新疆罗布泊地区近160年来红柳沙包沉积纹层δ13C与气候重建

红柳沙包具有准确的计年和很强的环境信息储存功能,可以用来恢复数百年来的气候和环境变化.研究发现,罗布泊红柳沙包沉积纹层红柳落叶δ13C序列高频变化受多个气候要素的综合影响,重建的罗布泊地区1839年以来的年平均气温、8～10月空气平均相对湿度及4-5月平均风速,较好地反映了该地区168年来的气候变化.对红柳落叶δ13C...     

近400年来新疆策勒红柳沙包稳定氧同位素与气候变化

建立红柳沙包沉积纹层年代序列和提取气候环境信息是高分辨率古气候环境变化研究的重要手段。利用策勒达玛沟红柳沙包高度约450 cm沉积纹层红柳落叶的稳定氧同位素数据,结合策勒气象站1960~2011年观测数据,运用移动平均法对稳定氧同位素和气象数据进行平滑处理后,运用相关分析及逐步回归法,定量重建了策勒地区近400年来的4月平均气温和3月降水量序列。研究结果表明:红柳落叶δ^18O平均值为33.96‰,波动范围为27.18‰~44.07‰,波动幅度为16.89‰,δ^18O变化受多个气候要素的综合影响。δ^18O与4月平均气温呈显著负相关,与2月和12月平均气温呈显著正相关;δ^18O与10月、4月、5月、9月、7月以及全年的空气相对湿度呈显著正相关;δ^18O与3月、9月和8月的降水量呈显著正相关,与2月降水量呈显著负相关;δ^18O与2月日照时数呈显著正相关,与9月和10月的日照时数呈显著负相关。策勒地区近400年来气候变化可划分4个阶段:1635~1725年为暖干期,1726~1792年为冷湿期,1793~1897年为暖干期,1898~2009年为冷湿期。     

近200年以来罗布泊地区红柳沙包孢粉组合特征及其反映的植被和气候变化

罗布泊属于极端干旱的荒漠区,红柳沙包为这一地区高分辨率环境变化研究提供了计年手段和信息载体.根据罗布泊地区红柳沙包剖面的孢粉资料,结合 1956～2004年实测气候资料,运用相关分析、DCCA分析和WAPLS分析方法,定量恢复了罗布泊地区近200年以来的年均温、7月均温和1月平均相对湿度.研究结果表明,近200年以来罗布泊地区的气候变化经历了3个阶段: 1839～1886年气候由冷干向暖干转变,1891～1941年气候经历了冷湿-冷干-暖干的交替,1946～2004年表现为暖干向暖湿转变的趋势.孢粉浓度对人类活动信息有一定反映,19世纪末期以来,随着人类活动的加剧,孢粉浓度不断降低.     

用树轮δ13C重建1685年以来的大气CO2浓度变化趋势

对采自浙江西天目山地区的3株柳杉树盘,交叉定年后,测定了3株树轮δ13C的年序列,分析了3株树轮δ13C序列中所含的共同环境变化信息.用二项式拟合法去除气候因素引起的3个δ13C序列的高频变化,得到3个低频变化序列.分析了the Low Dome冰芯记录的大气CO2浓度与树轮δ13C序列低频变化趋势的关系,建立了相应的转移函数,重建了天目山地区1685年以来大气CO2浓度变化.结果表明:用3株树轮δ13C序列重建的结果有较好的一致性,并与南极冰芯的记录及前人研究结果有很好的吻合.这一结果表明用同一地区不同树木个体的树轮δ13C序列的低频变化序列可以重建出基本一致的大气CO2浓度变化历史.     

黄土高原西部地区黄土地层有机质主要来源分析*

黄土有机质的主要来源是决定其稳定碳同位素(δ13Corg.)能否应用于重建过去C3/C4相对丰度变化及相应的古气候变化的关键基础科学问题.如若黄土地层当中的有机质主要由粉尘携带而来,而非当地植被,显然其δ13Corg.不是一个局地植被过去C3/C4相对丰度变化及古气候变化的良好指示器.本文对黄土高原西部地区(六盘山以西)新获得和已发表的相关数据进行综合分析,尝试对该地区黄土有机质的主要来源进行定量的分析.结果表明,总体而言,该地区黄土地层有机质主要来源于当地植被,由粉尘携带而来的有机质贡献量不超过8％,所造成的有机碳同位素变化幅度不超过1.7‰.这些结果说明该地区的黄土地层有机质δ13Corg.是可以用来重建过去C3/C4植物相对丰度及相应的古气候变化的.为了更精确的重建,后续的工作应当更多考虑粉尘搬运过程当中的有机质输入以及粉尘沉积之后的微生物活动的可能潜在影响.     

中国南方降水δ18O年际变化响应ENSO机理的再分析

中国南方石笋δ18O记录已成为重建过去季风变化历史的重要载体,然而对石笋δ18O记录的气候解译目前仍存在争议。本文基于模拟数据和气象观测数据建立了1979-2016年中国南方16个主要城市的降水δ18O年际变化序列,并利用主成分分析方法提取了这些δ18O序列的第一主成分。该主成分序列与海洋尼诺指数总体上呈现出显著正相关,表明厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）对中国南方降水δ18O年际变化具有显著影响。进一步分析表明,ENSO主要通过控制孟加拉湾和南海等水汽上游地区对流强度和西太平洋副热带高压强度来对中国南方降水δ18O施加影响,但水汽上游地区对流强度的作用可能更强。此外,降水δ18O与ENSO在不同时段的相关性并非稳定,这可能影响石笋δ18O对ENSO历史重建的准确性。      

罗布泊盐湖化学沉积序列及其控制因素

罗布泊位于塔里木盆地的东部,是世界最大的第四纪干盐湖之一。罗布泊盐湖化学沉积序列总体简单,即为石膏—钙芒硝（巨厚）—石盐（很薄）,但细节变化则很复杂,在钙芒硝阶段和石盐阶段出现了很多含钾盐矿物的薄层,按时代从老到新,可划分出9个区段。罗布泊化学沉积序列除了与江汉盆地第三纪古盐湖有一定的相似性之外,与其他陆相、非海相和海相蒸发沉积序列有明显的差异,这可能与该地区的气候变化、物源背景及构造环境等有关。这种特殊的化学沉积序列应该是全球气候变化与大地构造运动在盐湖沉积中的响应,气候持续干化与补给变化的耦合,是造成罗布泊盐湖特殊的化学沉积序列的机制。     

湖北神农架石笋年纹层与氧碳同位素关系

基于湖北神农架青天洞石笋U 系测年和年纹层统计结果,分别建立了末次盛冰期( 17 474± 174～ 16 105± 151 aB. P. )和全新世大暖期( 6 935. 4± 33. 8～6 137± 48 aB. P. )长达1 000余年的两个石笋年纹层生长序列。全新世大暖期年纹层平均厚度( 265μm) 约为末次盛冰期( 102μm)的2. 5倍,说明在间冰期东亚季风增强时石笋沉积速率较大,冰期时则相反。两支分辨率为4～ 8年的石笋年纹层厚度与δ13 C变化曲线对比显示: 在百年尺度上,石笋年纹层厚度与δ13 C变化曲线均呈良好的相关性(相关系数分别为- 0. 53和- 0.60) ,说明两指标可能受洞穴上覆土壤带CO2 产率这一主控因素的影响。当上覆土壤层生物活动增强, CO2 分压较高时,导致石笋δ13 C值偏负、生长速率增大。然而,在相同尺度上,两支石笋δ18O变化与对应的δ13 C及年纹层厚度之间的相关性较弱,反映研究地点上覆土壤层CO2产率对东亚夏季风强弱变化响应关系比较复杂。      

塔里木盆地苏盖特布拉克地区下寒武统风暴岩及其地质意义

塔里木盆地苏盖特布拉克地区下寒武统肖尔布拉克组发育较为典型的风暴岩。风暴沉积标志主要有冲刷充填构造、风暴砾屑层和丘状交错层理等。在野外实测和室内薄片观察基础上,依据风暴沉积物、沉积位置和沉积标志组合的不同,划分出5种风暴沉积序列。序列Ⅰ为mm级或cm级的递变纹层,截切深水微生物礁,为风暴浪基面以下的深水陆棚远源风暴浊流沉积;序列Ⅱ发育异地型风暴砾屑、粒序段、平行纹层段和水平层理黑色钙质页岩,为风暴浪基面与晴天浪基面之间的缓斜坡下部沉积;序列Ⅲ为风暴成因的生屑、砾屑与平行纹层、丘状纹层的组合,多出现在风暴浪基面与晴天浪基面之间的缓斜坡上部;序列Ⅳ以渠模与复合丘状交错层理的组合为特征,为水体较浅的晴天浪基面附近的沉积;序列Ⅴ由风暴砂砾屑及沉积充填构造、平行纹层段组成,上部单元为正常天气沉积的蓝细菌礁滩垮塌体,为晴天浪基面以上的台地边缘礁滩前缘沉积。风暴层序自下而上的沉积环境演化为深水陆棚→浅水陆棚缓斜坡下部→缓斜坡上部→台地边缘前缘,形成向上变浅沉积特征。风暴岩的发现和研究,对于塔里木早寒武世古纬度与古板块演化、古地理及沉积学研究具有重要意义。     

川西汉旺地区雷口坡组四段风暴岩特征及地质意义

通过野外实测剖面和镜下薄片观察,川西汉旺地区雷口坡组四段发育典型的风暴岩,具有底冲刷—充填构造、风暴砾屑层、菊花构造和丘状交错层理等典型风暴沉积标志。根据该风暴岩岩性、沉积位置、沉积标志组合特征,共识别出三种风暴沉积序列类型:1)序列Ⅰ由侵蚀底面及砾屑段、粒序段组成,代表靠近风暴浪基面附近的台前缓斜坡下部环境; 2)序列Ⅱ由侵蚀底面及砾屑段、粒序段、平行纹层段、丘状纹层段组成,代表靠近正常浪基面附近的台前缓斜坡上部环境; 3)序列Ⅲ由粒序段、平行纹层段组成,代表台地边缘环境。风暴层序自下而上的沉积演化为:台前缓斜坡下部—台前缓斜坡上部—台地边缘,整体为一个向上变浅的沉积序列。     

新疆柯坪地区寒武纪-奥陶纪碳酸盐岩沉积旋回的碳氧同位素研究

野外观测发现,在新疆柯坪地区蓬莱坝剖面,中寒武统阿瓦塔格组(C2a)至下奥陶统蓬莱坝组(O1p)的碳酸盐岩在剖面上存在不同尺度的沉积旋回:体系域级、米级旋回级、藻纹层级.对49件样品进行微区取样,共得到98件样品,对其进行了精细的不同尺度沉积旋回碳氧同位素组成的分析研究.结果表明,碳酸盐岩样品的δ13C值(PDB)分布在-1.6‰～1.6‰之间,平均为-0.5‰,δ18O值(PDB)为-12.7‰～-4.3‰,平均-6.2‰,因此,除了明显受到后期成岩蚀变作用(退白云岩化)的藻碳酸盐岩外,其余样品的碳氧同位素组成总体位于正常的海相碳酸盐岩沉积范围内.在体系域尺度上,对于Ⅲ2旋回层序高水位体系域(C2a1),海平面变化是控制碳酸盐岩碳氧同位素组成的主要因素;对于Ⅲ3旋回层序(C2a2-O1p),伴随海平面的升降变化,岩石沉积微环境复杂多变.在米级旋回尺度上,米级旋回的形成除了受高频海平面变化影响外,还受到古构造、古气候的叠加影响.在藻纹层旋回尺度上,δ13C值比δ18O值更能反映藻纹层的旋回性变化特征,藻纹层的形成受控于有机质沉积速率的季节性变化.     

纹层状细粒碳酸盐岩成因:以贵州习水吼滩剖面下奥陶统为例

纹层是组成层理的基本单位,既可以是低能深水沉积环境的产物,也可能形成于高能环境中。在受风暴影响的区域,微小的泥质颗粒能够在流动过程中发生絮凝形成絮粒并沉积下来形成纹层。贵州习水吼滩剖面下奥陶统桐梓组碳酸盐岩纹层发育,纹层中风暴沉积构造丰富,包括风暴侵蚀面和渠模等。基于细致的野外观察和室内沉积学研究,将在风暴作用影响下形成的纹层划分为5个类型:平行厚纹层、单向交错薄纹层、平行薄纹层、波状厚纹层和水平厚纹层。采用EDS元素面扫描方法,发现亮、暗纹层中都含有铝、硅和镁元素且分布都比较均匀,而暗纹层所含黏土矿物稍多,所以暗纹层中3种元素的含量比亮纹层的稍高。利用开尔文—赫姆霍兹不稳定性解释了亮、暗纹层的形成机制,即絮粒与未发生絮凝的微小颗粒在开尔文—赫姆霍兹不稳定性作用下交替沉积,其中以絮粒为主的纹层更容易发生重结晶形成亮纹层。根据各纹层不同的垂向结合序列划分出3种风暴序列,且从Ⅰ型到Ⅲ型风暴作用逐渐减弱。     

黑河流域中上游地区降水δ18O变化特征

水资源短缺和合理利用是黑河流域面临的一个严峻问题,解决问题的关键就是要深入了解水循环过程.降水作为水循环中一个重要环节,分析其环境同位素变化特征是应用同位素示踪技术研究水循环过程所必须的前提.根据黑河流域中上游地区取得的降水水样和降水气象资料,分析了该区域降水中δ¹⁸O的变化特征.结果表明:降水δ¹⁸O受降水量、季节、高度和温度等众多因素综合影响,其中温度占主导地位;由于位于干旱内陆地区,降水中δ¹⁸O的季节变化幅度较大,可达20‰以上;降水δ¹⁸O与降水前后平均气温的相关性显著,分别高于δ¹⁸O与降水前气温或降水后气温的相关性.从空间上来看,山区或上游地区降水δ¹⁸O与气温之间的相关性显著,分别高于δ¹⁸O与山前或山前盆地的相关性.     

基于树轮宽度重建川西南137年秋冬季平均气温变化

在全球气候变暖背景下,青藏高原东南缘的川滇横断山高海拔地区秋冬季温度变化已经成为区域气候变化研究热点。为了更好地了解长时间尺度下秋冬季平均气温变化对树木生长的影响,本文运用泸沽湖地区丽江云杉(Picea likiangensis)树轮宽度资料,建立了标准年表。并基于气温与树轮宽度指数的关系,重建了过去137年来川西南地区的秋冬季平均气温波动历史。重建序列存在2个暖期(1911~1927 A.D.,1992~2015 A.D.)、1个冷期(1939~1991 A.D.)。与其他树轮序列、沉积记录及历史记录的比较和空间相关分析,显示重建结果可靠,且具有区域代表性。集合经验模态(EEMD)分解得到2 a、19 a和54 a的周期控制序列冷暖波动。厄尔尼诺-南方涛动(ENSO),太阳黑子,太平洋年代际涛动(PDO)和北大西洋涛动(NAO)可能是以上周期的驱动因子.     

川东北石笋120~103 ka BP稳定碳同位素记录与控制机制

利用川东北梭子洞石笋SZ2的稳定碳同位素组成(δ~(13)C)高分辨率重建了120~103ka时段的石笋碳同位素序列。SZ2的δ~(13)C变化与该石笋稳定氧同位素组成(δ~(18)O)的长期变化趋势明显不同。在整体变化趋势上δ~(13)C变化与生长速率相似,反映石笋表面滴水时间间隔影响的CO_2脱气作用和CaCO_3沉积可能是影响SZ2的δ~(13)C长时间尺度上变化的主要因素。但在较短时间尺度上,SZ2的δ~(13)C与δ~(18)O变化基本趋势一致,反映了地表植被类型(如C3/C4植被比例)、植被密度、土壤微生物活动以及洞穴通风效应的变化可能是引起SZ2的δ~(13)C短时间尺度上变化的主要因素。     

PRELIMINARY STUDY ON THE ENSO SIGNAL RECORDED BY THE δ18O SERIES OF ICE CORE FROM MIAOERGOU FLAT-TOPPED GLACIER,EASTERN TIENSHAN

基于东天山庙尔沟冰芯1953～2004年的δ18O序列,利用冰芯钻取点附近的气象站观测资料、NCEP/NCAR再分析数据等资料,初步分析了庙尔沟冰芯δ18O序列与ENSO事件之间的关系.研究表明,庙尔沟冰芯δ18O年序列与当年10月至次年3月间的热带太平洋东部地区(约170°～80°W)海表温度、亚洲西风气流500mb纬向风速及当年7～12月的ENSO指数之间均存在显著负相关.另外,ENSO事件对古里雅冰芯、马兰冰芯及庙尔沟冰芯δ18O序列的影响与其对达索普冰芯及Sajama冰芯δ18O序列的影响明显不同,说明ENSO事件对不同气候区冰芯δ18O序列的影响机制可能存在差异.     

纹层状细粒碳酸盐岩成因:以贵州习水吼滩剖面下奥陶统为例

纹层是组成层理的基本单位,既可以是低能深水沉积环境的产物,也可能形成于高能环境中。在受风暴影响的区域,微小的泥质颗粒能够在流动过程中发生絮凝形成絮粒并沉积下来形成纹层。贵州习水吼滩剖面下奥陶统桐梓组碳酸盐岩纹层发育,纹层中风暴沉积构造丰富,包括风暴侵蚀面和渠模等。基于细致的野外观察和室内沉积学研究,将在风暴作用影响下形成的纹层划分为5个类型:平行厚纹层、单向交错薄纹层、平行薄纹层、波状厚纹层和水平厚纹层。采用EDS元素面扫描方法,发现亮、暗纹层中都含有铝、硅和镁元素且分布都比较均匀,而暗纹层所含黏土矿物稍多,所以暗纹层中3种元素的含量比亮纹层的稍高。利用开尔文—赫姆霍兹不稳定性解释了亮、暗纹层的形成机制,即絮粒与未发生絮凝的微小颗粒在开尔文—赫姆霍兹不稳定性作用下交替沉积,其中以絮粒为主的纹层更容易发生重结晶形成亮纹层。根据各纹层不同的垂向结合序列划分出3种风暴序列,且从Ⅰ型到Ⅲ型风暴作用逐渐减弱。     

乌鲁木齐河源1号冰川冰芯δ~(18)O记录气候意义的再探讨

根据乌鲁木齐河源１ 号冰川冰芯δ１８ Ｏ 记录与大西沟气象站实测的气温资料, 进一步系统地探讨了所研究区域冰芯δ１８ Ｏ 记录的气候意义。结果表明,冰芯δ１８ Ｏ 记录与夏半年（５月～１０ 月）平均气温之间存在一定程度的正相关关系,而与冬半年（１１ 月～次年４ 月） 平均气温不存在稳定的相关性。该结果拓展了中、低纬主地区山地冰川冰芯δ１８ Ｏ 记录作为温度指标的适用性。     

罗布泊荒漠地区湖泊蒸发盐资源的形成及环境演化

通过地球卫星遥感资料和地面调查以及化学测试等综合研究, 证实罗布泊地区存在大型现代液体钾盐矿床. 用钻探材料及系统分析方法重建了20 ka BP以来湖泊沉积序列和环境物性柱剖面, 用天然水体五元体系稳定相图讨论了古湖泊湖水及现代湖水的饱和流结晶路线及成盐成矿演化趋势. 结果证明, 液体钾盐矿床的分布及成钾成矿环境受现代地壳运动作用下新生地堑构造系统的控制.     

湖相叠层石纹层的碳氧同位素特征及其生长节律的古环境意义

青藏高原北部渐新统雅西措组湖相地层中的叠层石,具有典型的毫米级暗色富有机质纹层与浅色富碎屑纹层交替的生长节律,纹层形态呈穹窿状产出。为了探索湖湘叠层石纹层的成因和时间意义,我们采用激光微区采样技术分别对单个暗色纹层和浅色纹层进行了碳氧同位素分析。结果表明,每一个共轭纹层对中,暗色纹层相对于浅色纹层明显富集δ18O和δ13C,而且δ18O和δ13C之间具有正向变化关系,即δ18O和δ13C显示同步亏损和富集,反映季节性气候变化是影响纹层同位素信号周期性波动的主要因素,支持叠层石的对偶纹层为年纹层成因,它可以为气候和环境变化研究提供一种高分辨率地质材料。