腾格里沙漠西南缘土门剖面微量元素记录的MIS3高分辨率季风环境变化

对位于腾格里沙漠西南边缘的土门剖面中时代为MIS3的TMS3层段进行序列分析与¹⁴C和释光测年,并在此基础上对沉积层进行系统的微量元素地球化学分析。结果表明：TMS3是由沙丘砂与其他5类沉积相（黄土状亚砂土、砂黄土、湖沼相、水成黄土和古土壤）构成的相互叠覆的沉积,形成14.5个“沉积旋回”。TMS3微量元素Mn、P、Sr、Rb、V、Zn、Cr、Ni、Cu和Nb在沙丘砂中含量低,在其他5类沉积相中含量高;Rb/Sr比值则呈现相反的变化趋势。在剖面上,随着沙丘砂与这5类沉积相的交替,元素含量、Rb/Sr比值表现出明显的峰（高值）谷（低值）波动,并形成基本上与沉积旋回数量一致的“元素旋回”——ECY1—ECY14.5。该层段14.5个元素旋回揭示了相同数量的腾格里沙漠东亚冬夏季风演变的“旋回”——MCY1—14.5,包括14次冬季风事件和15次夏季风事件,每个季风旋回的持续时间平均约2.48 ka;TMS3元素记录的15次夏季风事件与GRIP冰芯和葫芦洞石笋MIS3-δ¹⁸O曲线的间冰阶具有相同的发生次数,也与邻近的古浪黄土MIS3中的间冰阶可以进行很好的对比。土门剖面TMS3的地球化学迁聚行为和沉积相,在一定意义上诠释了MIS3北半球冷暖波动——腾格里沙漠东亚冬夏季风环境变化的响应过程。     

巴丹吉林查格勒布剖面记录的150 ka BP以来的常量化学元素波动

 巴丹吉林沙漠查格勒布剖面150 ka BP以来存在25个由风成沙丘砂与黄土、古土壤、湖相和冲坡积砂土砾石层构成的沉积旋回。剖面常量化学元素分析显示:湖相、黄土和古土壤中的Al2O3、Fe2O3+FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O和TiO含量基本上高于风成沙丘砂,而SiO2则呈相反变化,构成了与沉积旋回相应的150 ka BP以来25个元素变化旋回。剖面中各元素的这种分布和集散规律也与元素的富集系数和淋失系数波动一致。研究表明,暖湿气候作用下稳定性元素Al2O3、TOFe、TiO和非稳定性元素CaO、MgO、Na2O、K2O都能相对富集,与剖面所处的特殊的洼地地貌位置有关。常量化学元素的综合分析表明,这种元素变化旋回是由巴丹吉林沙漠晚更新世以来的干寒多风与温湿至暖湿气候变化所致,其根本原因与冰期、间冰期气候波动影响下东亚冬夏季风的“拉锯式”摆动有关。     

巴丹吉林沙漠查格勒布剖面微量元素反映的150 ka BP以来的气候变化

 通过对巴丹吉林沙漠查格勒布剖面150 ka BP以来地层层位中16种微量化学元素的分析发现:化学性质相对稳定的元素P、Mn、Zr、Cr、Pb、Rb、Nb、Y和相对活泼的元素V、Sr、Ni、Cu、Zn、As均随25个风成沙丘砂与黄土、古土壤、湖相、冲坡积砂土砾石层构成的沉积旋回显示为25个含量低-高变化旋回,呈跌宕起伏且多波动的锯齿状的元素相对迁移-聚集过程线。元素在风成沙中呈现的低值,揭示了干旱寒冷气候作用下风力的侵蚀搬运与堆积作用；在砂土砾石层特别是湖相、黄土和古土壤中相对富集,则与暖湿气候背景下剖面所处的特殊洼地地貌位置有关。上述变化特征主要是巴丹吉林沙漠南缘地区150 ka BP以来的25个干寒多风-温湿或暖湿的气候波动所致,其根本原因可能与全球冰期-间冰期气候波动影响下的东亚冬夏季风的“拉锯式”摆动有关。     

南昌市厚田剖面末次冰期风沙沉积的粒度分维特征及其揭示的古环境意义

赣江下游阶地上断续发育着系列沙丘砂－砂质古土壤序列，有助于探讨亚热带地区粒度分维特征对古环境的指示意义。在多次综合考察的基础上，选择南昌市新建区的厚田剖面开展工作，在OSL年代和粒度测试基础上，采用分形理论中的幂指函数关系法分析了粒度分维特征，并将其与黏粒体积分数、平均粒径、冬夏季风敏感粒径、南京葫芦洞石笋氧同位素进行对比。结果表明：1）厚田剖面的沙丘砂－砂质古土壤序列主要形成于末次冰期（14.9—77.0 ka），其中沙丘砂的分维值为2.04~2.62（平均值2.34），砂质古土壤为2.24~2.70（平均值2.51）。2）分维值与夏季风强度敏感粒径呈正相关性，与冬季风强度敏感粒径呈负相关性，且与粒度分选性密切相关，标准偏差越小则分维值越小，反之则越大。3）分维值在垂向上呈现峰谷交替旋回，峰值分别对应MIS2早期、MIS3c和MIS3a阶段，该时期夏季风强盛，气候暖湿，砂质古土壤发育；谷值分别对应MIS2晚期、MIS3b和MIS4阶段，该时期冬季风强盛，气候干冷，沙丘砂发育。说明厚田沙地在末次冰期发生了3次气候冷暖旋回，其中还明显记录了H5、H6的极端寒冷事件。由此可见，鄱阳湖地区的风沙沉积序列基本同步于区域乃至全球性气候变化事件。     

萨拉乌苏河流域MGS2层段粒度与CaCO3记录的千年尺度气候变化

测定、分析毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面MGS2层段的粒度与CaCO3,发现该层段不同沉积相粒度Mz和σ呈现峰谷变化,CaCO3含量在沙丘砂及其上覆的河流相和湖沼相中依次变化于0-2.94%(平均值0.39%)、0.14%-2.68%(1.43%)和0.39%-15.57%(8.82%),并与Mz呈显著相关,构成与沉积旋回波动韵律相同的5.5个峰谷交替的粒度与CaCO3旋回。研究表明,毛乌素沙漠冬季风盛行时期沙丘砂强烈堆积,CaCO3发生迁移;夏季风盛行时期河流相和湖沼相发育,粉砂和粘土含量增加,CaCO3相对聚集。这些旋回代表东亚冬夏季风千年尺度交替变化的气候旋回。     

萨拉乌苏河流域MGS1层段粒度与CaCO3记录的全新世千年尺度的气候变化

 毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面MGS1层段含有11个由古沙丘砂与河湖相或古土壤构成的沉积旋回。通过对该层段粒度和CaCO3的分析,发现其河湖沼相和古土壤的平均粒径、分选系数、偏度和峰态的值明显高于古沙丘砂;CaCO3含量在古沙丘砂及其上覆的河湖相和古土壤中依次变化于0.07%~0.32%（平均值为0.16%）、0.05%~1.50%（0.27%）和0.06%~1.42%（0.64%）,并与平均粒径呈显著相关（相关系数0.8）;构成与沉积旋回波动韵律相同的11个峰谷交替的粒度和CaCO3旋回,指示了全新世气候冷、暖的变化过程和东亚冬夏季风千年尺度交替变化的气候旋回。这些旋回中的冬季风主导时期可与北大西洋8 200、5 000、4 000、2 700、1 400 a BP等寒冷事件进行对比,和中国若干地点的气候波动具有良好对应关系,可能表明全新世东亚季风在全球大气、海洋、陆地和全球冰量变化的共同作用下,表现为干冷冬季风和暖湿夏季风的相互交替的千年尺度的气候变化特征。     

萨拉乌苏河流域MGS2层段主要氧化物变化及其指示的气候波动

萨拉乌苏河流域与MIS2相同时代的MGS2地层段记录了5.5个由风成砂与河流相或湖沼相构成的沉积旋回,通过对各沉积旋回的主要氧化物分析表明：河湖相中Al2O3、TOFE、K2O、MgO、CaO、Na2O、TiO含量通常明显高于风成砂,而SiO2含量则呈现相反的变化,构成了与沉积旋回相对应的5.5个主要氧化物变化旋回。结合各主要氧化物的化学迁移特性和剖面所在区域的地貌特征进行分析,认为该剖面的主要氧化物变化旋回是气候波动的反映,一个主要氧化物含量变动旋回指示了一个干冷-暖湿旋回,也即一个冬夏季风先后演替的气候旋回。MGS2持续的时间仅为12 ka,一个冬夏季风环境的变化大致平均仅需要2 ka,一个冬季风或者夏季风环境的平均持续时间大约1 ka。显然,这是一个千年尺度的环境变化。研究还表明,MGS2气候波动与晚冰期气候变化以及相关的Heinrich事件具有良好的对应关系。可以推断,MGS2记录的千年尺度环境变化是全球环境变化在本区域的反映。     

150ka B.P.以来萨拉乌苏河流域的CaCO3旋回

以米浪沟湾地层剖面作为萨拉乌苏河流域的典型剖面，探讨了150kaB.P.以来的CaCO3含量分布与气候变化的关系。1）该剖面CaCO3含量及其低-高变化同古风成沙与上覆河湖相或古土壤构成的没积旋回呈现出明显的对应关系。与米浪沟湾剖面的沉积旋回一样，CaCO3在分布上相应地构成了27个含量高低变化旋回。2)CaCO3在风成沙中含量的分布比较稀散，0.8%-7.18%，平均值2.50%；在河湖相和古土壤中土壤中相对富集，2.20%-14.90%，平均值5.74%。从而揭示出其时两者的气候背景是不同的，前者是干旱寒冷气候作用下的风力的侵蚀、搬运与堆积的产物；而后者则与暖湿气候环境下萨拉乌苏河流域地处鄂尔多斯高原和黄土高原这间特殊的低洼地貌位置有关。气候暖湿，河湖沼泽发育、成土成壤作用增强，低洼的集水条件有利于CaCO3的聚集。3）导致米浪沟湾剖面CaCO3的多旋回相对稀钐与聚集的根本原因可能是150kaB.P.以来北半球冰期-间冰期气候波动影响下乌素沙漠冬夏季风的多次更迭所致。     

萨拉乌苏河流域MGS4层段记录的末次冰期早冰阶气候波动

萨拉乌苏河流域米浪沟湾末次冰期早冰阶时期记录了5.5个由古沙丘砂与河流相、湖沼相构成的沉积旋回。对各沉积旋回的粒度及微量元素分析表明,河流相和湖沼相的平均粒径Mz、分选系数σ和SC/D的值明显高于古沙丘砂,河湖相中的微量元素Mn、P、Rb、Zr、V、Ni含量普遍较古沙丘砂含量高,而Ba、Co等则呈现相反的变化;这些气候代用指标的波动构成了与沉积旋回相对应的5.5个粒度及微量元素变化旋回,指示了该地末次冰期早冰阶至少经历了6次冷干和5次暖湿的气候波动,其中若干次气候回暖事件和冷干事件可与格陵兰冰芯和葫芦洞石笋等记录的D/O事件和Heinrich事件相对应。米浪沟湾剖面地层记录的千年尺度气候波动既是对东亚季风环流演变历史的体现,同时也是对全球气候变化的响应。     

九江市蓼花剖面末次冰期中晚期沉积的粒度端元特征与气候变化

鄱阳湖湖滨地区广泛分布着晚第四纪风沙沉积序列。在星子县沙岭沙山进行野外调查后选择蓼花剖面开展工作,测试了地质时代和粒度,对粒度结果使用端元分析模型进行研究,探讨该区域末次冰期中晚期的气候变化规律。结果显示：该剖面由湖相-古土壤-沙丘砂等沉积相叠覆堆积组成,形成于末次冰期中晚期（48.8—17.1 ka）。端元分析模型将粒度数据分解出3个不同的粒度端元,不同端元组分在垂向上呈峰谷交替的旋回变化,EM1代表粉砂端元组分,峰值对应湖相和古土壤发育时期;EM2和EM3代表中砂—粗砂端元组分,峰值对应沙丘砂发育期,这些峰谷交替变化的规律指示了末次冰期的季风演变以及气候波动变化,万年尺度上表现为LH10 (48.8—39.9 ka)和LH3～LH5 (28.1—17.1 ka)的冬季风强盛期,分别对应深海氧同位素的MIS3b和MIS2阶段。LH6～LH9 (39.9—28.1 ka)为温暖的夏季风时期,对应深海氧同位素的MIS3a阶段。这些变化与YZ洞石笋氧同位素以及格陵兰冰心有良好的对应,与全球气候变化基本一致。     

毛乌素沙漠东南缘滴哨沟湾剖面DGS1层段粒度特征及其指示的全新世气候变化

分析滴哨沟湾剖面全新统DGS1段的粒度数据,认为流动沙丘砂、泥炭、砂质古土壤、古固定-半固定沙丘砂到湖沼相和次生黄土的颗粒总体上变细,分选变差。结合腹足类动物化石和湖沼相地层中石英砂粒表面电镜扫描,认为DGS1粒度结果实际上是全新世以来多次冬夏季风的交互演替过程的气候-地质记录。据此,将DGS1粒度信号记录的全新世气候分为4个阶段——全新世早期好转期、全新世鼎盛期、大暖期向寒冷期转变波动期和降温不稳定的沙漠化频繁变化时期。     

腾格里沙漠南缘土门剖面末次间冰期5e的主量元素特征及其记录的古气候

腾格里沙漠南缘地处中国西北沙漠与黄土交错带,也是东亚冬季风与夏季风交替控制的过渡地带,其对全球气候变化十分敏感,是研究古气候与古生态的理想地点。选择该区域一典型剖面即"土门剖面"(TMS)为代表,通过野外考察、采样和室内采用X-射线荧光光谱仪进行主量元素测试,探讨了以该剖面主元素氧化物为气候代用指标指示的腾格里沙漠沙漠南缘末次间冰期5e(MIS5e)的古气候变化。年代相当于MIS5e的土门剖面末次间冰期5e层段(TMS5e)由16层风成砂、11层湖积黄土和5层湖相构成,记录了14.5个风成砂与湖相或和湖积黄土构成的沉积旋回与元素旋回。分析结果显示,该层段8种主量元素的含量高低依次为:SiO₂ >Al₂O₃ >CaO >TOFE(FeO+Fe₂O₃) >K₂O >MgO >Na₂O >TiO₂,平均值依次为64.11%、11.31%、5.15%、4.08%、2.37%、2.26%、2.01%、0.41%。这些主量元素在TMS5e层段的垂直方向上呈两组镜像对称变化:一组为SiO₂,其含量在风成砂层位显峰态,而在湖相和湖积黄土层位显谷态;另一组为Al₂O₃、TOFE、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、TiO₂,它们在风成砂层位呈谷态,在湖相和湖积黄土层位显谷态。土门剖面TMS5e层段的主元素氧化物指示的MIS5e腾格里沙漠南缘的气候是不稳定的,经历了14.5次暖湿与冷干交替的气候波动,且可划分为TMS5e5(139~129.30 ka BP)、TMS5e4(129.30~124 ka BP)、TMS5e3(124~119.50 ka BP)、TMS5e2(119.5~116.5 ka BP)和TMS5e1(116.5~113.70 ka BP)等5个亚段,其在时代上与末次间冰期5eGRIP冰芯δ¹⁸O记录的5个阶段具有遥相关关系。该研究深化了对我国西北季风边缘区MIS5e古气候状况的了解,也为国际上仍有争议的"MIS5e气候是不稳定"的理论观点提供了有力的地质证据。     

闽东南沿海老红砂的地球化学特征

闽东南沿海老红砂的地球化学分析表明,B、Ga、Sr、Ba、K、Cr、Ni和V等微量元素含量及B/Ga和Sr/Ba比值指示老红砂应为陆相沉积,其磷酸钙组分和古盐度亦指示为陆相。老红砂的化学全量组合特征与花岗岩风化壳相似,但SiO₂含量较花岗岩风化壳大,而Al₂O₃的含量明显少于花岗岩风化壳。从老红砂垂直剖面变化看,其硅铝铁率一般从上往下增加,分解系数(Fe₂O₃/MgO)一般从上往下减少。     

南大洋普里兹湾沉积物中锗的含量与分布

本文利用中国第21-27次南极考察期间获得的沉积物样品,对南大洋普里兹湾沉积物中锗（Ge）的含量以及分布特征进行了初步研究。结果表明：普里兹湾表层沉积物中总Ge（Getotal）的含量在1.14×10-6~2.35×10-6之间变化,平均含量为1.71×10-6,最高值出现在湾外深海区P3-9站,最低值出现在湾内冰架边缘附近的P4-13站。在研究海域表层沉积物中生源Ge（Gebio）占Getotal的百分含量在16-68%之间变化。在表层沉积物中Gebio与Getotal分布变化趋势总体上相近,以67°S为界均呈现湾外高于湾内的趋势,在柱状沉积物中Ge的垂向分布呈现表层高于底层趋势。在普里兹湾湾内非冰间湖区域的表层沉积物中Gebio与生物硅（BSiO2）呈现一定的正相关,在P3-16站位柱状沉积物中Gebio与BSiO2垂向分布相似。     

粒度和磁化率记录的毛乌素沙地东缘全新世气候变化

通过对毛乌素沙地东缘大柳塔剖面地层沉积物粒度及磁化率特征的分析，结合光释光测年结果，探讨了毛乌素沙地全新世气候变化。结果表明：（1）剖面沉积物粒度组成以中砂、粗砂为主，古土壤中黏粒组分含量高（3.32%），风成砂中几乎不含黏粒组分（0.01%），粒度参数的平均粒径M_z和分选系数σ也表现为古土壤高值、风成砂低值；（2）磁化率在全剖面呈有规律的变化，低频、高频磁化率在古土壤中呈高值，湖沼相、弱成壤次之，风成砂最小；低频磁化率χ_lf与黏粒（<2 μm）含量、平均粒径M_z呈显著正相关，垂向剖面上变化规律一致，指示了相似的气候环境意义；（3）毛乌素沙地在10.39 ka BP附近存在明显的3次冷干-暖湿气候波动；10.39~9.34 ka BP，气候冷干，风沙活动盛行；9.34~8.68 ka BP，冬季风衰退，夏季风增强，成壤作用强烈；8.68~8.29 ka BP，气候寒冷干燥；8.29~2.72 ka BP，气候整体温暖湿润，在6.55~3.80 ka BP达到鼎盛后转向冷干；2.72~1.34 ka BP，冬季风占主导，沙丘活化，沙漠扩张；1.34 ka BP至今，逐渐接近现代气候。毛乌素沙地的全新世气候变化是东亚冬、夏季风此消彼长作用下全球气候变化的区域响应。     

末次间冰期我国半干旱盆地Rb、Sr的迁移聚集规律与环境演变——以萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面研究结果为例

萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面末次间冰期层系记录了8.5个有风成的古沙丘砂与河湖相和/或古土壤构成的沉积旋回。该层系Rb、Sr元素含量分布具有明显的规律,主要表现为古沙丘砂中的Rb、Sr含量相对迁移,而在上覆河湖相和/或古土壤中相对聚集,构成末次间冰期的Rb、Sr含量迁移与聚集的8.5个元素旋回。研究表明,由Rb、Sr含量变化构成的这些旋回主要是由干冷暖湿气候波动所致。该地末次间冰期层系由上至下可划分为5个层段,即MS1~MS5。Rb、Sr含量在MS1、MS3、MS5和MS2、MS4分别呈现明显的峰态和不同程度的低谷,揭示出前者与后者分别是受到暖湿和干冷气候影响的阶段。据此,可以将 MS1、MS2、MS3、MS4和MS5依次在气候性质和阶段上可与GRIP冰芯和Sulu 海MIS5a、5b、5c、5d、5e诸亚段进行对比。研究亦表明,河湖相和古土壤Rb/Sr曲线却都不尽是峰态,黄土高原Rb/Sr值的气候意义并不完全适宜说明半干旱盆地或洼地的古环境变化。     

他念他翁山中段第四纪冰川沉积物时空分布特征与环境

他念他翁山中段位于横断山脉西部,保留着良好的第四纪冰川遗迹,论文以该地区第四纪冰川沉积物为主要研究对象,通过光释光(Object-source lighting, OSL)测年、粒度、磁化率、矿物及化学元素分析等方法,探讨研究区第四纪冰川沉积物在不同时期的沉积学、矿物学、环境磁学以及元素地球化学特征,结合相关环境指标分析该区的环境特点。研究表明：① 冰川沉积物总体沉积特征是大小混杂、无层理、无分选、风化程度由倒数第二次冰期到新冰期依次减弱。② 研究区冰川沉积物细粒部分在粒度频率曲线上主要呈现双峰或多峰,反映出沉积物的物质来源复杂、形成动力多样。冰碛物的平均粒径在空间上表现出距冰川作用源头越远粒径越小的规律,主要是受冰川作用强度和风化时间长短的影响。③ 冰川沉积物的磁化率值为8.72×10^-8~298.00×10^-8 m³·kg^-1,其中冰水沉积物磁化率的平均值(178.51×10^-8 m³·kg^-1)和波动幅度(17.43×10^-8~298.00×10^-8 m³·kg^-1)要大于冰碛物(平均值19.82×10^-8 m³·kg^-1,波动幅度8.72×10^-8~42.95×10^-8 m³·kg^-1),反映出磁铁矿集中分布的粒级与冰水沉积物组成的粒级相似。④ 地球化学和矿物学指标反映青古隆地区古气候的总体特征为寒冷干燥,其中在末次冰盛期时气候最为干旱,末次冰期中冰阶时气候较为干旱、降水量相对于末次冰盛期有所增加,倒数第二次冰期降水量相对于末次冰盛期和末次冰期中冰阶较多,但气温较低。