球变化的影响,这对预测和模拟未来气候变化具有借鉴意义。     

一万年来白洋淀的扩张与收缩

本文探讨了一万年来的全新世期间,白洋淀兴起、扩张和收缩的变迁过程,恢复了各个发展阶段的古湖淀范围,论述了相应时期的古环境特征,指出了白洋淀令后的演变趋势。     

长江下游地区下蜀黄土堆积与成壤环境演变——以南京江北地区一典型剖面为例

通过对南京江北地区一个典型剖面（TZC剖面）进行野外调查、室内磁化率、粒度等替代性指标分析和光释光断代研究,探讨了该地区第一层古土壤形成时的粉尘堆积与成壤环境演变特点。结果表明:第一层古土壤（400⁵0cm）形成于全新世最适宜期（8500³100aBP）,是在末次冰期下蜀黄土堆积成壤基础上的再发育,与下伏黄土之间存在发生学联系。根据沉积年代和沉积厚度对沉积速率估算,该地区末次冰期沉积速率约为11.17cm/ka,而且可以推测古土壤顶部经历过强烈的水土侵蚀作用,侵蚀的厚度为98.67cm,侵蚀下来的黄土在地势低洼的地方形成次生黄土,这表明了次生黄土同为风尘成因,只是经过后期雨水的侵蚀、搬运和再堆积而已。全新世晚期3100年以来,季风转变,沙尘暴加剧,土壤退化,在南京江北地区堆积成厚约50cm左右的现代黄土层或表土层。     

香港岛水域全新统重矿物与硅藻记录及其古环境意义

通过对香港岛水域V10柱样中化石硅藻与重矿物的鉴定分析,结合14C年代数据,探讨了该区全新世环境的演变过程及硅藻组合和重矿物组成对海洋环境变化的响应。结果显示：全新世该水域硅藻始终以沿岸半咸水种占据绝对优势,其次为咸水种,基本不见淡水种;重矿物中自生黄铁矿和菱铁矿占有相当大的比例,共同反映该区自全新世以来为近岸低盐的海洋环境,沉积界面以强还原条件为主。受全球及区域气候变化影响,该区全新世气候与环境变化呈现出阶段性和复杂性：其中,约11 650―10 650 cal. a BP,气候由冰期的寒冷转向温凉,海平面上升;10 650―7 200 cal. a BP,气候温暖但可能较为干燥,海平面的变化仍主要受海侵的影响;7 200―6 000 cal. a BP,气候温暖湿润,夏季风降水大幅增加,海平面继续上升,到6 900 cal. a BP达到最高海平面;6 000 cal. a BP之后,夏季风减弱,海平面回落,气候可能又变为温干。     

呼伦贝尔沙地末次冰盛期晚期至全新世风成沙表面矿物特征及环境意义

运用扫描电镜与能谱分析,研究呼伦贝尔沙地末次冰盛期晚期以来全样风成沙的微区形态和粘土矿物成分。呼伦贝尔沙地的沙粒磨圆度较好,在扫描电镜观察下保存了水成沙粒的特征,意味着沙地物源曾经流水作用到达该区域。颗粒表面同时留有风力搬运的碟型坑等撞击痕迹,为干枯河床沙丘活化、风力搬运流动扩张的过程提供证据。末次冰盛期晚期风成沙颗粒大且表面光滑洁净,未见次生粘土矿物,反映出冰期地表无植被发育,区域沙漠活化、流动性加强。而全新世适宜期的褐色沙质土壤砂粒表面同时发育鳞片状自生粘土矿物和同沉积粘土颗粒及团块。能谱分析表明：全新世适宜期,风化自生粘土矿物有蒙脱石和伊利石,在相对温湿气候条件下,发育干旱碱性土壤,反映出冰后期植被发育、土壤化作用增强。     

青海湖湖东沙地河湖-风成沉积记录的中晚全新世以来环境变化

青海湖盆地因其独特的地理位置和气候环境,对气候变化响应敏感,是研究环境变化重要的场所。本研究在青海湖湖东沙地获取两个剖面,采用AMS¹⁴C测年,结合岩性、粒径组分和常量元素氧化物及其比值等多指标分析方法,重建了湖东沙地8.4 ka BP以来的环境演变过程。结果表明：除少量沉积物处于中等化学风化阶段外,大部分沉积物处于物理风化和初级化学风化阶段,说明自8.4 ka BP以来研究区气候环境总体上相对寒冷干燥。在千年尺度上,研究区不同时间段的气候环境存在较大的差异。8.4—4.2 ka BP气候相对温暖湿润;其中,8.4—6.2 ka BP河湖相和风成相沉积互层,表明存在明显的百年尺度气候波动;6.2—4.2 ka BP化学风化和淋溶作用较强,表明季风降水较多,径流较强,发育了较为稳定的湖泊沉积环境。4.2 ka BP以来湖泊消失,化学风化和淋溶作用减弱,沉积物从砾石转变为砂质黄土,显示气候较为冷干且波动较大。对比分析表明,中晚全新世以来青海湖湖东沙地的气候变化特征与东亚季风边缘区其他区域基本一致,并主导了区域沉积环境的演变过程。     

早全新世石羊河流域沙尘暴活动记录

位于西北干旱区河西走廓东段石羊河流域尾闾地区湖泊沉积中记录到了多层快速风成沉积，通过剖面样品粒度、石英砂表面特征和磁化率、有机碳等多指标的分析表明为沙尘暴的堆积，推断在早全新世10000-6700aB.P.石头号河流域气候最湿润阶段仍存在周期性的沙尘暴活动。     

Last interglacial (MIS 5e) surface water conditions at the Vøring Plateau (Norwegian Sea), based on dinoflagellate cysts

Sediments from the last interglacial, marine isotope stage 5e (MIS 5e), have been studied for their dinoflagellate cyst content in a core retrieved from the Vøring Plateau, Norwegian Sea. Qualitative and quantitative analyses of the data, and comparison with the surface sample and published Holocene data from the core, reveal distinct differences in hydrological surface conditions between the late Holocene and MIS 5e. A higher number of co-dominant, subordinate species in the last interglacial samples suggests there was a more pronounced seasonality of the surface water at this time. This is supported by the significant presence of Bitectatodinium tepikiense , a species that was virtually absent from the area for most of the Holocene. The seasonality signal is further substantiated by transfer-function reconstructions, which also indicates a stronger stratification of the upper water column during MIS 5e. Moreover, the assemblage data clearly show that optimal, fully marine interglacial conditions prevailed only late in MIS 5e (between ca. 117.5 and 116.5 Kya), which is in contrast with the climatic optimum early in the Holocene. Stable oxygen isotope values from planktic foraminifera for this MIS 5e optimum are comparable with the average Holocene values, but are generally ca. 0.3‰ higher than those of the earlier part of the last interglacial ( sensu stricto ). These higher δ¹⁸O values are likely to be the result of the enhanced and prolonged influence of Saalian deglacial meltwater, thus corroborating the existence of a quite differently structured sea surface, as suggested by the dinocyst data.