新疆巴里坤湖全新世环境记录及区域对比研究

选择位于西风环流显著影响区的巴里坤湖作为研究对象,采用¹⁴C测年建立了巴里坤湖沉积剖面约9400cal.aB.P.以来的时间序列。对该湖泊剖面沉积物的矿物X射线衍射、自生碳酸盐稳定同位素、碳酸盐含量和粒度指标的综合分析表明,9400cal.aB.P.以来,巴里坤湖地区的气候环境变化大致经历了冷干（9400～7400cal.aB.P.）-暖湿（7400～5900cal.aB.P.）-暖干（5900～3100cal.aB.P.）-凉湿（3100～1100cal.aB.P.）-冷干（1100～500cal.aB.P.）-暖干（500cal.aB.P.以来）的气候变化过程,该过程基本上同周边区域的气候环境变化记录相一致。在3800cal.aB.P.左右,北疆地区的几个典型湖泊沉积记录序列都指示该时期气候环境发生了较为明显的转折,可能暗示了这一时期亚洲中部干旱区（至少在北疆地区）大气环流状况发生了重大调整。     

昆仑山北坡近5000年以来黄土堆积的环境信息*

根据昆仑山北坡克里雅河上游海拔2750m的一处台地的风尘沉积剖面KMA,利用沉积物粒度、总有机质含量(TOM)、碳酸盐含量和部分孢粉记录重建了当地近5000年的环境变化历史。研究认为,研究剖面所在地区在4300cal.aB.P.前和3000~2600cal.aB.P.之间相对湿润,其余时段均表现为干旱状态; 塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动在3400cal.aB.P. , 3000~2600cal.aB.P. ,1800cal.aB.P. , 1200cal.aB.P. , 900~650cal.aB.P.表现活跃,沙漠向南扩张,表明在KMA剖面古环境记录中塔里木盆地南部沙漠边缘和山地的降水存在着显著分异。红色噪声谱分析还显示,KMA剖面的环境记录存在多种与太阳辐射或者太阳活动相关的显著周期,可能表明研究区环境变化的主要驱动因素与太阳辐射强迫有关。     

抚仙湖全新世自生碳酸盐及其区域气候和湖泊水位指示意义

抚仙湖是我国面积、蓄水量最大的高原湖泊之一。通过对抚仙湖FXH-B2钻孔岩芯296 cm沉积物的矿物组成和碳酸盐含量分析,结合岩芯XRF扫描数据和AMS^14C年代的测定,探讨了抚仙湖湖泊沉积物中碳酸盐含量与方解石矿物及沉积物Ca元素相对含量之间的关系及其环境指示意义,在对比和参考水下地形测量、地球物理勘探、水质和地球化学监测和不同部位钻孔岩芯的分析结果的基础上,重建了抚仙湖全新世以来气候和湖泊水位的变化。结果指示,抚仙湖碳酸盐含量与方解石的XRD信号强度、沉积物Ca元素的XRF扫描数据之间存在很高的相关性,沉积物中碳酸盐类物质主要为方解石(其他碳酸盐类矿物相对含量极微甚至可以忽略不计),沉积物中Ca元素主要来自碳酸盐,因此其含量由碳酸盐、即方解石矿物含量决定。沉积物中碳酸盐含量的变化可以用沉积物中Ca元素XRF扫描结果进行表示。由于抚仙湖处于亚热带季风气候区,以10月至次年4月降水量极少而蒸发强烈为特点的干季和以5月至9月降水为主的湿季所形成的干湿变化控制了湖泊演化的主要过程,区域气候变化是湖泊演化和水位变化的主要动力。结合湖泊沉积碳酸盐稳定同位素δ^18O和δ^13C、有机质含量及其同位素δ^13C、抚仙湖北部边缘水下侵蚀地形测量、地球物理勘探和沉积地层年代的确定和讨论,明确了抚仙湖沉积碳酸盐含量指示湖泊水位的变化,并重建了抚仙湖过去约12 ka以来水位变化的历史。结果显示,在约12 cal.ka B.P.至2.2 cal.ka B.P.期间的湖泊水位变化主要经历了波动式降低的过程,其中4.37~2.2 cal.ka B.P.期间高CaCO3含量、偏正的碳酸盐δ^18O、δ^13C值指示抚仙湖一度出现低于现代湖面约30 m左右的低水位,可能记录了抚仙湖流域极端的干旱时期,在2.2~2.0 cal.ka B.P.期间抚仙湖水位经历了快速升高的变化事件,期间湖水位快速上升达到现代湖水水位,揭示了印度季风控制区区域降水的特殊性和气候变化的突发性。     

末次间冰期以来新疆巴里坤湖蒸发盐的沉积环境记录

沉积物岩芯的碳酸盐、石膏等蒸发盐含量和矿物组成的证据显示了新疆巴里坤湖末次间冰期以来一直是一个水位变化频繁的浅水盐湖,有时甚至为间歇式的湖泊,约在34000aB.P.前后巴里坤湖沉积相发生了显著的变化,34000aB.P.之前为泥坪-湖滨相沉积,34000aB．P．之后为成湖相沉积。尽管我们对巴里坤湖34000aB．P．前后的沉积相变难以理解,但是长期处于浅水状态的巴里坤湖沉积物中蒸发盐的含量和矿物组成仍然与气候变化密切相关。在泥坪-湖滨相形成的碳酸盐中白云石相对的增加是地表强烈蒸发的结果。以石膏为主的蒸发盐含量增加是温度和降水增加所致,而其含量减少则是冰川前进致使补给水矿化度降低造成的。这使我们获得了该区古气候变化并不服从于冰期与雨期同步模式的信息。     

博斯腾湖全新世岩芯沉积物碳酸盐氧同位素气候意义

西风影响区全新世气候变化逐渐受到重视.但目前该区高精度定年和气候意义明确的代用指标仍然缺乏.利用西风影响区新疆博斯腾湖BST04H钻孔岩芯沉积物全新世自生碳酸盐(细颗粒沉淀碳酸盐和介形虫壳体)氧同位素,结合该区降水同位素分布特征和流域水文状况,分析该区湖泊沉积物碳酸盐氧同位素的气候意义,并与湖泊不同位置钻孔碳酸盐氧同位素指标进行对比.结果表明,博斯腾湖深水区沉积物自生碳酸盐氧同位素主要反映了区域的降水(人流)/蒸发比,并保留了入流水体同位素组成的变化信息.全新世自8100cal.aB.P.以来,氧同位素呈现出在波动中逐渐偏正的长期变化趋势,中全新世以后波动幅度加大,其间氧同位素值偏负的波动并不完全指示有效湿度增加,而是入湖水体同位素变化,并与湖泊的水文状况有关.这种波动在湖泊西部距离入湖河口位置较近的钻孔中表现得更为明显.不同位置钻孔同位素变化有很好的对应性,但不同位置相同时段内的波动幅度不一样.实际研究中应充分对比分析,深入理解指标的意义,防止仅依靠某一个位置的指标将这种局地波动信息解释成代表大范围区域的气候或环境信息.     

碳酸盐矿物氧同位素分馏的理论研究

应用增量方法系统地计算了碳酸盐矿物的同位素分馏系数，得到不同结构和成分的碳酸盐矿物的18O富集顺序为：菱铁矿〉铁白云石〉菱镁矿≥白云石≥方解石〉文石〉菱锶矿〉白铅矿〉碳钡矿。在0℃～1200℃范围内获得了一组内部一致的碳酸盐－水体系的理论分馏系数，这些计算结果与已知的实验和／或经验数据之间存在良好的一致性，因此本文对碳酸盐矿物氧同位素分馏系数的理论校准不仅可应用于共生矿物组合形成温度的确定，而且能够应用于其形成机理的示踪。 计算结果表明，白云石的氧同位素分馏行为与方解石相似，在25℃下白云石与方解石之间的平衡分馏为0.56‰ 。理论预测文石相对于方解石显著地亏损 δ18O，在25℃时方解石与文石之问的平衡分馏为4.47‰ 。文石向方解石的同质多相转变可能是通过一种没有同位素再造的惰性氧结构单元[CO3]2- 进行的，即只涉及Ca2+ 与[C03]2- 基团之间键的断裂和再组台而未出现[CO3]2- 基团内部C－O键的断裂和再组合。结果在自然界和实验室实验中，文石中氧同位索配分的温度关系能够传递副方解石中来。这种在同质多相转变形成方解石过程中的氧同位素继承性对于了解白云石－方解石－水体系分馏的难题至关重要。理论预测也能够用来解释对方解石分馏的经验估算与实验测定之间的分歧。     

柴达木盆地尕海湖区冰消期晚期以来的气候环境演变

通过对柴达木盆地东部尕海湖沉积物碳酸盐含量、自生碳酸盐碳氧同位素等指标的综合分析,建立了尕海湖地区自冰消期晚期以来的气候环境演变特征。结果表明,冰消期(12710～11360aB.P.)气候环境变化较大;进入全新世(自11360aB.P.开始)后,早全新世(11360～8370aB.P.)气候波动明显,整体较为干旱,温度有所回升;中全新世(8370～3200aB.P.),早期为湿润气候环境,是全新世气候环境最稳定的阶段,晚期气候环境仍较湿润,但环境条件变差;在晚全新世(3200aB.P.以来),早期湖泊水体仍然较淡,但气候环境明显趋向干旱,后期气候变得干旱,气候环境存在波动变化。约1500aB.P.存在一次湿润事件。     

湖泊沉积碳酸盐氧同位素影响因素的定量评估

湖泊自生碳酸盐δ18O是重建湖泊演化历史的重要代用指标,然而由于湖泊沉积物质来源的多元性和沉积过程的复杂性,所获沉积物碳酸盐的δ18O往往具有多解性.在嘎顺诺尔古湖相沉积小狐山剖面,其剖面590 ～500cm层段湖泊沉积物碳酸盐矿物中的方解石逐渐被白云石取代,同时碳酸盐δ18O呈现异常偏重趋势,其幅度达6.1‰.本文以此为例,通过对沉积物碳酸盐矿物类型和碳酸盐δ18O的分析,结合沉积物粒度、TOC和有机碳同位素等代用指标,对碳酸盐δ18O的影响因素进行了定量评估.对小狐山剖面而言,结果显示湖水蒸发浓缩效应和碳酸盐矿物相变均会导致碳酸盐δ18O发生变化,其中碳酸盐矿物相变引起的分馏作用是影响δ18O发生非环境效应的最主要因素之一.小狐山剖面沉积物中白云石较方解石富集δ18O约7.65‰～ 11.02‰,由此估算白云石与方解石之间的分馏作用可以解释δ18O波动约70％.本文研究结果揭示了自然条件下生成的不同碳酸盐矿物相变存在氧同位素分馏,在进行古环境重建的过程中必须对此进行重视和评估.     

乌伦古湖介形组合及其壳体同位素记录的全新世气候环境变化

选择位于西风区的乌伦古湖为研究对象,利用AMS 14 C测年手段,建立了乌伦古湖沉积岩芯全新世以来的时间序列.对湖泊沉积物中的介形类组合特征及其壳体氧碳同位素的综合分析表明,全新世以来乌伦古湖地区气候环境演变经历了3个阶段:9985～5250cal.aB.P.为剖面最湿润阶段,气候经历了温干-冷湿-暖湿的转变,湖水水位和湖面相应地经历了由浅变深、由小变大的变化,出现了高湖面特征;5250～1255cal.aB.P.为剖面最干燥阶段,气候由早期暖干向中后期暖湿转变,湖泊水位先下降后回升;1255cal.aB.P.以来先低温后升温,气候干燥,降水较少,湖水位降低.乌伦古湖介形虫记录的气候环境演化不但与孢粉资料记录相吻合,而且与周边区域环境变化记录一致,很好地响应了区域环境和全球气候突变事件,在百年尺度上主要遵循西风带模式,表现为冷湿暖干组合特征.     

黄河中游渑池盆地湖泊沉积记录的古气候变化及其意义

渑池盆地位于黄河中游,处在黄土高原向华北平原的过渡地带,该区域也是我国东部湿润区和半湿润区的交汇地带。文章通过对位于渑池盆地池底村厚约4mm古湖泊沉积剖面进行了 ¹⁴ C 年代(校正为日历年龄)、有机碳含量、粒度和地球化学元素组成等测试分析,重建了研究区19.5cal.kaB.P.以来的气候变化过程。19543~9240cal.aB.P.期间,气候比较干旱,风化淋溶作用较弱,湖泊尚未形成; 9240~8039cal.aB.P.为气候过渡时期,气候向暖湿方向转变,古湖泊开始形成; 8039~5368cal.aB.P.为暖湿气候类型,对应于全新世大暖期的鼎盛时期,湖盆流域温暖湿润,湖泊的水位较高; 5368~3439cal.aB.P.为亚暖湿气候类型; 3439~2423cal.aB.P.气候环境比较恶劣,之后气候向干旱化方向发展,又分为两个亚段: 3439~2931cal.aB.P.气候出现剧烈波动,2931~2423cal.aB.P.湖泊干枯。盆地的文化演进与环境变化间存在着耦合关系,环境的变化对应黄河中游地区相继发展的裴李岗文化、仰韶文化、龙山文化和夏商文化。