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。     

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。     

萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面主元素记录的末次间冰阶气候波动

 位于鄂尔多斯高原萨拉乌苏河米浪沟湾剖面是重建毛乌素沙地晚更新世以来古气候的理想地点。其末次间冰阶(MIS3)层序含4种沉积相,划分为19个沉积单元,构成9.5个风成的砂丘砂与河流相、湖相和古土壤交替的沉积旋回。主元素分析结果显示,该剖面MIS3层序中河流相、湖相和古土壤的Al2O3、TOFE、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2含量明显高于古风成砂, 而SiO2则相反, 构成与沉积旋回相应的9.5个元素波动旋回。这些元素旋回指示了该地末次间冰阶至少经历了10次温湿(W事件)和9次冷干(C事件)气候波动,且可划分为MIS3e(58.90~49.50 ka BP)、MIS3d(49.50~40.70 ka BP)、MIS3c(40.70~36.90 ka BP)、MIS3b(36.90~27.00 ka BP)和MIS3a(27.00~22.30 ka BP)等5个亚段。其中, 19次冷/暖波动可与格陵兰GRIP冰芯δ18O冰段/间冰段大致对应, 5个亚段与我国古里雅冰芯和V23-81冷性浮游有孔虫数代表的北大西洋地区气候也具有较好的可比性。     

巴丹吉林沙漠查格勒布鲁剖面的沉积地球化学特征

根据约128ka BP以来查格勒布鲁剖面沉积地球化学特征的变化规律,研究了末次间冰期以来本区对全球气候波动的响应。随着全球气候的波动,间冰期和间冰阶时,东亚夏季风的降水尾闻到达甚至越过本区向西扩展,给本区带来一定的降水。使之具有生草成壤的粪似于干草原的环境,该时期剖面中发育湖相、黄土和古土壤沉积,SiOz／A12O3比值下降,平均值分别为9．33、7．58和7．51;冰期和冰阶时,东亚夏季风向东南方向退缩,本区受干冷的冬季风控制,降水稀少,植被稀疏,风沙活动强烈,剖面中发育风成砂沉积．SiO2／Al2O3比值上升。据气候干寒程度的差异,风成砂的性状可划分为3类,即风成砂(Ⅰ)、风成砂(Ⅱ)和风成砂(Ⅲ),它们的SiO2／Al2O3比值分别为15．42、15．40和10．32,代表着从流动沙丘砂向固定半固定抄丘砂的过渡。     

MIS3晚期查格勒布鲁剖面微量元素揭示的千年尺度气候变化

通过对巴丹吉林查格勒布鲁剖面时代上属MIS3晚期的地层层位(CGS3a层段)中14种微量元素的分析发现:除Co、Ba含量呈相反变化外,P、V、Cr、Mn、Ni、Zn、Pb、Y、Zr、Nb、Cu和As含量在风成沙丘砂中基本上表现为谷值,而在不同层位沙丘砂上覆的湖相中则相对为峰,构成与沉积旋回相应的元素变化旋回。元素在沙丘砂中呈现的谷值,主要揭示了干冷气候条件下东亚冬季风的侵蚀、搬运和堆积作用;在湖相中的相对富集,则与东亚夏季风盛行时暖湿气候背景下该地所处的特殊洼地地貌位置有关。元素旋回实际上代表的是东亚冬夏季风的气候变化旋回。分析结果显示:MIS3晚期剖面所在地至少经历了5次冬夏季风交替变化的气候旋回,反映了该时期我国沙漠地区的千年尺度气候变化。     

末次盛冰期以来青藏高原东北部共和盆地冬夏季风演化记录

对青藏高原东北部共和盆地冬其剖面的化学元素与粒度分析表明,末次盛冰期以来区域冬夏季风总体上呈现此消彼长的关系,气候出现多次冷干-暖湿旋回。15.82 ka BP之前冬季风最强,夏季风最弱,为末次盛冰期时的冷干气候,但21 ka BP之前气候可能寒冷偏湿。15.82~9.5 ka BP夏季风明显增强,冬季风衰弱,气候明显转暖,其中老仙女木时期（14.7~13.7 a BP）和新仙女木时期（12.1~9.5 ka BP）气候相对冷干,而B-A时期（13.7~12.1 ka BP）气候相对暖湿。全新世以来冬夏季风出现多次波动,9.5~7.0 ka BP夏季风相对较强,气候相对暖湿;7.0~5.1 ka BP冬夏季风强弱交替频繁,气候出现冷干-暖湿旋回;5.1~2.7 ka BP夏季风总体较强,气候温暖湿润;2.7 ka BP 之后冬季风明显增强,气候趋于冷干。此外,区域冬夏季风演变过程与极地冰芯记录的冷暖事件大体一致,可以认为共和盆地气候变化是全球气候变化的区域响应。     

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。     

内蒙古黄旗海湖泊沉积物粒度指示的湖面变化过程

内蒙古黄旗海是位于东亚夏季风尾闾与冬季风腹地的一个封闭流域,其湖泊沉积敏感并反映了区域冬夏季风变化的历史。基于黄旗海北部湖滩上的H3剖面,在高分辨率年代序列的基础上,利用粒度特征,特别是沉积物各粒级的时间序列变化特征,探讨了古湖泊水位变化、剖面沉积环境过程与冬季风的风尘记录。研究结果表明,8.0~5.1 ka BP,气候暖湿,湖泊水量丰富,为相对稳定的深水-半深水环境,为全新世气候最适宜期,降尘微弱;但在6.7~5.5 ka BP期间存在两次明显的湖面回落,降沉剧烈的气候恶化事件,揭示了气候适宜期气候也存在短暂的不稳定性。5.1~4.0 ka BP,气候逐渐变得冷干,风力作用较强,降尘加剧,湖面波动较大;3.6~2.2 ka BP,剖面所在位置演变为浅滩沼泽相,并可能季节性暴露地表。     

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。     

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。     

“河套东南角理想剖面”的新近研究

以在萨拉乌苏河流域近年命名的“米浪沟湾地层剖面”作为河套东南的理想剖面,描述了其地层特征,讨论了地层磁化率值和粒度分布与气候变迁的关系,研究提出,该剖面记录了150ka BP以来毛乌素沙漠27个旋回的砂丘与河湖相和古土壤互为交替的演化历史;剖面风成砂丘的堆积时期和河湖相或古土壤发育时期分别主要与过去冬季风和夏季风作为加强有关。根据中国沙漠及黄土区现代沙尘暴发生的区域特征认为,米浪沟湾剖面记录的150ka来的27次砂丘期代表了中国沙区存在27个沙漠堆积时期。     

Sedimentary cycles of trace elements in Salawusu River Valley since 150 ka BP

The paper makes some analyses on 11 trace elements in the Milanggouwan stratigraphical section in the Salawusu River valley, which is regarded as a prototype geology-palaeoclimate record since 150 ka BP. The results show that the content and variation of trace elements has experienced remarkably regular changes in the pace with coarse and fine sedimentary cycles of palaeo-aeolian sands to its overlying fluvio-lacustrine facies or/and palaeosols. The trace elements with chemical properties of relatively active (V, Sr, Cu, Ni, As) and relatively stable (P, Pb, Rb, Mn, Nb, Zr) are a manifestation of the corresponding 27 changeable cycles between peak and valley values, appearing a multi-fluctuational process line of relative gathering and migration since then. The low numerical value distribution of these two types of trace elements in the aeolian sand facies represents erosion and accumulation under wind force during the cold-dry climate. Whereas their enrichments in both fluvio-lacustrine facies and palaeosols are related to the valley’s special low-lying physiognomic position between the Ordos Plateau and the Loess Plateau under the warm and humid climate conditions. The above relatively migrated and gathered change of the trace elements is the result of 27 climatic cycles of cold-dry and warm-humid, which is probably caused by repeated alternations of winter monsoon and summer monsoon in the Mu Us Sandy Land influenced by the climate vicissitudes in northern hemisphere during glacial and interglacial periods since 150 ka BP.     

Sedimentary cycles of trace elements in Salawusu River Valley since 150 ka BP

The paper makes some analyses on 11 trace elements in the Milanggouwan stratigraphical section in the Salawusu River valley, which is regarded as a prototype geology-palaeoclimate record since 150 ka BP. The results show that the content and variation of trace elements has experienced remarkably regular changes in the pace with coarse and fine sedimentary cycles of palaeo-aeolian sands to its overlying fluvio-lacustrine facies or/and palaeosols. The trace elements with chemical properties of relatively active (V, Sr, Cu, Ni, As) and relatively stable (P, Pb, Rb, Mn, Nb, Zr) are a manifestation of the corresponding 27 changeable cycles between peak and valley values, appearing a multi-fiuctuational process line of relative gathering and migration since then. The low numerical value distribution of these two types of trace elements in the aeolian sand facies represents erosion and accumulation under wind force during the cold-dry climate. Whereas their enrichments in both fluvio-lacustrine facies and palaeosols are related to the valley’s special low-lying physiognomic position between the Ordos Plateau and the Loess Plateau under the warm and humid climate conditions. The above relatively migrated and gathered change of the trace elements is the result of 27 climatic cycles of cold-dry and warm-humid, which is probably caused by repeated alternations of winter monsoon and summer monsoon in the Mu Us Sandy Land influenced by the climate vicissitudes in northern hemisphere during glacial and interglacial periods since 150 ka BP.     

MIS 3以来雅鲁藏布江流域风成沉积及环境意义

雅江流域风成沉积广泛发育,其气候指示意义及年代的界定尚不够清晰。从雅江全流域视角出发,全面分析了不同区域风成沉积的发育机制及模式,同时对风成沉积年代数据归一化处理,并与全球气候对比研究。结果表明：① 流域内风成沉积有盛行风场发育模式和局地风场发育模式,不同模式对环境的指示意义不同。② 雅江流域风成沉积多堆积于末次盛冰期（LGM）以后,且主要发育于晚冰期（15 ka BP）以来的不同时段,冰川退缩地表裸露,丰富的冲洪积碎屑物源可能是风成沉积发育的主控因素;更早时段的风成沉积因LGM后气候转暖、冰川消融所致的侵蚀搬运作用而未能保存。③ LGM以来风成沉积过程受区域及全球古气候环境共同控制,波动变化剧烈;其对30°N夏季太阳辐射、印度季风及西风变化信号的指示有所差异,但对YD等全球气候冷事件有较好记录,其沉积过程与高原面上其他区域既存在对全球古气候响应的同步性,又有其区域独特性。④ 流域内风成沉积的强烈堆积过程与全球气候变化并非简单对应关系,呈现出较复杂的响应模式。说明高山河谷环境的风成沉积除受大区域气候影响,还受许多局地环境因素控制,古气候环境的指示意义复杂。     

长江中游江汉—洞庭盆地全新世以来水文环境演变与人类活动

本文基于长江中游江汉—洞庭盆地18个钻孔岩性、沉积特征及年代数据,结合研究区考古遗址点时空分布特征,恢复研究区全新世以来水文环境演变过程,并探讨了区域水文环境演变的成因机制及其与人类活动的关系。结果表明,受东海海面上升和泥沙淤积等因素影响,距今11.5—5.5 ka,长江中游地区河湖水位呈上升趋势,随着新石器文化的发展及稻作农业活动的增加,人类文化聚落自山前平原地带逐渐向盆地平原中部扩展;距今5.5—4.0 ka,长江中游河湖水位有所下降,新石器晚期的屈家岭—石家河文化迅速发展,聚落数量增多,平原腹地聚落比例增加;距今4.0 ka前后,河湖水位再次有所上升,洪泛过程加剧,可能是石家河文化快速衰落的主要原因。     

赣江下游地区的风成沉积物

经C¹⁴测年,认为赣江下游广泛分布的"莲塘组"和"湖口组"沙质沉积物,并不是分别形成于晚更新世早期和晚期,而是不早于30kaBP,一直沿用的关于"莲塘组"和"湖口组"的划分方案值得商榷。以新建县厚田地区为工作重点,通过对沉积物的沉积结构、形组分析、电镜扫描等室内分析和野外沉积构造调查,将"莲塘组"划分为上下两段,确认"莲塘组"上段和"湖口组"均为风成沉积,并指出风成沉积与河流沉积在沉积结构和构造方面的重大差异。