腾格里沙漠南缘土门剖面末次冰消期层段粒度特征及其反映的古气候

腾格里沙漠南缘土门剖面41LD-52L层段由3层黄土状亚砂土、5层砂黄土、2层湖湘和2层古土壤组成,其年代为14 930~11 640aBP,相当于末次冰消期。分析结果表明,整个末次冰消期层段以粉砂含量占绝对优势,分布范围/平均值21.69%~79.47%/50.33%;砂含量次之,为3.97%~75.37%/38.17%;黏土含量最少,为2.34%~34.02%/11.50%。各不同粒级沉积物、Mz、σ等在垂直方向上呈相反的镜像对称变化。该层段粒度(Mz)指示腾格里沙漠南缘末次冰消期经历了4个以东亚夏季风为主的暖湿气候(W1-W4)与4个冬季风为主的冷干气候(C1-C4),其中W2、W3和W4暖事件与格陵兰GRIP冰心记录的晚阿勒罗德(late Allerd)、早阿勒罗德和波令(Blling)等暖事件对应;C1、C2和C3冷事件与新仙女木(Younger Dryas,YD)和阿勒罗德(Inter Allerd Cold Period,IACP)冷事件对应。同时,该指标指示的新仙女木冷期(12650~11640aBP)与波令-阿勒鲁德暖期(14930~12650aBP),可分别与格陵兰GRIP冰心氧同位素记录的新仙女木冷期、波令-阿勒鲁德暖期(B/A转换)在气候性质和相位上具有较好的对应关系。它们之间的良好的对比关系表明,腾格里沙漠南缘气候波动的驱动机制可能与格陵兰冰心代表的北半球高纬度热盐环流驱动机制密切相关。     

腾格里沙漠南缘土门剖面末次冰消期层段粒度特征及其反映的古气候北大核心CSCD

腾格里沙漠南缘土门剖面41LD-52L层段由3层黄土状亚砂土、5层砂黄土、2层湖湘和2层古土壤组成,其年代为14 930~11 640aBP,相当于末次冰消期。分析结果表明,整个末次冰消期层段以粉砂含量占绝对优势,分布范围/平均值21.69%~79.47%/50.33%;砂含量次之,为3.97%~75.37%/38.17%;黏土含量最少,为2.34%~34.02%/11.50%。各不同粒级沉积物、Mz、σ等在垂直方向上呈相反的镜像对称变化。该层段粒度（Mz）指示腾格里沙漠南缘末次冰消期经历了4个以东亚夏季风为主的暖湿气候（W1-W4）与4个冬季风为主的冷干气候（C1-C4）,其中W2、W3和W4暖事件与格陵兰GRIP冰心记录的晚阿勒罗德（late Allerd）、早阿勒罗德和波令（Blling）等暖事件对应;C1、C2和C3冷事件与新仙女木（Younger Dryas,YD）和阿勒罗德（Inter Allerd Cold Period,IACP）冷事件对应。同时,该指标指示的新仙女木冷期（12650~11640aBP）与波令-阿勒鲁德暖期（14930~12650aBP）,可分别与格陵兰GRIP冰心氧同位素记录的新仙女木冷期、波令-阿勒鲁德暖期（B/A转换）在气候性质和相位上具有较好的对应关系。它们之间的良好的对比关系表明,腾格里沙漠南缘气候波动的驱动机制可能与格陵兰冰心代表的北半球高纬度热盐环流驱动机制密切相关。     

末次盛冰期以来东海陆架南部EA05岩心地层划分及其古环境意义

通过综合分析东海陆架南部EA05岩心上部30 m的岩性、有孔虫丰度和一些特征的地球化学参数,探讨了该段岩心的气候地层划分。该段岩心可依次划分为末次盛冰期(30~11.85 m)、冰消期(11.85~5 m)和冰后期(5~0 m)地层。末次盛冰期时气温低,研究区水深浅,沉积物中有孔虫丰度很低,且大多数热带浮游有孔虫种属消失,此时陆源物质输入量较大,沉积物中有机质含量高,黑潮对东海陆架南部影响小。随着冰消期以来气温回升,海面上升,研究区水深增大,岩心中有孔虫丰度急剧增加;陆源物质输入量减少,沉积速率降低。大约在16 ka B.P.左右,黑潮重新开始对东海南部陆架产生影响。在EA05岩心的6~5 m,3.4~3.0 m和1.4~1.2 m处分辨出了3个冷事件,可能分别对应于YD事件、8.2 ka B.P.冷事件和3.8 ka B.P.新冰期Ⅲ,反映出该地区冰消期和冰后期气候波动较大。     

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。     

北大西洋气候记录中末次冰消期的年代确定

为了确定控制末次冰消期的机制以及引起冰消期事件的顺序，最重要的是获得应用于大陆和海洋两者的气候记录的时间结构。放射性碳测年已经广泛应用于海洋沉积物的日历测年，但它是建立在表层水的表观年龄 (相对于大气层来说 )保持不变的假设上的。这里我们提出了北大西洋 40° N以北的表层水的表观年龄 (或储层年龄 )在过去 20 ka中的变化证据，在两个岩心中，我们发现了在 Heinrich 1 (15 ka BP)结束的地方，表层水表观年龄比今天大 1230± 600 a和 1940± 750 a，在新仙女木冷期结束的地方比今天大 820± 430 a 和 1010± 340 a。在 Bolling_Allerod暖期，两个老的储层年龄之间，表层水表观年龄可以与目前的值进行比较。我们的研究结果证实冰心年代学和整个冰消期的北大西洋海洋记录是一致的。因此，这表示了 40° N以北的北大西洋海洋碳测年需要作这些明显可变效应的校正。     

西太平洋暖池北部15万年以来的碳同位素低值事件

对取自西太平洋暖池北部的MD06-3052孔的浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber进行了稳定氧碳同位素测试与分析,在所建立的年龄模式基础上,揭示了该孔150 ka以来氧碳同位素的变化特征及其碳同位素低值事件的时间。结果表明,150 ka以来碳同位素总体上显示出逐渐变重的趋势,其变化不同于氧同位素,并未表现出冰期-间冰期尺度的变化特征,且全新世和末次间冰期碳同位素差异较大。在所识别出的6次碳同位素的低值事件中,除倒数第二次冰消期与岁差低值有相位差以外,其余均与岁差低值都有很好的对应。幅度较大的3次发生于冷期/暖期的过渡期,其中末次冰消期的碳同位素记录受到浊流的侵蚀作用,有部分缺失;该孔与其他海区记录的相似性进一步证实了3次冰消期的δ13C低值事件的普遍性。     

白令海北部陆坡BR07孔年龄框架重建

通过对比白令海BR07孔与B5-4孔硅藻百分含量、颜色反射率等参数结果,综合建立了BR07孔年龄框架。根据该重建年龄结果,BR07孔年龄约为11.3~1.9 ka,平均沉积速率约为28.5 cm/ka,略低于B5-4孔。基于圆柱拟脆杆藻与塞米新细齿藻比值Fragilariopsis cylindrus含量/（Fragilariopsis cylindrus含量+Neodenticula seminae含量）重建的近万年来白令海海冰变化历史,记录到该区域末次冰消期以来包括新仙女木事件在内的3次冷事件以及1次暖事件,其中新仙女木事件约发生于距今11.3~10.7 ka,与格陵兰冰心记录对应值距今12.9~11.6 ka基本相近,这进一步佐证了该重建年龄比原始的全样有机碳AMS 14C测年结果更可信。     

罗斯海西部末次冰盛期以来沉积环境重建:有机碳与生物标志化合物分析

本文研究采自位于南极罗斯海西部的ANT32-RB16C柱状沉积物，根据粒度、有机碳和生物标志化合物数据探讨末次冰盛期(24.8 ～20 ka BP)以来该地区有机质来源及沉积环境特征。该柱状样记录了冰架下沉积、冰架前沉积、开阔海域沉积的沉积环境。指示有机质来源的生物标志化合物指标表明该柱状样中所含有机质主要为浮游植物、细菌等海源输入，同时伴有少量陆源物质混合输入。末次冰盛期，由于冰架的影响有机质含量较低，环流影响使得有机质受低等浮游藻类生物等海源影响较大。末次冰消期(20～11.7 ka BP)，罗斯冰架消退，冰川溶解释放的有机质在此沉积，使得陆源有机质输入增多，有机质含量升高。进入全新世，有机质含量较末次冰盛期和末次冰消期明显升高，海源输入比例增大，同时细菌等原核生物增多，导致短链正构烷烃降解程度较大。研究区的氧化还原环境主要受冰架与海冰限制作用的影响，与有机质含量和高氧的南极底层水关系不大。总体来说，从末次冰盛期到末次冰消期，研究区沉积环境受罗斯冰架进退影响，全新世以来受气候变化影响。     

南海北部15 kaBP以来表层海水温度变化:来自海洋硅藻的记录

对西太平洋边缘海148个表层硅藻样品中菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)及其小形变种(Thalassionema nitzschioidesvar.parva)的分布与表层海水温度(SST)之间关系进行研究,将菱形海线藻小形变种与所有菱形海线藻百分含量的比值(简称硅藻Rparva值)视为温度指数,开展南海北部MD05-2904孔附近海域15kaBP以来表层海水温度变化研究。结果表明:(1)南海北部15 kaBP以来表层海水温度呈现明显的阶段性波动特点,即末次冰消期气候转暖过程中,12.9~11.5 kaBP前后温度略有下降,与新仙女木事件对应,全新世南海北部气候依次经历了升温期、高温期和降温期3个变化阶段;(2)全新世大暖期鼎盛期结束后,南海北部海水温度阶段下降,两次明显降温分别发生于4 kaBP前后和1.5 kaBP前后;(3)MD05-2904孔硅藻Rparva值时间序列曲线与董哥洞D4石笋δ18O曲线对比表明,南海北部表层海水温度变化与末次冰消期以来东亚季风强度变化关系较为密切。     

88ka以来冲绳海槽北部物源及沉积通量演化

通过对CSH1岩心131个沉积物样品中的稀土元素进行分析,恢复了冲绳海槽北部88ka以来碎屑物质来源及古环境的演化历史。结果显示,88ka以来稀土元素含量发生了剧烈的波动,范围为111~171.3μg/g(均值为130.9μg/g),高值出现在MIS2期,低值主要出现在MIS1期。在MIS4期存在显著的Ce负异常,这与底层水体通风减弱相关。物源分析表明,8ka以来冲绳海槽北部沉积物存在火山碎屑的贡献,MIS2—MIS5a期以陆源碎屑为主。在MIS2期与MIS4期及末次冰消期早期和晚期沉积物来源存在显著的差异。海平面与东亚夏季风是控制冲绳海槽北部陆源碎屑物质累积的主要因子。     

南海南部SA09-040孔孢粉记录及古气候

依据南海低纬地区SA09-040孔高分辨率的孢粉记录,自下至上划分了4个孢粉组合带。从孢粉成分的变化,重建了22.25ka B P以来的植被与气候变化历史。结果表明:孢粉主要来源于婆罗洲和周围岛屿,孢粉1带(22.25～16.6ka B P),低山雨林植被发育,为暖热气候,从测年时间看,当时为末次冰期晚期。孢粉2带(16.6～10.82ka B P,为末次冰消期),植被以热带低山雨林和低地雨林为主,针叶的松数量较多,当时的气温比现在低。孢粉3带(全新世早期,10.82～6.43ka B P),植被以热带低山雨林和低地雨林为主,针叶松属数量减少,气温比前期升高,海平面也上升。孢粉4带(全新世中晚期,6.43ka B P至今),全新世中期为炎热、湿润的气候环境,全新世晚期可能与婆罗洲现今的植被景观相近,为热、湿的气候环境。     

末次盛冰期以来南海西南海区对快速气候变化的响应特征

以南海西南巽他陆坡CG2岩心为材料,通过浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体的δ18 O和Mg/Ca重建了近24ka以来的表层海水温度(SST)和盐度(SSS),结合浮游有孔虫定量统计数据分析了末次盛冰期(LGM)以来南海西南海区上部水体环境的演化特征。研究表明,在YD、H1、8.2ka冷事件期间,巽他陆架海区盐度变高,浮游有孔虫暖水种丰度减少,温跃层变浅。相比其他开放大洋站位末次冰消期的缓慢变暖,南海西南海区Blling早期以及YD事件后期升温迅速,且H1期间具有明显的降温,是典型的"格陵兰式"升温,可能南海受东亚季风的影响强烈。东亚夏季风的强弱变化造成了海水盐度频繁的波动,在H1、YD期间,东亚夏季风突然减弱,盐度变高,B/A暖期夏季风增强,盐度变低,比较发现在这些气候事件期间,东、西太平洋站位的盐度变化特征几乎是一致的。LGM以来热带西太平洋海区的上层海水环境变化,与热带辐合带(ITCZ)的纬向移动及其相关的东亚季风异常有密切联系。     

渤海海峡地震探测

对渤海海峡区域进行了多条多道地震剖面探测。根据区域地质资料和剖面特征,划分6个地震地层单元U1-U6。其中U1为末次冰消期初期和全新世泥质沉积,大约形成于15ka至今。U2为晚更新世地层,大约形成于71ka至末次冰消期初。同时根据区域断裂系统特点,对该区断层分布特点及其稳定性进行分析。该区断层主要为正断层,海峡西侧分布较少,海峡东侧断点密集。除海峡东侧的2号测线中一条断裂断至海底外,其余全部断层均在T2反射界面以下,推测其活动时间为晚更新世晚期之前。     

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。     

末次盛冰期以来南海西北陆坡沉积物来源及其常微量元素对古气候变化的响应

基于有孔虫AMS~(14)C测年的年代框架,通过对南海西北陆坡ZK2岩芯沉积物粒度、常微量和稀土元素的分析,探讨了南海西北陆坡末次盛冰期以来的沉积物来源及其对古气候的响应。研究结果显示,ZK2孔沉积物可划分为2个沉积单元:Ⅰ层(0～11.6 ka BP)为全新世沉积,Ⅱ层(11.6～28 ka BP)为末次冰期沉积。通过对其物源进行判别,可得南海西北陆坡的沉积物元素主要为陆源元素组合,且以长英质物源为主,主要来自于海南岛和珠江,红河和湄公河对其贡献相对较少。根据其典型常微量元素比值同其它古气候参数的对比,发现从末次盛冰期到末次冰消期气候逐渐变得温暖,源区的化学风化作用不断增强,到全新世时气候呈现由冷干变为暖湿,其在7.3ka BP达到顶峰,然后又变为冷干的状态。东亚夏季风的强度变化同30°N夏季日照辐射量相一致,说明其主要受北半球夏季太阳辐射的驱动。     

现代长江口的形成及末次冰消期以来沉积环境演变

利用在长江口崇明岛获得的一个第四纪钻孔,对中更新世末以来的沉积物进行了OSL、14C测年,在此基础上进行岩性、微体古生物和孢粉分析,以探讨现代长江口形成的基础以及末次冰消期以来在气候-海平面波动控制下河口沉积环境的演变。研究结果显示,本孔所在地中更新世末处于湖沼环境,但晚更新世一直以河流环境为主,且主要发育末次冰期的河道滞留相沉积。在此基础上,随着末次冰消期海平面的上升,先后发育了河口湾和三角洲沉积体系。末次冰消期的海平面快速上升在本孔沉积物记录中体现为微体古生物化石较丰富,潮流作用显著。全新世早期长江口堆积速率明显高于全新世中晚期,应当反映了温暖湿润的季风气候条件下入海泥沙非常丰富。     

基于浮游有孔虫Mg/Ca温度重建的末次盛冰期以来北欧海次表层温度的变化

对我国第五次北极科考在北欧海所采集的两根岩芯样品进行了冰筏碎屑(Ice-Rafted Debris, IRD)丰度、AMS ~(14)C测年、有孔虫丰度统计、浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)稳定氧碳同位素及其Mg/Ca重建的次表层海水古温度等指标分析,建立了20ka以来的年代框架。结果表明,在末次盛冰期(20.0～17.5kaBP),次表层温度整体较低(～3℃),钙质生产力下降,冰筏碎屑输入增加;在冰消期(17.5～11.7kaBP)的Heinrich Stadial 1(HS1)事件中较轻的δ~(18)O和δ~(13)C指示大量淡水输入,水体分层加剧,向北输送的北大西洋水聚集在次表层,导致次表层水温逐渐升高。从B?lling-Aller?d (B/A)事件开始,次表层水温度达到4.5℃,表明北大西洋水流入增强。早全新世(11.7～8.2kaBP)早期次表层温度达到6.5℃,钙质生产力升高,冰筏碎屑输入降低;在中全新世(8.2～4.2kaBP)早期(8.2～5.6kaBP),钙质生产力逐渐升高反映通风作用增强,导致营养盐供应增加;6.6～5.6kaBP,明显降低的次表层温度(～4℃)反映夏季太阳辐射量降低以及大西洋水流入减弱;5.6～4.2kaBP期间次表层水变暖导致δ~(18)O偏轻,而δ~(13)C轻值反映生产力降低。晚全新世(4.2～0.8kaBP)的新冰期(4.2～3.0kaBP),次表层温度逐渐降低,Nps-δ~(13)C偏轻反映生产力下降,Nps-δ~(18)O偏轻以及IRD增加反映冰融水排放。3.0kaBP以来,生产力上升,次表层水体温度不断上升,可能是向北输送的北大西洋水增强。     

末次冰消期后大西洋水进入楚科奇海台:来自介形虫化石群的证据

基于西北冰洋楚科奇海台ARC3-P31岩心(水深435m)中介形虫化石群的研究,复原了50ka以来的古水团变迁史。该岩心中介形虫化石较丰富,主要由Krithe、Polycope和Cytheropteron 3个属构成,另有Rabilimis mirabilis、Microcythere medistriatum、Cluthia australis、Pedicythere neofluitans、Pseudocythere caudata等几个种零星分布于不同层位。与MIS3-MIS2相比较,MIS1以来该岩心中的底栖有孔虫和介形虫丰度明显增加,指示了底栖生物生产力有了大幅度的提升,响应于气候的变暖。以末次冰消期为界,介形虫化石群属种构成发生了显著翻转:在末次冰消期之前以Cytheropteron-Polycope组合为主,这两个属占总个体数的81%;而从末次冰消期至全新世,Polycope百分含量快速减少,被更替为Cytheropteron-Krithe组合,该组合的两个属占总个体数的79%。根据现代介形虫属种在北冰洋的分布规律可以推测,冰期里Polycope属成为绝对优势分子,是由于北冰洋中层水的顶部变浅,占据了原本属于大西洋水的空间;而全新世以来Krithe属含量增高是由于海平面上升导致水深增加。以上结果说明,在楚科奇海台一带温暖的大西洋水在末次冰期很可能是完全缺失的,到全新世才进入该海域。     

末次冰盛期山东半岛高分辨率气候环境变化

末次冰盛期是末次冰期以来地球表面最寒冷的时期。通过对山东半岛地下画廊溶洞石笋DXHL3进行高精度230Th定年和高分辨率氧-碳稳定同位素分析，重建了该地区23.2～18.8 ka时期高分辨率夏季风气候环境变化历史。结果发现，山东半岛末次冰盛期夏季风气候存在显著的千年尺度波动；REDFIT分析表明，氧、碳同位素值均存在显著的2.2 ka周期。末次冰盛期山东半岛总体处于冷干状态，具体又可细分为4个阶段，即冷干（23.2～22 ka）-相对暖湿（22～21 ka）-冷干（21～19 ka）-相对暖湿（19～18.8 ka）。石笋DXHL3的δ18O变化趋势总体上与亚洲季风区内其他石笋记录相似，也与西太平洋暖池婆罗洲的石笋记录类似。这反映了末次冰盛期西太平洋暖池气候环境变化可能对山东半岛的夏季风气候变化产生了重要影响，推测西太平洋暖池表层海水温度变化引起的大气环流和黑潮的变化，是将气候环境变化信号从低纬地区传递到中高纬地区的纽带。     

近3万年来南海北部碳酸盐旋回及古气候意义

选取2005年"海洋四号"在南海北部海域溶跃面之上获得的ZHS-176柱状样品,分析了其碳酸钙的含量,结果表明,南海北部海域近3万年来碳酸盐含量在间冰阶时较高,冰阶时降低,其旋回特征自下而上主要分为5个阶段:(Ⅰ)末次冰期以来,碳酸钙含量偏低;(Ⅱ)冰消期,碳酸钙含量升高,出现第一个高峰;(Ⅲ)早冰后期,碳酸钙含量明显降低,出现低谷;(Ⅳ)中冰后期,碳酸钙含量升高,出现第二个高峰;(Ⅴ)晚冰后期,碳酸钙含量略微降低。ZHS-176柱碳酸盐含量变化总体表现出"大西洋型旋回"的特征,但在早冰后期,尤其是在8.5~7.5 ka B P时出现了一次明显的低钙事件,可能与陆源物质输入增加以及深海溶解作用增强有关。