玛珥湖古气候环境研究进展

玛珥湖特有的沉积环境为发育和保存长时间尺度、高分辨率气候和环境记录提供了理想场所,其沉积物为过去全球变化研究提供了理想的研究材料。国际玛珥湖沉积与环境研究的进展在解决一些重要的古气候问题方面显示出了巨大的潜力。近年来,我国也在玛珥湖纹层和沉积物的多学科、多指标综合研究方面取得了有意义的成果。本文就玛珥湖在纹层年代学、火山灰年代学、磁性地层学方面的研究以及古气候、古环境重建方面取得的研究成果做简要的介绍。     

玛珥湖与过去全球变化研究

古气候变化突变事件和气候周期的发现将过去全球变化研究推进到了高分辨率的新阶段。玛珥湖在形成和保存高分辨率气候环境记录方面具有独特的优势,玛珥湖研究所取得的重要成果也显示了在过去全球变化研究方面的巨大潜力。简要回顾了玛珥湖的研究历史,从纹层、年代学、多学科多指标综合研究等方面概括了国际玛珥湖沉积与环境研究的若干进展,并介绍了我国在玛珥湖研究方面的发展情况。     

高分辨率古环境指示器--湖泊纹泥研究综述

作为高分辨率古环境指示器,湖泊纹泥在重建晚第四纪特别是近代全球环境变化中具有特殊的地位和意义。纹泥携带的各种季节信息反映了区域生物学、地球化学、沉积学对季节性驱动力的响应,而且纹泥本身可以提供反映沉积环境和气候变化的精确计年,近３０年来湖泊纹发展历史表明,纹泥的应用主要集中于以下三个方面：纹波计年、纹泥厚度变化和纹泥沉积物分析,其中纹 精确测年是一切应用的基础。可以看出,在古环境研究中,纹泥作为一     

中国玛珥湖及其研究意义

随着全球变化研究的深入,科学家们认识到古气候变化除轨道尺度的冰期/间冰期旋回之外还存在年代际-千年尺度的高频变化和突变事件。要认知这些变化,古气候记录的时间分辨率要达到"年-年代际"。因此,寻求时间跨度长、连续性好、信息丰富的高分辨率记录是过去全球变化研究面临的主要任务之一。玛珥湖为火山射汽喷发形成的封闭湖泊,由于其独特的形成机制及水文背景,使其能够提供数万年乃至几十万年连续稳定的沉积记录,是高分辨率古气候、古环境变化研究的重要对象。中国玛珥湖得天独厚,从热带到寒温带均有分布,为系统研究中国不同气候区各种时间尺度古气候变化规律提供了理想材料。本文基于中国玛珥湖的分布及沉积特征,探讨玛珥湖沉积记录能够为古全球变化研究做出怎样的贡献,解决什么科学问题,具体包括以下三个方面的内容:(1)在轨道尺度上,精确定位现代气候在地质历史中的位置是未来最具挑战性的科学问题之一。我国热带地区玛珥湖沉积物跨越了至少4个冰期-间冰期旋回,能够为理解冰期驱动机制、下一次冰期来临、高低纬关联等关键科学问题提供多学科数据;(2)千年尺度古气候变化,其成因可能源于不同的动力学机制,是气候系统对各种外部和内部驱动因子响应的结果,因此千年震荡可能存在明显的时空差异。集成不同气候带的玛珥湖沉积记录将为理解千年震荡规律及其驱动因子做出贡献;(3)年-年代际气候变化是预测未来气候变化的基础,PAGES、IPCC以及PAGES-Asia 2K均将过去2千年来气候变化作为预测未来几十年至百年尺度上重大全球变化的背景,并为此构建全球数据体系,玛珥湖沉积特别是纹层沉积记录能够填补某些地区高分辨率数据的空白。     

32KaB.P.以来东北二龙湾玛湖沈积序列的粒度特征及其古环境意义

玛珥湖沉积物是古气候环境变化记录的优良载体[1].近年来,我国玛珥湖沉积序列的高分辨率古气候记录研究取得了重要进展[2～6].     

32kaB.P.以来东北二龙湾玛珥湖沉积序列的粒度特征及其古环境意义

玛珥湖沉积物是古气候环境变化记录的优良载体^[1]。近年来,我国玛珥湖沉积序列的高分辨率古气候记录研究取得了重要进展^[2～6]。东北玛珥湖沉积序列的多指标高分辨率古气候研究,揭示了末次盛冰期以来东亚季风区北缘气候变化与全球性气候事件包括短期气候事件有良好的对应关系^[4,7]。本文对东北二龙湾玛珥湖沉积序列进行了系统的粒度分析,阐明32kaB.P.以来的粒度组成及其变化的基本特征,在此基础上初步探讨该沉积剖面粒度变化的古环境意义。二龙湾玛珥湖（42°18.1′N,126°21.4′E）位于吉林省辉南县境内,据四海龙湾玛珥湖约30km,海拔高度724m,湖区周围分布着茂密的森林植被。     

湛江田洋玛珥湖的形成与演化

运用新一代高精度，无扰动钻探技术，从田洋玛珥湖成功地获取了222.4m结构连续完整的第四纪湖相沉物样品，在古气候，古环境变化方面作了一定研究。根据众多钻孔揭示和火山岩石年代学与地层接触关系的研究，田洋玛珥湖是在两期火山活动后形成的。早期火山发生在早更新世（2.30-1.64Ma)，生成湛江期火山岩，前后4次喷发，并形成一个深凹的火山口积水坑，晚期火山发生中更新世（0.73-0.20Ma)，生成石峁岭火山岩，由于高温（1000℃以上）岩浆，热液，蒸气与原火山口积水的机械混合而发生剧烈爆炸，形成一个典型的玛珥湖，并经历空湖－深湖－半深湖－浅湖－沼泽5个演化阶段，以其独特的封闭性与特殊的物化条件，成为研究全球变化的重要场所。     

玛珥湖高分辨率古环境研究的新进展

玛珥湖的形成机制和特点不同于一般的火山口湖,其特有的沉积环境是发育和保存高分辨率气候记录的理想场所。近年来国外的玛珥湖研究在解决一些重要的古气候问题方面显示出巨大潜力。中国玛河湖分布广泛,中国科学院地质研究所最近对湖光岩玛珥湖的研究已经获得了初步成果。加强中国玛珥湖的研究,从不同地区玛珥湖的沉积物中获取高分辨率的气候变化信息,无论是对于研究东亚地区长期气候环境变迁历史,还是短期的人类活动与环境演变的关系,必将会取得非常有意义的成果。     

辽西地区早白垩世义县组大康堡层沉积特征及沉积环境演化

辽西义县盆地下白垩统义县组大康堡沉积层分布范围广,为"热河生物群"的重要产出层位。通过对王家沟西山典型剖面的沉积学研究,识别出11种岩相类型,包括基质支撑砾岩相、凝灰质中-粗粒砂岩相、平行层理中-细砂岩相等,并将该时期的湖泊沉积划分为滨浅湖和深-半深湖环境。分析大康堡层垂向序列特征及纹泥特征,将该时期的湖泊演化划分为4个阶段:早期浅水湖泊沉积,见大量浅水生物化石;中期深-半深湖沉积,处于相对封闭-半封闭的状态,盐度增加;晚期湖泊水体变浅,水文动力条件增强,盐度降低;末期深-半深湖环境,纹泥指示陆源碎屑供给极少,降水较少。湖泊的演化过程受古气候控制明显。     

雷州半岛玛珥湖区玄武岩的年代、地球化学特征及其意义

我国南部雷州半岛是亚洲季风影响的核心区,区域内田洋、青桐洋和九斗洋这3个干玛珥湖沉积序列可为揭示低纬地区亚洲季风的轨道尺度变化提供关键证据。查明这些玛珥湖的形成年代、基底玄武岩的地球化学组成及其风化产物特征,为进一步获得沉积序列的年代控制、揭示沉积物替代指标的古气候意义提供了基础。本研究对3个干玛珥湖基底的玄武岩进行了K-Ar测年、地球化学成分和玛珥湖周围风化剖面粘土矿物的测试分析,得出了以下结论:1)田洋玛珥湖湖盆的形成年代为0.73~0.87Ma,首次报道的青桐洋和九斗洋湖盆的形成时代分别为0.82 Ma和0.81~1.08 Ma,它们均属于早更新世晚期到中更新世早期的石峁岭期火山射气喷发形成的。2)田洋、青桐洋和九斗洋玛珥湖基底玄武岩均属于石英拉斑玄武岩。同一时期喷发的石英拉斑玄武岩广泛分布在玛珥湖的周围,这些玄武岩风化的产物以高岭石、三水铝石以及赤铁矿为主,在降水较为充沛的时期,物理或化学风化的产物随地表径流汇入湖盆,是玛珥湖沉积的主要来源。本研究为正在进行的低纬地区更新世轨道尺度季风降水重建提供了基础。     

湖泊沉积物年纹层的研究方法及其意义

文章总结了前人对湖泊沉积物年纹层类型的划分,并根据年纹层的形成过程和组分特征分为3个大类,即碎屑年纹层、生物成因年纹层(如硅藻年纹层等)和化学成因年纹层(如方解石年纹层、菱铁矿年纹层、黄铁矿年纹层、蒸发盐年纹层等)。介绍了目前应用于湖泊沉积物年纹层研究的主要方法和技术包括:1)新鲜沉积物表面照相、X射线照相技术;2)光学显微镜观察;3)数字化图像分析;4)扫描电子显微镜技术等。而岩相学大薄片是目前年纹层研究工作中应用非常广泛的材料,对目前制作大薄片比较普遍采用的快速冷冻-冷冻干燥和水-丙酮-环氧树脂交换这两种方法进行了介绍并比较了各自的优劣。湖泊沉积物年纹层研究的古环境意义主要体现在两个方面,一是提供了高精度的纹层年代学时间标尺,在诸如气候突变事件的时限、大气¹⁴C浓度变化、火山灰层定年、古地磁场长期变化主曲线重建等方面有重要意义;二是年纹层性质研究如年纹层厚度和年纹层微相变化本身所蕴藏的高分辨率古气候环境变化信息,在太阳活动周期、ENSO等气候事件的研究中也有重要意义。最后,文章简单介绍了我国东北龙岗火山区四海龙湾玛珥湖沉积物中年纹层的特征并展望了其研究潜力。     

中国玛珥湖的时空分布与地质特征

自新生代以来 ,在亚洲东部大陆边缘的裂谷系和青藏高原内部及周边地区 ,火山活动频繁发生 ,形成大量火山和火山岩 ,在一些火山区还发育有大小不等、形态不一的玛珥湖 ,其中有的积水 ,有的干枯 ,它们集中分布于雷琼、东北、青藏高原等地区 ,跨越了热带、亚热带、温带和高寒地带。从中新世的山东山旺盆地 ,早更新世东北龙岗地区的龙湾 ,到雷琼地区中晚更新世的田洋、湖光岩等 ,几乎各个时代、各种类型的玛珥和玛珥湖都有 ,玛珥湖中的沉积物从几十米到一二百米厚度不等 ,记录了不同地区、不同时段气候环境演变的历史 ,对全球变化研究有着重要意义。     

湖泊沉积物年纹层研究的古地磁学意义综述

年纹层发育的湖泊沉积物可以提供独立的、绝对定年的时间标尺,为重建高分辨率的区域古地磁场长期变化主曲线提供了难得的条件;基于长而连续的湖泊沉积物年纹层时间标尺建立的区域磁偏角和磁倾角长期变化参考曲线大大增强了岩芯对比和古地磁定年结果的精确性。此外,满足特定条件的湖泊沉积物还可以提供古地磁场强度长期变化的记录并有助于反映宇宙成因核素(如^14C、^10Be等)产生速率的变化、太阳活动等信息;目前,湖泊沉积物纹层年代学时间标尺及古地磁研究程度较高的主要是瑞典、芬兰和北美一些地区,区域古地磁场长期变化主曲线的地理分布并不均匀,因此在全球范围内寻找长序列的、连续的年纹层发育的湖泊进行古地磁研究可以更好地理解仪器观测记录以前的地磁场行为。     

Sedimentological proof and dating of the Early Holocene volcanic eruption of Ulmener Maar (Vulkaneifel,Germany)

A minerogeniclayer occurs in early postglacial organic sediments from five maar lakes (West Eifel Volcanic Field, Germany). The mineralogy and stratigraphic position of this tephra suggests that it is related to the youngest German volcano, Ulmener Maar, nearby. Radiocarbon dating of wood from the base of the Ulmener Maar Tephra at two locations provide ages in agreement with an accelerator mass spectrometer ¹⁴C date for the minerogenic layer from sediments of Lake Holzmaar situated 13 km south-west of Ulmener Maar. The mean radiocarbon age is 9 560 years BP. Dating by varve chronology provides an age of 10017 years VT (varve time in years before 1950) or 10 895 years corrected VT. Based on palynology the Ulmener Maar Tephra was deposited at the end of the Preboreal. High values of natural remnant magnetization intensity, typical of pyroclastic material, confirm that this minerogenic layer differs in composition from other clastic deposits of the sedimentary record. Geochemical analyses reveal increased values of total trace elements for the Laacher See Tephra and Ulmener Maar Tephra. An isopach map based on thickness variations of the Ulmener Maar Tephra at five investigated maar lakes indicates that the tephra was mainly transported to the south west.     

Palynological analyses in the laminated sediment of Lake Holzmaar (Eifel, Germany): duration of Lateglacial and Preboreal biozones

The laminated sediment of Lake Holzmaar (Germany) has provided a continuous varve chronology for the last 3500 varve years (vy) and beyond that a floating varve chronology back to more than 22500 vy BP. This chronology in calendar years, in combination with palynology, enables us to determine the timing and the magnitude of Lateglacial and Early Holocene environmental changes on land (from 13838 to 10930 vy BP). The palynological diagram has a mean time resolution of 27 vy between samples. This paper establishes for the first time the biozonation for Lake Holzmaar below the Laacher See Tephra. Fifteen pollen subzones grouped in four biozones are defined by cluster analysis. After a period disturbed by microturbidites, only a part of the Bølling is present. Three cold periods have been evidenced by pollen analyses: the Older Dryas (96-vy-long), the Younger Dryas (654-vy-long) and the Rammelbeek phase (237-vy-long). The Allerød (883-vy-long) is bipartite with a first Betula -dominated period followed by a Pinus -dominated one. The Younger Dryas is also bipartite, with first a decrease of winter temperatures along with a change to a more continental climate. It is followed by a drier phase with a second decrease in temperatures, probably this time also affecting summer temperatures. The Preboreal is 702-yr-long. The duration of most phases corresponds to published records, except for that of the Younger Dryas. Cluster and rate-of-change analyses indicate a sharp change in the terrestrial vegetation assemblages that may be caused by a sedimentary hiatus of erosive origin during this cold and dry period. As a result, the chronology of Holzmaar has to be revised most likely below the middle of the Younger Dryas. Comparison with the varve record of Meerfelder Maar, a neighbour maar lake, suggests adding 320 vy below 12025 vy.     

上新世湖相纹泥及其环境信息与时间标尺记录

纹泥反映了湖相沉积物中特有的沉积韵律,是气候的季节变化和年际变化的产物。山西榆社张村地区上新世晚期的湖心相沉积中发育了极为完好的纹泥剖面。纹泥深浅相间形成清晰的纹理,分别代表夏秋和冬春。一深一浅组成一对,代表一年。纹泥层的单层厚度平均为0．12～0．25mm／条,薄者＜0．1mm／条,厚者可达0．3mm／条。暗色纹泥层的厚度大于浅色纹泥层。暗色纹泥的有机质含量丰富,木本植物孢粉占优势,同时CaO的含量低;浅色纹泥恰好相反。湖相纹泥具有建立高分辨率时间标尺和环境演化序列的特殊优越条件。     

Lateglacial varve chronology and biostratigraphy of lakes Holzmaar and Meerfelder Maar, Germany

In this paper we briefly compare previously published data on four lateglacial sediment profiles from lakes Holzmaar and Meerfelder Maar in the Eifel region. Two of these profiles (one from each lake) are varvedated, whereas the other two pollen profiles are on depth scales. In general, the palynological signal in all profiles compares well, proving the regional validity of the individual data sets. There are some discrepancies between Holzmaar and Meerfelder Maar, however, mainly concerning varve dating of major lateglacial features, and these are explained after detailed correlation using a combination of varve dating and palynological signals. The result is a consistent varve-dated biostratigraphy for the Lateglacial in the Eifel region. Moreover, it is demonstrated that a combination of varve chronology and high resolution palynostratigraphy in several lake profiles enables even gaps of a few decades up to a few centuries to be detected, thus providing a valuable tool for precise regional palaeoenvironmental study. This multi-core study on two lakes from the same region demonstrates the likelihood of undetected errors in single-core studies on non-varved sediments.     

纹层计年与137Cs、210Pb法对比研究东北二龙湾玛珥湖现代沉积速率

通过对东北二龙湾玛珥湖顶部无扰动岩心显微研究,证明此岩心发育有良好的年纹层。据精确统计,0~5.5 cm间为36个年纹层,纹层计年的误差为4％~7％,年纹层厚度为1.1~2 mm不等,平均沉积速率为1.53 mm/a,5.5 cm处对应于1965年。而二龙湾沉积物（从6.5 cm到5.5 cm)岩心的¹³⁷Cs比活度值急剧增加,从（4.67±0.29） dpm/g增加到（12.06±0.47） dpm/g,在5.5 cm处有一个较为明显的蓄积峰值,这一峰值被确认对应为1963年全球¹³⁷Cs散落的高峰期。另外据²¹⁰Pb_ex比活度CIC模式,5.5 cm处约为1962年,这和¹³⁷Cs比活度曲线的1963年时标相一致。印证了纹层计年的精确性,完全可以建立高分辨率时间序列。     

Lithofacies succession of maar crater deposits in the Eifel area (Germany)

ABSTRACT Maar craters often contain exceptionally preserved fossils and maar sediments may reflect detailed environmental changes. Volcanosedimentary processes in a Middle Eocene maar crater lake are illustrated by the deposits of Eckfeld Maar in the Tertiary Hocheifel Volcanic Field (Rhenish Massif, Germany). The maar origin of the basin is evident from a circular negative gravity anomaly which indicates a low-density funnel-shaped basin filling. From the facies analysis of an Eocene (Eckfeld) and a Pleistocene (Döttingen) maar we develop a lithozone classification for the interpretation of maar sediments: syn-/post-eruptive breccias are followed by a fining-upwards sequence of lacustrine mud with coarse layers and final swamp deposits. From the facies analysis and regional geological data we reconstruct the pre- to post-eruptive history of a maar crater prior to post-Eocene uplift. These observations can be used for the interpretation of Tertiary and Quaternary maar craters that are ideal fossil and sediment traps.