基于端元法的银川盆地MIS6—MIS5气候变化探究

银川盆地位于东亚季风与西风带的交界带,地层沉积物记录着气候环境的演变信息。通过对银川盆地LS01钻孔沉积物进行光释光定年、粒度分析以及端元分析重建了该地区MIS6—MIS5时期的气候演变序列。结果表明,端元分析得到4个有具体环境指示意义的端元Em1—Em4:Em1代表了水动力较弱的弱流水或湖沼相沉积;Em2代表了水动力较强的河流沉积;Em3和Em4可指代区域构造抬升事件。气候演变分为6个阶段:150～137 ka(MIS6),银川盆地气候冷干,出现两次构造抬升事件;137～110 ka(MIS5),气候整体较为暖湿,期间有3次暖事件a1(137～129 ka)、a2(124～120 ka)和a3(118～111 ka);110～107 ka(MIS5),气候转向冷干;107～102 ka(MIS5),气候由冷转暖,出现冷事件b1(106～104 ka),整体偏暖湿;102～87 ka(MIS5),气候较冷干;87～75 ka(MIS5),出现冷事件b2(87～84 ka),但整体偏暖湿。该区域MIS6—MIS5阶段气候变化主要受夏季太阳辐射和岁差驱动。     

渤海湾西岸CZ01钻孔沉积物粒度端元分析及其气候—海平面变化响应*

沧州地区位于海陆交互的渤海湾西岸,易受到海平面变化和极端气候事件的影响,对于全球气候变化的响应十分敏感。应用非参数化端元分析模型将沧州地区CZ01钻孔中更新世晚期以来的沉积物粒度划分出6个端元并分析其物源,结合已有地质记录,揭示不同时间尺度下各端元对气候—海平面变化的响应。结果表明: (1)EM1(5.01 μm)主要为远源的风尘输入,EM2(13.18 μm)和EM3(39.81 μm)为古黄河所携带的沉积物,EM4(69.18 μm)和EM5(138.04 μm)为海相沉积物,EM6(275.42 μm)可能指示古洪水等极端气候事件。(2)深海氧同位素(MIS)Ⅰ 阶段,气候温暖湿润,EM4+5含量指示渤海海平面整体呈波动上升的趋势并逐渐接近现代海平面。该阶段内由于11.5 ka BP左右的新仙女木事件以及5.1 ka BP左右冷干事件的发生,渤海海平面在稳定上升状态后出现停滞或小幅下降的现象; 而在9.5 ka BP、7.5 ka BP、5.8 ka BP和1.7 ka BP左右,东亚夏季风增强导致降水增加,渤海海平面升高。(3)MIS Ⅵ 阶段北半球气候冷干,150~132 ka BP左右因喜马拉雅运动减弱造成的区域沉降中心转移致使渤海海面升高。MIS Ⅴ 阶段气候波动剧烈: 在间冰期暖期(5a、5c和5e)气候暖湿,渤海海平面上升; 而MIS5b和5d时期渤海海面高度较低。MIS Ⅳ 阶段较MIS5a末期海平面突然下降后趋于稳定,期间出现若干次小规模海侵事件,可能与东亚夏季风频繁变化有关。MIS Ⅲ 阶段至末次冰盛期海平面大幅度下降且存在周期性升降变化,并在46 ka BP左右出现大规模海侵事件。MIS Ⅱ 阶段较MIS Ⅲ 阶段海平面出现小幅度下降,为低海平面时期; 伴随15 ka BP左右冰盛期的结束,东亚夏季风增强,海平面开始上升。渤海海平面180 ka BP以来的变化记录与北半球乃至全球范围内的地质记录存在一致性,与太阳辐射波动引起的冰川消融及东亚夏季风变化密切相关。     

鲁北平原东部巨淀湖岩心沉积物记录的全新世环境演变

鲁北平原东部巨淀湖处于中国北方季风区,对全球气候变化响应敏感,为研究海岸带地区过去的气候环境演变提供了丰富的湖泊沉积资料。通过对巨淀湖钻孔岩心沉积物孢粉鉴定、粒度分析和AMS¹⁴C年代测定,探讨了鲁北平原地区8900 cal a BP以来的气候环境演变过程。结果表明: 8900—7625 cal a BP,气温较高,降水丰沛,气候较暖湿;7625—6810 cal a BP,气候整体呈变凉变干的趋势;6810—4435 cal a BP,温度回升,降水增加,显示了全新世中期整体温暖湿润的气候特征;4435—3150 cal a BP,气候整体寒冷湿润,其间也存在小幅的冷暖波动。中全新世期间5450—5280 cal a BP和4160—4090 cal a BP出现了明显冷干事件,这与中国乃至全球范围内的地质气候记录存在一致性,究其原因可能是受到太阳辐射变化导致的赤道辐合带南移、大洋海表温度变化以及地表植被的反馈作用的共同影响。     

基于孢粉证据的银川盆地MIS6—MIS5气候环境演变重建

MIS6—MIS5是冰期向间冰期转变的典型时期,MIS5阶段的气候要素可以和现代暖期类比,对其演变过程进行研究可以更好地了解暖期气候变化过程和未来气候变化趋势。利用现代孢粉和气象数据以及季风边缘区银川盆地的地层孢粉和粒度指标,通过训练集选择、主控气候参数筛选、5种重建模型的交叉验证、区域对比、显著性检验和生态学解释后认为局部加权加权平均偏最小二乘法(LWWA-PLS)重建结果最为稳健。MIS6—MIS5阶段气候演变可分为6个阶段:157～131 ka时期,年平均降水量(P_ann)为424.99 mm,7月平均温度(T_July)为22.58℃,气候较湿冷,喜湿冷乔木类植被发育;131～119 ka时期,P_ann为410.95 mm,T_July为23.62℃,喜暖乔木、草本发育,气候转湿暖;119～111 ka时期,P_ann为369.50 mm,T_July为22.53℃,喜冷草本、乔木发育,气候干冷;111～98 ka时期,P_ann为37...     

青海循化盆地晚更新世沉积序列与古气候

河流阶地作为河谷中常见地貌, 其堆积物特征对气候变化过程研究具有重要的意义.通过对循化黄河Ⅲ级阶地剖面沉积特征、粒度、磁化率、孢粉以及光释光测年的研究, 初步厘定循化黄河Ⅲ级阶地形成时代为75 ka.循化盆地晚更新世气候演化可以大致划分为6个阶段: 120~114 ka, 气候暖湿; 114~105 ka, 气候较为干冷; 105~98 ka, 气候较暖湿; 98~85 ka, 气候转为温凉; 85~75 ka, 气候暖湿; 75~63 ka, 气候干冷.这6个阶段分别与MIS5e-4段相对应.      

青藏高原东北部风成沉积微量元素揭示的全新世千年尺度气候变化*

通过对青藏高原东北部共和盆地典型古土壤—风成砂剖面的释光（OSL）年代测定和沉积物中微量元素的分析,重建了区域全新世千年尺度的气候变化过程。研究表明,除Co、Rb、Sr和Ba以外的12种微量元素所反映的气候变化规律较显著,其含量变化曲线上的峰值段对应于古土壤层而谷值段对应于风成砂层,这一现象可作为气候暖湿、冷干波动的标志;区域全新世气候变化可分为以下阶段：11.8～10.0 ka气候寒冷干燥,10.0～9.2 ka气候逐渐趋于暖湿,9.2～4.6 ka气候相对冷干,4.6～0.7 ka气候相对暖湿,0.7 ka以来气候明显寒冷干燥;区域全新世气候变化中存在8次寒冷事件,与青藏高原和北大西洋揭示的寒冷期具有明显的对应关系,表明共和盆地千年尺度的气候变化与全球气候变化具有一致性。     

循化盆地中新世沉积物粘土矿物的特征及其古气候指示

为揭示循化盆地沉积物对古气候及青藏高原隆升过程的指示作用, 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)方法对循化盆地中新世沉积物中粘土矿物组成、微观形貌进行了深入研究.结果表明, 沉积物中粘土矿物以伊利石、蒙脱石为主, 绿泥石、高岭石和坡缕石含量较低; 粘土矿物相对含量及伊利石结晶度变化特征指示, 在23.1~21.2 Ma期间, 古气候以温暖潮湿为主; 21.2~14.3 Ma期间古气候以冷干为主, 出现短暂的相对暖湿时段; 14.3~10.6 Ma期间, 古气候以相对暖湿为主; 10.6~9.3 Ma时期, 气候以冷干为主; 9.3~5.2 Ma期间, 气候虽有冷干与暖湿波动, 但总体上以暖湿为主.在21.2 Ma和5.8 Ma时期发生的明显强降温事件, 可能与青藏高原的阶段性隆升有关.      

青藏高原定结盆地中更新世孢粉记录及其环境意义

西藏定结盆地叶如藏布东岸剖面为一套灰与灰白色黏土质砂、粉砂、细砂与粗砂层所组成的湖相沉积地层,厚约41. 3 m, ESR和U系测年数据显示该地层沉积时间介于距今551. 6 ~ 202. 4 ka的中更新世时期。该套地层的孢粉化石丰富,依据孢粉化石类型与丰度变化,自下而上可分为5个孢粉带。结合测年结果、孢粉和介形类记录,定结盆地中更新世的古环境变化阶段为：551. 6 ~ 448. 4 ka,气候温暖湿润,适宜植物生长;448. 4 ~ 375. 2 ka,气候向冷干转化;375. 2 ~ 291. 2 ka,气候波动频繁,呈现冷湿—冷干—冷湿的变化过程;291. 2 ~ 261. 0 ka,气候进一步趋于干冷;261. 0 ~ 202. 4 ka,气候波动频繁,表现为冷干—暖湿—冷干的变化过程。     

河北阳原盆地井儿洼剖面常量元素地球化学特征揭示的中更新世晚期以来气候变化*

阳原盆地发育一套第四纪河湖相地层,其中分布着丰富的古人类遗存,是研究古人类生存环境的理想地区之一。利用常量元素氧化物含量及其比值,研究了阳原盆地井儿洼剖面河湖相沉积物地球化学元素特征,以及阳原盆地近220,ka以来的气候变化过程。结果表明:(1)井儿洼剖面沉积物成分以SiO₂ 、Al₂O₃和CaO为主,含量范围分别为27.85%~53.23%、3.38%~12.97% 和 5.43%~28.36%;Fe₂O₃和MgO含量也较高(变化范围分别为2.65%~7.67%和 1.93%~14.42%),整体反映出半湿润—半干旱的沉积环境。(2)该区域中更新世晚期以来的气候表现为暖湿—偏冷偏湿—暖偏湿—凉偏湿—暖干的变化特征;各阶段水热组合特征以及内部明显的次级气候波动,显示了环境演化的复杂性。(3)与深海氧同位素阶段的对比表明,本区气候变化与全球变化具有一致性的同时也存在明显的区域特征。     

青藏高原东北部共和盆地风成沉积地球化学特征及其揭示的气候变化

通过对共和盆地东部风成沉积的地球化学分析,并结合14C和OSL年代,重建了区域末次盛冰期以来气候变化过程。21 ka BP之前气候寒冷偏湿,21～15.82 ka BP为末次盛冰期(LastGlacial Maximum,LGM),气候极为寒冷干燥;15.82～9.5 ka BP气候转暖且偏干,其中14.5～13.6ka BP和11.9～9.5 ka BP气候明显冷干,分别为老仙女木时期(Oldest Dryas,OD)和新仙女木时期(Younger Dryas,YD),而15.82～14.5 ka BP和13.6～11.9 ka BP(BФlling-AllerФd暖期,B/A)相对温暖;9.5～7.2 ka BP暖湿程度明显提高,7.2～5.1 ka BP气候波动频繁,相对冷干和相对暖湿多次更替。5.1～2.7 ka BP暖湿程度基本稳定,之后气候趋于寒冷但湿度明显较大。这些气候变化过程与青藏高原大量的古气候信息记录具有良好的一致性,表明共和盆地气候变化与青藏高原气候变化的高度一致性。     

Heinrich events recorded in a loess-paleosol sequence from Hexigten,Inner Mongolia

We describe the last glaciation climatic history Marine Isotope Stage(MIS, 2-4) from 66.7 ka to 14.5 ka in Hexigten, northeast Inner Mongolia, North China. The climate of the region experienced frequent and significant fluctuations between dry-cold and less dry-cold during the late MIS4. The climate was generally warm and humid during early MIS3(MIS3 c) and late MIS3(MIS3 a), whereas it was cold and dry in middle MIS3(MIS3 b) and during MIS2. In this study, the cold and dry conditions were correlated with a stronger East Asian winter monsoon and strong dune activity; whereas, warm and humid conditions were related to a stronger East Asian summer monsoon(EASM) and weak dune activity. This study establishes six distinct dry and cold intervals during the last glacial period(66.7-14.5 ka) based on optically stimulated luminescence data, multi-proxies record(magnetic susceptibility, grain size analysis, Rb/Sr, SiO2/TiO2) and chemical index of alteration(CIA). The last glacial period may be correlated with Heinrich events 1 to 6 which were further confirmed by comparison with the Hulu cave stalagmites and Greenland ice core records. It is concluded that the study area was substantially affected by the EASM, as compared with the loess-desert transition zone of the Chinese Loess Plateau, especially in MIS3 c and suggested that the East Asian monsoon played a pivotal role in the last glacial period climate and dune activity.     

渤海湾西北岸中更新世中期以来的气候环境和沉积环境演变

渤海湾西北岸是渤海湾沿岸砂坝-澙湖沉积体系组成部分,其沉积物蕴含着丰富的地质环境演变信息,是认识该地区气候环境和新构造活动的关键.通过对渤海湾西北岸QEJ01孔80 m以上地层沉积环境、孢粉分析及微体古生物研究,结合测年数据,根据定量古气候重建数据,探讨了本区中更新世中期以来特征时期的植被演替及环境演变,并对MIS6～MIS1各阶段渤海湾西北岸的气候及环境变化进行了区域对比.QEJ01孔450.40～377.14 ka,植被类型以针阔混交林为主,气候温暖干燥,沉积环境由河床逐渐演变为滨海湖泊;377.14～113.96 ka,气候相对寒凉湿润,植被类型以针阔叶混交林-草原为主,沉积环境以湖泊为主,后期为洪泛平原;113.96～98.84 ka,该时期气候波动频繁,以稀树荒漠草原为主,气候温凉湿润,河床发育;98.84～74.33 ka,气候温暖湿润,植被景观为针阔混交林-草原,降水量增加,沉积环境以漫滩湖泊和河床相为主;74.33～48.09 ka,气候异常寒冷干旱,以针叶林为主的稀疏-荒漠草原较发育;48.09～25.72 ka,植被类型为针阔混交林-草原,气候温暖偏湿;25.72～22.52 ka,气候寒凉干旱,植被为稀树-荒漠草原;22.52～3.87 ka,植被类型由常绿落叶阔叶林演变为针阔混交林-草原,气候温暖湿润,沉积环境以三角洲平原为主;3.87～0.0 ka,气候凉爽干旱,植被类型以针阔混交林为主.渤海湾西北岸平原为构造活动的活跃地带,自MIS5阶段以来,沉降中心呈现自北西向南东迁移,以及海侵层的发育程度,均受区域构造运动和气候环境变化的影响控制.     

萨拉乌苏河流域末次间冰阶气候——以米浪沟湾剖面为例

米浪沟湾剖面末次间冰阶层序粒度和化学元素波动韵律与由古流动砂丘砂和上覆河湖相或古土壤构成的沉积旋回颇为一致。古流动砂丘砂犹如现代流动砂丘砂,是东亚冬季风主导下干冷气候的产物;河湖相和古土壤颗粒细化,化学、生物等地球风化程度增强,含较多喜暖的软体动物化石,指示其偏南夏季风主导下的温暖湿润气候。据此,末次间冰阶萨拉乌苏河流域至少经历了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(58.85~48.98kaBP)、MIS3d(48.98~39.55kaBP)、MIS3c(39.55~34.59kaBP)、MIS3b(34.59~26.47kaBP)和MIS3a(26.47~23.07kaBP)等5个亚段。其中,19次冷/暖波动可与格陵兰GRIP冰心δ18O冰段/间冰段相对应,5个亚段与我国古里雅冰心在波动性质和相位上都极为一致,与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。谱分析显示出21.70ka、1.05ka、0.64ka、0.50ka等显著周期,即该地千百年尺度气候主要受与北大西洋热盐环流波动引起的东亚冬、夏季风强弱有关,而万年尺度上则受控于岁差周期所导致的太阳辐射变化。     

萨拉乌苏河酒坊台剖面末次间冰阶以来的气候环境演化

酒坊台剖面位于萨拉乌苏河流域下游,其中末次间冰阶以来主要为风成砂沉积,间夹砂质古土壤和湖沼相粘土层等,对环境信息有良好的记录。OSL年龄结果表明该剖面顶部记录了末次冰期间冰阶(约52 ka B.P.)以来的气候演化历史。通过对剖面高精度的粒度和磁化率分析,结合Rb、Sr元素含量及其比值综合分析,表明末次冰期间冰阶以来该剖面自上而下可划分为3个主要层段,对应了深海氧同位素MIS 1~3。同时在MIS 3阶段呈现出明显的MIS 3a、3b、3c亚段,结合区域研究资料,表明萨拉乌苏河流域在中—长时间尺度上,对全球性和区域性气候事件有良好的沉积响应。     

西藏羌北高原多格错仁盐湖中更新世晚期以来的环境演化记录

通过对西藏藏北高原多格错仁盐湖湖岸3101cm高度剖面进行地形地貌、地层沉积特征、矿物学特征及粒度、频率磁化率等气候环境变化指标的分析研究发现,整个剖面反映出大致6个较大的气候变化过程：233. 3kaBP～223. 5kaBP气候波动较大,总体趋势气候趋于干冷,期间出现过两次较温暖气候,之后气候逐渐变冷;在223. 5kaBP～213. 6kaBP总体变化为气温大幅度上升,但在期间有一次较大的相对冷干过程;213. 6kaBP～170kaBP之间总体变化气候趋于变冷,中间有2次明显的气候变暖湿过程及两次冷干过程;170kaBP～117. 1kaBP气候转为明显湿热;117. 1kaBP～75. 6kaBP气候变化趋势明显降低;75. 6kaBP～56. 7kaBP气候又明显上升达到湿热状态。以上气候波动规律与极地冰芯记录及深海氧同位素记录的古气候波动规律有很好的一致性,同时本盐湖区与柴达木盆地察尔汗盐湖区的CH0310钻孔及青海湖南岸二郎剑阶地的 QH 86钻孔所揭示的中更新世晚期以来的气候变化的分析对比,发现西藏羌北的多格错仁盐湖区与青海的察尔汗盐湖区及青海湖湖区在更新世中晚期以来的气候环境变迁存在极好的可比性,说明青藏高原的气候演化在中晚更新世以来基本具有一致性,在时间上的微小超前与滞后具有区域上的细微变化,说明气候变迁在不同的区域又具有各自的独特性。     

青海黄河源盆地早更新世以来环境演变

黄河源盆地位于青藏高原东北部,是黄河的源头地区,对环境和气候变化非常敏感。对黄河源盆地中的河湖相沉积物进行了孢粉分析,获得丰富的孢粉数据,结果显示孢粉组合以菊科、蒿科、藜科、禾本科、松、桦等草本和木本植物花粉为主。通过对各类植物的孢粉组合特征分析,揭示了黄河源地区早更新世以来古植被、古气候的演替和变化。其演变经历了4个阶段：第一阶段223.9～90.1万年,为森林草原环境,反映了温暖潮湿的气候;第二阶段90.1～35万年,为灌丛草原环境,反映了总体干冷的气候;第三阶段35～2.8万年,为稀树草甸草原环境,属湿润寒冷的气候;第四阶段2.8～0.8万年,为荒漠草原环境,反应干冷的气候。     

青藏高原东北部泥炭沉积粒度与元素记录的全新世千年尺度的气候变化

通过对青藏高原东北部共和盆地泥炭沉积的粒度与地球化学元素分析, 重建了区域全新世千年尺度的气候变化过程. 结果显示: 10.0~8.6 cal ka BP区域暖湿程度逐渐增加, 但在8.6~7.1 cal ka BP气候相对寒冷干燥, 7.1~3.8 cal ka BP 暖湿程度总体上为全新世最佳, 但也出现明显的气候波动, 3.8~0.5 cal ka BP气候向冷干方向发展, 0.5 cal ka BP以来气候又逐渐转向暖湿. 这一特征与中国东部季风区的气候变化有很好的一致性. 此外, 区域全新世气候变化过程中存在10次千年尺度的寒冷事件, 并与高原冰芯、 湖泊、 泥炭和风成沉积记录的古气候变化, 甚至与北半球高低纬度的气候变化都具有良好的可比性. 因此, 认为区域全新世气候变化具有"季风模式"与"千年尺度震荡"的双重特点.     

Evolution and architecture of a West Mediterranean Upper Pleistocene to Holocene coastal apron‐fan system

The Quaternary deposits of tectonically stable areas are a powerful tool to investigate high‐frequency climate variations (<10 ka) and to distinguish allogenic and autogenic factors controlling deposition. Therefore, an Upper Pleistocene–Holocene coastal apron‐fan system in north–western Sardinia (Porto Palmas, Italy) was studied to investigate the relations between climate changes, sea‐level fluctuations and sediment source‐supply that controlled its development. The sedimentary sequence records the strong influence of local (wet/dry) and worldwide (sea‐level) environmental variations in the sedimentation and preservation of the deposits. A multi‐disciplinary approach allowed subdivision of the succession into four major, unconformity‐bounded stratigraphic units: U1 U2, U3 and U4. Unit U1, tentatively dated to the warm and humid Marine Isotopic Stage (MIS) 5, consists of sandy, gravelly coastal/beach deposits developed during high sea‐level in low‐lying areas. Unit U2 consists of debris‐flow dominated fan‐deposits (ca 74 ka; MIS 4), preserved as partial fills of small valleys and coves. Unit U2 is mainly composed of reddish silty conglomerate to pebbly siltstones sourced from the Palaeozoic metamorphic inland hills (bedrock), superficially disintegrated during the preceding warm, vegetation‐rich MIS 5. The cold and semi‐arid climate strongly reduced vegetation cover along the valley flanks. Therefore, sediment gravity‐flow processes, possibly activated by rainstorms, led to deposition of debris‐flow dominated fans. Unit U3 consists of water‐flow dominated alluvial‐fan deposits (ca 47 to 23 ka; MIS 3), developed on a slightly inclined coastal plain. Unit U3 is composed of sandstone and sandy conglomerate fed from two main sediment sources: metamorphic inland bedrock and Quaternary bioclastic‐rich shelf‐derived sands. During this cold phase, sea‐level dropped sufficiently to expose bioclastic sands accumulated on the shelf. Frequent climate fluctuations favoured inland aeolian transport of sand during dry phases, followed by reworking of the aeolian bodies by flash floods during wet phases. Bedrock‐derived fragments mixed with water‐reworked, wind‐blown sands led to the development of water‐flow dominated fans. The Dansgaard–Oeschger events possibly associated with sand landward deflation and main fan formations are Dansgaard–Oeschger 13 (ca 47 ka), Dansgaard–Oeschger 8 (ca 39 ka) and Dansgaard–Oeschger 2 (ca 23 ka). No record of sedimentation during MIS 2 was observed. Finally, bioclastic‐rich aeolianites (Unit U4, ca 10 to 5 ka; MIS 1), preserved on a coastal slope, were developed during the Holocene transgression (ca 10 to 5 ka; MIS 1). The studied sequence shows strong similarities with those of other Mediterranean sites; it is, however, one of the few where the main MIS 4 and MIS 3 climatic fluctuations are registered in the sedimentary record.