中国黄土研究新进展 (二)古气候与全球变化

本文扼要介绍最近几年来在中国黄土高分辨率气候地层、第四纪古气候演化型式以及冷期和暖期中黄土高原古气候空间格局研究方面的一些新进展。根据土壤地层学与地球化学、地球物理学手段的结合,2.5 Ma来的中国黄土系列可划分出37个大的气候旋回,其中含74个气候阶段,这74个气候阶段又可细分为110个次级阶段。第四纪气候振荡的幅度受气候周期长短所控制。从冷期到暖期的气候转换具有突变性,从暖期到冷期的气候转换具有渐变性。冷期堆积的黄土与暖期形成的土壤在性状上都有地带性分布的特征。     

中国黄土研究新进展 (二)古气候与全球变化

本文扼要介绍最近几年来在中国黄土高分辨率气候地层、第四纪古气候演化型式以及冷期和暖期中黄土高原古气候空间格局研究方面的一些新进展。根据土壤地层学与地球化学、地球物理学手段的结合,2.5 Ma来的中国黄土系列可划分出37个大的气候旋回,其中含74个气候阶段,这74个气候阶段又可细分为110个次级阶段。第四纪气候振荡的幅度受气候周期长短所控制。从冷期到暖期的气候转换具有突变性,从暖期到冷期的气候转换具有渐变性。冷期堆积的黄土与暖期形成的土壤在性状上都有地带性分布的特征。     

银川盆地中更新世以来的孢粉植物群古气候旋回探讨

利用银川地区孢粉时间序列的随机数字滤波分析的研究成果 ,应用频谱分析方法探讨银川盆地孢粉植物群气候波动特征 ,确定 0 .80MaB .P .以来存在 6 0× 10 4 a、30× 10 4 a、10 (或 6 )× 10 4 a的准周期 ,依据孢粉植物群的时空分布建立了该区多重气候旋回模型。该模型将该区 0 .80MaB .P .以来的气候划分为 1个 0 .6 0Ma的气候幕 ,3个 0 .30Ma的气候期 ,10个 0 .10 (0 .0 6 )Ma的气候段。并且讨论了模型与自然环境演变的关系 ,指出 0 .80～ 0 .5 5MaB .P .期间为冷凉旋回 ,0 .5 5～ 0 .2 0MaB .P .期间为暖温旋回 ,0 .2 0MaB .P .～今为冷凉旋回     

青海都兰地区1835年来的气候变化──来自树轮资料

根据在青海都兰地区采集的树轮所建立的树轮年表资料，分析了年表与气候要素间的相关关系，讨论了1835年来的冷暖变化，得出：在近2000年间，该地区有10次冷期和11次暖期。其中，最长的暖期是819～1086年间，持续长达268年，显示了中世纪暖期某些特征；最长的冷期是623～818年间，长达196年。而且，持续时间在100年以上的暖期只有两次，而冷期有5次。作者认为，在这1835年间，该地区是以寒冷气候为主的，但是自小冰期以来，气候明显转暖，这种变暖的趋势一直持续到现在。     

THE RELATIONSHIP BETWEEN ENVIRONMENTAL CHANGES AND HUMAN ACTIVITIES DURING THE MEDIEVAL WARM PERIOD AND THE LITTLE ICE AGE IN OTINDAG SANDLAND BY OSL DATING

为了深入了解中世纪暖期和小冰期浑善达克沙地环境变迁与人类活动的关系,对沙地5个具有代表性的风成砂——砂质土剖面序列进行了光释光测年研究.结合粒度、磁化率、烧失量等气候替代性指标及地层中的文化遗存分析,得到了浑善达克沙地近2ka来的环境变迁记录:距今1.45～1.10ka和0.83 ～0.58ka,浑善达克沙地发育砂质土层,气候温暖湿润,与中国唐朝暖期和元朝暖期相对应,欧洲此时经历了中世纪暖期,该地自然环境条件比较优越,旱作农业文化发展.距今1.10～0.83ka和0.58 ～0.20ka,浑善达克沙地发育浅黄色砂层,气候干旱寒冷,沙丘活化,分别与我国宋辽和清朝冷期相对应,其中宋辽冷期是中世纪暖期的气候波动,清朝冷期则对应千欧洲小冰期,游牧文化发展.浑善达克沙地地层序列、气候替代性指标及其所保存的人类文化遗存揭示了自然环境与人类活动的相互关系.2ka以来,气候经历了暖湿与冷干的交替变化,自然环境变化影响了人类生产生活方式.沙地气候事件可能对我国相应时期朝代的兴亡产生过重大影响.     

西沙群岛琛科2井珊瑚礁钻孔天文年代标尺的建立及天文周期记录

珊瑚礁能够灵敏地记录过去气候变化过程，对于长尺度气候记录而言，高精度的地层年代框架能为区域和全球事件对比提供精确的年代约束。文章以南海西沙群岛琛科2井的珊瑚礁钻孔为研究材料，选取对沉积旋回反应灵敏的非磁滞剩磁(ARM)作为气候替代指标进行旋回分析。ARM分段深度域频谱分析结果显示其存在稳定的代表斜率调制周期约1.2 Ma和长偏心率周期约405 ka的沉积旋回。基于以上识别出的沉积旋回，分别利用轨道参数理论滤波曲线对0～878.21 m的深度域ARM数据序列进行分段天文调谐。最终将珊瑚礁起始发育的天文年代厘定为约19.2 Ma,分辨率可以达到十万年的轨道尺度，可以与Sr同位素年代相互校准。时间域的ARM频谱分析发现，整个中新世以来约1.2 Ma的斜率调制周期在南海珊瑚礁沉积地层中最明显，约405 ka和约95 ka的偏心率周期及约173 ka的斜率调制短周期均不连续。这表明斜率调控的百万年尺度的轨道周期可能对南海珊瑚礁的演化起着主要的调控作用，而珊瑚礁沉积记录的主控周期的改变可能是其对南北半球冰川作用气候效应的及时响应。     

青藏高原末次冰消期气候演化特点及其与格陵兰、欧洲的异同

根据生物、湖泊及冰川地层记录,分析了青藏高原末次冰消期的气候演化特点,并将其与格陵兰、欧洲气候演化序列进行了对比分析.结果表明,末次冰消期的气候演化大致可分为两个阶段:前一阶段为暖期,但波动频繁;格陵兰、欧洲在经历了H1事件后,迅速转暖,Bolling期比Allerod期气候更为适宜;而青藏高原渐趋回暖,夏季风降水逐渐增加,存在由冰融水与降水增加所形成的高湖面,气候温湿,进入一次湖泊扩涨期;大部分记录指示Allerod期比Bolling期气候更为适宜.后一阶段为冷期,格陵兰、欧洲气候恶化并显示出有回返冰期的气候特点;青藏高原气候严酷、荒漠扩展、冰流推进、湖面下降.气候演化的这种异同性表明:格陵兰、欧洲与青藏高原气候系统彼此存在联系,特别是在冷期;而在暖期,气候演化表现出各自的特点.气候演化格局所呈现的可比性,可能是通过冷期的一致而体现的.     

古气候变化的石笋同位素记录研究——以桂林盘龙洞为例

本文以桂林盘龙洞的研究工作为例，选择大型石笋剖面，在沉积学分析学研究的基础上，采用目前最先进的测年技术———ＡＭＳ１４Ｃ法，配合Ｕ系及稳定同位素地球化学综合手段，系统提取气候信息，建立了桂林地区３．６万ａ来气候变化的基本模式。该区末次冰期３．２～３．６万ａ时，年平均气温最低８～９℃。全新世在总的暖和、潮湿气候背景下，可划分出由暖到冷的３个气候旋回，每个旋回持续约３０００ａ左右，暖期年平均气温高于现今３～４℃，冷期低于现今３℃左右，可鉴别的次一级冷期可与我国５０００ａ物候记录资料进行对比。     

云南鹤庆盆地近1Ma来的气候序列重建初探

云南鹤庆盆地近1Ma来的孢粉植物群很好地揭示了本区的环境演化过程。本文利用植物生态位知识,通过模糊数学方法对鹤庆(QH)孔孢粉序列所记录的古气候信息进行重塑,建立了近1Ma来的年均温、年降水量及年较差序列,并将本区气候演化分为4个气候旋回,32个气候期。该序列可与黄土-古土壤序列及海洋^δ18O阶段对比,但冷暖波动的幅度及降温时段持续的长短有其特色,表明本区气候既受全球气候变化的控制,又受青藏高原阶段隆升的制约;近1Ma来气温的波动幅度呈递增趋势,0.30MaB.P.尤其显著;冷、暖段间年均温的变化幅度由第一气候旋回的7℃增大到第三气候旋回的9℃(按4次平滑值计算),而样点的实际最大差值由8℃增至16℃;最强烈的降温发生在第二气候旋回中的0.45～0.14MaB.P.时间段,这与玉龙雪山冰川活动规模最大相一致;降温时年降水量及年较差值增大,证实近1Ma来,西南季风区的气候组构与东南季风区不同。     

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。     

甘肃酒泉Q_(y1)钻孔磁性地层划分与对比

甘肃第四纪地质研究取得了丰硕成果，但因各家对第四纪地层划分的原则和依据不统一及其他原因，致使第四纪划分的一些基本问题尚无统一意见。为建立河西走廊地层层序，本文依据酒泉Ｑｙ１钻孔磁性地层特征、热释光测试成果、１４Ｃ资料及岩石地层特征进行地层划分。依据区域地质资料和古地磁成果，确定第四纪下限为２．４８Ｍａ，中更新世下限为０．７３Ｍａ，晚更新世下限为０．２０Ｍａ，全新世下限为０．０１２Ｍａ。     

依牙形刺论Gallowayinella()的时代和长兴阶的底界

类Ｇａｌｏｗａｙｉｎｅｌａ长期以来被当作长兴阶的带化石，是长兴阶底界的标志。江西上高七宝山剖面表明Ｇａｌｏｗａｙｉｎｅｌａ富集层并非像以往认为的那样是稳定的一层，在此剖面上至少有二层：下层在Ｃｌａｒｋｉｎａｌｅｖｅｎｉ带之下，其上下均有典型的吴家坪期的菊石（Ｋｏｎｇｌｉｎｇｉｔｅｓ等）；上层与吴家坪期的牙形刺Ｃｌａｒｋｉｎａｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ，Ｃ．ｇｕａｎｇｙｕａｎｅｎｓｉｓ，Ｃ．ｄｅｍｉｃｏｒｎｉｓ，Ｃ．ｌｉａｎｇｓｈａｎｅｎｓｉｓ共存。这一事实表明Ｇａｌｏｗａｙｉｎｅｌａｍｅｉｔｉｅｎｅｎｓｉｓ是吴家坪期的而不是长兴期的。为此建议，长兴阶的底界不用类定义，而以牙形刺Ｃｌａｒｋｉｎａｓｕｂｃａｒｉｎａｔａ和／或Ｃ．ｗａｎｇｉ的首次出现为准。     

直进演化抑或分支演化──中国的人类化石证据

和县、巢湖、周口店和金牛山的人类化石表明,直立人有可能延续到0．200MaB．P,智人至少可上溯到0．310MaB．P。考虑到郧县人类化石有可能是代表智人,而不是代表直立人,则智人的历史可提早到蓝田直立人的年代。直立人与智人在生存年代上的重叠,提示了人属成员的演化不是以“直进演化”的形式实现的,如果把直立人和智人看成是两个不同的种的话。     

A terrestrial record of Last Interglacial climate preserved by voluminous debris avalanche inundation in Taranaki,New Zealand

At Airedale Reef, western North Island, New Zealand, a ca. 4 m thick volcanogenic debris avalanche deposit has facilitated the preservation of an enveloping sequence of peats with interbedded andesitic tephras spanning marine isotope (MIS) 5. The sequence closely overlies a wave‐cut terrace correlated to MIS 5e and, in turn, is overlain by andic beds with tephra interbeds including the Rotoehu and Kawakawa tephras deposited during early MIS 3 and mid‐MIS 2, respectively. Pollen analysis of the organic sequence shows a coherent pattern of fluctuating climate for the Last Interglacial–Last Glacial transition that corresponds with marine isotope stratigraphy and supports the contention that orbital variations were a primary factor in late Quaternary southern mid‐latitude climate change. A five‐stage subdivision of MIS 5 is clearly recognised, with marine isotope substage (MISS) 5b drier than MISS 5d, and the cooling transition from 5a to MIS 4 also may have been comparatively dry and characterised by natural fire, perhaps associated with volcanism. Several other examples of volcanic impact on vegetation and the landscape are evident. The Airedale Reef sequence exhibits strong similarities with fragmentary MIS 5 pollen records preserved elsewhere in New Zealand and enables the proxy record of southern mid‐latitude climatic variability during the Last Interglacial–Glacial cycle to be extended. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

过去600万年黄土高原夏季风周期的阶段性演化及其强迫因子初探

运用小波分析与传统谱分析技术相结合的手段,对甘肃省西峰的一套黄土-古土壤-红粘土记录过去6Ma夏季风气候代用指标的时间序列进行了周期谱演化分析,初步探讨了晚新生代以来黄土高原风尘记录所反映的周期演化特征.结果表明,轨道尺度的周期随时间演化,在北半球大冰期来临前后具有不同的响应特征.在3.1MaB.P.之前,主导周期以41000a和21000a为主,可视为对轨道要素变化的响应;3.1MaB.P.之后,0.1Ma的周期分阶段地趋于主导地位.其中,3.1MaB.P.,1.2MaB.P.和0.6MaB.P.准0.1Ma周期的出现可以同现有资料所反映的青藏高原加速隆升相对应,可能指示了气候演变中的构造影响.过去6Ma东亚夏季风记录中的准0.1Ma周期除与轨道要素变化的非线性响应有关外,很可能与青藏高原的阶段性隆升效应有关.     

石笋记录的印度季风Heinrich 2事件结束过程

H2事件是发生于末次冰盛期的一次显著的气候突变事件,对理解千年气候事件和内部机制具有重要意义.然而,目前具有高精度和精确定年的H2事件气候记录依然很少,这在很大程度上限制了对H2事件起止时间、内部细节和触发机制的进一步研究.本研究基于印度东北部乞拉朋齐洞(Cherrapunji Cave)具有年纹层的石笋CHE-2 (总长940 mm)的21个U-Th年代、 2701条纹层的计数和259个δ18O数据,重建了25. 50~24. 76 ka B. P.和24. 38~22. 42 ka B. P.(99. 5~437. 0 mm样品段)期间石笋δ18O的高分辨率(24. 38~23. 08 ka B. P.时段平均分辨率8年,其他时段平均分辨率14年)、精确时间序列,刻画了印度东北部地区H2事件的结束过程和精细结构.研究表明,乞拉朋齐洞石笋记录的H2事件结束时段为 24. 280±0. 028~23. 436±0. 028 ka B. P.,共持续 844±3年,振幅约为1. 9‰,事件发生时间在误差范围内与东亚季风区石笋记录和格陵兰冰芯记录同步,在此期间,δ18O记录呈现了两次负偏过程(24. 28~24. 17 ka B. P.和23. 90~23. 44 ka B. P.)和一段相对稳定过程(24. 17~23. 90 ka B. P.),叠加了多个百年-十年际尺度的气候振荡.本研究得到的高分辨率δ18O精确时间序列对于改善气候模型和检验气候事件假说有一定意义.从亚洲季风区与高纬地区同时段H2事件记录的对比来看,其发生机制可能主要包括以下几个方面: 1)淡水注入北大西洋导致AMOC减弱,北高纬温度降低,推动ITCZ南移;北高纬温度变化的信号通过西风带和蒙古冷高压传递到亚洲季风区,从而影响亚洲夏季风;2)H2事件结束过程可能受到南极缓慢变暖的影响;3)低纬和青藏高原的变化也可能对H2事件产生复杂的影响.这些依然有待更多的高分辨率记录和气候模拟结果的进一步验证.     

Quaternary Volcanic Activities in Shandong Peninsula and Northern Parts of Jiangsu and Anhui Provinces

Quaternary volcanic rocks often coexist with loess,as observed in the same geologic sections in the Shandong Peninsula and northern parts of Jiangsu and Anhui provinces.The development age of Shandong loess in close to that in the middle reaches of the Yellow River.Loess strata are of synchronous implication in the loess belt of North China.So the ages of volcanic activities can be es-timated approximately from the stratigraphic relations between loess layers and volcanic rocks.The re-sults of dating of the Quaternary volcanic rocks,baked layers and the TL dates of loess samples sug-gest that the Quaternary volcanic activity can be divided into 4 stages in the region studied,with the ages being 1.15-1.03,0.86-0.72,0.55-0.33 and 0.02 Ma B.P.respectively .The occurrence of tephra in the Shandong loess sections is possible due to multiple episodes of volcanism during the Quaternary time.     

西沙礁相第四纪地层初步研究

本文根据西沙三个全取芯钻孔的纵向序列,结合部分年代学数据,开展了岩石地层学、生物地层学、碳、氧稳定同位素和地球化学地层学研究,对西沙礁相第四纪地层进行了划分。整个第四系称西沙群,下更新统称永兴组,中更新统称琛航组,上更新统仍沿用石岛组,全新统称为西沙洲组。这一新的系统划分,对海陆第四纪地层间的互相对比提供了一定的依据。     

对山东省第四纪史家沟组划分的再认识

史家沟组的时代归属一直存在争议。在系统梳理山东省史家沟组地层划分沿革的基础上,对蓬莱、长岛和无棣3个地区的11个史家沟组露头剖面进行系统采样,获取了14个K-Ar年龄和2个ESR年龄,通过与前人测年数据对比分析,发现在山东境内仅在无棣碣石山(0.87 Ma)和蓬莱市北沟镇迎口山(1.51 Ma)出露有第四纪更新世玄武岩,其他测试年龄均为新近纪(9.24~5.02 Ma)。蓬莱和长岛地区的玄武岩地层多属中新世晚期(蓬莱北沟镇迎口山除外)尧山组,仅有少量属第四纪史家沟组。建议将无棣大山、蓬莱北林院迎口山区域玄武岩划为第四纪,其他区域出露的第四纪史家沟组划为新近纪。     

中国第四纪古气候环境的重建

本文就如何重建第四纪古气候环境问题进行讨论。气候的演化和变更是环境系统中最重要的因素,第四纪冰川作用是反映这一因素中最为重要的事件之一。第四纪沉积物是古气候信息储存的主要场所,因此,系统地研究第四纪地层的地球物理特征、地球化学信息反馈、生物的演替等方面问题极为重要。在此基础上确定其地层的时间尺度、构造运动的程式,以及它们之间的相互关系,加以分析论证,建立起第四纪古气候环境的演化格局。