基于扫描电镜分析的猪野泽全新世砂层成因探讨

猪野泽全新世沉积物剖面中存在砂层和灰绿色湖相沉积层相间分布的现象。本研究对猪野泽QTH01、QTH02剖面砂层的石英砂样品进行扫描电镜分析,且与古湖泊岸堤和现代沙丘砂样做了对比,探讨了猪野泽全新世剖面中部和底部砂层的成因。研究发现,猪野泽QTH01、QTH02剖面样品中大部分石英砂兼具风成结构和水成结构,且水成特征大都覆盖于风成特征之上,V型坑分布频率相对较小,磨圆度特征与现代沙丘样品较为相似,与岸堤石英砂具有相似的结构特征,但剖面砂层不具岸堤典型的斜纹层理。结果说明,猪野泽砂层先经历了风成环境,后期转向湖相沉积,也有少部分砂是通过河流沉积于剖面位置;剖面砂层与岸堤砂层的成因相似,但剖面所在位置并非湖泊岸堤;剖面砂层形成时期风沙活动强烈,湖泊水动力条件稳定,河流对湖泊影响较小。     

河西走廊花海古湖泊早、中全新世湖水盐度变化及其环境意义

通过对花海古湖泊沉积剖面8.42~0.405 m沉积物样品的矿物和化学元素测定,分析了沉积物中盐类矿物含量及化学元素K/Na比值的变化情况,结合已有的年代地层结果,重建了花海古湖泊10.47~5.5 cal ka BP湖水盐度变化. 结果表明：花海湖泊全新世湖相沉积阶段中,除个别层位以硫酸盐类矿物沉积为主外,早全新世(10.47~8.87 cal ka BP)和中全新世(8.87~5.5 cal ka BP)均以碳酸盐盐类矿物沉积为主,并且早全新世时期K/Na高于中全新世时期,揭示了早全新世时期湖水盐度高于中全新世时期. 这一结果与该湖泊沉积过程所揭示的湖泊水位变化、粒度等揭示的有效湿度变化具有一致性,表明花海湖泊早、中全新世湖水盐度的高低可以指示其湖泊水位的变化,并间接反映了有效湿度的变化. 结合花海湖泊晚全新世湖泊萎缩、气候干旱的特点,该区域早、中、晚全新世气候干湿变化变化模式可以概况为早全新世降水增强、气候呈现由干向湿的转变,中全新世有效湿度最大,晚全新世气候干旱. 这种全新世气候干湿变化模式有别于西风区,亦与季风区不完全相同,呈现出了一种季风-西风过渡带全新世气候干湿变化的模式.     

晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释

湖泊沉积物中矿物组合是古气候环境研究的敏感性指标之一, 充分认识湖泊沉积物中各类矿物组合类型、沉积过程, 对正确解释矿物学指标有重要意义. 我国晚第四纪湖泊沉积记录中, 盐类矿物与碎屑矿物含量普遍存在反相关关系, 影响了矿物组合作为气候指标的解释和应用. 从地球科学的角度正确理解这种关系, 可以为湖泊动力学以及古气候环境定量研究提供重要的科学依据. 选择甘肃民勤盆地石羊河下游终端湖猪野泽不同位置5个全新世剖面, 在明确湖泊沉积物来源、搬运方式和沉积动力机制的基础上, 研究了以碳酸盐矿物为主的盐类矿物含量与粒度指标之间的关系. 结果表明:猪野泽各剖面砂层富含的中砂、细砂沉积物主要是来自于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的风成砂; 水动力作用主导了湖相沉积层200 μm以下沉积物的沉积, 风力作用对20~70 μm粉砂组分沉积也有所贡献. 同时, 猪野泽湖相沉积层中高含量的碳酸盐主要来自于流水搬运, 湖相沉积层位200 μm以下的粉砂和极细砂是碳酸盐的主要富集区. 综上所述, 干旱区湖泊沉积物中盐类矿物含量与其沉积过程密切相关, 盐类矿物在全球变化研究中的应用要建立在充分研究其沉积动力机制的基础上.     

全新世亚洲季风演变

亚洲季风是气候系统的重要组成部分,包括东亚季风和印度季风。全新世以来季风变化历史和机制对预测未来季风变化至关重要,是季风数值模拟重要的边界条件。全新世季风变化主要受太阳辐照强度的控制,在太阳辐照变化总趋势的基础上还存在千年—百年尺度的气候突变,与北大西洋冷事件对应。8.2ka和4.2ka存在比较典型的两个弱季风事件,前者特征是高纬寒冷,后者特征是中低纬干旱。近千年以来的中世纪暖期和小冰期发生在人类活动对气候有明显影响之前,对二者变化机制的理解可以加深目前地球气候变化中是自然因素还是人类活动占主导的认识。全新世季风在整体上受太阳辐照强度变化的控制,千年至百年尺度上的气候突变与太阳活动、北大西洋气候振荡、赤道太平洋地区的SST变化等众多因素有关。季风变化尤其是快速气候变化时期的季风研究是季风气候预测的重点也是难点。全新世东亚夏季风与印度季风的变化在整体趋势上是一致的,千年—百年尺度的变化上存在相位差。而东亚冬季风(EAWM)和东亚夏季风(EASM)之间的相位关系还不明确,需要进一步研究。     

猪野泽记录的季风边缘区全新世中期 气候环境演化历史*

通过季风边缘区石羊河古终端湖猪野泽QTL剖面年代学及沉积物粒度、碳酸盐、有机碳、碳氮比和有机质稳定同位素等多项气候代用指标的综合分析,建立了季风边缘区9~3cal.kaB.P. 的古气候演化序列。结果表明,9cal.kaB.P. 到7.8cal.kaB.P. 期间,流域的水分条件和温度逐渐上升,植被状况好转,此时气候逐渐转暖湿;而在7.8~7.5cal.kaB.P. 出现了显著的百年尺度的干旱事件,沉积物主要以砂质沉积为主,此时湖泊生产力显著下降;全新世期间最为暖湿的气候适宜期出现在7.5~5.0cal.kaB.P.;约5.0cal.kaB.P. 以来,该区域出现了较为明显的干旱化趋势。另外,对猪野泽地区的白碱湖的湖泊地貌学和年代学研究表明该区域在7.5~5.0cal.kaB.P. 出现了3次高湖面,并且湖岸堤时序变化指示了全新世后半期湖泊逐渐退缩的过程进而指示该区域出现了显著的干旱化趋势。     

亚洲中部干旱区全新世气候变化的西风模式* ——以新疆博斯腾湖记录为例

位于受西风环流显著影响区的我国最大内陆淡水湖——新疆博斯腾湖提供了全新世亚洲中部干旱区气候变化的可靠记录。对该湖钻探岩芯、沉积年代以及孢粉、碳酸盐含量、粒度等代用指标分析结果表明,末次冰消期到全新世早期湖泊干涸,风砂沉积盛行,气候干旱;约8cal.kaB.P.以来现代湖泊形成,气候相对湿润,其中,约6.0~1.5cal.kaB.P.期间代用指标A/C值指示的流域湿度增加,盘星藻指示的湖泊深度最大,全新世最湿润时段发生在中晚全新世。博斯腾湖记录的早全新世干旱和中晚全新世湿润的气候框架得到中亚其他较高分辨率湖泊记录的支持,具有普遍性。亚洲中部西风影响区这一全新世气候变化框架与亚洲季风区早中全新世夏季风强盛、中晚全新世季风衰落的变化模式显著不同,具有近似反相位(out of phase)变化特征。广大中亚内陆干旱区中晚全新世湿润气候不大可能是东亚季风深入内陆造成的,更可能是通过西风环流与高纬度北大西洋相联系,其驱动机制需要更深入研究。     

晚冰期以来共和盆地更尕海碎屑物质输入过程与气候变化

湖泊碎屑物质输入过程的认识对于探讨区域环境演化历史具有重要的意义.采用高分辨率X射线荧光光谱(XRF)扫描分析法,对更尕海沉积岩芯进行了元素测试.沉积岩芯中元素Si等的变化主要由外源碎屑物质输入而贡献.结合粗颗粒组分含量的变化,沉积岩芯的元素含量可以用来指示湖泊碎屑物质的输入过程及其变化.结果表明,晚冰期气候寒冷干旱,风化程度低,湖泊碎屑物质输入过程较弱且以风力输入为主;早中全新世气候湿润,风化作用显著增强,湖泊碎屑物质的流水输入过程增强;晚全新世流域降水量减少,植被有所退化,湖泊碎屑物质的风力输入过程增强,并伴随着百年至千年尺度的风沙活动事件.更尕海碎屑物质输入过程的变化可能响应于区域大气环流的变化.全新世早中期,强盛的亚洲夏季风可能是更尕海流域风化作用、流水输入增强的主要原因;而晚全新世频繁的风沙活动则可能与高纬地区千年尺度的气候冷事件有关.可见,亚洲季风与高纬冷气团(西风环流)的相互作用或许是我国亚洲季风边缘区气候环境变化的主要驱动因素.     

季风与西风对青藏高原全新世气候变化的影响:同位素证据

青藏高原气候变化在冰期-间冰期、千年、十年际和季节尺度上受亚洲季风和西风环流的交互影响,表现出显著的区域性特征。然而全新世以来青藏高原气候变化的机制还不甚清楚,主要原因之一是缺少指示意义明确的古气候代用指标。课题组近年来利用叶蜡氢同位素(δDwax)重建了高原东北部的青海湖、中北部的令戈错、中部的达则错、西部的班公错和阿翁错不同时间尺度的大气降水同位素记录,本文对上述工作进行总结,并结合青藏高原全新世以来已发表的其他地点的同位素和古水文记录,揭示全新世以来季风与西风对青藏高原不同区域气候变化的影响。结果表明:1)早全新世青海湖、令戈错、班公错和阿翁错4个湖泊均主要受夏季风影响,夏季风可以影响到青藏高原的大部分地区,此时夏季风在青藏高原的最北界限可能位于青海湖以北、克鲁克湖以南。2)中全新世青海湖、班公错和阿翁错受夏季风影响逐渐减弱;然而令戈错在7.0~4.5 ka水汽主要来源于西风环流。3)晚全新世青海湖和班公错受季风的影响进一步减弱;西风在3.5~1.7 ka和2.0~1.0 ka分别影响到高原中部的令戈错和达则错;晚全新世阿翁错受冰川融水补给影响降水同位素异常偏负。4)本研究表明在中晚全新世季风较弱的时期,西风能够深入到青藏高原内部地区,给高原内部地区带来冷湿的水汽。     

长江三角洲晚第四纪地层沉积物源特征及其对季风气候变化的响应

物源分析可以反演河流系统演化过程中,构造运动、气候变化与海平面升降等因素的影响。选择长江三角洲现代、中全新世和末次盛冰期3个代表性时代的沉积物样品,进行重矿物组合、锆石U—Pb年龄谱系等分析,以揭示不同气候条件下长江三角洲河口沉积物源的变化。与末次盛冰期相比,中全新世沉积物中榍石、锆石含量较低,重矿物GZi指数较大,古元古代锆石含量较高,但白垩纪、新元古代锆石含量较低。这些特征表明中全新世长江河口沉积物有更多源自上游地区的物质,这种变化可能与流域受夏季风影响的降雨量变化有关。初步分析认为,末次盛冰期研究区季风很弱,降雨量和径流量均下降,上游物质较少被搬运至河口;全新世季风加强后,降雨量和径流量均上升,此时河口沉积物更多源自上游,尤其是在中全新世夏季风最强盛期。     

巴丹吉林沙漠全新世环境记录的年代校正与古气候重建

巴丹吉林沙漠地处东亚夏季风区的西北缘,是认识东亚季风演变及其区域响应的窗口.文章在系统研究前人工作的基础上,对环境记录的年代进行了新的校正,并重建了全新世环境演变的历史.分析结果显示,巴丹吉林沙漠在早全新世开始出现高湖面,早中全新世在湖区广泛出现高湖面和淡水环境并在沙漠东北缘发育了古土壤,晚全新世时湖泊水位下降,沉积地层以风成砂为主.巴丹吉林沙漠全新世环境变化总体上可分为3个阶段:晚更新世末至早全新世初气候干旱;在10.0cal.kaB.P.左右气候由干向湿快速变化,并在8.5～4.0cal.kaB.P.期间气候最为湿润,但同时存在短期的十湿波动;4.0cal.kaB.P.以来气候总体干旱,但在2.2cal.kaB.P.左右出现短期的湿润.巴丹吉林沙漠全新世气候变化反映了该地区在早全新世东亚夏季风降水明显增强,中全新世季风降水较强,晚全新世季风降水减弱,同时具有短时期的不稳定性.10.0cal.kaB.P.以来巴丹吉林沙漠气候总体由湿润向干旱变化,应与北半球全新世以来太阳辐射的持续减弱有关.     

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.     

西风区昭苏黄土剖面中碳酸盐矿物组成及其古环境意义辨识

碳酸盐矿物是黄土的重要组成部分,是古环境重建的重要指标之一.通过对地处西风区的新疆伊犁盆地昭苏黄土剖面的全岩样品和分粒级样品的X射线衍射测试,分析了其碳酸盐矿物组成,利用麦夸特算法计算了碳酸盐矿物的含量.综合碳酸盐矿物的含量、粒径分布及风化特征等因素,对其古环境意义进行了辨识,从而建立了该剖面末次冰期以来碳酸盐矿物记录的古气候环境变化序列.结果表明:昭苏剖面中原生碳酸盐矿物(方解石和白云石)含量占主导地位,次生方解石对样品中总方解石含量的贡献较少;白云石含量可能与亚轨道尺度冷暖交替导致的西风环流强度变化有关;方解石含量的变化可能指示了西风区降水量的变化;碳酸盐矿物含量揭示了昭苏地区在末次冰期时气候冷湿,在全新世时气候暖干.     

阿拉善高原古湖岸堤释光测年与晚第四纪湖面变化

阿拉善高原位于现代西风环流与东亚季风环流过渡带,该地区分布的湖泊对全球性气候变化响应极为敏感,阿拉善高原广泛分布的古湖岸堤为较准确地重建晚第四纪湖泊水位变化提供了良好载体.近年对黑河、石羊河尾闾湖泊以及吉兰泰盐池、雅布赖盆地等地的古湖岸堤的沉积地层以及石英和钾长石释光测年研究,重建了不同区域较高分辨率的末次间冰期以来湖泊时空演化过程.发现早在300 ka以前阿拉善高原就已经形成了高水位湖泊,黑河尾闾额济纳盆地在MIS11或更早、 MIS9、 MIS7、 MIS5和MIS 1形成了高湖面湖泊,高湖面湖泊形成存在100 ka的周期.阿拉善高原在末次间冰期及全新世形成了稳定高湖面湖泊,但间冰期内部湖面波动具有空间差异性,东部区域湖泊高湖面出现在MIS 5e^5c和中全新世,西部湖泊高湖面出现在MIS 5a^5c和晚全新世.湖面变化的空间差异性很可能与冰期-间冰期旋回尺度及间冰期内部东亚夏季风与西风气候系统在阿拉善高原的相互作用密切相关.     

河西猪野泽沉积物有机地化指标之间的关系及古环境意义

探讨了河西走廊石羊河终端湖泊--猪野泽晚冰期以来沉积物总有机碳(TOC)、碳氮比(C/N)、有机碳同位素(δ13C)三种有机地球化学指标之间的关系及古环境意义.结果表明:猪野泽QTH01剖面沉积物TOC指标主要代表湖泊及流域的植被初级生产力;C/N值受到周围区域表土C/N值和沉积物成岩过程的双重影响,总体较低,并不能直...     

末次盛冰期以来中国北方干旱区演化及短尺度干旱事件

对中国北方干旱区329个古土壤和湖泊沉积物的14C年龄数据的时空分布及频数统计分析表明, 从末次盛冰期至冰消期, 我国整个干旱区受控于西风带;在全新世, 干旱区东部环境变化主要受控于东亚季风系统, 而其西部仍属西风控制区。全新世以来, 中国干旱区存在至少4次百年至千年级的干旱事件, 且干湿变化基本上与全球西风模式区的气候变化相反, 而与低纬非洲干旱区气候变化有很好的对应关系 。由于我国干旱区和非洲干旱区的干湿变化均受控于来自低纬热带海洋的夏季风的强弱, 因此　两区干旱事件的同时发生可能与低纬热带海洋的气候变化有关。同时, 本文利用14C年龄的时空分布和其它地质资料, 初步恢复了末次盛冰期和全新世最适宜期我国干旱区的沙漠分布状况。     

青藏高原东北缘共和-贵德盆地全新世气候变化

青藏高原东北缘地处现代亚洲季风影响的北界和中国干旱与半干旱气候的过渡地带,沉积物对气候变化敏感,是研究全新世高原冬夏季风系统对全球变化响应的理想地点。笔者根据粉尘搬运的动力学原理,利用温湿度组合、风力强度变化和粉尘源区收扩演变特点,分析了共和-贵德盆地全新世气候波动、区域环境变化以及冬夏季风关系等,主要取得了以下认识:(1)建立了大气粉尘的风力强度指数、粉尘搬运距离指数、大气湍流强度指数、春季近地面气温指数和有效湿度指数等估算方法。(2)全新世时期西南季风是影响共和-贵德盆地的主要夏季风系统,高原冬季风则是影响这个地区的主要冬季风,共和-贵德盆地近地面具有不同的风场演化模式。(3)共和-贵德盆地的全新世气候变化可划分为4个阶段:1大约6.5~4.2kaBP的全新世适宜期以湿度大幅增加、温度小幅升高的暖湿为特点。2在2.6~4.2kaBP期间出现了一次以冷干为特点、粉尘源区扩张、冬夏季风均减弱的环境恶化事件,这次恶化事件在高原季风系统的西北粉尘源区和亚洲季风系统的北方粉尘源区都同样存在。3大约1.2~2.6kaBP时期,粉尘源区收缩、环境好转,推测是夏季风小幅加强的时期。41.2kaBP以后,湿度增加、成壤强度先强后弱,总体环境趋于冷湿。     

全新世青藏高原及周边典型湖泊演化模拟

湖泊在区域水循环和生态系统演化中起着重要作用。在以往的湖泊演化研究中多利用湖泊沉积物代用指标重建湖泊与气候变化过程,缺乏对湖泊水循环特征的定量研究。基于瞬态气候演变模型、特征时段流域和湖泊水量,以及能量平衡模型,对青藏高原及周边6个典型湖泊进行了水量平衡计算和湖泊演化模拟。结果表明：小柴达木湖和罗布泊全新世期间降水和蒸发的变率较小;色林错和纳木错早中全新世降水和蒸发的变率较大,主要受控于温度和净辐射变化;青海湖和猪野泽早中和中晚全新世降水和蒸发变率接近。系统分析了全新世期间青藏高原不同气候区湖泊水循环要素演化过程,有助于理解该区湖泊演化的古气候学机理。     

东亚冬、夏古季风变化的相位差及热带太平洋在季风变化中的驱动作用

斋堂黄土剖面古气候记录表明：１)冬、夏季风在千年尺度上的变化存在相位差；２)冬、夏季风记录在变化趋势上具有互为消长的关系，而在变化幅度和频率方面则有明显的差异。这表明，冬、夏季风在千年尺度上的变化是分别由不同的因素和过程所控制。我们提出热带太平洋海气相互作用系统在东亚季风变化过程中起着直接的驱动作用。     

藏南羊卓雍错流域主要湖泊水质状况及其评价

湖泊水质是研究湖泊变化及其对气候变化响应的重要指标.分析了藏南羊卓雍错流域主要湖泊的水化学指标概况、 水化学组成、 矿化度时空分布及其驱动, 并在此基础上对各湖泊的水质现状进行了评价. 研究表明: 流域内各湖泊水化学性质虽有一定的相似性, 但矿化度等水化学指标浓度存在显著差异, 各湖泊水化学组成亦差异显著. 羊卓雍错和巴纠错均为硫酸盐类-镁组, 沉错为硫酸盐类-钠组, 普莫雍错和空姆错则分别为重碳酸盐类-镁组和重碳酸盐类-钙组. 各湖泊矿化度差异较大的主要原因在于其补给来源不同, 以降水补给为主的湖泊矿化度远高于以冰雪融水补给为主的湖泊. 与全球气候变暖相对应, 各湖泊矿化度变化反映了气候变化的影响, 而水电站运行对羊卓雍错水体化学性质变化有所贡献. 目前, 羊卓雍错、 普莫雍错水质为劣V类, 空姆错、 沉错、 巴纠错水质为V类. 深入探讨该流域水质对气候变化的响应, 亟需更长时间序列的数据支持. 为此, 必须继续在该流域长期开展全方位的水化学观测与水质监测、 评价工作.     

内蒙古东南缘晚第四纪以来的气候环境演化

基于内蒙古东南缘西拉木伦河上游刘家店河湖相剖面的粒度、磁化率、微量元素地球化学指标,重建该区35 ka BP以来的气候演化过程。结果表明,在MIS 3晚期(35.23~25.15ka BP)研究区气候条件总体温暖湿润,并伴有区域变干的趋势;MIS 2阶段(25.15~11.13 ka BP)气候整体寒冷干燥,但叠加有短暂回暖气候事件。剖面记录的末次盛冰期(LGM)出现于22.25~18.47 ka BP,此时气候极度干冷;MIS 2阶段叠加了两个短暂气候适宜期,分别出现于18.47~16.24 ka BP和14.72~11.13 ka BP。在11.13 ka BP前后研究区进入全新世,气候变得暖湿。刘家店剖面的气候记录与周边气候记录具有可对比性,揭示了区域上东亚夏季风进退具有一致性,并认为自MIS 3晚期以来东亚夏季风受北半球太阳辐射及冰量的共同驱动。此外,刘家店剖面记录揭示的千年尺度气候变化对典型气候事件具有一定的响应,推测这些千年尺度的季风强度变化可能与北大西洋经向翻转环流(AMOC)相关。