罗斯海西部末次冰盛期以来沉积环境重建:有机碳与生物标志化合物分析

本文研究采自位于南极罗斯海西部的ANT32-RB16C柱状沉积物，根据粒度、有机碳和生物标志化合物数据探讨末次冰盛期(24.8 ～20 ka BP)以来该地区有机质来源及沉积环境特征。该柱状样记录了冰架下沉积、冰架前沉积、开阔海域沉积的沉积环境。指示有机质来源的生物标志化合物指标表明该柱状样中所含有机质主要为浮游植物、细菌等海源输入，同时伴有少量陆源物质混合输入。末次冰盛期，由于冰架的影响有机质含量较低，环流影响使得有机质受低等浮游藻类生物等海源影响较大。末次冰消期(20～11.7 ka BP)，罗斯冰架消退，冰川溶解释放的有机质在此沉积，使得陆源有机质输入增多，有机质含量升高。进入全新世，有机质含量较末次冰盛期和末次冰消期明显升高，海源输入比例增大，同时细菌等原核生物增多，导致短链正构烷烃降解程度较大。研究区的氧化还原环境主要受冰架与海冰限制作用的影响，与有机质含量和高氧的南极底层水关系不大。总体来说，从末次冰盛期到末次冰消期，研究区沉积环境受罗斯冰架进退影响，全新世以来受气候变化影响。     

15 ka以来罗斯海陆架岩心沉积学记录及古海洋学意义

本文对取自罗斯海陆架的JB04岩心沉积物进行AMS14C测年、粒度、有机碳等测试,结合沉积物粒度组分因子分析,研究该岩心的沉积学记录,探讨其古海洋学意义。结果显示:JB04岩心沉积物的底部年龄为15 ka;沉积物粒度组分因子分析提取出3个环境敏感粒级,分别代表正常冰海沉积、低能海洋沉积和高能海洋沉积;综合沉积物岩相及沉积物组成特征,可以将岩心分为4段,从底部到顶部依次为主要受冰盖刮蚀影响的冰盖下沉积、属低能海洋环境的冰架下沉积、属高能海洋环境的冰架前缘沉积和主要受冰山影响的季节性海冰区沉积。该岩心的沉积地质记录及其古海洋学研究对全面认识罗斯海的海洋环境演变具有重要的意义。     

3.4万年以来南极斯科舍海古生产力演变及其环境制约

本文通过对南极斯科舍海东南部DC-11岩芯生物硅、有机氮、TFe₂O₃与有机氮同位素的年代学分析,重建了该海区3.4万年以来古生产力与环境演变历史。研究结果表明,生物硅、有机氮含量与南极温度变化基本一致,暖期高、冷期低;有机氮同位素值与南大洋海冰变化相吻合,暖期小、冷期大,冷期硝酸盐利用率大于暖期。从末次冰期、末次冰消期至全新世,研究区古生产力与环境变化显著,南极冷倒转等千年尺度的变化明显;海冰在气候、营养盐与古生产力之间起着重要的关联作用。冰期或冷期海冰的加强导致表层水层化加强,深层水及其营养盐的上涌减弱,表层海洋硝酸盐等相对匮乏,生产力降低。研究区现代与全新世铁供应充足,在风尘盛行的末次冰期和冰消期呈过剩状态,明显不同于亚南极。     

西北冰洋楚科奇海台晚第四纪以来陆源沉积物搬运机制及其古环境意义

通过对西北冰洋楚科奇海台的ARC7-P12岩心的沉积物颜色旋回、XRF-Ca和Mn元素相对含量,有孔虫丰度,粗组分含量,粒度组成及其端元的综合分析,并与该地区其他沉积物岩心对比,将ARC7-P12岩心划分为深海氧同位素(Marine Isotope Stages,MIS)5期以来的沉积序列。该岩心的粒度端元分析结果显示,该岩心峰态中值2和9μm组分的端元分别代表由雾状层和底流搬运的沉积物;峰态中值为30以及110μm组分的端元代表海冰以及冰山搬运的沉积物。MIS 5以来的冰消期和间冰期,由于海冰和冰山融化以及海域开阔,沉积物主要由海冰以及冰山搬运,粗组分含量显著升高。冰期由于海冰覆盖,冰盖的生长和阻挡,以及表层洋流减弱,底流和雾状层搬运相对增强,细颗粒沉积物增加。     

山东庙岛群岛黄土的粒度特征及其环境意义

对山东庙岛群岛长岛黄土粒度的精细研究证明，滨海黄土是在第四纪冰期寒冷气候下的产物，末次冰期沉积的长岛剖面由风成沉积与冲-洪积层组成，末次冰期的风成沉积反映了末次冰期气候的不稳定性，其中存在6次气候变冷、渤海湾海面下降和6次气候变暖、渤海湾海面上升的事件，黄土的粒度中包含了丰富的气候变化和渤海湾海面变化的信息。     

融水脉动1a与波令暖期的同期性:来自南中国海的新证据

末次冰期之后 ,海平面在融水脉动 (MWP)1a期间急剧上升 (<2 90～ 50 0a上升了 1 3 5～2 4m)。伴随波令暖期 ,北半球的大气温度在末次冰消期的几十年中至少上升了 5℃ ,MWP1a表示过去 2 5ka中地球气候历史中的最剧烈事件 ,其精确年代的确定对于理解末次冰消期中出现的海洋学、冰川学和气候学变化有重要意义。然而 ,科学家对MWP 1a的绝对年龄和它与波令暖期的关系仍然争论不休。按照Bard等 (1 996)提供的已被广泛接受的年代学和相关性 ,1 4ka左右的MWP 1a对应着老仙女木时期 ,即波令暖期之后的第 1个大的寒冷事件 ,这暗示着由于淡水的…     

山东荣成成山头“柳夼红层”的层序、划分与成因及其气候意义())

“柳夼红层”可分两段。上段为一套风成砂层与土壤粘土层相互叠置的旋回性沉积,偏下部夹有冲洪积砂砾层。共发现8个一级界面,可分出9个冷、暖气候旋回,是我国北方沿岸末次冰期的良佳记录。下段为土壤化砂质粘土层,属于末次间冰期的地质记录。“柳夼红层”风成沉积的环境标志明显,三级序次界面清晰,冷、暖环境交替频繁,对末次冰期气候期的划分对比是有意义的。     

倒数第二次冰期晚期东亚季风气候演变的石笋δ18O记录

基于南京洞穴2支石笋的11个230Th年龄、658个氧碳同位素分析数据,建立了倒数第二次冰期晚期(155-128 kaBP)东亚季风高分辨率的气候演化序列。在岁差尺度上,石笋δ18O记录与65°N夏季太阳辐射量曲线变化基本一致,说明北纬夏季太阳辐射对该地区气候演变起宏观调控作用。石笋δ18O变化曲线千年尺度上显示了8个明显的峰谷变化,δ18O值平均变幅约为1.5‰,平均频率在2 ka左右,十分类似于末次冰期东亚季风Dans-gaard-Oeschger旋回,说明东亚季风气候在末次冰期的千年级不稳定波动也可能存在于更久远的冰期过程中,冰期气候的不稳定性很可能是第四纪冰盖、大尺度海洋/大气环流共同作用的结果。     

红海的升降

Siddal等提出了重新构建末次冰期海平面变化的新方法。他们提供了一个分辨率为百年尺度、时间范围在70～25ka之间的详细记录。这是冰期剧烈变动期，表现为明显的冷热波动。在约10ka前进入我们现在间冰期之前，末次冰期旋回在18ka以前达到顶点，即所谓的末次冰期的最盛期。过去海平面如此令人感兴趣的原因是他们反映了全球气温，在较冷期，更多的地球水固结在冰盖中，从而导致海平面的下降。     

西沙石岛末次冰期风成沉积序列新划分及其旋回特征

西沙石岛的风成碳酸盐岩是东亚季风末次冰期的产物,以砂丘与古土壤二元旋回的形式记录了东亚季风气候的干湿变化。利用西石2井钻井岩芯资料结合石岛野外地质剖面的详细考察,对石岛风成沉积序列进行了重新的地层划分,将石岛风成沉积分为三层砂丘与两层古土壤的沉积组合。通过对测年数据及东亚季风末次冰期气候变化特征的分析,认为石岛末次冰期风成沙丘与古土壤记录与黄土高原L1黄土的5个次级气候阶段一一对应,都是对东亚季风末次冰期气候背景下,气候干、湿变化在岁差尺度的沉积响应,是具有稳定周期的气候旋回。     

末次盛冰期以来南海西北陆坡沉积物来源及其常微量元素对古气候变化的响应

基于有孔虫AMS~(14)C测年的年代框架,通过对南海西北陆坡ZK2岩芯沉积物粒度、常微量和稀土元素的分析,探讨了南海西北陆坡末次盛冰期以来的沉积物来源及其对古气候的响应。研究结果显示,ZK2孔沉积物可划分为2个沉积单元:Ⅰ层(0～11.6 ka BP)为全新世沉积,Ⅱ层(11.6～28 ka BP)为末次冰期沉积。通过对其物源进行判别,可得南海西北陆坡的沉积物元素主要为陆源元素组合,且以长英质物源为主,主要来自于海南岛和珠江,红河和湄公河对其贡献相对较少。根据其典型常微量元素比值同其它古气候参数的对比,发现从末次盛冰期到末次冰消期气候逐渐变得温暖,源区的化学风化作用不断增强,到全新世时气候呈现由冷干变为暖湿,其在7.3ka BP达到顶峰,然后又变为冷干的状态。东亚夏季风的强度变化同30°N夏季日照辐射量相一致,说明其主要受北半球夏季太阳辐射的驱动。     

末次盛冰期以来挪威海北部陆源物质输入对气候变化的响应

北大西洋记录的末次冰期以来千年尺度快速气候变化对研究未来气候突变具有重要意义。对取自挪威海北部ACR5-BB03岩心进行了沉积物粒度组成、AMS14 C测年、颜色反射率和高分辨率XRF地球化学元素无损扫描测试,运用因子分析方法判别了不同来源沉积物的地球化学组成差异,并与末次盛冰期以来北大西洋海洋循环机制和气候变化对比分析,讨论了海洋环境变化对沉积物来源的影响和制约机制。结果显示,末次盛冰期以来挪威海北部沉积物组成经历了剧烈变化,可与北大西洋暖流、冰盖消融、温盐环流和北大西洋深层水的变化密切关联。21.5cal.kaBP之前沉积物粒度和化学组成特征与之后明显不同,陆源物质占优势,并以一种有序的层状膨胀性矿物层的出现为特征,表明此时海冰扩张带来的冰筏碎屑物质使得挪威海陆源物质输入增强和颗粒粗化;21.5~16.5cal.kaBP期间生源物质贡献增强,陆源物质含量减少,预示了北大西洋暖流的向北极入侵和挪威海水体的垂向交换增强;16.5~10cal.kaBP期间生源物质含量又出现了阶段性减少,陆源物质贡献增强,说明冰消期频繁变化的冰融水输入和北大西洋暖流强度对挪威海物质来源的影响;10cal.kaBP以来,生源组分迅速增加,且变化频率和幅度同时加剧,北大西洋暖流的强弱波动及其导致的温盐环流变化是挪威海物质来源的控制因素。     

末次冰期山西洪洞高分辨率粒度和磁化率记录的H5事件及其气候演化意义

源于北大西洋的末次冰期千年尺度波动的Heinrich事件在东亚地区不同气候记录中得到较为广泛的识别。但是,哪一次事件对东亚乃至北半球影响最显著还不清楚。山西临汾盆地作为中国东部的山间盆地保存了较为广泛的黄土沉积。本次研究对山西洪洞县洞峪沟剖面末次冰期厚10.5m的黄土进行光释光测年,0.5cm间距的粒度测量、磁化率测量。结果显示,该剖面跨越67.7~13.0ka,粒度和磁化率记录所反映的气候特征可以以H5事件(47.3ka)为分界点分为前后两个时期。其中,早期(67.7~47.3ka)粗粉砂(20~63μm)和砂含量(63μm)整体较低而磁化率较高,反映该时期亚洲冬季风较弱而夏季风较强;晚期(47.3~13.0ka)粗粉砂含量和砂含量整体较高而磁化率较低,反映该时期亚洲冬季风明显增强而夏季风明显减弱。山西洪洞以H5事件(约47.3ka)为分界点的末次冰期气候演化模式在东亚、东地中海乃至北美均可以对比,可能是北极地区冰量在这一时期得到显著发展,导致东亚乃至北半球气候向寒冷方向发生显著变化。这一认识对理解东亚MIS3气候演化趋势具有一定意义。     

粒度端元揭示的芝罘剖面末次间冰期—末次冰期气候环境变化特征

山东半岛北部芝罘剖面末次间冰期—末次冰期(124.9～62.85kaBP)层段由砂黄土、黄土、古土壤叠覆堆积组成。为获取反映该地区气候变化的环境敏感粒组,应用端元分析模型对粒度数据进行反演,得出4个粒度端元。各端元在垂直方向上呈现出有规律的峰谷变化,结合平均粒径及测年结果,认为CEM1与CEM2主要反映了末次间冰期间冰阶夏季风强盛,气候暖湿,古土壤发育的沉积环境;CEM3反映了末次间冰期冰阶冬季风短暂增强,气候相对干冷,黄土发育的沉积环境;CEM4反映了末次冰期强冬季风主导下黄土堆积速率加快,成壤作用弱的沉积环境。各端元揭示的冷暖气候振荡,与朝那黄土磁化率指示的夏季风强弱、西峰黄土32μm粒组指示的冬季风强弱以及渤海底栖有孔虫记录的沿岸海侵/海退事件具有较高的同步性。     

南黄海B10岩心的地球化学特征及其对古环境和古气候的反映

通过对南黄海中部B10岩心的碳酸钙、常量元素和微量元素分析发现,岩心的地球化学特征基本反映了该海区晚第四纪气候变化、海面波动以及沉积物供应的变化.在玉木亚间冰期(末次冰期亚间冰期)高海面时期,黄河可能直接注入南黄海,在南黄海中部发育水下三角洲沉积.晚玉木冰期(末次冰期盛冰期),南黄海出露成陆,局部发育陆相泥炭层.冰后期(全新世)海侵到达现今80 m等深线附近的时间大约在距今13 ka。在距今11.0～10.3 ka出现新仙女木事件.全新世中晚期海面进一步上升,沉积物粒度较细,化学风化作用加强.岩心50～0 cm段沉积物中的碳酸钙、氧化钙、锶、氧化镁含量及Sr/Ba比值低,而铜等微量元素含量增加,这可能与公元1855年黄河北迁后进入南黄海中部的黄河物质减少有关.     

东南极普里兹湾陆坡扇晚第四纪高分辨率地层年龄模式

地层年龄模式的建立是古海洋研究的基础,由于南大洋高纬度地区生物碳酸钙保存差,限制了有孔虫AMS14 C测年和氧同位素地层学方法的应用,需要寻找替代方法。通过中国第30次和29次南极考察航次在普里兹湾海域采集的ANT30/P1-02、ANT30/P1-03、ANT29/P5-03岩心的高分辨率磁化率扫描,XRF岩心元素扫描,结合浮游有孔虫AMS14 C测年等分析发现,Baxs的变化与冰期-间冰期气候变化具有很好的对应关系,是输出生产力的良好替代指标,其变化模式指示了气候变化。基于此,将这3个岩心中的Baxs与深海底栖有孔虫氧同位素标准曲线(LR04-δ18 O)进行对比,建立了高分辨率的地层年代模式。经过Baxs与LR04-δ18 O的交叉小波分析结果显示,两者在轨道周期上都具有显著的相关关系;同时,Baxs年龄模式与该岩心相对古地磁强度方法所建立的地层年龄模式相吻合,验证了该地层年龄模式的合理性和可靠性。根据ANT30/P1-02所建立的地层年代模式,普里兹湾陆坡扇晚第四纪沉积序列的平均沉积速率在0.15~4.76cm/ka之间,平均为1.18cm/ka。其平均沉积速率与ODP1167站位上部的平均沉积速率一致(1.00cm/ka)。该区沉积速率在冰期末期开始快速增高,在冰消期或间冰期初期时达到最高,之后又不断降低。冰消期沉积具一定的层理构造,而冰期和间冰期沉积无明显层理构造。普里兹湾陆坡扇晚第四纪沉积物磁化率与气候之间没有明确的响应关系,使用磁化率与冰心风尘相对比来建立地层年龄模式的方法不适用于该海域。     

末次冰期Heinrich事件研究进展

随着全球变化问题研究的深入,末次冰期一系列数百至数千年时间尺度的气候突变事件逐步进入人们的视野并快速引起了广泛重视,对300ka特别是近130ka以来气候波动事件的研究成为近年来古气候研究的热点,也是进展最快的研究主题之一,例如     

深沪湾末次冰期以来的地层结构及古环境演变

通过深沪湾高分辨率浅地层剖面声学地层和地质钻孔沉积地层的对比，并结合沉积物的粒度、微体古生物以及AMS14C测年的综合分析，揭示了研究区晚更新世末次冰期以来的地层层序，探讨了深沪湾的古环境演变。深沪湾高分辨率浅地层剖面自上而下划分的5个声学地层单元与钻孔岩芯划分的5个沉积地层单元具有较好的对应关系。8.2 ka BP左右，全新世海侵使得海水进入深沪湾海域，海平面低于现今海平面10~12 m，气候凉爽；7 ka BP左右海水到达现今海平面位置，并于6 ka BP左右到达最高，约比现今海平面高2~3 m，气候温暖湿润，这一时期，近岸大量裸子植物被海水淹没并被沉积物快速掩埋；5 850~5 642 a BP研究区温度降低，该降温活动持续到2 ka BP左右，气候凉爽干燥；2 ka BP以来温度逐渐上升，600 a BP左右有一个相对冷期，之后温度又逐渐上升至现今水平。     

末次冰盛期山东半岛高分辨率气候环境变化

末次冰盛期是末次冰期以来地球表面最寒冷的时期。通过对山东半岛地下画廊溶洞石笋DXHL3进行高精度230Th定年和高分辨率氧-碳稳定同位素分析，重建了该地区23.2～18.8 ka时期高分辨率夏季风气候环境变化历史。结果发现，山东半岛末次冰盛期夏季风气候存在显著的千年尺度波动；REDFIT分析表明，氧、碳同位素值均存在显著的2.2 ka周期。末次冰盛期山东半岛总体处于冷干状态，具体又可细分为4个阶段，即冷干（23.2～22 ka）-相对暖湿（22～21 ka）-冷干（21～19 ka）-相对暖湿（19～18.8 ka）。石笋DXHL3的δ18O变化趋势总体上与亚洲季风区内其他石笋记录相似，也与西太平洋暖池婆罗洲的石笋记录类似。这反映了末次冰盛期西太平洋暖池气候环境变化可能对山东半岛的夏季风气候变化产生了重要影响，推测西太平洋暖池表层海水温度变化引起的大气环流和黑潮的变化，是将气候环境变化信号从低纬地区传递到中高纬地区的纽带。     

南极海冰和陆架冰的变化特征

利用美国冰中心和雪冰中心提供的海冰资料和我国南极考察现场的海冰观测资料,对南极海冰的长期变化进行了研究.研究表明20世纪70年代后期是多冰期;80年代是少冰期;90年代南极海冰属于上升趋势,后期偏多,区域性变化差别大,东南极海冰偏多,西南极海冰即南极半岛两侧尤其是威德尔海区和别林斯高晋海的冰明显偏少.东南极和西南极海冰的变化趋势总是反相的.90年代后期普里兹湾的海冰明显偏多,南极大陆陆架冰外缘线总体没有明显的收缩,有崩解也有再生的自然变化现象.西南极威德尔海的龙尼冰架和罗斯海冰架东部崩解和收缩趋势明显,东南极的冰架也有崩解和收缩,但没有西南极明显.陆架冰崩解向海洋输送的冰山对全球海平面升高有一定的影响.目前南极冰盖断裂崩解形成的冰山,向海洋输入的水量可使全球海平面上升约14mm.南极海冰没有随着全球气候温暖化而明显减少,而是按照东南极和西南极反相的变化规律进行周期性的变化、调整和制约.