巴丹吉林沙漠晚更新世沉积物矿物学特征及其指示意义

巴丹吉林沙漠是研究亚洲内陆干旱化等古环境问题的重要窗口。以沙漠东南缘巴润宝日陶勒盖剖面为研究对象,通过详细的薄片矿物学、X射线衍射半定量及粒度等方法指标,综合分析沉积物的结构成熟度和成分成熟度等矿物学特征,恢复该地区在晚更新世沉积环境变化。结果表明：（1） 66.8 ka之前沉积的矿物碎屑分选性好、磨圆较好,稳定矿物含量高;66.8 ka之后,矿物分选性差、磨圆差,稳定矿物含量均下降,粘土矿物增加。（2） 66.8 ka之前沉积物以中砂为主,66.8 ka之后以细砂为主。研究表明巴丹吉林沙漠东南缘66.8 ka前后存在一次沉积环境突变,由风沙沉积转变为湖相沉积,可能代表了一次典型的东亚夏季风增强事件,推测与低纬西太平洋温度升高相关。对于巴丹吉林沙漠东南缘沉积物矿物学的相关认知有助于理解沙漠中沉积环境的转换过程及其驱动因子,并为重建沙漠千年尺度的古环境与古气候演变提供数据参考。     

巴丹吉林沙漠东南缘末次冰期沉积物地球化学特征及气候指示意义

沙漠古气候重建对于了解区域古气候演变具有重要意义。通过以巴丹吉林沙漠东南缘巴润宝日陶勒盖(BRBG)剖面为研究对象,进行全样地球化学、分组分分粒级元素地球化学及Sr同位素分析,重建该地区末次冰期期间(66.8~41.0 ka)的气候演化模式。研究表明:66.8~41.0 ka呈现残留组分高Sr/Ca值、酸溶组分及残留组分低Ba含量特征,指示化学风化增强及湖泊补给量增加,反映暖湿气候特征。微量元素变化特征指示沉积物细粒组分中的微量元素指标对气候的敏感度高于粗粒组分。Sr同位素结果显示酸溶组分中87Sr/86Sr值在66.8 ka附近达到最大值,可能与湖水盐度升高相关。此外,几乎所有指标均指示在41.0 ka前后存在一次气候突变事件,研究认为巴丹吉林沙漠东南缘41.0 ka前后从暖湿突变为干冷气候可能是该时期的西伯利亚高压系统增强所致。     

青海湖湖东沙地沉积记录的全新世以来风沙活动变化

青海湖湖东沙地典型剖面的AMS¹⁴C测年数据表明该剖面记录了当地约10 ka BP的风沙活动及环境变化。对沉积物的粒度组成特征、粒度参数、粒度环境敏感指标等分析,并结合沉积物磁化率和青海湖盆地相关研究中风成砂、黄土和弱发育古土壤、古土壤的OSL、AMS¹⁴C年代数据等,进行全新世以来的风沙活动及气候环境变化讨论。结果表明：（1）粗颗粒敏感组分（138~156μm）可以用来指示风沙活动的强弱,细颗粒敏感组分（2~5 μm）可以用来指示成壤作用。（2）10~9ka青海湖盆地气候状况较全新世之前略有好转,暖湿程度增加,部分区域开始发育古土壤,但总体上古土壤、弱发育古土壤、黄土、风成砂共存;9~4.2 ka青海湖盆地水热组合条件较好,风沙活动弱,大部分沙丘固定成壤,但9~8 ka和4.2 ka左右风沙活动较为频繁的特征可能指示了8.2 ka和4ka冷事件;4.2 ka之后特别是2 ka之后风沙活动显著增强,气候朝干冷化发展。     

南极布兰斯菲尔德海峡沉积物的地磁场长期变与定年

对位于布兰斯菲尔德海峡东北部的沉积物岩心D1-7进行了初步环境磁学和古地磁研究,获得了连续的相对地磁场强度和方向。沉积物岩性总体为灰色软塑性粘土,中下部出现一层黑色火山灰层。结合该孔沉积物和有孔虫AMS¹⁴C测年结果（王汝建等未发表资料）,相对地磁场强度及其方向提供了12 ka以来连续的定年标尺,其中相对地磁场强度与具有相似沉积速率的南美Laguna Potrok Aike湖泊记录对比提供了六个对比点;同时特征剩磁倾角和磁偏角提供了另外六个对比点。磁化率各向异性分析揭示了全新世早、中和晚期岩心所在位置底流（南极深层水~1000 m）发生了阶段性显著变化,同时磁性矿物含量、粒度、沉积物湿密度等也发生了相应的变化。这些环境磁学和沉积学的变化主要受控于南极相应纬度处的太阳辐射量以及与辐射量相关的夏季季风降水量的变化,降水量增加导致磁性矿物粒度变细。D1-7也记录了一些千年尺度旋回变化,但是南极地区目前缺乏与之相似分辨率的气候参数记录,无法进一步探讨这些气候事件的缘起和分布范围。对比发现,地磁场长期变产生的年龄与沉积物全样有机碳AMS¹⁴C测年结果之间存在系统的差异,在6 ka以来比有机碳年龄年轻,在6 ka之前则比有机碳年龄老。南极布兰斯菲尔德海峡内各种不同水体的混合以及在全新世全球升温背景下冰川的动态变化和由此引起的中、深层水变化,都是造成水体性质复杂的原因。而地磁场强度和方向变化则不受水体性质的影响,因此可以提供更合理的年龄信息。自12 ka至今,25 cm/ka的平均沉积速率表明南极布兰斯菲尔德海峡地区整个全新世内稳定和丰富的沉积物供应。     

巴丹吉林典型高大沙山粒度分布规律研究

选巴丹吉林沙漠典型高大沙山(1 605 m)为研究对象,对沙山沉积物进行系统采样分析。结果表明,巴丹吉林沙漠典型高大沙山(1 605 m)粒度组成中细砂含量最高,中砂次之;粗砂、极细砂和粗粉砂含量均较少,胶粒、粘粒、细粉砂未出现。迎风坡沉积物粒度比背风坡细。迎风坡砂粒大小均匀、分选好,迎风坡沉积物颗粒较背风坡总体要均匀。沙山迎风坡和背风坡沉积物由坡脚至顶部粒径总体变细,砂粒大小趋于均匀,分选变好,偏度和峰态由波动趋于稳定。大沙山迎风坡下部侵蚀作用为主,背风坡中上部以风力堆积为主,下部以重力堆积为主。     

西峰蔡家咀黄土剖面记录的末次盛冰期到全新世最佳期气候变化

采用挖探井方式获取西峰蔡家咀剖面200 cm黄土沉积序列,以7个¹⁴C-AMS测年数据为年龄控制点,利用沉积物粒度模式建立最近20 ka的年代框架。磁化率、灰度、粒度等指标的综合对比表明该剖面记录了末次盛冰期增温以来几次重要气候事件,如Heinrich事件1(H₁)、Bølling-Allerød暖期(B-A)、新仙女木事件(YD)、8.2 ka事件等,说明西峰黄土剖面具有记录短尺度气候突变事件的潜力。     

冲绳海槽DGKS9604孔酸不溶相中常量元素组成及环境指示意义

运用1N HCl对冲绳海槽中部西陆坡DGKS9604孔沉积物样品进行预处理得到酸不溶相组分,利用ICP-AES分析常量元素的含量.结果显示主要氧化物与Al<,2>O<,3>的比值以及氧化物通量在垂向上呈规律性变化,反映了近30ka以来的元素地层以及沉积古环境对沉积地球化学组成的影响.30～22 ka、17.8～11.8 ka、7～3.5 ka和2ka B.P.以来氧化物通量高于末次冰盛期和全新世早期.主要氧化物组成记录了7.4 Cal ka和25.8 Cal ka B.P.两次火山事件;因子分析揭示钻孔中主要氧化物含量在垂向上的变化主要受沉积物源、热液活动、沉积动力环境及火山活动等多因素影响.     

关中盆地杨官寨遗址古洪水事件释光测年

通过对泾河下游的野外考察, 在高陵县杨官寨仰韶文化遗址东南部发现夹有典型的古洪水滞流沉积层的全新世黄土-古土壤剖面。利用单片再生剂量法(SAR)测定了40～63μm粒径石英的光释光(OSL)年龄。从剖面获得的样品年龄数值处在2.27±0.06ka到14.26±0.58ka之间, 且与地层深度表现出良好的对应关系。通过样品OSL年龄与其埋深的关系, 结合粒度和磁化率数据地层对比, 以及文化层考古年龄, 确定了该全新世剖面的基本年代框架。研究结果表明, 在4.20～4.00ka泾河流域发生了第一期多次古洪水事件, 在3.20～2.80ka发生了第二期特大古洪水事件。这些古洪水事件与全球性气候突变事件同时发生, 是泾河流域气候水文系统对于全球变化的响应。     

巴丹吉林沙漠典型高大沙山迎风坡粒度特征

风沙地貌形态与地表风动力的互馈机制研究是近年来风沙地貌学研究的热点问题.以巴丹吉林沙漠高大沙山为研究对象,选取巴丹吉林沙漠东南部苏木巴润吉林以西高度约400 m的高大沙山,对其迎风坡沉积物粒度特征进行系统采样分析,研究了高大沙山迎风坡沙物质粒度由坡脚至丘顶以及表层和下层的变化规律.结果表明,沙山迎风坡表层沉积物的粒度组...     

克里雅河下游沉积物的光释光年龄与晚更新世末以来沙漠的形成

有关塔克拉玛干沙漠演化的年代学数据尚少,本文在地貌认知较少的克里雅河下游沙漠深处的圆沙和喀拉墩一带16处剖面获取了18件河流沉积光释光（OSL）年龄。新测得的年龄数据分布于3.4—44.1 ka。全新世样品多分布于圆沙与喀拉墩干三角洲及其之间的地区,年龄集中在11 ka、8—9 ka、5—6.5 ka、4.6 ka与3.4—3.7 ka。深海氧同位素3阶段（MIS3）样品位置在克里雅河与和田河之间,分布在约38—47 ka前后。末次冰期冰盛期（LGM）末样品分布在通往圆沙古河道的西侧,年龄在14.5 ka前后。根据沉积物样品及年代学数据认为：克里雅河下游曾在MIS3阶段末、LGM末与全新世多次发生洪泛;数次的洪泛事件对克里雅河下游地貌发育产生重要影响;克里雅河下游干三角洲及现代河流西侧的流动沙丘主要形成于全新世,与前人“发育于汉唐以来”的观点不完全一致。克里雅河下游河流沉积发生时间与塔里木盆地周缘山脉冰进冰消有一定对应,暗示气候变化可能间接影响着塔克拉玛干沙漠沙丘的发育。     

哈尼泥炭地15 cal.ka B.P来的古环境恢复与重建

以泥炭粒度作为古气候代用指标,结合孢粉信息,重建了15 cal.ka B.P以来哈尼地区的古气候,完善了本区晚更新世以来的古环境演化过程。通过哈尼泥炭沉积物的粒度组成、粒度参数和粒度分布频率曲线等粒度特征,发现哈尼泥炭剖面的粒度组成以粉砂和砂为主,沉积物平均粒径由上至下逐渐变细,泥炭灰分粒度频率分布以对称分布为主。通过与典型风成沉积、湖泊沉积和河流沉积的粒度频率分布曲线比较认为,本区泥炭灰分粒度组成主要受流水动力影响,其水流搬运强度介于湖相和河流相沉积之间,故泥炭灰分的粒度信息可以用于指示夏季风强弱变化规律,反演古气候变化。泥炭粒度分布数学分形结果发现分维值与泥炭灰分颗粒的分选系数呈正相关,说明泥炭灰分的分维值也可有效反映沉积物颗粒级配和粗细及古气候演化。结合泥炭粒度分析结果和孢粉谱,揭示了15 cal.ka B.P年来古气候的"冷干-温湿-冷湿-暖干"的变化过程,并识别出新仙女木事件(Younger Dryas)以及9.2 ka和8.2 ka气候转冷事件。     

南极半岛布兰斯菲尔德海峡沉积物的地磁场长期变化与定年

对南极半岛布兰斯菲尔德海峡内东北部的沉积物岩芯D1-7进行了初步环境磁学和古地磁研究,获得了连续的相对地磁场强度和方向。沉积物岩性总体为灰色软塑性黏土,中下部出现一层黑色火山灰层。结合该孔沉积物和有孔虫AMS14C测年结果(王汝建等,未发表),相对地磁场强度及其方向提供了8 ka以来连续的定年标尺,其中相对地磁场强度与具有相似沉积速率的南美玛珥湖记录对比提供了5个对比点;同时特征剩磁倾角提供了另外4个对比点。磁化率各向异性分析揭示了全新世中晚期岩芯所在位置底流(南极深层水,~1 100 m)发生了阶段性显著变化,同时磁性矿物含量、粒度、沉积物湿密度等也发生了相应的变化。这些环境磁学和沉积学的变化主要受控于南极相应纬度处的太阳辐射量以及与辐射量相关的夏季季风降水量的变化,降水量增加导致磁性矿物粒度变细。D1-7也记录了一些千年尺度旋回变化,但是南极布兰斯菲尔德地区目前缺乏与之相似分辨率的气候参数记录,本孔其他古海洋学研究工作正在进行中,这些气候事件的缘起和分布范围有待后续的研究。对比发现,地磁场长期变化产生的年龄与沉积物全样有机碳AMS14C测年结果之间存在系统的差异,在8 ka以来比有机碳年龄年轻,可能反映老碳的输入在8 ka以来逐步增加。南极布兰斯菲尔德海峡内各种不同水体的混合以及在全新世全球升温背景下冰川的动态变化和由此引起的中、深层水变化,都是造成水体性质复杂的原因。而地磁场强度和方向变化则不受水体性质影响,因此可以提供更合理的年龄信息。自8 ka至今,38 cm·ka-1的平均沉积速率表明南极布兰斯菲尔德海峡地区全新世中晚期稳定和丰富的沉积物供应。     

青海喇家遗址地层划分及齐家文化废墟覆盖层成因分析

对喇家遗址进行了全面的野外考察,在其北部发现完整连续的全新世黄土-古土壤地层剖面。通过系统采样、粒度和磁化率等多种指标测试,结合OSL技术测年断代,建立了完整的土壤地层序列。深入分析土壤沉积物性质与地表过程,揭示了覆盖齐家文化废墟的沉积物的成因。研究结果表明：喇家遗址土壤沉积物地层层序自地表向下依次为：现代土壤（MS,0~1.50 ka B.P.）→全新世晚期风成黄土（L₀,1.50~3.10 ka B.P.）→全新世中期古土壤（S₀,3.10~8.50 ka B.P.）→全新世早期过渡性风成黄土（L_t,8.50~11.50 ka B.P.）→晚更新世晚期马兰黄土（L₁,>11.50 ka B.P.）。其中全新世中期黑垆土古土壤（S₀）被3组红色粘土质泥流（RC₃、RC₂和RC₁）和山洪沙土（FFD）沉积层穿插分隔为4个亚层（S_0上、S_0中上、S_0中下和S_0下）。这证明黑垆土发育过程中,在OSL年龄3.96~3.65 ka,对应于¹⁴C年龄3.85~3.60 ka B.P.出现一个山洪泥流盛行期,来自于盆地北侧沟谷的大规模暴雨山洪泥流,在大红山前古洪积扇前沿溢出沟槽、扩散覆盖了黄河第二级阶地面的土地。其中与大地震相伴随的第一期暴雨山洪泥流过程,摧毁了喇家遗址齐家文化聚落,造成居室内人群的死亡。     

最近150 ka河西地区河流阶地的成因分析

文章通过对河西地区最近150 ka河流阶地年龄数据的处理,发现存在7个明显的河流阶地发育时期,即150、100、70、40、30、12和6 ka B.P.。经过相关构造和气候资料的论证,文章认为,在150和70 ka B.P.附近形成的两级河流阶地代表了河西地区两期主要的构造抬升,而在100、40、30、12和6 ka B.P.附近形成的5级河流阶地则对应于河西地区5期气候变化事件。     

38 ka以来海南岛东海岸风成沙的粒度特征及其反映的沉积环境演变过程

 木堆地层剖面是海南岛东海岸沙丘与丘间地沉积过程的典型记录。在对该剖面地层高密度采样和光释光定年的基础上,对风成沙及相关沉积物的粒度组成、粒度参数和概率累积曲线及粒度敏感指标（SC/D值）的分析表明,风成沙、弱沙质古土壤、风水两相沉积物和泻湖相沉积物的粒度特征各异,反映38 ka BP来海南岛东海岸沉积环境经历了阶段Ⅰ（38～22 ka BP）、阶段Ⅱ（22～17 ka BP）、阶段Ⅲ（17～10 ka BP）、阶段Ⅳ（10 ka BP至今）等4个演变阶段,气候环境经历了暖湿-暖干-暖湿-暖干-暖湿-干凉-温湿-波动-暖湿的演变,沉积环境也经历了泻湖沉积-沙丘与丘间地沉积-沙丘固定成壤-流沙沉积的演变过程。     

近130 ka以来地球磁场相对强度变化:南海南部NS93-5钻孔记录

选择位于南沙台地的NS93-5钻孔进行地磁场相对强度的研究.根据氧同位素地层学(MIS1～MIS5),建立130 ka以来的沉积序列.岩石磁场研究表明,沉积物中的磁性矿物主要为1～15μm的细粒磁铁矿,磁性矿物浓度的变化在同一数量级之内,而且沉积物磁性比较稳定.选择NRM/x作为相对磁场强度的估计指标,发现在10～100ka时间尺度上,可以很好地进行全球对比,千年时间尺度上尽管有一定的误差,但也可以进行有效对比.130ka以来,有4次强度变化的低谷,分别发生在32.5～40 ka、44～52.5 ka、6     

川西高原杂谷脑河阶地的形成

根据野外实地地貌调查,确定了川西高原杂谷脑河理县段发育了8级阶地,并对阶地沉积物进行了ESR年代测试,初步确定杂谷脑河第II,III,IV,VI级阶地约形成于距今54,125,248,481ka。阶地成因分析表明这些主要阶地序列主要是构造隆升的结果,因此,杂谷脑河各级主要阶地分别代表了川西高原中更新世以来的几次隆升事件。根据阶地高程和阶地形成年代确定的杂谷脑河下蚀速率为0.39m/ka,与大地测量获得的龙门山隆升速率 (0.3~0.4m/ka) 相一致。     

基于CMB模型的巴丹吉林沙漠沙源区分析

沙漠因其高反照率、低比热容的下垫面以及粉尘高输出率的特征对全球和区域环境有重要的作用。作为具有高大沙山的第二大流动性沙漠,其物质来源一直是地球科学研究热点。通过对巴丹吉林沙漠及周边地区表层沉积物进行矿物分析,在此基础上对巴丹吉林沙漠的可能物源区进行分析,进一步利用化学质量平衡(CMB)模型探讨了各物源区对巴丹吉林沙漠的贡献率。结果表明:巴丹吉林沙漠的表层沉积物中主要矿物包括相对比较稳定钠长石、钙长石、歪长石、黑云母、斜顽辉石、透辉石、铁辉石、微斜长石、白云母、正长石、石英和榍石以及不具区域代表性的斜绿泥石、石膏、角闪石、方解石、岩盐;主要物源区包括沙漠湖积平原沙、洪积平原沙、现代湖泊沉积物、外源沙和岩石风化壳;其中岩石风化壳和现代湖泊沉积物属于就地起沙,基本只影响其周边区域,来自沙漠北部的冲洪积沙和来自沙漠西北的外源沙是沙漠的主要物源。这与中国东部沙漠以湖泊沉积就地起沙有明显不同,可能和沙漠的发育过程、地质历史时期湖泊退缩规模和气候环境状况有关。     

三峡库区长江阶地冲积物的年代测定

三峡库区的长江阶地是研究川江、峡江水系演变的重要证据。发育冲积物的阶地主要出现在库区西半部的川东和重庆的中低山、丘陵区,最多有6级。阶地研究中遇到的主要问题是难以确定阶地的形成时代。我们采用TL法和ESR法测量了三峡库区6个地点阶地的堆积年龄。测量数据显示,ESR法基本不适合测定三峡库区冲积物的年龄;尽管TL法本身存在缺陷,但测得的T1~T4的堆积年龄得到其他独立的测年结果的支持。阶地T1~T4的TL年龄依次为7~17 ka、28~46 ka、62~81 ka和103~105 ka。此外,根据年代地层对比的方法以及前人的古地磁测量结果,推测三峡库区第四级阶地的年龄大于101 ka,第五级阶地的年龄大于392 ka,而第六级阶地的年龄小于780 ka。从而初步建立了三峡库区阶地堆积的时间序列。     

巴丹吉林沙漠湖泊年轻沉积物14C测年初步研究

沙漠湖泊沉积物是研究气候环境变化的珍贵材料,湖泊岩芯年代学研究是重建古气候和古环境的基础和前提,然而其年代的测定存在诸多困难,尤其是年轻湖泊沉积物测年一直是当前地质年代学研究的难题。~(14)C测年作为一种传统的测年方法已被广泛应用于各类湖泊年轻沉积物的年代测定。巴丹吉林沙漠湖泊年轻沉积物能否利用~(14)C方法进行测年,其可靠性如何,需进行研究和验证。选择巴丹吉林沙漠腹地的两支岩芯(BR-1和YD-1),对其进行了~(14)C测年,并与已有的~(210)P_(buns)及其推算年代进行了对比。结果表明:1)沙漠湖泊中的植物残体来源存在较大的随机性,可能是原有的更老沉积层中的植物残体的再沉积,测年结果偏老约1000年。2)湖泊岩芯中有机沉积物样品的年代结果基本符合沉积规律,但受硬水效应的影响,其年代整体偏老400~900年。3)与~(210)P_(buns)年代对比,两种不同测年物质所测得的年代均存在不同程度的偏老现象,表明岩芯所在湖泊~(14)C年龄受多种因素影响,总体存在很大的不确定性。在测年材料极为稀缺的沙漠丘间湖区,利用岩芯中的植物残体、沉积物有机质进行~(14)C测年,可能受老沉积层中测年材料再沉积、湖水碳库效应等因素的影响,~(14)C年代存在诸多不确定性。因此,在对巴丹吉林沙漠丘间湖泊年轻沉积物测年研究过程中应谨慎运用。