青藏高原兹格塘错沉积物粒度组成及其环境记录的研究 *

兹格塘错是位于藏北高原腹地的一个封闭型湖泊,对其沉积物的粒度组成、粒度参数等粒度特征进行分析,揭示了湖面水位变化,水动力、风动力搬运强度等。并结合其他环境代用指标进行比较,探讨环境变化,揭示了兹格塘错区域全新世初期气候湿润、中期气候偏干、晚期干湿交替的气候变化特征。粒度参数所反映出的湖面波动与环境变化得到了其他环境代用指标较好的支持。     

柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面粒度特征及其沉积环境

通过对柴达木察尔汗盐湖贝壳堤剖面沉积物粒度、碳酸盐和磁化率的对比,结合沉积物粒度频率曲线与多种粒度参数分析,详细讨论了研究剖面形成过程中物质搬运和沉积作用以及所反映的环境变化。结果表明沉积物粒度特征指示了湖泊水位的相对变化。在距今约38.2 ka BP（14-C年代,未校正。下同）左右,沉积记录指示古湖泊的范围和水位已达到剖面位置,之后湖泊继续扩张、水位波动上升;在距今约35.5 ka BP,粒径有一突然变细又变粗的过程,可能为一次较快速的湖面波动;在距今约35.5 ～ 33.3 ka BP之间,沉积物颗粒较粗,碳酸盐含量和磁化率值低,揭示湖泊水位较低。距今约33.3 ～ 27.1 ka BP之间,沉积物颗粒较细,碳酸盐含量较前一阶段高,表明此阶段湖泊水位相对较深,但粒度、碳酸盐和磁化率等指标也记录了三次较明显的湖泊快速但短暂的退缩过程;在距今约29.7～28.3 ka BP,沉积物颗粒最细,指示了此时期可能为湖泊水位最高期。从距今约27.1 ka BP开始,沉积积物颗粒明显变粗,揭示湖泊进入到退缩期,距今约18.1 ka BP,粒度指标的变化和上层的盐壳指示湖泊进入快速盐化阶段,之后湖泊退出剖面所在的位置,此后研究区湖泊水位再也没有达到这个高度。     

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。     

青藏高原气候演变的湖相沉积有机地球化学记录——以兹格塘错为例

为探究青藏高原全新世夏季风最强、气候最湿润阶段这一争论议题,本文应用气相色谱仪(GC-FID)和气相色谱-高温热转变-同位素比值质谱仪(GC-TC-IRMS),分析了兹格塘错沉积岩心正构烷烃及其氢同位素特征。结果表明,兹格塘错岩心中主要以n-C15/16/17为主峰碳的短链正构烷烃占据主导地位,指示了湖泊自生浮游藻类与菌类等低等生物对湖泊沉积岩心中的有机质贡献高于大型水生植物和陆生高等植物表皮蜡质所产生的有机质。基于正构烷烃参数(如:碳优势指数CPI值和平均碳链长度ACL值)及单体氢同位素比值在时间序列上的变化特征,指出兹格塘错流域的气候湿润期处于中全新世(5.8~2.7 cal ka BP),明显滞后于早全新世的太阳辐射最强期,这主要归结于该流域冰川融水补给的匮乏及局地环流的影响。     

青藏高原兹格塘错流域50年来湖泊水量对气候变化响应的模拟研究

运用数值模拟建立青藏高原兹格塘错流域土壤、植被、气候等的空间和属性数据库;接着,借助分布式流域尺度水文模型（SWAT模型）,对兹格塘错1956—2006年间的流量进行模拟实验;最后,反演50年来兹格塘错流域水文过程,测试流域温度、降水和蒸发组合的敏感因子对湖泊水量变化的效应,探讨50年来湖泊水量对气候变化的响应。模拟实验的边界条件设置为自然地形、土壤、植被覆盖,其中土壤资料包括有机质含量、粒径等理化参数。模拟结果表明：兹格塘错的年平均流量为6.3m3/s,流量高峰集中在8月至10月,并且由于融雪补给的关系,3月出现另一个流量高峰;模拟结果与遥感解译所得到的结果吻合较好。敏感实验表明：兹格塘错流域内温度、降水和蒸发组合的敏感因子实验具有高原特征,即高原湖泊的水文过程和湖泊流量变化有着较为敏感的响应关系;兹格塘错流量受降水的影响最大,随着降水的增加,流量有所增加;在温度升高的情况下,流域蒸发量增加速度大,兹格塘错流量增加的效应不明显,而在冷湿模式下,流域蒸发量降低,兹格塘错流量增加显著。     

14 ka以来苦海沉积物地球化学记录及其古环境意义

对青藏高原东北部封闭咸水湖泊苦海水深最深处KH17钻孔进行沉积物粒度、烧失量和X射线荧光光谱（XRF）测试及XRF测试结果的主成分分析（PCA）,以揭示14 ka以来苦海沉积物特征及其所反映的搬运与沉积过程变化,反演湖泊流域古环境。研究结果表明:第一主成分（PC1）主要包括Ti、Fe、K等元素,指示径流输入强弱;第二主成分（PC2）中载荷值较大的Ca和Sr与碳酸盐含量相关,指示湖泊蒸发强弱;Zr（第三主成分中载荷值最大）与砂组分、Rb与黏土组分含量相关,分别指示风力输入粗颗粒物质和径流输入细颗粒物质情况,其比值可反映化学风化弱强;Fe/Mn、Sr/Ca也能较好地指示沉积物氧化还原环境、湖水盐度和水位情况。基于上述记录所建立的古环境演变重建结果显示:13.6~13.0 ka B.P.苦海水位较低,径流输入相对强;13.0~11.5 ka B.P.受新仙女木事件影响,环境干旱且温度极低,风力作用强,输入物质多;早全新世升温显著,蒸发作用强,内生碳酸盐沉积增多,湖泊水位增加缓慢,中全新世期间达到最高水位;5.3 ka B.P.以后,湖泊经历干旱时期,盐度与碳酸盐沉积增加;2.7 ka B.P.以来水分供给波动,湖泊水位显著振荡。     

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.     

近7000年巢湖沉积物环境磁学特征及其指示的亚洲季风变化

利用巢湖ACN钻孔,通过多参数磁性测量、粒度和AMS 14C测年分析,探讨了近7000年以来巢湖沉积物磁性特征变化及其控制因素,并进而探讨了其对亚洲季风变化的指示意义.研究结果表明,ACN钻孔磁性特征由磁铁矿主导,其变化主要受沉积动力环境控制,间接反映了流域降水的变化.总体上粘土含量高的沉积物中磁性矿物含量较低、颗粒较细,形成于高湖泊水位环境,对应了降水量高的时期;而＞32μm组分含量高的沉积物磁性较强、颗粒较粗,形成于低湖泊水位环境,对应了降水量低的时期.巢湖ACN的磁性记录(尤其是χARM/χ和χARM/SIRM两个参数)揭示了近7000年以来巢湖流域降水具有减少的趋势,导致湖泊收缩和沉积物中磁性矿物颗粒变粗.在这一长期变化的基础上,还存在6000aB.P.,5500aB.P.和3800aB.P.附近的显著干旱事件.这一磁性记录与中国东部地区的石笋、湖泊等记录可以很好地对比,是亚洲季风演变的区域响应结果.     

我国西北夏季风边界千年尺度变化的证据--来自盐池和猪野泽盐类矿物分析结果

我国夏季风西北缘是响应长尺度气候变化最为敏感的区域之一, 但夏季风边界变化与千年尺度气候变化之间的关系尚不明确, 相关研究仍缺乏足够证据。夏季风西北缘湖泊沉积物中盐类矿物种类与含量的时空变化, 有助于推测气候变化特征。盐池和猪野泽分别位于祁连山北麓的河西走廊中段和东段, 是研究长时间尺度亚洲夏季风影响区西北边界变化的关键区域。研究全新世千年尺度下, 夏季风西北边界的变化对夏季风西北缘气候变化过程的影响, 对明确季风边缘区千年尺度季风变化机制, 预测未来长尺度气候变化有重要意义。因此, 本文选择盐池古湖泊盐池剖面(YC), 猪野泽青土湖01、02剖面(QTH01、QTH02)等三个剖面, 开展全新世千年尺度下, 亚洲季风西北边界地区湖泊沉积物盐类矿物时空变化对比研究。结果显示:QTH01、QTH02剖面盐类矿物以碳酸盐为主, 硫酸盐类矿物仅零星出现, 而YC剖面硫酸盐类矿物含量相对较高, 同时出现了氯化物型矿物, 全新世气候特征整体较猪野泽更为干旱。末次冰期和早全新世, 三个剖面受季风输送水汽影响明显, 碳酸盐类矿物能较好沉积, 季风边界在这一时期向北扩张, 推进到祁连山中段地区;中全新世QTH01、QTH02剖面受夏季风影响减弱, 湖泊退缩, 碳酸盐类矿物含量达到峰值, YC剖面则表现出极端干旱的气候特征, 硫酸盐类矿物因“盐效应”含量下降, 此时夏季风西北部水汽输送边界位于石羊河流域和盐池流域之间;晚全新世盐池和猪野泽均以风成沉积为主, 气候干旱, 碳酸盐类矿物难以保存, 硫酸盐和氯化物矿物含量出现高值, 说明夏季风西北边界进一步向南迁移。综上所述, 盐类矿物含量变化能良好反应夏季风西北缘全新世气候变化特征, 同时证明, 在全新世千年尺度上, 夏季风西北边界在盐池流域和石羊河流域之间存在变化。     

湖光岩玛珥湖全新世时期沉积物碳氮同位素组成的环境指示意义

通过对湖光岩玛珥湖沉积物的TOC,TN,δ13CTOC,δ15N和s-ratio的研究,作者重建了全新世期间湖泊初级生产力的变 化,从而揭示了湖光岩地区全新世气候演变历史。早全新世时期（10 400~6100 yr BP）,高值的TOC,TN,δ13CTOC和低值 的δ15N,s-ratio指示了高水平的湖泊初级生产力,反映温暖湿润的气候条件; 8500~7400 yr BP期间,δ15N出现最低值,同时 TN出现高值,表明可能受了固氮蓝藻的影响,指示该段时间季风减弱,可能为对应着8.2 ka事件;中全新世期间（6100~ 3600 yr BP）,TOC,TN和δ13CTOC下降,s-ratio上升,指示湖泊生产力下降,气候逐渐向冷干转变;晚全新世期间（3600 yr BP至今）,TOC和TN继续下降,δ13CTOC处于最低值,s-ratio达到最大值,代表季风最弱的时期和湖泊生产力持续降低。全新 世湖泊生产力的逐渐下降反映了季风的逐步减弱,而驱动因素则是北纬30°太阳辐射的减少。在~1000 yr BP以后,δ13CTOC与 δ15N表现出不同于全新世演化趋势的异常,可能指示人类活动的加剧,尤其是烧荒开田对沉积物的影响。     

30~10ka云南高山湖泊高分辨率生物记录与气候突变事件

通过对云南泸沽湖高分辨率沉积指标序列(硅藻、枝角类和孢粉)的对比分析,初步揭示了水生生物(硅藻、枝角类和水生孢粉)对末次冰盛期期间气候变化的快速响应过程.结果表明,硅藻群落组成首先响应末次冰盛期时期的开始变冷,枝角类滞后,水生孢粉则表现为渐进的响应过程.然而,泸沽湖沉积硅藻记录对末次冰期以来的短时间尺度气候快速变化的Heinrich和新仙女木事件并未有响应,揭示气候事件判别的准确性取决于指标直接响应气候的特征以及多指标的综合对比.综合西南季风区云南不同海拔湖泊沉积记录(硅藻、孢粉、摇蚊等)获得的2万年以来数据及序列表明,末次冰期千年尺度的气候突变事件( Heinrich 1、 B?lling/Aller?d暖期和新仙女木YD冷事件)在整个西南季风系统中都有反映,且气候事件变化区间及幅度存在区域差异,其根本原因是受不同气候系统、复杂地形(青藏高原)的制约.     

Climate implications of major geochemical elements in the Holocene sediments of the North and East China monsoonal regions

Two Holocene sediment cores were retrieved respectively from the enclosed Lake Daihai in the monsoon/arid transition zone of North China and the Taihu Lake coast in the monsoonal area of the Yangtze delta, Eastern China. Distribution of major geochemical elements and their ratios were employed to reveal the characteristics of Holocene climate and associated environmental implications in the two regions. It is suggested that the temporal distribution of major elements serve as a useful indicator to denote the variations of monsoon effective precipitation for the enclosed lake area. High values of resistant elements such as Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, (FeO + Fe₂O₃), MnO in the lake sediments correspond to the depressed chemical weathering and weakened mon-soon effective precipitation, while the highs of mobile and easy soluble elements such as MgO, CaO, Na₂O reflect the enhanced chemical weathering and increased monsoon effective precipitation in the lake basin. In comparison, the behaviors of the major elements in sediments of the Taihu Lake coast were largely controlled by the changes both in sea transgression in the different Holocene time periods and the monsoon precipitation. The relatively highs of Al₂O₃, TiO₂, (FeO + Fe₂O₃), in marine-influenced sediments suggest relatively strong coastal hydrodynamics and chemical weathering, and vice versa. Meanwhile, the lows of SiO₂, Na₂O and CaO in the non-marine-influenced sediments also denote relatively strong hydrodynamics and chemical weathering due to enhanced monsoon precipitation, and vice versa. Sedimentary environment should be taken into account when achieving a full understanding of their climate implications.     

东南季风区及青藏高原东部湖泊沉积研究与古环境重建

本文根据青藏高原东部若尔盖盆地ＲＨ孔的全面分析，讨论了青藏高原８２．６万年以来的长期气候变化，共划分为２３个阶段。基本特征为冷期持续时间要远远超过暖期，内部结构相对比较稳定，而暖期的内部次级波动要频繁得多。通过呼伦湖和固城湖岩芯研究，重建晚冰期以来的气候变化历史，新仙女木事件及全新世几次降温事件在两个湖泊中均有反映。统计了中国东部２７个湖泊湖面波动资料，讨论了季风区环境变化的穿时性。     

Reconstruction of millennial-scale variations in the East Asian summer monsoon over the past 300 ka based on the total carbon content of sediment from Lake Biwa,Japan

The total carbon content analysis for Takashima-oki core extracted from Lake Biwa with time resolutions of approximately 150 years was used to reconstruct millennial-scale climate change in the East Asian monsoon region over the past 300 ka. The total carbon content of the Takashima-oki core is an indirect proxy for the East Asian summer monsoon, because the total carbon content reflects primary productivity within the lake, which is controlled by precipitation in the catchment area. Using these data, we clarify temporal variations in the East Asian summer monsoon prior to MIS 5, which were previously unresolved. The observed variations show a ∼1,500-year cycle that is also recorded by paleoclimate indices in the North Atlantic region. We propose that the East Asian summer monsoon underwent abrupt millennium-scale changes during interglacial stages such as MIS 5 and 7.     

Beach ridges of Dali Lake in Inner Mongolia reveal precipitation variation during the Holocene

Variability in East Asian summer monsoon precipitation during the Holocene remains of debate. In this study, we use a closed lake with well-dated lake beach ridges located on the margin of the East Asian summer monsoon, a region highly sensitive to monsoon precipitation changes, to obtain a temporal sequence of water volume in North China. The elevation of each beach ridge calibrated to the modern lake level was surveyed. Optically stimulated luminescence dating of undisturbed sediments of beach ridges was performed. The lake area and water volume corresponding to each beach ridge were calculated using a digital elevation model. This study reveals relatively reduced monsoon precipitation from ~12 to 7 ka interrupted by strengthening of the monsoon circulation to a maximum from ~7 to ~5 ka and followed by greatly reduced monsoon intensity until the present day. These results demonstrate that changes in the East Asian summer monsoon precipitation may not be directly driven by global temperature or atmospheric CO₂ content. Rather, we suggest that variation in the the monsoon margin precipitation is probably mainly driven by ice volume and subordinately by the summer solar insolation difference between mid-latitude land and low-latitude ocean.     

青藏高原东北缘冬给错纳湖全新世湖面波动

青藏高原处于东亚季风、印度季风和西风环流交互作用区.末次冰消期以来,太阳辐射对该地区的古气候环境产生了重要影响,湖泊随着季风系统的变化发生了明显的水位升降,对湖岸阶地的形成起到了直接作用.本项研究重建了青藏高原东北缘冬给错纳湖湖岸阶地记录的湖面波动历史,试图了解青藏高原季风系统演变过程.通过湖泊北岸265 cm厚湖岸阶地沉积物粒度、碳酸盐、矿物、元素和介形虫古环境指标,结合OSL年代模式,分析表明在约10. 2 ka B. P.之前水体较浅;约10. 2~9. 0 ka B. P.湖面开始上升,气候凉湿;9. 0~8. 5 ka B. P.为印度季风强盛期,湖面明显上升,降雨量增高、温度上升;8. 5~7. 9 ka B. P.湖面降低与气候变冷有关;7. 9~7. 0 ka B. P.印度季风开始减弱,气温、降雨下降,但有效湿度较大,湖面降低;7. 0~6. 1 ka B. P.湖面上升可能与低蒸发作用有关,印度季风仍然影响该地区;6. 1~5. 2 ka B. P.,印度季风衰退,气候逐渐变冷、降雨量减小、水体变浅;5. 2~4. 6 ka B. P.气候冷干,有效湿度减小,湖面进一步下降;4. 6 ka B. P.至今气候干冷,东亚季风衰退,湖面下降,期间也可能受西风环流影响而有短暂的降雨增加时期.     

德令哈盆地尕海湖DG03孔岩芯矿物组合与古环境变化

对气候敏感区德令哈盆地尕海湖DG03孔岩芯的矿物学分析表明,DG03孔岩芯的矿物主要包括石英、斜长石、微斜长石、绿泥石、伊利石、方解石、文石、白云石、石膏及石盐等。岩芯记录了尕海湖约11 ka以来（AMS 14C年龄）的古环境变化。根据矿物、碳酸盐含量及岩性的变化,整个岩芯可划分为三个部分:Ⅰ. 约11 ka～10 ka BP,晚冰期末期;Ⅱ. 10 ka～4 ka BP,全新世早中期;Ⅲ.4 ka至今,全新世晚期。矿物组合表明,自晚冰期以来,尕海湖先后经历了湖泊演化的逆向和正向演化阶段,即尕海湖先后经历了晚冰期的干冷气候,早全新世的暖干气候,中全新世的暖湿气候以及晚全新世以来的逐渐干冷的气候。岩性分析还表明,尕海湖沉积环境复杂,存在多种微相沉积。