青藏高原东北部湟水流域新近纪风尘堆积源区分析

对青藏高原东北部湟水流域河流阶地上的中新世厚层风成堆积与黄土高原中部新近纪红黏土堆积的地球化学元素和磁性矿物特征进行了对比分析,结果表明,湟水流域中新世风尘堆积物与黄土高原风尘堆积物的源区存在差异。位于高原季风与东亚季风交汇区的湟水流域风尘堆积物可能有一部分来源于青藏高原中-西部干旱地区的风化细粒物质。因此,中中新世以来湟水流域风尘堆积物的存在可能表明了青藏高原中西部在那时已经较为干旱。     

晚新生代黄土高原风尘序列的粒度和沉积速率与中国北方大气环流演变

文章以风尘沉积的粗粒和细粒组分与季风和西风环流的联系为基础,利用黄土高原中部的洛川剖面、西峰剖面和灵台剖面的粒度和沉积速率记录,讨论了晚新生代中国北方季风环流和西风环流的演变历史,总结了这一时期大气环流演变的基本规律和大气环流演变的动力机制.研究表明,自8～7Ma风尘沉积发育至5Ma左右,西风环流和季风环流都有减弱的趋势;自5Ma以来,西风环流和季风环流的强度都在逐步加强;与此同步,季风环流对风尘沉积的贡献增加,而西风环流对风尘的贡献逐渐减小,这一逐渐发展的大气环流趋势与北半球高纬冰盖的逐步发展有关;大气环流的这种趋势变化在8～7Ma,3.4Ma和1.2～0.9Ma这几个时期存在着突变,可能反映了青藏高原的阶段性隆升对中国北方季风环流演化的决定性作用以及对西风环流结构和强度的重要影响.中国北方大气环流在轨道尺度变化的基本特征是,低空季风环流在冰期加强,在间冰期减弱.西风环流和季风环流在冰期和间冰期的强度和格局可能主要与全球冰量的基本状况和青藏高原原面的性质有关.黄土高原的风尘记录在万年尺度和千年尺度的气候事件上都表现出相当明显的区域差异,可能主要与局部地形的大气环流效应有关.     

黄土高原风尘堆积物源研究进展

黄土高原风尘堆积是开展古环境变化研究的重要沉积物,其源区的具体位置和变化程度对于揭示东亚大气环流演化具有关键意义,而且一直被学术界广泛关注,存在较大争议.前人通过地球化学(Sr-Nd-Pb同位素、元素地球化学、碎屑锆石UPb年龄)、矿物学(白云石、重矿物)、物理学(释光灵敏度、电子自旋共振信号和环境磁学)、气象观测与模拟、地貌学等方法对黄土高原风尘堆积及其潜在源区(北方荒漠和戈壁以及青藏高原东北部)开展了大量示踪研究.研究表明青藏高原东北部、阿拉善高原、塔里木盆地和蒙古戈壁可能是非常重要的源区.目前存在的问题:(1)源区的具体区位;(2)源区物质供给系统是否存在时空变化;(3)第四纪以来的黄土研究居多,而更老时间尺度上风尘堆积的物源研究较少.因此,今后开展更多粉尘物源示踪方法学的研究,并加强第四纪以前黄土高原风尘堆积的物源研究,是风尘堆积物源研究的重要内容.     

黄土高原风尘堆积物源研究进展

黄土高原风尘堆积是开展古环境变化研究的重要沉积物,其源区的具体位置和变化程度对于揭示东亚大气环流演化具有关键意义,而且一直被学术界广泛关注,存在较大争议.前人通过地球化学(Sr-Nd-Pb同位素、元素地球化学、碎屑锆石U-Pb年龄)、矿物学(白云石、重矿物)、物理学(释光灵敏度、电子自旋共振信号和环境磁学)、气象观测与模拟、地貌学等方法对黄土高原风尘堆积及其潜在源区(北方荒漠和戈壁以及青藏高原东北部)开展了大量示踪研究.研究表明青藏高原东北部、阿拉善高原、塔里木盆地和蒙古戈壁可能是非常重要的源区.目前存在的问题:(1)源区的具体区位;(2)源区物质供给系统是否存在时空变化;(3)第四纪以来的黄土研究居多,而更老时间尺度上风尘堆积的物源研究较少.因此,今后开展更多粉尘物源示踪方法学的研究,并加强第四纪以前黄土高原风尘堆积的物源研究,是风尘堆积物源研究的重要内容.      

表土磁学特征揭示的青藏高原及其周边地区的气候边界

青藏高原及其周边位于东亚季风、印度季风与西风环流系统的交汇地带,是气候变化的敏感区和影响显著区。刻画青藏高原及其邻区降水的空间分布以及干湿气候区边界位置,不仅对深入认识该地区大气环流分布形势具有重要意义,同时还可以进一步加深对欧亚大陆大气环流动力学过程的理解。通过对青藏高原及其周边现代地表沉积岩石磁学参数空间分布特征的综合集成研究,结合300多个气象站点近70年气温和降水数据的详细对比分析,发现降水量是控制青藏高原及其邻区地表土壤磁学性质变化的主要因素,表土磁学性质可以用于揭示高原及其邻区降水的空间分布。已发表及新获取的700余块表土样品成壤相关的磁学参数呈现出显著的空间梯度变化,揭示出北祁连山—横断山以及帕米尔高原—北天山是青藏高原及其周边地区2条重要的成壤强度分界线,其大致分别对应半湿润—半干旱区（400 mm）以及干旱和半干旱区（200 mm）的干湿气候区降水界线。此外,高原北部及其周边多个末次冰期—间冰期以来的风尘沉积剖面磁学参数的空间对比结果,还进一步揭示第四纪冰期时,随着全球变冷,干旱化加剧导致高原北部气候梯度差异显著减小,全球冰量变化可能是控制高原北部气候格局演化的主要因...     

第四纪中国自然环境变迁的原因机制

作者在重建晚第三纪和第四纪古气候环境的基础上,着重讨论了晚第三纪和第四纪古气候之间的显著差异以及引起中国第四纪自然环境大幅度变迁的主要原因机制。中国新生代晚期构造运动导致自然环境的巨大变迁,其中青藏高原隆起的影响尤为突出。作者认为,青藏高原隆起及其反馈作用、季风环流的加强以及全球气候变化的影响,协同成为中国第四纪气候大幅度变化的主要原因,当然也是新生代晚期以来,尤其是中更新世以来中国自然环境变迁的主要原因机制。     

西峰剖面午城黄土古风化强度变化与 早更新世季风环境演化*

游离铁(FeD)/全铁(FeT)比值被土壤学界用来反映土壤化学风化强度,并已在风尘堆积的古环境研究中得到较好应用。然而,迄今对第四纪黄土古风化强度的研究多集中于中更新世以来的序列,只有少数剖面的分析包含午城黄土。文章基于西峰剖面661个样品的FeD和FeT分析,建立了该剖面午城黄土的古风化强度序列,并与剖面原有1.2Ma以来的序列进行对比。结果表明,早更新世古土壤的风化强度与后期相比总体较低,而黄土层的风化强度总体偏高,反映了较小的冰期-间冰期反差; 古风化强度的波动总体上与深海氧同位素有较好的一致性,体现了全球冰量变化对我国北方季风环境的控制。2.6~1.6Ma期间,古土壤的平均风化强度在整个第四纪最低,指示了较弱的夏季风环境效应。从约1.6Ma开始到1.2Ma,古土壤和黄土层的风化强度均增加,并开始有较显著的约100ka周期。这些特征在深海氧同位素记录中没有表现,而与热带地区一些环境特征相吻合,从而指示了低纬过程对我国北方早更新世季风环境的显著影响。     

黄土高原红粘土序列与晚第三纪的气候事件

红粘土序列由7个古土壤组合和与之相间的红色黄土组合组成,它们是建议的地层划 分和对比的一级单位。系统的古地磁研究表明,黄土高原风尘沉积开始的年龄约为7．2MaB．P．,它标志着晚新生代亚洲内陆干旱化的开始,可能意味着青藏高原在此时达到了有意义的高度,东亚古季风环流基本建立。风尘沉积速率与夏季风强度在长时间尺度上的耦合揭示了它们与青藏高原高度的共同联系,也意味着青藏高原可能经历了多次隆升和夷平过程;第四纪黄土-古土壤序列是2.6～2.8MaB.P．全球冰期-间冰期气候旋回建立的证据。     

晚第四纪风尘物质成分的变化及其环境意义

对长武和宜川晚第四纪黄土-古土壤序列的高分辨率铁含量分析表明,不同时期的风尘在化学成分上具有较明显的区别。在排除成壤过程中CaCO₃淋溶和淀积的相对影响后,研究剖面的铁含量基本反映了原始风尘的铁含量。已有研究表明,西部源区的气溶胶和现代地表流沙中铁的相对含量显著高于东部源区。本文认为,风尘铁含量的变化反映了西部沙漠风尘对黄土堆积的相对贡献。由于西风带北支是西部源区风尘的主要搬运者,风尘中全铁含量可能反映了西风带北支气流的强度,并明显存在着千年尺度的变化。     

新近纪以来中国黄土高原的风尘记录

通过对黄土高原中部两个典型的风尘堆积序列的岩性和磁性地层研究 ,认为中国黄土高原风尘堆积的开始发育年龄至少约为 7.2 Ma B.P.。以红粘土和黄土—古土壤交互出现的风尘沉积 ,不仅真实地记录了东亚季风气候的形成演化 ,而且可能包含了青藏高原的阶段性隆升、北半球冰盖形成演化及大冰期发生等构造气候事件的印记。反映粉尘源区的干燥度及携带粉尘的大气环流强度的风尘沉积速率自 7.2 Ma B.P.开始、尤其是 4.5 Ma B.P.以来逐渐增大 ,似乎暗示了自新近纪以来亚洲内陆粉尘源区干旱化的逐级发展和东亚冬季风环流强度的逐渐增加     

共和盆地剖面第四纪孢粉组合特征及环境演化

青藏高原东北缘共和盆地沉积了较厚的第四系,详细地记录了共和盆地第四纪环境变化。通过对共和盆地第四系沉积序列特征和孢粉组合特征的分析,结合热释光测年,本文较详细地研究了共和盆地第四纪以来的环境变迁,并将其分为两大阶段:早期为湖相沉积阶段(中更新世晚期~0.079Ma),气候相对温和。晚期为河流和风成沉积阶段(79.2ka~至今),气候相对干旱。早期阶段又可进一步划分为三个气候期和五个气候亚期。总体上,共和盆地自早更新世以来由偏湿气候逐渐转变为干旱气候,古植被由森林植被逐渐转化为森林草原型植被。其主要原因可能是早更新世以来青藏高原强烈隆升,改变了西南季风气候格局所致。      

黄土高原第四纪粉尘沉积速率的时空变化及其意义

本文系统地计算了黄土高原洛川、西峰、宝鸡、西安刘家坡、兰州九洲台、西宁大墩岭黄土剖面的粉尘沉积速率,发现粉尘沉积速率除随冰期、间冰期具有明显波动外,还呈现时间上由老向新的阶段性升高,空间上由西北向东南降低的总体趋势。第四纪以来,黄土高原粉尘沉积速率出现了几次异常增高的时期,它们与青藏高原隆起时段相吻合。距今约70万年,该区冬季风出现重大调整,冬季风风力明显的逐步增强,风向偏转到NW方向。粉尘沉积速率可作为我国冬季风强弱变化的较好指标。     

喜马拉雅山脉近期上升的探讨

喜马拉雅山脉是地球上最高、最长大和最年青的山脉之一。它以宏伟的规模和巨大的海拔高度强烈地影响着我国西藏地区以至亚洲中部自然环境的变化。自1949年中华人民共和国成立以来,在毛主席和党中央的关怀下,曾对珠穆朗玛峰及邻近地区进行过多次考察。在无产阶级文化大革命的1966-1968年,又进行了珠峰地区多学科的科学考察。     

罗布泊东部阿奇克谷地第四纪古地理

通过对罗布泊东部阿奇克谷地中部AK1孔及露头剖面第四纪沉积特征的综合研究,初步分析了阿奇克谷地第四纪以来的沉积环境与古地理演化。结果表明,阿奇克谷地第四纪古地理受上新世以来区域构造控制,谷地两侧北山及阿尔金山的隆升,一方面为其提供了丰富的物质来源,同时也控制了其沉积环境的演化。其中第四纪以来阿奇克谷地沉积环境有两次明显变化,早更新世中期谷地中开始出现湖相沉积;中更新世晚期湖相沉积范围扩大,为罗布泊湖的大发展期。晚更新世谷地两侧普遍出现砾石层,与中更新世呈不整合接触,表明构造抬升造成湖泊退缩。晚更新世以来湖泊沉积环境波动变化加快。     

长江三角洲地层中的冷杉和云杉花粉的来源推测

孢粉通常被用作古气候的代用指标,长江三角洲地区已经进行了许多相关的孢粉-古气候的研究工作。通过对长江三角洲地区7个晚更新世钻孔的孢粉资料进行提取对比,发现冷杉和云杉两种花粉在地层中分布有一定的规律性。现代长江流域这两种耐寒植物集中分布在青藏高原区,长江中下游地区极少分布,但其花粉确出现在近河口区的晚更新世以来的暖期地层中（MIS1,3和5期）,并且达到了一定数量,这很可能是长江从其上游地区搬运至此沉积下来的。同时,我们也发现西部内陆平原区由于受长江物源影响较少,其晚更新世以来地层中的冷杉和云杉花粉分布与河口区差别很大,这也为河流携带冷杉和云杉花粉至河口地区提供了证据。这一发现如果成立,冷杉和云杉花粉即可作为长江物源的一个判别指标。     

黄土高原红粘土成因及上新世北方干旱化问题

本文通过对黄土高原第三纪红粘土的野外观察，以及沉积学和地球化学分析，得到能证明红粘土为风成沉积的新证据。另外，佳县红粘土沉积的土壤学特征表明，上新世时期的东亚夏季风强度总体强于第四纪。     

中国风尘堆积与全球干旱化

通过极地冰盖增长、中国风尘堆积(包括西风带下太平洋的风尘沉积)、青藏高原隆起以及现代表面洋流形成过程等资料的分析,初步认为,影响全球干旱化的重要因素之一是极地冷源的作用,山地隆起幅度和洋流变异是干旱化不可忽视的重要因素。据此本文对建立全球干旱化环境序列做一初步尝试。     

Intensification of the East Asian Monsoon in Southern China at about 300–400 kaBP Inferred from Eolian Deposits in the Middle-lower Reaches of the Yangtze River

In the East Asian monsoon region,eolian deposits widely distributed in the middle-lower reaches of the Yantgze River are among the best materials available for studies on Quaternary climate change in the subtropical zone of Southern China.Typical eolian deposits in this region include upper Xiashu Loess(XL) and underlying Vermiculated Red Soil(VRS) layers.In this paper,chronological and paleoclimatic studies are conducted on an eolian deposit sequence near Jiujiang(JJ) city in northern Jiangxi province.A magnetostratigraphic study,combined with optically stimulated luminescence(OSL) dating,is conducted on the JJ section and provides further evidence that eolian deposits in the middle-lower reaches of the Yangtze River have been formed since the late Early Pleistocene,and that the boundary age between the XL and VRS layers is about 300-400 kaBP.In grain-size records of the JJ section,the median grain-size and content of the 30 μm size fraction increase sharply after 300-400 kaBP,representing an East Asian winter monsoon intensification event.Further pollen analysis reveals differing pollen assemblages before and after 300-400 kaBP:there is an evident increase in plants adapted to grow in a warm humid environment after 300-400 kaBP,implying an increase in precipitation caused by intensification of the East Asian summer monsoon.Global ice volume and uplift of the Tibet Plateau(TP) are regarded as crucial factors influencing variations of the East Asian monsoon on a long-term scale.The deep-sea δ~(18)O record,which reflects variations in global ice volume,shows no obvious change after 300-400 kaBP.Moreover,the influence of global ice volume changes on the East Asian summer and winter monsoons is inverse;the global ice volume increase(decrease) implies a strengthened(weakened) winter monsoon and weakened(strengthened) summer monsoon.We therefore interpret the coupled intensifications of the East Asian summer and winter monsoons at about 300-400 kaBP to the uplift of the TP in the Middle Pleistocene.This climate event is also documented in eolian deposits from the southern margin of the Chinese Loess Plateau(CLP) and from the desert-loess transitional belt.However,it is not recorded in the loess-paleosol sequences from the central part of the CLP,thereby indicating differing climate responses to TP uplift in different regions,which requires further study.     

黄土古气候变化趋势与青藏高原隆升关系初探

粒度和磁化率是两个研究黄土古气候最常用的古环境变化指示参数,它们随着黄土古土壤地层变化而出现峰和谷的对应已经被证明是反映了天文轨道要素的周期变化。文章试图忽略这些受控于轨道要素的气候周期变化,而主要侧重考察黄土地层这两个参数的平均值(或背景值)所反映的长期变化趋势。对兰州九州台黄土进行了系统采样和测量,发现兰州九州台黄土剖面粒度和磁化率曲线显示出两个明显的趋势,粒度从剖面底部向上有明显逐渐变粗趋势,指示着冬季风增强,与此同时,磁化率自下而上却逐渐增大,指示着夏季风增强的趋势。与黄土高原其他黄土剖面磁化率和粒度曲线对比发现,这是两个普遍存在的趋势。地理位置靠近青藏高原的剖面,这两个增大的趋势更明显。冬、夏季风同时逐渐增强是海陆热力差异增大所引起,反映了青藏高原第四纪时期的逐渐不断的隆升过程。因此,根据粒度和磁化率曲线变化趋势线的变化特点可以帮助分析和反推第四纪以来青藏高原隆升的过程。兰州九州台以及黄土高原各剖面粒度和磁化率曲线的线性变化趋势则可能指示着第四纪以来青藏高原是逐渐均匀缓慢的变化过程。我们对22Ma以来风积地层记录的变化趋势也做了分析。前人过去普遍认识的第四纪以来跳跃式或间歇式剧烈隆升在我们的数据中没有得到反映。黄土高原西部西宁、兰州、靖远等剖面磁化率显著的增长趋势可能与青藏高原隆升到一定高度后高原季风加强所致。