东天山黑沟流域冰川沉积序列及OSL测年研究

黑沟源于东天山最大现代冰川作用中心博格达峰的南坡. 在第四纪冰期与间冰期旋回中,该流域的冰川均发生过多次规模较大的进退,在谷中留下了较为完整的冰川沉积序列. 这些冰川地形包含有重要的古气候变化信息,对其研究可重建黑沟流域的冰川演化史. 应用OSL对该流域的冰川沉积物进行定年,测定结果表明冰水沉积物（沙质透镜体）比冰碛物更适宜应用单片再生剂量（SAR）测年技术进行测定. 基于测得的年龄并结合地貌地层学原理可初步得出：晚第四纪期间,黑沟流域共发生了5次规模较大的冰川作用,分别为全新世期间的小冰期（16世纪以来冷期的冰进）与新冰期（距今3~4 ka的冰进）,末次冰期晚冰阶（MIS 2）与早冰阶（MIS 4）以及倒数第二次冰期（MIS 6）.     

乌鲁木齐河源冰碛物的ESR测年研究

应用ESR测年技术对采自乌鲁木齐河源区上望峰、下望峰与高望峰的冰碛物进行了测年, 上望峰冰碛年代为(35±3.5) ka BP; 下望峰冰碛3个年代分别为(171.1±17) ka BP、 (176±18) ka BP、 (184.7±18) ka BP; 高望峰冰碛年代为(459.7±46) ka BP. 经对ESR测年结果的可靠性讨论并结合地貌地层与已有的14C年代、 ESR年代数据得出: 上望峰冰碛沉积于MIS 2相对应的末次冰期晚期; 下望峰冰碛系两次冰川作用沉积的, 公路之上冰碛于MIS 4相对应的末次冰期早期沉积的, 以下老的冰碛沉积于MIS 6相对应的冰期; 河源区最老的冰碛高望峰冰碛形成于MIS 12相对应的冰期. 高望峰冰碛年代同时还表明本段天山至少于此时已经上升到与当时冰川气候相耦合的高度, 进入了冰冻圈, 开始发育冰川.     

天山乌鲁木齐河流域冰川地貌与冰期研究的回顾与展望

乌鲁木齐河源于天山北列喀拉乌成山的北坡,区内保存着形态多样、较为清晰的第四纪冰川侵蚀与沉积地形.经过老中青数代人的考察研究,取得如下研究成果:1)查清了河源区冰川地形的分布与特征,运用冰川沉积学与地貌地层学原理对乌鲁木齐河出山口处的扇形地进行了冰川与非冰川成因的鉴别;2)基于地衣法、常规14 C与AMS14 C、TL、ESR、CRN(10Be)等多种定年方法的测年结果,并结合地貌地层学原理,建立了乌鲁木齐河流域小冰期、新冰期、末次冰期(MIS 2～4)、MIS 6与MIS12较完整的冰川演化序列,为我国第四纪冰川研究树立了一个典型范例.展望未来,乌鲁木齐河源区的冰川地貌演化模拟与古环境重建等需作进一步研究,喀拉乌成山南坡的冰川地形有待进行综合定年;若以乌鲁木齐河源流域冰期序列为参照,冰川发育与天山的构造抬升以及东、中与西段天山冰川发育是否具有一致性,天山地区是否保存有更老冰碛等科学问题尚待深入探讨.     

天山南坡渭干河流域地表水资源量及其变化趋势

渭干河流域由木扎提河、卡普斯浪河、台勒维丘克河、卡拉苏河、克孜尔河5条支流汇合而成, 支流均发源于天山南坡, 单独出流, 汇集于拜城盆地的克孜尔水库, 始称渭干河.渭干河是天山南麓三大河流之一, 主要支流木扎提河发源于汗腾格里峰东坡的冰川集结区, 河流源头多接冰川, 以冰川融水为主要补给源.5条支流多年平均实测径流量27.98×108m3, 干河流域地表水资源量为31.59×108m3, 其中地表水资源可利用量为26.05×108m3.从渭干河流域的河川径流量组成可以看出, 集水区河水来源于冰川融水、融雪径流、降雨径流, 冰川融水量变化和降水量的波动, 控制着河流径流量的大小变化.利用现有的观测数据和研究成果粗估分析流域地表水资源的变化趋势, 预计近、中期径流量会相应增多.     

天山南坡渭干河流域地表水资源量及其变化趋势

渭干河流域由木扎提河、卡普斯浪河、台勒维丘克河、卡拉苏河、克孜尔河5条支流汇合而成,支流均发源于天山南坡,单独出流,汇集于拜城盆地的克孜尔水库,始称渭干河.渭干河是天山南麓三大河流之一,主要支流木扎提河发源于汗腾格里峰东坡的冰川集结区,河流源头多接冰川,以冰川融水为主要补给源.5条支流多年平均实测径流量27.98×108m3,干河流域地表水资源量为31.59×108m3,其中地表水资源可利用量为26.05×108m3.从渭干河流域的河川径流量组成可以看出,集水区河水来源于冰川融水、融雪径流、降雨径流,冰川融水量变化和降水量的波动,控制着河流径流量的大小变化.利用现有的观测数据和研究成果粗估分析流域地表水资源的变化趋势,预计近、中期径流量会相应增多.     

天山乌鲁木齐河源末次冰期冰川沉积光释光测年

乌鲁木齐河源地区是中国冰川遗迹保存最丰富、地貌最典型的区域之一,是根据冰川遗迹重建第四纪冰川历史的理想地区。大量的研究工作以及技术测年结果也使其成为试验冰川沉积光释光（optically stimulated luminescence,OSL）测年可行性的理想地点。共采集了6个冰碛及上覆黄土样品用于光释光测年。提取38~63 μm的石英颗粒,运用SAR-SGC法测试等效剂量。各种检验表明测试程序是适用的。通过地貌地层关系、重复样品、已有年代的对比等方法,检验该地冰川沉积OSL测年的可行性。结果表明,OSL年代结果与地貌地层新老关系非常吻合,与已有的其他测年技术的年代结果也具可比性,表明这些样品的OSL信号在沉积之前晒退较好,OSL年代是可信的。冰川观测站侧碛垄的OSL年代为14.8±1.2 ka;9号冰川支谷口附近冰碛的OSL年代为13.5±1.1 ka和17.2±1.3 ka;上望峰冰碛的OSL年代为20.1±1.6 ka。综合OSL年代结果与此前其他测年结果,这几套冰碛垄形成于深海氧同位素MIS 2阶段应该是比较统一的认识。上望峰冰碛上覆黄土的OSL年代（10.5±0.8 ka）也印证了该结论。OSL年代指示上望峰冰碛对应于末次冰期最盛期,冰川观测站和9号冰川支谷谷口冰碛对应于晚冰期。下望峰冰碛的OSL年代为36.3±2.8 ka,对应于MIS 3阶段。下望峰冰碛的形成时代,仍有待更多沉积学以及测年工作进一步确定。     

天山末次冰期以来干旱化过程的冰川证据

依据天山7个有确切年代学资料的典型地区进行冰川面积和平衡线高度等重建,揭示天山地区末次冰期以来冰川经历的扩张和收缩过程。冰川规模在MIS 4~MIS 3大幅度扩张,形成大规模的复合型山谷冰川和山麓冰川;MIS 2冰川扩张显著,但远不及MIS 4~MIS 3,许多山区形成大型山谷冰川;全新世新冰期NG和小冰期LIA都略有扩张,冰碛垄分布在现代冰川外围,冰川类型与现在一致。冰川平衡线高度的降幅亦表现为MIS 4~MIS 3最大,MIS 2以后降幅递减。MIS 4~MIS 3天山冰川大规模扩张与欧亚冰盖演化,巨大冰前湖泊、广阔的湿地的形成为西风提供更多水气带到天山有关;MIS 2至今,随着欧亚冰盖减小到消失,西风带来的水气渐少,干冷的蒙古高压逐渐加强,制约了冰川规模扩张。     

青海大煤沟新元古代冰碛岩的发现及地质意义

柴达木盆地东北缘大煤沟剖面发现新元古代冰川沉积,该套冰川沉积物保存了擦痕、镜面以及混杂堆积等冰川作用痕迹。这种冰川融出碛是冰川融化之后冰川内陆源碎屑物质垂向卸载的产物。通过对前述沉积特征的描述及对各类沉积构造形成机理的解释,建立了"冰川-冰河"沉积模式。这套冰川沉积的发现证实柴达木盆地东北缘地区经历过新元古代早期冰川事件。该冰碛岩所指示的冰川事件发生在800~740 Ma左右,不会晚于730 Ma,年代上应该与Kaigas冰期对应。保存这套冰碛岩的地层也并非早侏罗世沉积,而是晋宁运动后新元古代早期拉伸纪地层。     

中国第四纪冰期划分改进建议

由刘东生主持1位研究者提出的"以气候变化为标志的中国第四纪地层对比表"一文发表已近2a,其中由施雅风执笔第四纪冰期与海洋同位素对比部分.由于新情况的出现,需作适当改进:1)周尚哲等应用ESR测年确定祁连山北坡摆浪河源中梁赣海拔299m,高出现代河床500m处冰碛年代为42.9ka BP,天山乌鲁木齐河上游高出河床200～300m的高望峰阶地冰碛样品ESR测年为477.1ka BP和459.7ka BP,均相当于MIS 12阶段,该阶段国际上对应Kansan-Mindel冰期,与MIS 2、MIS和MIS 1都是100ka周期δ¹⁸O值特低时期;2)古里雅冰芯记录中相当于MIS3b阶段,δ¹⁸O值折算温度比现代低5℃左右,已经发现台湾雪山山庄期冰碛TL年代为(44.25±3.72)ka BP,天山乌鲁木齐河谷一处冰碛ESR年代45.9ka BP,喜马拉雅山、喀喇昆仑山和兴都库什南坡测定对应此时段冰川前进更为显著,初步检查亚、欧、北美、南美和澳洲12个地区23个地点相应于MIS 3b冷期冰川前进规模均超过MIS 2阶段,即常说LGM时,推测MIS 3b的降温值虽不及MIS 2,但降水较多,有利于冰川发展;3)MIS 3a暖期,不仅青藏高原异常暖湿,而且中国全境的降水量普遍高于现代,并有较大范围的海侵与仅低于现代海面8～10m的高海面,气候环境实际达到间冰期程度.上述3点应补充入中国冰期划分表.     

唐古拉山东段布加岗日南坡小冰期冰进的10Be暴露测年研究

高寒地区形态独特的冰川侵蚀与沉积地形是过去冰川变化最直接的证据,包含有重要的古气候环境变化信息。根据山地冰川沉积序列,通常将分布在现代冰碛地形外围形态较完好的多列冰碛垄的形成时间推定为小冰期。小冰期冰进的时间与规模是理解与重建近千年以来古气候环境变化的基础及较准确预测未来气候环境变化的关键。本研究应用¹⁰Be暴露测年技术对唐古拉山东段布加岗日南坡拥曲河源区西（主）谷与东（悬）谷中基于地貌关系与沉积序列推定为小冰期的第一套冰碛垄M_W1与M_E1进行定年。测得M_W1冰碛垄4个样品的¹⁰Be年龄分别为（155±23） a、（197±27） a、（218±26） a和（273±31） a;M_E1冰碛垄3个样品的¹⁰Be年龄分别为（262±30） a、（186±28） a和（131±25） a。使用P-CAAT法分析得出它们的年龄为（203±52） a（n=4）和（162±58） a（n=3）。地貌关系、沉积序列、冰碛垄的形态特征、土壤发育与植被覆盖以及测年结果等共同表明拥曲河源区西谷与东谷中的第一套冰碛垄形成于小冰期。结合周边地区的研究成果及古气候环境代用指标可以推断降温是这次冰进的主因。     

阿尔泰山喀纳斯河流域末次冰期OSL年代学新证

布尔津河支流喀纳斯河源于中俄蒙三国交界处友谊峰的南坡,为额尔齐斯河的重要源区.友谊峰连同奎屯峰等高峰形成了阿尔泰山最大的现代冰川作用中心.在第四纪期间,这些冰川都发生了规模较大的进退,在河谷中留下了形态较为清晰的冰川地形.应用OSL单片再生剂量测定技术对采自主U型谷两侧的高大侧碛垄进行了定年,测年结果分别为(27.2±2.0)ka(K-1)与(16.1±1.5)ka(K-2).基于地貌地层学原理、并结合已有的年代学资料(OSL与14 C)与古气候研究资料,末次冰期以来喀纳斯河流域共有5次规模较大的冰进,分别为小冰期、新冰期、末次冰期晚冰阶(MIS 2)、末次冰期中冰阶(MIS 3中期)与末次冰期早冰阶(MIS 4).     

Late Quaternary glacial history of Khentey Mountains,Central Mongolia

Mongolian glaciers have been the subject of relatively little research, resulting in less geochronological constraint than other parts of Central Asia. The Khentey Mountains (latitude 47–51°N, longitude 105–112°E) are a typical landlocked mountain range exhibiting clear geomorphic evidence of late Quaternary glaciation. Yet, compared to western parts of Mongolia such as the Mongolian Altay, Gobi Altay, Khangay, and Khovsgol, glacial history of the Khentey Mountains is poorly understood. To address this, and permit comparison of the Khentey glacier–climate record with other alpine regions in Mongolia, we performed geomorphological mapping and cosmogenic ¹⁰Be surface‐exposure dating in two glaciated regions of the Khentey Mountains: Yestii and Khagiin Khar. Specifically, we measured ¹⁰Be in 34 samples collected from five moraine sequences, which, together with morphostratigraphy, correspond to four main glacial stages: (i) The M_y1 terminal moraine sequence for Yestii (21.0±4.9 ka) and the M_k1 moraine for Khagiin Khar (19.6±2.6 ka), both of which represent the Last Glacial Maximum; (ii) the Lateglacial M_k2 moraine, dated to 16.0±3.5 ka; (iii) the M_k3 moraine, dated to either 17.6±7.0 ka (Lateglacial) or 12.1±1.1 ka (Younger Dryas); and (iv) the currently undated M_k4 moraine (~2200 m a.s.l.), to which we assign a Holocene age. Our results suggest that the timing of maximum glacier extent in Mongolia was regionally variable. In the Khentey Mountains, maximum glaciation occurred during Marine Isotope Stage (MIS) 2, whereas the maximum occurred during MIS 3 in Khangay and Khovsgol and during MIS 4 in the Altay. The MIS 2 glacial maximum in the Khentey Mountains coincided with the global sea level minimum during the Last Glacial Maximum, and was followed by at least three glacial re‐advances during the Lateglacial to possibly the Holocene.     

青藏高原年保玉则山末次冰期中期以来的湖泊演化与古冰川发育

冰蚀湖中的沉积物不仅记录了湖泊演化及气候变化的历史,还间接地反映冰川发育过程。年保玉则山(果洛山)下的希门错是在冰川强烈退缩后形成的一个典型冰蚀湖。从地域分布上讲,该区冰川发育遗迹分为4个部分,即上希门错以上、上希门错和希门错之间、希门错出口附近和希门错以北6～10km处。前人依据冰碛物的暴露年龄和上覆黄土的热释光年代将上述4组冰碛物划分为4次冰进,包括形成于MIS3阶段的尼格曲冰期、形成于末次盛冰期的希门错冰期、以上希门错和希门错之间的冰碛物作为标志的末次冰消期和形成于全新世的新冰期。通过对采自希门错长达12.8m的岩芯研究发现,希门错自约38kaB.P.以来有连续的湖泊沉积,这一地质证据说明在湖泊存在的这段时间内,冰川规模都没有超过现在湖泊所在位置。希门错冰期的形成时代应该至少老于湖泊沉积物底界的年龄,即大于38kaB.P.,而并非末次冰盛期的产物;尼格曲冰期的形成时代则应该更老。文章还初步分析了湖泊沉积物与冰碛物测年结果代表的不同意义和差别及其造成不一致的原因,认为冰碛物的暴露年代和热释光年代均可能代表了冰川退缩后的年代,而不能代表冰川的形成和发育年龄,冰川存在的时间要比通过冰碛物所测的年代更老。进一步深入研究青藏高原典型冰蚀湖的形成时代、演化过程不仅有利于对湖泊气候环境记录的全面认识,也将为冰川形成与演化历史、特别是冰川形成年代和其他测年资料的科学解释提供可靠的依据。     

西藏东南部末次冰期早阶段冰川作用及其古气候意义

西藏东南部的“古乡冰期”和“白玉冰期”是划分中国第四纪冰期的蓝本。其中,白玉冰期即末次冰期,分为早阶段和晚阶段,相对应的冰川沉积广泛分布于本区的波堆藏布谷地。已有的冰川数值年代结果显示,末次冰期晚阶段的冰川作用发生于海洋氧同位素阶段（MIS）2。然而,关于早阶段的冰进记录,目前却未有确切的年代学证据,此次冰川作用究竟发生于MIS 4还是MIS 3,是一个悬而未决的问题。在前人研究及野外地貌调查的基础上,运用光释光测年手段对波堆藏布谷地疑似形成于末次冰期早阶段的冰碛垄进行测年,年代结果介于（56.4±4.2）~（65.9±3.9） ka之间,相当于MIS 4。藏东南地区MIS 4冰期冰川作用年代与青藏高原及其周边山地具有可比性,表明该阶段冰川作用发生的普遍性。通过对比北半球低纬度地区夏季太阳辐射及亚洲季风区古气温与古降水指标记录,认为藏东南地区MIS 4冰期冰川作用可能是对北半球低纬度地区夏季太阳辐射减弱及气温下降的响应,与季风降水无关。     

Timing of glacier fluctuations and trigger mechanisms in eastern Qinghai–Tibetan Plateau during the late Quaternary

It is highly debated whether glacial advances on the Qinghai–Tibetan Plateau (QTP) occurred as a response to temperature cooling, or whether they were forced by an increase in moisture brought by the intensive Indian summer monsoon. We here report a case study investigating this issue. Multiple moraine series in the Yingpu Valley, Queer Shan ranges of the Hengduan Mountains, and eastern QTP, provide an excellent archive for examining the timing and trigger mechanism of glacier fluctuations. Twenty-seven optically stimulated luminescence (OSL) samples of glacial sediments were collected from this valley. The quartz OSL ages show that the moraine series of Y-1, I, M and O were formed during the Late Holocene, Late Glacial, the global Last Glacial Maximum (LGM) and Marine Oxygen Isotope Stage (MIS) 3 (likely mid-MIS-3). The youngest Y-2 moraines probably formed during the Little Ice Age (LIA). The oldest H moraines formed before MIS-3. We found that glacial advances during the late Quaternary at the Yingpu Valley responded to cold stages or cold events rather than episodes of enhanced summer monsoon and moisture. As a result, glaciers in the monsoonal Hengduan Mountains were mainly triggered by changes in temperature. Millennial time scale temperature oscillations might have caused the multiple glacial advances.     

基于10Be暴露年代的北美洲晚第四纪冰川演化序列研究

对北美洲晚第四纪冰川¹⁰Be暴露年代进行汇编与聚集程度置信等级划分,构建了北美洲各区域的冰川演化序列,并进一步对比和分析了冰川演化序列对高分辨率气候事件的响应情况,使用较好和中等聚集程度的暴露年代漂砾组对北美洲各区域进行冰期划分。结果表明：北美洲冰川序列横跨6个深海氧同位素阶段（marine isotope stage,MIS）,保守估计至少在MIS 6/5、MIS 4/3、MIS 2时期出现了规模性冰进,其记录可信区间为约150 ka至今。末次冰盛期（Last Glacial Maximum,LGM）之前的冰川演化存在区域性,这可能与劳伦泰德冰盖的大气效应存在一定的相关性。LGM的冰川达到最大范围的时间不同步,揭示了不同地区冰川演化的影响因素不尽相同。LGM以来的冰川作用对于高分辨率气候事件,如海因里希事件1（Heinrich Stadial 1,HS1）、B-A事件（B?lling-Aller?d,B-A）、新仙女木事件（Younger Dryas,YD）的响应存在同步性。对于全新世更高分辨率的邦德事件（Bond）,北美洲的冰川¹⁰Be暴露年代同样具有很好的对应关系。     

Quaternary glaciations in the Verkhoyansk Mountains, Northeast Siberia

Geomorphological mapping revealed five terminal moraines in the central Verkhoyansk Mountains. The youngest terminal moraine (I) was formed at least 50 ka ago according to new IRSL (infrared optically stimulated luminescence) dates. Older terminal moraines in the western foreland of the mountains are much more extensive in size. Although the smallest of these older moraines, moraine II, has not been dated, moraine III is 80 to 90 ka, moraine IV is 100 to 120 ka, and the outermost moraine V was deposited around 135 ka. This glaciation history is comparable to that of the Barents and Kara ice sheet and partly to that of the Polar Ural Mountains regarding the timing of the glaciations. However, no glaciation occurred during the global last glacial maximum (MIS 2). Based on cirque orientation and different glacier extent on the eastern and western flanks of the Verkhoyansk Mountains, local glaciations are mainly controlled by moisture transport from the west across the Eurasian continent. Thus glaciations in the Verkhoyansk Mountains not only express local climate changes but also are strongly influenced by the extent of the Eurasian ice sheets.