山东蒙山第四纪冰川遗迹光释光测年研究及冰期划分与对比

针对蒙山发育的第四纪冰川遗迹,采用光释光(Optic Stimulated Luminescence)的测年方法,对遗迹较新的冰碛垄进行了采样与测试,首次在我国东部中低山区获得了8.2ka BP与18.2~22.2ka BP两个时间段的冰期年龄值,对应于8.2ka BP早全新世全球冷事件与末次冰盛期。根据冰碛垄的特征与测定年龄值,结合我国以往其他地区冰期的对比研究,在蒙山建立了拦马冰期与蒙山冰期。本项研究,确认并发展了李四光关于我国东部第四纪冰川理论。     

蒙山“冰川遗迹”辨识中的逻辑谬误分析——以“山东蒙山冰川遗迹的类型、特征和年代”一文为例

第四纪冰川研究主要根据观察到的地貌学、沉积学特征和年代学结果,通过缜密的逻辑推理判断其成因、时代和环境意义。蒙山"冰川遗迹"的辨识是建立在不适当或错误的证据上,雪线重建和冰期划分是不能成立的;所谓第四纪冰川遗迹,完全可以用非冰川成因予以解释。通过对蒙山堆积和侵蚀地貌的调查,笔者等得知:①拦马墙砾石堆积堤不连续、不对称分布于兰溪下游凹岸,具有立石和叠石景观,砾石组构、叠瓦构造、底泥层和不规则擦痕等表明,拦马墙天然堤为泥石流堆积;②兰溪是典型的V形谷,其基岩谷壁没有擦面和颤痕,非冰蚀擦痕是砾石沿河谷滚动、拖拽摩擦和撞击的结果,主要是泥石流成因;③已报道的蒙山"颤痕",不符合颤痕的定义和形成机制,是无效的冰川遗迹证据。本文初步提出了微观尺度新月形冰蚀地貌的分类方案,并统一称为颤痕。"山东蒙山冰川遗迹的类型、特征和年代"一文存在多处逻辑错误,我们以之为例,主要讨论了该文6个方面的逻辑缪误及其产生的非理性因素。     

第四纪冰川遗迹的判别标准与方法问题——兼论蒙山巨砾堆积堤之成因

判断中国东部中低山地冰川作用遗迹的真伪,只能通过科学实践检验和学术争鸣加以解决。利用实地考察所测数据资料,证明山东蒙山确无第四纪冰川遗迹。包括蒙山在内的山东中低山丘陵,迄今为止没有发现符合判别标准的末次冰期冰川地貌三要素组合。蒙山兰溪峡谷的谷形指数（0.07~0.24）与世界各地真正的冰川槽谷不符,被当作冰川证据的蒙山兰溪峡谷谷壁擦痕和拦马墙巨砾堆积堤砾石擦痕,不具有作为冰川地貌证据的唯一性或专属性,而是砾石沿河谷滚动、拖拽摩擦和撞击的结果。不连续、不对称分布于兰溪下游凹岸的拦马墙巨砾堆积堤,沿流向延伸或呈流线构造,具有平行主流的平顶、陡坡砾石堆和立石等景观,砾石的圆度、分选和砾组构造均指向泥石流堆积堤或特大洪水巨石边滩。它可能是1668年7月25日郯城大地震保存下来的群发性灾害遗迹。     

论冰川与泥石流堆积体的宏观展布、磨光面、平行擦痕等遗迹的差异性——兼答王乃昂教授“蒙山‘冰川遗迹’辨识中的逻辑谬误分析”

本文在对比分析了冰川堆积与泥石流堆积过程差异的基础上，发现两类堆积体在平面与剖面上都存在明确的专属性差别。冰川冰碛在平面上形成专属性的垄槽序列，剖面上显示为混杂状无层理堆积特征。泥石流形成堆积扇，扇面上呈放射状垄岗堆积，剖面上表现为阵次韵律序列。据此对蒙山拦马墙冰碛垄、瑶池冰碛垄进行了调查研究与分析，认为拦马墙冰碛垄属于冰川凹岸堆积，瑶池冰碛垄属于冰川对称堆积。此外经调查发现，王乃昂等（2020）《逻辑》一文图2d所示“泥石流底泥层”实为一蜂类废弃的泥质巢穴。“平行特征”擦痕为泥石流成因的解释属于《逻辑》一文对于引文的误读。综合研究认为，蒙山冰川遗迹无论从清荣古冰斗的外形特征、平坦指数（F=187），瑶池、拦马冰碛垄的平面展布特征、砾石垄的堆积特征、兰溪U谷特征及深宽比（024~027），U谷岩壁上“微小擦痕”构成的磨光面及磨光面上产出的“平行特征”的擦痕等，都显示拦马墙冰碛垄与兰溪U谷为冰川作用的结果。     

蒙山峨峪口砾石堆积堤的年代学研究

准确界定蒙山峨峪口砾石堆积堤的形成时代，对于探明其成因、澄清山东中低山丘陵第四纪冰川有无之争，是一个需要解决的科学问题。峨峪口堆积垄岗砾石组构、沉积构造、地貌组合等标志，均指向其为山洪泥石流堆积物，且为暴发频率极低、发展周期较长的水石流或稀性泥石流堆积。其下伏第四纪沉积物OSL埋藏年龄和AMS14C年龄可作为砾石堆积堤形成时代的最老约束参考年龄，当地村民迁居此地的历史可作为最小约束参考年代。OSL测年结果为2. 1~2. 3 ka BP，AMS14C测年结果为951~1522 cal AD，证明砾石堆积堤为数百年前形成的历史泥石流痕迹。     

青藏高原共和盆地14.5calkaBP以来粘土矿物响应的气候变化模式

对青藏高原北缘共和盆地沙珠玉河的尾闾湖达连海钻孔沉积柱(40.92 m)进行了~(14)C年代测定(10个控制点)和粘土矿物分析(按20cm/70 a间隔的分辨率)。沉积柱底部年龄为14.5 cal ka BP。根据沉积柱粘土矿物的类型、组合、比率指标综合分析,重建了共和盆地14.5 cal ka BP以来气候环境的演化历史。冰消期(14.5~10.0 cal ka BP)盆地气候总体特征表现为干冷,盆地物理风化强:早中全新世(10.0~5.0 cal ka BP)气候表现为温湿,盆地化学风化为主,气候最宜期发生在中全新世的6.0 cal ka BP前后;晚全新世(5.0~0.0 cal ka BP)气候表现为干冷,盆地物理风化盛行。末次冰消期以来,共和盆地粘土矿物记录的气候环境变化阶段与高原其它湖泊指标记录的阶段基本一致。共和盆地粘土矿物记录的气候环境兼有西风、季风模式的特征。     

青藏高原东北部泥炭沉积粒度与元素记录的全新世千年尺度的气候变化

通过对青藏高原东北部共和盆地泥炭沉积的粒度与地球化学元素分析, 重建了区域全新世千年尺度的气候变化过程. 结果显示: 10.0~8.6 cal ka BP区域暖湿程度逐渐增加, 但在8.6~7.1 cal ka BP气候相对寒冷干燥, 7.1~3.8 cal ka BP 暖湿程度总体上为全新世最佳, 但也出现明显的气候波动, 3.8~0.5 cal ka BP气候向冷干方向发展, 0.5 cal ka BP以来气候又逐渐转向暖湿. 这一特征与中国东部季风区的气候变化有很好的一致性. 此外, 区域全新世气候变化过程中存在10次千年尺度的寒冷事件, 并与高原冰芯、 湖泊、 泥炭和风成沉积记录的古气候变化, 甚至与北半球高低纬度的气候变化都具有良好的可比性. 因此, 认为区域全新世气候变化具有"季风模式"与"千年尺度震荡"的双重特点.     

蒙山峨峪口砾石堆积堤的年代学研究

准确界定蒙山峨峪口砾石堆积堤的形成时代,对于探明其成因、澄清山东中低山丘陵第四纪冰川有无之争,是一个需要解决的科学问题。峨峪口堆积垄岗砾石组构、沉积构造、地貌组合等标志,均指向其为山洪泥石流堆积物,且为暴发频率极低、发展周期较长的水石流或稀性泥石流堆积。其下伏第四纪沉积物OSL埋藏年龄和AMS¹⁴C年龄可作为砾石堆积堤形成时代的最老约束参考年龄,当地村民迁居此地的历史可作为最小约束参考年代。OSL测年结果为2.1～2.3 ka BP,AMS¹⁴C测年结果为951～1522 cal AD,证明砾石堆积堤为数百年前形成的历史泥石流遗迹。     

海螺沟现代冰碛物中的宇生核素10Be浓度分析

尽管许多学者都意识到继承性宇生核素对冰碛物暴露年代测量可能会带来一定的误差,然而影响究竟有多大,还缺乏对现代冰碛物宇生核素浓度的研究.对采自贡嘎山海螺沟冰川现代冰碛物碎屑和冰碛砾石的本地生宇生核素10Be.浓度的分析表明.即使是海洋性冰川(暖底冰川),其冰碛物碎屑和冰碛砾石都残留一定量的本地生宇生核素;即使是具有明显磨蚀痕迹的现代冰碛砾石表面,也残留一定最的本地生宇生核素.因此,进行宇生核素测年时要给予充分的重视.当然,其冰碛物基质和具有明显磨蚀痕迹的现代冰碛砾石表面的本地生宇生核素10Be浓度比较低,一般不大于2×104atoms/g.对暴露年代的影响一般不大于0.61ka.尽管其适用范围还有待于更多的研究结果的进一步证实,但是却为残留影响的研究提供了一个研究的实例和一组可以参考的数据.     

渤海湾西南部平原DC01孔晚更新世以来的地质环境变化

通过对渤海湾西南部平原DC01孔的岩石地层学、生物地层学及年代地层学和地球化学研究,重建了该地区自晚更新世以来的地质环境演化过程。全新世之前,研究区经历了由河流-盐沼-潮间带上部/低盐沼-河口湾-泻湖-淡化泻湖的环境转化过程;进入全新世之后,该区经历了由湖沼到河流的环境转化过程。埋深22.4~12.7m发育近10m厚的弱海相沉积,AMS~(14)C年龄表明,该层沉积形成时间早于4.35ka cal BP,可能属于MIS 3早期(6.0~5.5ka cal BP)或更早的MIS 5期(12~8ka cal BP)。恢复了该时期的相对古海面,最高可达-13.31m。DC01孔缺失MIS 4~2或MIS 2时期的沉积。     

东昆仑南部西大滩断裂的地震鼓包及形成时代

在昆仑山南部西大滩与东大滩谷地,沿西大滩活动断裂发育大量串珠状斜列分布的地震鼓包,与不同类型的地震破裂、地震楔、地震陡坎和地震凹陷伴生,在探槽剖面表现为全新世砂土层和晚更新世砾石层的背斜褶皱变形;地震鼓包长轴走向290°~300°,与西大滩活动断裂呈10°~20°交角,锐角指示西大滩断裂左旋走滑运动方向。对探槽剖面不同层位的沉积物、断层破碎带和地震崩积楔分别取样,进行热释光和光释光测年,发现西大滩断裂的地震鼓包主要形成于全新世早期,对应于10.2ka BP、8.6~8.7ka BP、7.0ka BP、6.10ka BP4期古地震事件。估算西大滩断裂全新世早期强烈地震的复发周期为0.9~1.7ka,断裂左旋走滑速率为5.3~10.0mm/a,平均约7.7mm/a。全新世晚期西大滩断裂的构造活动性显著减弱,强烈地震向南迁移至库赛湖断裂。     

延安典型丹霞地貌景观特征及发育演化研究

本文是在延安典型丹霞地貌景观特征分析的基础上, 采用宇宙成因核素10Be和26Al技术获得暴露年龄和侵蚀速率, 研究“黄土覆盖型沟谷丹霞”地貌景观的演化历史。研究结果显示: 延安典型丹霞地貌的类型有狭缝式、石蘑菇式、天生桥式, 其中狭缝式丹霞的景观特征为“窄狭、多弯、韵律、多彩”, 同时也是典型的“黄土覆盖型沟谷丹霞”, 石蘑菇式丹霞造型奇特, 天生桥式丹霞地貌整体规模宏大, 这两者发育都严格受控于垂直节理和外力作用的侵蚀; 运用宇宙成因核素10Be和26Al技术, 计算获得志丹猫巷狭缝式丹霞地貌的暴露年代有两期, 分别为(0.75±18)~(0.83±0.14) ka和(1.14±13)~(1.29±0.30) ka, 安塞王家湾石蘑菇式丹霞地貌暴露年代为(1.76±0.45)~(1.77±0.15) ka, 这两处丹霞地貌暴露地表的年代都在全新世(Qh), 前者晚于后者, 地貌较年青; 运用宇宙成因核素10Be-26Al计算获得两处典型丹霞地貌侵蚀速率为(39±3.3)~(104±24.4) cm·ka–1, 与目前国内外学者研究地表和基岩得到的侵蚀速率对比, 这两处典型丹霞地貌的侵蚀速率较大, 结果还有待进一步研究; 延安典型丹霞地貌景观发育的演化始于白垩纪红层的堆积, 大致都经历了四个演化阶段, 初步揭示了地质构造、上覆黄土盖层以及流水等多种因素共同控制和影响延安典型丹霞地貌的形成, 演化阶段总体都处于青年晚期。     

10Be DATED BOULDERS FROM THE THIRD TERRACE OF NUJIANG RIVER AT BINGZHONGLUO,YUNNAN PROVINCE,CHINA

宇宙成因核素可用于河流阶地测年,然而保存于阶地面上的漂砾暴露年龄是否能代表其形成年代还缺乏深入研究.应用宇宙成因核素10Be对怒江丙中洛河段第三级阶地上的花岗岩漂砾进行测年研究,结果显示继承性组分可以忽略,而风化侵蚀将对其暴露年龄产生较大影响.基于采集自第三级阶地保存较好的基岩中石英脉样品,应用有效暴露年龄、暴露时间与风化速率间的关系图解出花岗岩漂砾的风化速率为0.3cm/ka,并据此得到第三级阶地的形成年代大约为 150～203 ka.     

利用陆面岩石中生成的宇生同位素重建冰川漂砾运动历史的尝试

冰川漂砾的形成年代通常难以直接测定，并且漂砾形成以后是否被再次搬运或者移动过，更是无法知道。本文研究发现，通过测试砾石不同部位的宇生同位素，不仅可以测定砾石形成的时代，而且可以确定砾石再次被搬运或者被翻转的年代，从而恢复砾石运动的历史。本文以石英中生成的宇生同位素^10Be，对青藏高原东南部海子山的冰川漂砾进行了探讨，结果表明该砾石形成于倒数第二次冰期(186～128ka BP之间)，在末次冰期中再次被冰川搬运，使之反转。该方法不局限于^10Be和冰川漂砾，也适用于其他陆面岩石中生成的宇生同位素以及其他成因的石块或者砾石。因此为探讨冰川作用、泥石流活动、重力崩塌等过程提供了一种重要的方法和技术途径。     

太湖西部地区8.2ka BP以来的高分辨率孢粉记录

通过AMS14 C测年技术建立年代标尺,对太湖西部地区LTD-12号钻孔301cm以上的岩芯进行高分辨率孢粉分析,重建太湖西部地区8.2ka BP以来的气候和植被,并探讨了太湖地区新石器文化对气候变化的响应。结果表明:1)太湖西部地区8.2ka BP以来的植被类型演替过程大体为:以松属—常绿栎—落叶栎—枫香为主的含针叶成分的常绿落叶阔叶林→以落叶栎-常绿栎-枫香树属为主的常绿落叶阔叶林→以松属-枫香为主的针阔叶混交林→以松属为主的次生性质的针叶林。2)太湖西部地区高分辨率孢粉记录的气候变化可划分为2个大的阶段:(a)8.2~4.4ka BP为中全新世温暖湿润期,最适宜期出现在6.9~5.5ka BP;(b)4.4ka BP~0ka BP为晚全新世降温期,气候从暖稍湿向暖干过渡。3)太湖地区的新石器文化总体上响应于气候的变化。环太湖平原地区至今未发现10~7ka BP的新石器遗址可能与当时过于潮湿和不稳定的气候环境有关;6.9~5.5ka BP温暖湿润的气候适合人类的生存,促使了马家浜文化的出现、繁荣和发展;5.0ka BP左右的干燥降温事件可能导致了崧泽文化的衰落;良渚文化的消亡可能与4.4ka BP前后该地区的气候突变事件有关。     

山东蒙山峨峪口砾石堤的成因类型和泥石流发生历史

地貌学和沉积学证据表明,山东蒙山地质灾害遗迹分布广泛,通常以砾石堆积堤及河谷堆积阶地的形式保留在现代河床之上。其中,峨峪口砾石堤在蒙山具有典型性和代表性。探明峨峪口砾石堤的成因类型和发生历史,对中国东部（105° E以东）第四纪环境变化、气候地貌过程具有重要的科学研究和科普教育价值。2020年10月和2021年2月,笔者团队两次赴蒙山考察,野外工作主要是砾石组构测量,寻找砾石埋压的断木等有机¹⁴C测年材料,以及历史洪水调查、地方文献资料收集等。研究结果表明：（1）峨峪口砾石堤不连续、不对称分布于凹岸（弯道）,砾石组构、石线构造、叠置空洞构造和砾石群构造等成因专属性特征,以及砾石表面擦痕的明度,揭示其可能为数百年前所形成的一次性历史泥石流堆积垄岗,且被后期山洪改造过;（2）年代学和遥感资料显示,1991年夏季峨峪口等地曾暴发大型山洪泥石流,这一结果与蒙山泥石流的历史记载具有一致性,从证据链上进一步增强了峨峪口砾石堤泥石流成因的确然性;（3）峨峪口砾石堤可能是低频、短历时快速地貌灾害过程,属于暴雨直接类特大型历史泥石流堆积,其物源主要是峨峪口上游谷地的重力崩积物;（4）峨峪口砾石堤缺少冰缘现象的地貌组合证据,不存在全新世早期冰缘地貌的年代学依据,当地不具备发育全新世早期“石河”和“冻土环境”的气候条件;（5）蒙山地区分布有丰富的碎屑物质和比较陡的沟谷纵剖面,暴雨频繁、水分充足,具有泥石流暴发的形成条件,周边居民点、公路和登山步道应加强山洪泥石流地质灾害防治工作。     

昆仑山垭口地区"望昆冰期"冰碛宇宙成因核素10Be测年

昆仑山垭口地区是东昆仑山现代冰川作用中心之一,在第四纪冰期间冰期旋回中保留了多套较为完整的冰川沉积.位于垭口盆地西侧山脊上的望昆冰碛,是本区已知最老的冰川沉积.应用宇宙成因核素10Be暴露年龄方法对望昆冰碛进行年代测定,5个样品中有4个介于(56.9±5.6)～(38.2±3.5)ka BP之间,相当于MIS3阶段,明显年轻于前人所测ESR和古地磁年代,且与地貌系列不符.这一结果不能代表望昆冰碛的实际年代,而应为所测漂砾后期暴露的年代,反映了MIS3阶段昆仑山垭口地区曾遭受过强烈地表剥蚀过程.望昆冰碛10Be暴露年龄显著地年轻,表明应用宇宙核素暴露年代测定冰碛物形成时代具有复杂性,应充分考虑后期剥蚀等地表过程,并应使用其他测年方法进行相互验证.     

台湾头社盆地湖沼相沉积孢粉记录的6.2~1.3 cal ka BP以来气候研究

头社盆地位于中国台湾省中部，东亚季风区的最前沿，对东亚季风的响应十分敏感，研究其中晚全新世以来古植被、重建古气候序列，探讨其气候与东亚夏季风的关系具有重要的科学意义。文章对头社盆地泥炭—湖泊沉积的AMS14C测年、体积磁化率测试的基础上，基于孢粉记录，重建晚全新世来植被变化，恢复古气候。结果表明全新世中晚期以来分六个阶段：6.2~6.0 cal ka BP，气候凉干，植被类型是亚热带常绿阔叶林；6.0~4.0 cal ka BP，气候转暖湿，植被类型为含较多热带成分的亚热带常绿阔叶林；4.0~2.2 cal ka BP，气候相对凉干，植被类型转为亚热带常绿阔叶林；2.2~1.9 cal ka BP，气候又变暖湿；1.9~1.7 cal ka BP，气候快速冷干事件，森林退化；1.7~1.3 cal ka BP，气候重转温暖湿润，植被类型为接近现代的沼泽草原。整体上6.2~2.2 cal ka BP的气候变化是由温暖湿润向温凉干燥转变的趋势，这是全新世中晚期以来的太阳辐射量减少所导致的，太阳辐射量的减少导致热带辐合南移，进而导致东亚夏季风减弱，而2.2 cal ka BP之后气候波动较大，可能是在东亚夏季风减弱的背景下，ENSO活动加强与人类活动的干扰下耦合的结果。     

内蒙古克什克腾旗浩来呼热古湖泊全新世以来的环境演变

利用位于中国北方季风尾闾区的浩来呼热古湖泊沉积物中的硅藻化石重建了全新世以来的环境演变历史。根据硅藻组合的变化,可将浩来呼热古湖泊全新世以来的环境演变过程划分为6个阶段:阶段Ⅰ(12.1～11.5cal ka BP),气候以寒冷为主;阶段Ⅱ(11.5～8.6cal ka BP),温度有所回升,但存在一定的冷暖波动;阶段Ⅲ(8.6～6.7cal ka BP),气候仍相对偏凉,且比较干燥;阶段Ⅳ(6.7～5.8cal ka BP),气候开始转温;阶段Ⅴ(5.8～2.9cal ka BP),气候温暖偏湿,为全新世气候最适宜期;阶段Ⅵ(2.9～0.2cal ka BP),气候趋于凉干,湖水也越来越浅,最终在0.2cal ka BP前后干涸消失。     

距今220 ka以来大同盆地沉积物磁化率反映的气候变化

大同盆地地处我国季风影响的北部边缘, 第四纪以来盆地内发育厚层的河湖相地层, 其上覆盖马兰黄土或全新世沉积, 蕴含着丰富的气候环境变迁信息, 是研究气候环境变化的理想场所. 在对盆地内地层考察的基础上, 对晚近地质时期河湖相与风成相互层沉积剖面的磁化率、粒度变化进行了分析. 结果表明: 220 ka BP以来大同盆地气候变化经历了中更新世(220~199 ka BP)暖湿期、中更新世(199~138 ka BP)干冷期、末次间冰期(138~71 ka BP)暖湿期、末次冰期(71~11 ka BP)干冷期、全新世(11 ka BP至今)频繁的干冷暖湿波动变化过程, 每个阶段仍有次一级的气候波动. 大同盆地这种气候变化与深海氧同位素以及我国北方萨拉乌苏河地区、岱海等地揭示的气候变化有很好的对应, 反映出本区气候变化是对全球冰期-间冰期气候波动的响应.