巴丹吉林沙漠全新世环境记录的年代校正与古气候重建

巴丹吉林沙漠地处东亚夏季风区的西北缘,是认识东亚季风演变及其区域响应的窗口.文章在系统研究前人工作的基础上,对环境记录的年代进行了新的校正,并重建了全新世环境演变的历史.分析结果显示,巴丹吉林沙漠在早全新世开始出现高湖面,早中全新世在湖区广泛出现高湖面和淡水环境并在沙漠东北缘发育了古土壤,晚全新世时湖泊水位下降,沉积地层以风成砂为主.巴丹吉林沙漠全新世环境变化总体上可分为3个阶段:晚更新世末至早全新世初气候干旱;在10.0cal.kaB.P.左右气候由干向湿快速变化,并在8.5～4.0cal.kaB.P.期间气候最为湿润,但同时存在短期的十湿波动;4.0cal.kaB.P.以来气候总体干旱,但在2.2cal.kaB.P.左右出现短期的湿润.巴丹吉林沙漠全新世气候变化反映了该地区在早全新世东亚夏季风降水明显增强,中全新世季风降水较强,晚全新世季风降水减弱,同时具有短时期的不稳定性.10.0cal.kaB.P.以来巴丹吉林沙漠气候总体由湿润向干旱变化,应与北半球全新世以来太阳辐射的持续减弱有关.     

江汉平原江陵地区近9 ka b．p．以来的气候演化：有机碳同位素记录

通过对江陵剖面沉积物的高密度采样和有机碳同位素分析,重建了江汉平原江陵地区近9.0kaB.P.以来的古气候古环境演化。江汉平原江陵地区9.0～6.31kaB.P.属相对温暖湿润的气候环境,晚期向干旱方向发展;6.31～4.97kaB.P.为冷干气候环境,在5.78kaB.P.达到极盛;4.97～2.50kaB.P.为暖湿气候时期,其间3.44～2.50kaB.P.湖沼泥炭发育,3360aB.P.、3110aB.P.、2935aB.P.和2710aB.P.为明显的降温期,尤以2710aB.P.的降温幅度最大;2.50kaB.P.以来温度相对较低,为冷期。江陵地区近9kaB.P.以来的气候变化与国内相邻区域的研究资料相一致,但又有区域的差异性。     

220ka BP来萨拉乌苏河流域地质剖面地球化学特征及其对全球气候变化的响应

萨拉乌苏河流域位于我国北方沙漠/黄土过渡带和生态脆弱带,它对全球气候变化反映非常敏感,是研究全球气候变化响应的理想区域.对该区域滴哨沟湾剖面地球化学元素氧化物及其比值变化进行了分析,结果表明:约220 ka BP以来我国北方气候变化极不稳定,存在着不同时间尺度的频繁变化,这种不稳定性无论是在冰期还是间冰期都有很好的反映.其中倒数第二次间冰期存在3次气候波动;倒数第二次冰期存在7个气候旋回;末次间冰期存在7个气候旋回;末次冰期存在9个气候旋回.这些气候变化与深海氧同位素、极地冰芯反映的全球变化具有良好的对应关系,反映了该区气候变化与全球变化的高度一致性.     

第四纪环境演变与中国北方的荒漠化

从第四纪环境演变的观点出发，研究中国北方荒漠化的正逆演变过程。在末次冰期板盛期(18—15kaB．P．)，气候恶劣、干冷，沙漠、黄土面积扩大。全新世(11kaB．P．)以来气候开始转暖，9—5kaB．P．为全新世的高温、高湿期，温带森林植被几乎取代了北方地区的干旱荒漠和干旱半干旱草原，在沙层和黄土地层中发育了多层古土壤。中全新世(5—2．5kaB．P．)以来气候向干冷方向转变，但仍有古土壤发育，自然和人文因素促使荒漠化的正逆演化。晚全新世(2．5kaB．P．-)气候向干冷方向转变，直到20世纪下半叶全球变暖，加速了全球性荒漠化的发展。指出荒漠化问题的复杂性，对荒漠化的概念进行了讨论，并将我国主要的荒漠化分为4大类型，即风蚀荒漠化、水蚀荒漠化、盐碱荒漠化与石漠化，还划分了10个亚类。提出了有关的结论和研究荒漠化的建议。     

中国第四纪冰期数值年表初步划分

20世纪70年代以前,我国第四纪冰川冰期主要是根据第四纪冰川遗迹的侵蚀-沉积地貌特征和沉积物的物理化学风化程度的差异划分的相对年代;80～90年代开始有放射性碳和地衣法的测年;90年代以后,采用热释光和电子自旋共振技术测年,获得了我国第四纪冰川的一些数值年代,划分了5次冰期,其时代初步定为:小冰期Ⅲ(1871±20A.D.),小冰期Ⅱ(1777±20A.D.),小冰期Ⅰ(1528±20A.D.);新冰期Ⅲ(1550±70aB.P.,1580±60aB.P.),新冰期Ⅱ(2.8～2.5kaB.P.),新冰期Ⅰ(3.1kaB.P.);末次冰期Ⅳ(YD)(11.5～10.4kaB.P.),末次冰期Ⅲ(24～16kaB.P.),末次冰期Ⅱ(56～40kaB.P.),末次冰期Ⅰ(73～72kaB.P.);倒数第二冰期(相当于MIS6～10),Ⅲ阶段(154～136kaB.P.),Ⅱ阶段(277～266kaB.P.),Ⅰ阶段(333～316kaB.P.);倒数第三冰期(相当于MIS12～16),Ⅱ阶段(520～460kaB.P.),Ⅰ阶段(710～593kaB.P.)。未来的研究趋势是采用宇宙成因核素暴露年代方法和光释光技术在更大的空间尺度上对冰川地貌精细定年,分析第四纪冰川发育的空间差异和异时性机制。     

32kaB.P.以来东北二龙湾玛珥湖沉积序列的粒度特征及其古环境意义

玛珥湖沉积物是古气候环境变化记录的优良载体^[1]。近年来,我国玛珥湖沉积序列的高分辨率古气候记录研究取得了重要进展^[2～6]。东北玛珥湖沉积序列的多指标高分辨率古气候研究,揭示了末次盛冰期以来东亚季风区北缘气候变化与全球性气候事件包括短期气候事件有良好的对应关系^[4,7]。本文对东北二龙湾玛珥湖沉积序列进行了系统的粒度分析,阐明32kaB.P.以来的粒度组成及其变化的基本特征,在此基础上初步探讨该沉积剖面粒度变化的古环境意义。二龙湾玛珥湖（42°18.1′N,126°21.4′E）位于吉林省辉南县境内,据四海龙湾玛珥湖约30km,海拔高度724m,湖区周围分布着茂密的森林植被。     

钻探揭示的青藏高原东北部黄土地层与第四纪气候变化

青藏高原地表侵蚀强烈,不利于保存连续的第四纪松散沉积物,难以获得良好的高原环境变化记录.在青藏高原东北部的西宁-互助地区,堆积着厚层黄土,是认识高原第四纪环境演化和气候变化重要的信息载体.但是,由于次生黄土披覆较厚,露头剖面不完整,长久以来,对这套风成沉积没有进行过全面细致的研究.根据钻探岩芯揭示的土壤地层、磁性地层以及磁化率变化,初步认为青藏高原东北部厚层黄土堆积底界的年代大约为2.0Ma.黄土-古土壤序列可以与黄土高原中部的标准黄土地层对比,但青藏高原黄土有着更为复杂的沉积和侵蚀过程.在具有较好年代学控制的基础上,可以重建第四纪气候变化的某些细节.在冰期-间冰期时间尺度,青藏高原第四纪气候变化与中国北方气候变化对应,但是,在早更新世青藏高原古气候变化有幅度大和频率高的特点.根据与标准黄土堆积的时间序列对比,在距今129～71ka, 254～188ka, 334～279ka, 428～385ka, 576～471ka, 670～658ka, 748～706ka, 788～760ka, 883～853ka, 1000～967ka, 和1120～1061ka等时间段,青藏高原东北部古气候相对温暖湿润;其间厚层的黄土/砂层堆积,即71～12ka, 188～130ka, 380～334ka, 471～428ka, 658～576ka, 853～788ka, 1273～1265ka 和1727～1640ka等时间段则反映了寒冷干燥的气候,可能与冰川发育对应.对高原黄土堆积的环境替代性指标的深入研究,不仅可以揭示古气候变化过程,而且可能为研究青藏高原冰川变化提供有价值的线索.     

末次冰期40 ka以来阿拉善高原地区的环境演变与地貌演化

阿拉善高原末次冰期（40 ka）以来的环境演变研究是揭示中纬度沙漠的发展变化与物质来源的重要依据,为不同尺度区域乃至全球气候变化间的比较提供依据,进一步揭示气候要素的发展变化。目前已有大量的研究工作及成果见诸文献报道,但缺乏系统性的总结与对比分析,尤其是40 ka以来的环境演变过程及其原因。本文通过对中西方已有文献的系统总结和对比研究,从末次冰期、全新世早、中、晚期的古气候变化记录、地貌演化记录及环境变化的原因、可能存在的问题等方面,分析了阿拉善高原地区末次冰期以来的环境演变历史。指出约40 ka到末次盛冰期结束时的环境比现在湿润,之后至更新世结束环境普遍干旱,风沙活动增强;但是乌兰布和沙漠的环境演变与区域总体的变化结果不同,即整个末次冰期均表现为干旱的环境;全新世早期和中期环境普遍湿润,湖泊、植被等进一步发育,风沙活动弱,全新世晚期环境干旱,沙漠或进一步扩大。但是,腾格里沙漠全新世早期表现为干旱的环境,并且存在争议最大的是巴丹吉林沙漠全新世中期的干旱事件,这些问题仍需要进一步研究。此外,西风带、东亚季风在不同时期对研究区气候变化的影响不同,关于研究区与全球气候变化的具体关系的研究很少,缺少代表性事件的证据。沙源的研究结果存在不一致性,由于研究方法的局限性和地貌营力作用的复杂性,沙源的定性和量化分析具有一定的难度;沙丘的形态、分布与风的方向、能量具有相互指示性,适当的风能才是沙丘建造的关键;从气候变化的全球尺度分析,沙漠的形成普遍与冰期或者气候寒冷干燥时期相对应。     

中国黄土研究新进展(一)黄土地层

本文扼要介绍最近几年中国黄土研究中的土壤地层学、磁性地层学、气候地层学、第四纪下界及海陆古气候对比等方面的新进展。根据新发现的黄土剖面,中国黄土中共可区分出37个土壤地层单位。中国黄土底界的古地磁年龄为2.5MaB.P.。2.5Ma以来,中国北方共经历了37次大的冷暖交替。2.5MaB.P.前后,全球气候出现了一次大的转型事件,它可作为第四纪的开始。中国黄土-古土壤系列同深海氧同位素记录在1.7Ma至今的时段上可以很好的对比;2.5Ma至1.7MaB.P.的气候变化,以黄土记录较为明确。     

乌兰盖盆地高日罕地区晚第四纪沉积物特征及其对环境变化的响应

乌兰盖盆地位于内蒙古高原的东北部,隶属于大兴安岭西侧二连盆地群的东北段。本文通过乌兰盖盆地高日罕地区晚更新世晚期—全新世沉积物剖面观测、热释光年龄测定和孢粉分析,研究了晚第四纪沉积物堆积序列、成因、形成时代及其对环境变化的响应。该区一级阶地的下部和中部由晚更新世晚期沉积物构成,具有冲积物典型的二元结构特征,沉积物时限为70.0-10.0 kaB.P.;一级阶地上部和河漫滩由全新世冲积物构成,为典型的河漫滩相沉积,时限为10.0-0 kaB.P.。近70.0 kaB.P.以来,高日罕地区的古气候经历了干燥寒冷—冷湿—中生偏干—较冷偏湿—冷湿—干冷—冷湿—中生—温凉湿润的气候变化旋回。第四纪冰期时,乌拉盖盆地内部可能为冰缘气候,10.0 kaB.P.以来,该区的古地理环境发生了巨大变化。     

柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面碳酸盐和 瓣鳃化石碳氧稳定同位素*

通过对柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面沉积物、生物壳体碳酸盐同位素及沉积物碳酸盐含量等多项指标的分析,探讨了贝壳堤剖面记录39.6~17.1kaB.P.(未校正¹⁴ C测年,下同)期间碳酸盐和贝壳化石碳氧稳定同位素的特征和相关关系,指出壳体化石及沉积物碳酸盐的碳氧同位素是湖泊水体温度和盐度的反映,其中δ¹⁸ O对温度的指示意义更敏感,是湖泊和古气候演化很好的代用指标。根据这些指标重建的古气候与环境变化显示,在39.6~35.5kaB.P.期间,柴达木盆地处于温暖湿润期,周围山地降水增加,盆地内湖泊发育;自35.5kaB.P.开始,气候较前期更加湿润,是湖泊发育的最佳期;22.1kaB.P.以后,气候逐步转入较温暖的干燥期,湖泊开始萎缩、退化;末期17.1kaB.P.气候环境急剧恶化,形成石盐结晶,湖泊高湖面演化史结束。     

第四纪气候变化机制研究的进展与问题

自从20世纪50年代海洋沉积氧同位素记录被揭示以来,经典的陆地4次冰期理论被新的认识所取代,人们发现第四纪以来冰期—间冰期旋回远远不止4次,并且从深海沉积和陆地黄土获取的古气候变化记录与地球轨道参数变化可以对比,为揭示第四纪古气候变化机制构建了明确的框架。近年来有关末次冰期不稳定气候事件的揭示也为深入认识古气候变化特征提供了新的证据。然而冰期—间冰期旋回机制、南北半球在冰期—间冰期循环过程中的耦合机制以及气候不稳定事件发生机制仍然是困扰古气候研究者的重大问题。     

后记

后记在许多主要的第四纪环境地质问题中，本期选择了有关末次冰期以来我国干旱一半干旱地区的古气候和环境变化作为主题，希望大家对我国西北地区的未来发展给予注意。晚第四纪以来，古环境记录中大量关于地球过去环境与气候变化的信息，是对未来气候变化预测评估的重要依...     

黄河上游寺沟峡拉干峡段滑坡时空特征及对气候变化的响应研究

滑坡发育动力机制对全球气候变化的响应过程逐渐成为地质灾害研究领域的热点和焦点问题。文章以我国地质灾害高易发区的黄河上游寺沟峡拉干峡段大型、特大型、巨型滑坡为研究对象,在广泛收集区域古气候演化资料和滑坡年代测定的基础上,开展了末次冰期以来特大型、巨型滑坡发育的时空分布规律研究,分析了滑坡的主要发育期与全球气候变化的响应关系,在此基础上探讨了研究区滑坡发育的动力机制对气候变化的响应过程。主要取得了以下认识:(1)研究区滑坡异常发育,分布广泛、成灾规模大、动力机制复杂、危害严重,在空间上以群科尖扎盆地最为发育; (2)利用滑坡钻孔滑带土和滑坡体与上下覆黄土的叠置关系开展了滑坡体的年代学测定工作,并从时间尺度上划分了滑坡的5个主要发育期,其分别为53～49ka B.P.、33～24ka B.P.、10～8ka B.P.、5～3.5ka B.P.和现代; (3)研究区滑坡的主要发育期分别对应于中国黄土高原马兰黄土中的2层弱发育古土壤层L1-4 和L1-2、末次冰期晚期/全新世过渡期、全新世适宜期和现代全球升温期; (4)全球不同地区滑坡的发育期与气候变化有密切联系,其主要发育于古气候的温暖湿润期和气候变化的快速转型期。     

腾格里沙漠南缘末次冰消期气候不稳定性记录

通过对红水河剖面元素地球化学和孢粉以及地层岩性的分析,在讨论了沉积地层连续性和记录完整性的基础上,重建了腾格里沙漠南缘末次冰消期的气候环境演变序列。结果表明,沉积物中Ca,Fe,Mg,K,Na和Mn等元素含量的变化以及结合其不同的孢粉组合,不仅与沉积环境紧密相关,而且可以很好地揭示该地区晚冰期以来气候环境变化的基本特征和历史,显示研究区在13.6～9.7cal.kaB.P.期间主要经历了以下几个阶段: 13.60～13.08cal.kaB.P.,12.75～12.20cal.kaB.P.和 11.60～10.45cal.kaB.P.期间气候较温暖湿润;  13.08～12.75cal.kaB.P.和10.45～9.70cal.kaB.P.期间气候相对冷干;  而在12.2～11.6cal.kaB.P.期间,则表现相对冷湿。自11.6cal.kaB.P.之后,研究区进入全新世暖期,元素Ca,Fe,Mg,K,Na及Mn的含量和孢粉A/C比值变化曲线均表明在全新世初期气候波动频繁,并在11.3cal.kaB.P.和10.5cal.kaB.P.左右出现较强的冷波动。通过与其他研究区地质记录对比,指出研究区腾格里沙漠南缘末次冰消期气候环境变化尽管存在一定的区域特点,但基本格局与全球气候变化一致。     

新疆罗布泊地区32.0～9.1kaB.P.期间的孢粉记录及其古气候古环境演化

新疆罗布泊地区罗北洼地CK­2钻孔的孢粉记录揭示出： 32.0～9.1kaB.P. 植被演替明显,气候干湿波动显著; 晚冰期向全新世过渡期间,气候波动频繁且具突变性。31.98～19.26kaB.P.罗布泊地区处于末次冰期的盛冰期阶段,气候寒冷湿润,冷暖波动频繁,但幅度不大,研究区植被以草原－荒漠草原为主; 19.26～13.67kaB.P. 气候明显变为温暖干燥,植被以荒漠为主; 13.67～12.73kaB.P.气候冷湿偏干,植被以草原－荒漠草原为主; 12.73～9.14kaB.P.气候冷湿与暖干交替频繁,波动幅度较大,植被逐渐由荒漠向草原－荒漠草原过渡。其中, 16.45～15.39kaB.P.,14.27～13.67kaB.P.和 11.74～11.23kaB.P.之间的冷颤动分别相应于老仙女木、中仙女木和新仙女木事件; 15.39～14.27kaB.P.和 12.73～11.74kaB.P.之间的暖期则分别对应于欧洲博令和阿勒罗得暖期; 新仙女木事件后的气候具有突变性的特点,10.49kaB.P.前后的暖事件和9.14kaB.P.前后的冷事件,成为全新世早期气候变化的显著特征。孢粉浓度和花粉组合所反映的罗布泊地区晚冰期以来的气候演化同全球性的气候事件具有显著的可比性。     

亚洲中部干旱区全新世气候变化的西风模式* ——以新疆博斯腾湖记录为例

位于受西风环流显著影响区的我国最大内陆淡水湖——新疆博斯腾湖提供了全新世亚洲中部干旱区气候变化的可靠记录。对该湖钻探岩芯、沉积年代以及孢粉、碳酸盐含量、粒度等代用指标分析结果表明,末次冰消期到全新世早期湖泊干涸,风砂沉积盛行,气候干旱;约8cal.kaB.P.以来现代湖泊形成,气候相对湿润,其中,约6.0~1.5cal.kaB.P.期间代用指标A/C值指示的流域湿度增加,盘星藻指示的湖泊深度最大,全新世最湿润时段发生在中晚全新世。博斯腾湖记录的早全新世干旱和中晚全新世湿润的气候框架得到中亚其他较高分辨率湖泊记录的支持,具有普遍性。亚洲中部西风影响区这一全新世气候变化框架与亚洲季风区早中全新世夏季风强盛、中晚全新世季风衰落的变化模式显著不同,具有近似反相位(out of phase)变化特征。广大中亚内陆干旱区中晚全新世湿润气候不大可能是东亚季风深入内陆造成的,更可能是通过西风环流与高纬度北大西洋相联系,其驱动机制需要更深入研究。     

中国黄土环境磁学

中国陆相风成沉积序列蕴含了晚新生代以来丰富的古地磁场和古气候信息.第四纪黄土-古土壤序列的岩石磁学性质可以揭示第四纪亚洲内陆地区干旱化过程和东亚古季风演化历史以及末次冰期-间冰期旋回的气候不稳定性特征.文章主要评述近年来中国黄土环境磁学研究所取得的一系列重要进展,同时提出目前需要深入研究的几个重要问题,如成土作用对黄土沉积物沉积剩磁的影响、微生物对磁性矿物的改造、亚洲内陆地区气候过程和环境演变的磁气候学记录等.     

塔里木盆地南缘黄土粒度特征及其环境意义

黄土是地质时期沙尘天气形成的粉尘堆积物,其粒度特征记录了粉尘搬运过程中的古大气环流格局和古环境演化信息。本文对昆仑山北坡克里雅河支流的第5级阶地羊场黄土剖面进行了系统的粒度分析,结果表明,黄土粒度组成主要以粗粉砂和砂砾为主,分选较好;羊场黄土为塔克拉玛干沙漠的近源风成堆积,粒度指标主要指示沙漠范围和源区气候干旱程度;粒度结果的详细分析及其与全球其他记录的对比表明,塔里木盆地南缘气候在8.5~3.6 ka B.P.较为湿润稳定,3.6 ka B.P.以来气候急剧变干并出现大幅度波动的千年尺度突变事件,与其他地区古气候记录有较好的一致性。塔里木盆地南缘8.5 ka B.P.以来的气候变化具有季风模式和千年尺度气候振荡的双重特点,可能同时受低纬度亚洲季风和北半球高纬度地区气候的影响;太阳辐射减弱引起的亚洲夏季风衰退可能导致了3.6 ka B.P.以来盆地的干旱化,同时,受太阳辐射驱动的北半球高纬度地区的气候变化,可能通过增加西风环流的强度及其波动幅度,进一步加剧了3.6 ka B.P.以来塔里木盆地南缘气候的干旱化和不稳定性。     

1100万年以来中国北方风尘堆积与古气候变化的周期及驱动因素分析

中国北方连续堆积的晚新生代风成红粘土-黄土,是气候干湿变化的良好地质记录.对第四纪黄土的研究,揭示了中国北方干湿的周期变化,但是中新世以来的古气候变化规律及其驱动机制还不清楚.通过对具有代表性的红粘土-黄土序列的粒度测试,并根据独立的古地磁地层年代控制,建立了我国北方1100万年以来气候变化的时间序列.在此基础上,应用传统谱分析和小波变换的方法,对1100万年以来的干湿变化进行了分析,讨论了11～7.3 Ma,8.0～5.0 Ma,5.3～2.5 Ma,2.5～1.2 Ma和1.2～O Ma期间我国北方和亚洲中部干湿变化的周期,发现在不同时间段分别存在着～20 ka的岁差周期、～40 ka的黄赤交角周期和～100 ka的地球轨道偏心率周期,获得了地球轨道运动变化引起太阳辐射变化驱动晚新生代亚洲内陆干湿变化的新证据.同时,还发现风尘沉积的粒度时间序列存在非轨道周期,可能是轨道周期谐振和时间标尺不确定性造成的.地球轨道运动变化引起的北半球太阳辆射量的变化,从而引起北半球冰期-间冰期旋回、西风带位置移动和亚洲季风强度的共同变化,可能控制着晚新生代我国北方粉尘沉积过程和古气候变化.加强粉尘堆积记录和古气候模拟研究,可深入认识我国北方晚新生代干湿变化的规律和机制.