临汾盆地晚冰期至中全新世黄土-古土壤序列的风化特征及指示的气候意义

了解中国北方晚冰期和全新世时期的气候环境变化及其驱动机制,有助于预测未来气候变化的可能情景。基于黄土高原东南缘临汾盆地的黄土-古土壤剖面,在3个AMS14C年代的支持下,通过粒度、磁化率、土壤有机碳以及地球化学元素等指标,重建了临汾盆地晚冰期至中全新世晚期的气候变化历史。结果表明：宋村沟剖面的黄土和古土壤分别处于初等和中等化学风化阶段,而不同地区风成堆积物的化学风化强度存在明显差异,主要受控于东亚夏季风的区域变化。多指标综合分析表明,晚冰期以来临汾盆地的气候演变经历了4个阶段：晚冰期东亚冬季风较强,气候干冷;早全新世东亚夏季风强化,气候向暖湿转变;早中全新世东亚夏季风达到峰值,为最暖湿的适宜期;中全新世晚期东亚夏季风减弱,气候再次转向干冷;临汾盆地的气候变化主要受控于北半球太阳辐射强度和冰量的变化。     

靖边黄土剖面记录的末次冰期以来的气候变化

靖边黄土剖面位于黄土-沙漠的过渡区,能更加敏感地记录第四纪东亚季风气候变化。对位于靖边县南15km的三道沟黄土剖面(0～7.2m)进行年代学、磁化率、粒度、元素地球化学分析,粒度数据显示靖边黄土剖面沉积物以粉砂为主,占比高达80%以上;年龄曲线显示靖边黄土剖面存在千年尺度的沉积间断;元素地球化学数据表明,古土壤向黄土层中的元素迁移顺序为CaNaMgSiAlKFe,剖面黄土处于初级风化阶段;多指标综合分析表明,靖边黄土剖面末次冰期以来的气候变化经历了MIS3气候相对温暖湿润且震荡激烈、末次冰盛期气候极度冷干、冰消期气候好转和全新世气候温暖湿润4个阶段。     

晚第三纪以来黄土高原风积序列的压实校正及其古气候意义

晚第三纪以来黄土高原完整连续、高分辨率的风尘堆积序列为研究以冬、夏季风组合为特征的东亚季风环流长期演化提供了很好的气候信息载体。利用高压固结试验结果,基于高分辨申的磁化率和容重测量及相关性分析,初步探讨了黄土、古土壤及红粘土不同地层单元的压缩特性,校正了压实作用对容重的影响,获得了更真实的东亚季风气候演化信息。有助于深入探讨晚第三纪以未东亚李凤阶段性演化特征及其与太阳辐射、全球冰量变化、青藏高原阶段性隆升等气候控制因子之间的密切关系。     

西部黄土高原兰州黄土磁化率增强模式及其驱动机制

我国黄土高原第四纪风成黄土序列为研究不同时间尺度(构造和轨道尺度)的环境演变提供了理想材料,其中轨道尺度上冰期-间冰期气候变化是第四纪以来气候周期性演变的重要特征。粒度和磁化率分别作为冬季风和夏季风指标被广泛应用于亚洲内陆干旱化和古季风演化研究。然而,磁化率作为古气候代用指标在解释区域环境演化时存在差异性,并不能将其总视为暖湿信号。以黄土高原西部地区的兰州皋兰山和西津岩心为研究对象,详细分析了倒数第二次冰期以来的粒度和磁化率特征,并与洛川剖面进行空间对比。研究表明,间冰期的磁化率总体高于冰期,但在冰期向间冰期转换的过渡期,皋兰山和西津岩心磁化率值并没有降低到冰期水平,而与弱发育古土壤磁化率水平类似。我们推测该时段兰州黄土磁化率增加并非由成壤作用增强贡献,而是源区粗颗粒磁性矿物增加所致,其磁化率增强模式可能同阿拉斯加、新疆黄土类似。由此可见,磁化率增强模式不仅在冰期时黄土高原东西部存在显著差异,而且在同一区域的不同沉积时期也存在较大差别。     

邙山黄土地层再研究

邙山黄土位于郑州西北方向约25km的黄河南岸,以赵下峪剖面最为典型。在野外地层观察的基础上,结合磁性地层、磁化率和粒度测量结果,对赵下峪剖面进行了重新划分。该剖面总厚度为172m,出露地层为全新世古土壤S0到第11层古土壤S11。磁性地层测量结果显示,B／M界限位于L8底部(149．3m深处),与黄土高原内部及南部极性转换带的位置基本一致,证明了野外地层划分结果的正确性。剖面磁化率和粒度曲线与黄土高原其他剖面的对比研究进一步证实了本次地层划分的准确性。赵下峪剖面97m以上的地层包括S2、L2、S1、L1和SO,其中97～87m之间的古土壤层为S2,而不是前人认为的S1。赵下峪剖面与黄土高原其他剖面对比还发现,邙山黄土自S2发育以来,粒度和沉积速率同时变大,是由于黄河在此时期贯通三门峡段基岩山地,古三门湖水外泄,在三门峡以东形成冲积扇和三角洲,成为邙山黄土沉积的新物源。     

青海湖湖东沙地全新世风成沉积物磁化率特征及其环境意义

在亚洲季风控制区,黄土-古土壤序列中的磁化率能够很好地反映土壤成壤强度和区域沉积环境变化,但在风成砂-古土壤序列中磁化率的古气候意义仍有待研究。选取青海湖湖东沙地典型风成砂-古土壤序列,基于AMS14 C和光释光测年结果,结合土壤学中传统的土壤发育指标,对沉积物的磁化率特征及环境意义进行分析。研究表明在青海湖盆地风成砂-古土壤序列里,磁化率与成壤强度密切相关:(1)剖面磁化率总体表现为古土壤层最高、弱发育古土壤层次之和风成砂层最低的规律。相较低频磁化率χlf,频率磁化率χfd%能够更好、更细致地反映沉积环境的变化;(2)剖面中磁化率与成壤强度有关(正相关),因成壤作用对两剖面原始物源各粒级组分的改造程度不同,磁化率与黏粒和粉砂正相关;(3)基于剖面磁化率以及粒度特征的综合分析,将青海湖湖东沙地全新世以来气候环境划分为3个阶段:10kaBP以前气候冷干,成壤作用微弱;10~4kaBP气候暖湿,成壤作用显著;4kaBP至今,气候逐渐趋于冷干,成壤作用渐弱。     

九州台古土壤S1记录的末次间冰期东亚夏季风变化

对沉积速率较高的黄土高原西部地区九州台剖面S1古土壤的夏季风代用指标———磁化率、碳酸钙含量、色度进行了测量。综合分析结果表明,MIS5e开始前,夏季风有一次衰退事件,末次盛间冰期早期夏季风强于晚期,而中期夏季风强度相对较弱,然而这种变化是较为和缓的,并没有表现出类似GRIP冰心氧同位素的大幅度、快速变化,表明MIS5e期间东亚夏季风是相对稳定的。来自海洋的研究表明,西太平洋洋面温度(SST)和洋面高度在MIS5e早期和晚期相对较高,中期相对较低,证实了西太平洋环境变化和东亚夏季风强度之间存在成因上的联系。与先前有关全新世东亚夏季风研究结果的对比表明,MIS5e和全新世东亚夏季风演化具有一定的相似性,可能反映了低纬海洋和高纬大陆之间能量和物质交换对太阳辐射响应的某种内在机制。     

西安地区约8500aBP来气候变化与风尘堆积

根据野外调查、土层厚度测定、室内粒度分析、CaCO3含量分析和微结构鉴定资料,研究了西安地区约8500aBP来气候变化与风尘堆积的变化。结果表明,西安地区全新世以来的气候与末次间冰期第1阶段气候相比具有频繁变化和变异特点;3100aBP以来风尘堆积与沙尘暴活动比75～10kaBP之间的末次冰期还要强,风尘堆积与沙尘暴活动强的原因主要是气候的变干。全新世黄土发育条件分析表明,黄土高原的黄土可以发育在冰期,也可以发育在与现代气候相近的间冰期,可以发育在冬季风占优势的气候条件下,也可以发育在冬、夏季风活动强度相近的条件下。全新世气候的不稳定性为预测未来长期气候变化带来了不确定性,深入研究全新世气候变异特点对预测未来长期气候变化具有非常重要的意义。     

南京江北地区全新世土壤粒度分布及其古环境意义

根据对南京江北TZC全新世剖面的野外考察和室内粒度分析,揭示了该地区一万多年以来的成壤环境演变特点。研究结果表明,南京江北地区第一层古土壤为全新世最适宜期(8500～3100aBP)时形成,当时,气候温暖温润,降水量丰沛,沙尘暴很少发生,成壤极其强烈,其成土母质为末次冰期形成的下蜀黄土,主要是在下蜀黄土堆积成壤基础上的再发育。近3100a来为全新世晚期,季风气候格局发生转变,气候干旱化,沙尘暴频繁发生,在该地区形成了50cm厚的黄土层或表土层。     

靖远黄土-古土壤上部磁化率变化及其影响因素

对处于中国西北黄土高原沙漠边缘的靖远厚层黄土剖面上部L6以来磁化率的研究表明,在这一地区黄土-古土壤沉积中主要的磁性矿物是磁铁矿型矿物,磁化率的增强与黄土-古土壤序列较匹配,形式上表现为古土壤中为高值,黄土中则为极低。但是与黄土高原典型地区相比,磁化率的变化在靖远地区具有一些独特的特征:如磁化率值在黄土和古土壤中差别很大,S5古土壤中的磁化率值相比S4、S3、S2、S1而言要低,磁化率的变化存在由剖面底部向上逐渐升高的趋势。分析认为在铁磁性矿物种类没有变化的情况下,总有机碳TOC对靖远地区磁化率这种独特变化形式做出了重要的贡献。     

珠江口全新世沉积物粒度与磁化率的变化特征及其所反映的气候环境变化

通过对来自珠江口万顷沙W2孔的沉积物进行AMS 14 C测年,结合古地磁测试以及孢粉分析结果,并与其他相关记录综合对比,建立了该地区全新世以来的年代框架。使用粒度组合特征以及磁化率等环境代用指标,获取了该地区约6000cal yr BP以来的气候环境变化信息。经过分析与对比,认为该区自中全新世以来,经历了暖干-凉湿-温湿3个气候环境变化阶段。在晚全新世中国南方地区气候(尤其是降雨量)发生了重要的变化,这与北半球太阳辐射减弱,气温降低,亚洲季风减弱,降雨带南移有着一致的对应关系,同时还很可能与这一时期厄尔尼诺—南方涛动活动加强有着紧密的联系。     

黄土高原西安地区全新世的植被与气候环境

对黄土高原中部南侧西安一带进行采样及孢粉分析,初步探讨和证实了一万年来西安地区植被的发育演替,详细地论证了该地区的古气候环境以及植被、气候和环境在时间上的演化规律和在空间上的差异,总结了早、中、晚全新世在该区发育的植被及其所代表的气候环境。根据西安蓝田、半坡两个剖面各17个样品的分析,将孢粉图式分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ带,分别代表全新世早、中、晚3个时期的孢粉带。蓝田剖面显示：Ⅰ带为蒿属优势带;Ⅱ带为栎-榛-榆增长带及蒿-环纹藻优势带→栎-鹅耳枥-菊增长带;Ⅲ带为松-菊-藜-中华卷柏增长带。研究认为：早全新世植被为疏林草原,气候较冷较干;中全新世植被为温带落叶阔叶林为主的森林草原并掺杂少量亚热带植物,气候温暖湿润;晚全新世植被为以松、篙为主的森林草原,气候转向温凉干旱。     

珠江口全新世沉积物粒度与磁化率的变化特征及其所反映的气候环境变化（英文）

通过对来自珠江口万顷沙W2孔的沉积物进行AMS14C测年,结合古地磁测试以及孢粉分析结果,并与其他相关记录综合对比,建立了该地区全新世以来的年代框架。使用粒度组合特征以及磁化率为环境代用指标,获取了该地区约6000 cal yr BP以来的气候环境变化信息。经过分析与对比,认为该区自中全新世以来,经历了暖干-凉湿-温湿三个气候环境变化阶段。在晚全新世中国南方地区气候（尤其是降雨量）发生了重要的变化,这与北半球太阳辐射减弱,气温降低,亚洲季风减弱,降雨带南移有着一致的对应关系,同时还很可能与这一时期厄尔尼诺—南方涛动活动加强有着紧密的联系。     

黄土高原定西鲁家沟黄土剖面15 ka以来的环境演变

根据鲁家沟黄土剖面粒度、磁化率、有机质和碳酸盐含量等气候代用指标的变化和14C测年结果,分析和讨论了定西地区近15 cal.kaBP以来气候演化的过程。结果表明15 cal.kaBP以来的气候变化可划分为4个阶段:(1)末次冰期晚期(14900~11200 cal.aBP),气候较为寒冷干旱;(2)全新世早期(11200~7560 cal.aBP),气候开始转暖转湿,但整体上较为寒冷;(3)全新世中期(7560~3600 cal.aBP),气候温暖湿润,夏季风强盛;(4)全新世晚期(3600~1200 cal.aBP),气候变得干旱,夏季风强烈减退,风尘堆积旺盛,形成了现代黄土和表土层。该区末次冰期晚期以来的环境变化是不稳定的,气候存在频繁次级波动。1500~1200 cal.aBP的晚全新世期间,有机质含量出现峰值,表明气候总体向干旱化发展的同时,叠加了人类活动的影响。     

渭河流域全新世环境变化与野火活动记录

渭河流域位于我国半干旱—半湿润季风环境敏感地带,保存其黄土-土壤地层的木炭屑提供了全新世以来的野火历史和气候变化的记录。通过对甘肃合水马家塬(MJY)和陕西扶风蒋阳村(JYC)全新世黄土-土壤剖面的磁化率、TOC、木炭屑研究分析表明:末次冰期11500aBP之前,渭河流域气候干旱,自然野火频繁发生,荒漠草原植被从内蒙古南部扩展到渭河流域;全新世早期(11500～8500aBP)野火发生频率大大降低;全新世适宜期(8500～3100aBP)气候温暖湿润的森林草原或混交森林景观环境下野火发生几率明显下降,但不同地点人类活动引发的火灾存在区域差异。全新世晚期近3100a以来,气候向干旱化发展,加之人类土地利用活动加剧,生物量燃烧的规模大范围增加,人为引发火灾比自然发生火灾更为普遍,从而导致土地资源退化,造成渭河流域北部旱作农业衰退和游牧部落的入侵。1500aBP以后,野火发生频率大大降低,可能由于渭河流域南部荒地已开垦殆尽,农田人工景观已基本建立,北部半农半牧经济也已确立,不再进行大规模放火烧荒,因而木炭屑浓度大幅度减少。     

深圳湾北岸新民孔的Q_3~3-Q_4~1气候记录

对深圳湾北岸新民钻孔岩心沉积物中铁、钒元素、矿物鉴定的伊利石以及生物指标贝类介壳揭示的环境特征资料进行了分析,研究初步表明,该钻孔岩心沉积物理深12．12～10．91m层段的杂色花斑粘土中存有晚更新世晚期至早全新世气候波动的记录。钒元素和伊利石分析也得到了相应的证实。所记录的短期降温和升温事件可能表明,在第四纪末次冰期-冰消期中,气候曾强烈波动,并逐渐由晚冰期向冰后期过渡。这对研究晚武木冰期最低海面时期以来,海面回升及晚更新世晚期／早全新世的古环境方气候影响提供有价值的资料。     

本溪王家崴洞10500～5000aBP石笋记录及区域气候意义

基于典型东亚季风区辽宁省本溪市2支石笋样品(W6与W4),通过9个230 Th年龄和386个氧同位素数据,重建了10 500～5 000aBP期间平均分辨率为12～34a的氧同位素时间变化序列。研究时段石笋δ18 O相对振幅为2.0‰,在平均值约-8.5‰上下波动,指示了早全新世东亚季风强度的长期趋势变化和百年尺度振荡信息。相同时段本溪王家崴洞、湖北三宝洞、贵州董哥洞石笋δ18 O记录对比结果表明,全新世石笋δ18 O长期增加趋势类似于北半球太阳辐射能量变化曲线,但东北地区石笋δ18 O大约在10 500a已达到最大值,早于长江流域以南地区约1 000a,这可能表明全新世亚洲季风降水并不同步变化,可能与热带、亚热带季风系统差异响应于区域大气环流有关。功率谱分析W6石笋δ18 O时间序列发现其存在显著的225和91a的周期,与树轮Δ14 C周期(208和88a)基本一致,揭示了中全新世百年尺度东亚季风变化可能主要响应于太阳活动。     

渤海地区全新世孢粉序列及古环境演化

通过对取自黄河口外泥质区的BH-264孔的沉积孢粉进行分析,对渤海地区全新世古植被和古环境演化历史进行了恢复。在早全新世(距今9.5~7.6 ka)渤海地区气候温暖湿润,在陆缘海滨地带出现大量沼泽湿地,上面生长着莎草和香蒲等植被,在周围的山地、丘陵和平原地区植被以松属和落叶栎属为主,并伴生着桦木属、榆科、桑科等树种;在中全新世(距今7.6~5.8 ka)温度的升高和海平面上升,使BH-264孔沉积孢粉中松属占主导地位,不利于远距离传播的草本植物花粉含量降为全新世最低值;在距今5.8 ka以后东亚夏季风减弱和降雨量减少导致渤海西部陆源海滨地带植被以旱生草本藜科、蒿属和菊属为主,黄河三角洲的形成缩短了研究区的离岸距离,使这些草本植物花粉易于传播到BH-264孔中沉积。     

泥河湾盆地典型剖面沉积物磁化率特征及其意义

在对泥河湾盆地郝家台、小长梁、东谷坨三个典型剖面野外沉积特征初步研究的基础上,将剖面划分为四个沉积相：顶部马兰黄土堆积,上、下湖泊相和中部河流相。以１５ｃｍ为间距,系统采集了１６７４块样品,进行质量磁化率的测定与分析。结果表明：沉积物磁化率值的大小与沉积相,尤其是与沉积物的粒度相关。一般规律是滨浅湖相粉砂、粘土质粉砂的磁化率值大,而深湖相、半深湖相粘土和粉砂质粘土的磁化率值较低。磁化率值的变化在一定程度上反映了古气候的变化,磁化率高峰可能反映了干燥的气候环境,而低谷则可能反映了温湿的气候。沉积相和磁化率变化曲线相结合,将剖面分为７个对比层,初步讨论了１ＭａＢ．Ｐ．以来,盆地大概可以分为三个大的演化阶段：早期扩张期,中期收缩期,晚期扩张到收缩期。并通过剖面间的对比,初步认为剖面所含石器层的年龄大约在１Ｍａ．Ｂ．Ｐ．左右。