黄土中宇宙成因核素10Be示踪古地磁场变化研究进展

宇宙成因核素10Be示踪古地磁场的研究在海洋和冰芯研究中得到了广泛应用,然而受黄土来源及沉降过程的复杂性制约,运用中国黄土10Be示踪古地磁场变化的研究直到近年来才取得突破进展.综述了黄土10Be的研究现状并指出将其应用于地磁场示踪研究存在的关键问题,重点介绍了为分离黄土10Be浓度记录所包含的气候因素和地磁场影响因素而建立的LGM分离方法、剩磁矫顽力估算模型方法和"平均值概念"方法.各种创新数理方法的建立基本解决了黄土10Be示踪古地磁场的科学难题,使黄土10Be示踪古地磁场变化研究成为可能.     

中国人类世科学研究新进展

国际地层委员会人类世工作组决议人类世应由全球界线层型剖面和点位(“金钉子”)定义为一个正式的地质年代单位。20世纪中叶以来人类活动突变式增强,改变了原有的地球演化速率和方向,对地球环境造成极为显著的影响,并在地质记录中留下清晰的具有全球同步特性的物理、化学和生物印记,为识别这一年代地层单位的底界提供了最佳选择。当前,全球共有12个人类世“金钉子”候选剖面和点位参评。与此同时,中国学者在人类活动代用指标体系构建、人类世候选“金钉子”研究与国际对比方面取得了突出进展,发现人工放射性核素、微塑料、δ¹³C、δ¹⁵N和硅藻等均可作为人类活动理想的标志物,且远离城市和人类活动影响的中国四海龙湾玛珥湖沉积物剖面对全球信号敏感,^239,240Pu浓度于1953年快速增加,多环芳烃、¹²⁹I、烟炱¹⁴C、碳球粒、DNA、δ¹³C和重金属等指标在1953年前后均存在系统性变化,因此提出1953年作为人类世底界。中国四海龙湾湖沉积物剖面与日本别府海湾沉积物剖面被人类世工作组提...     

洛南黄土有机碳同位素组成及其与洛川、西峰黄土对比

以往黄土-古土壤碳同位素的研究主要集中在东亚季风控制的干旱-半干旱黄土高原中北部地区,而对于秦岭南部暖温带季风性半湿润气候区黄土-古土壤序列有机碳同位素的研究鲜有报道。对比两种气候条件下的黄土有机质碳同位素组成可更广泛和深入地认识黄土碳同位素所指示的生态环境变化。为此,本研究选取了位于秦岭南麓的洛南上白川、刘湾两剖面,剖面厚度分别为74m和10m,以20cm间距采集上白川剖面38个样品,刘湾剖面51个样品。采用高温灼烧氧化法对全部样品有机质碳同位素组成进行测定,并将结果与黄土高原中部洛川和西峰剖面有机质碳同位素进行了对比。结果表明：  上白川剖面有机碳同位素( δ¹³C_org.)的变化范围为-24.43‰～-21.30‰,刘湾剖面的变化范围为-24.70‰～-20.52‰,洛川剖面的变化范围为-23.37‰～-18.72‰, 西峰剖面的变化范围为-23.68‰～-19.47‰。末次间冰期位于半湿润地区的上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值较半干旱地区洛川、西峰剖面偏负1‰～2‰,即上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值分别较洛川剖面的峰值偏负1.8‰和1.9‰,较西峰剖面的峰值偏负1.3‰和1.4‰。因此,该区的植被覆盖应是以C₃植物为主的C₃和C₄混合草原植被类型;   从整体上来看,洛南剖面古土壤层碳同位素较相邻黄土层的碳同位素偏正,因此,古土壤形成时期C₄植被相对比例增加。末次间冰期洛南上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值较洛川、西峰剖面的峰值偏负1‰多,表明受东亚季风控制的半干旱-半湿润的黄土区,暖季节降水对C₄/C₃植被相对比例增加的趋势和幅度均具有明显的影响,主要表现在暖季节降水的增加有利于C₄植被相对比例的增高,同时降水的季节性分布和/或降水量的增多影响土壤有机碳同位素所记录的C₄植被相对比例及其增加幅度。     

Younger Dryas时期东亚季风气候和中国东部沙区沙漠变化

位于沙漠／黄土过渡带的杨桃峁剖面,高分辨率地记录了ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ时期东亚季风气候和沙漠变化历史。在ＡＭＳ１４Ｃ测年基础上,磁化率、粒度和有机质含量等替代性气候指标的测试结果分析表明,ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ时期东亚季风气候在全球气候变化的影响下,总的表现为与北半球高纬度地区相同的干寒特征,即沙漠总的具有扩大的趋势;但又与南北半球大气相互作用,特别是赤道太平洋地区气压异常引起亚洲季风气候的不稳定有关,表现出降水变化特点,沙漠出现逆过程变化,存在短暂成壤固定时期。     

中全新世和末次盛冰期北大西洋涛动变化及其与亚洲降水的联系:基于MPI-ESM模拟试验

本文利用古气候模式比较计划第三阶段(PMIP3)中MPI-ESM模式模拟输出,采用主分量分析、回归分析、多窗谱分析等方法,探讨了中全新世(MH)和末次盛冰期(LGM)北大西洋涛动(NAO)变化及其与亚洲降水的关系.结果表明:MH冬季NAO较现代有轻微增大,南部高压中心东移;而LGM冬季NAO明显减弱,南北气压活动中心转为西南-东北走向.MH冬季强NAO信号可通过海洋记忆效应持续至夏季,并以准静止Rossby波形式传至东亚地区,导致乌拉尔山和鄂霍次克海阻高增强、贝加尔湖低压加深,这种倒“Ω”流场增强有利于冷空气南下,并通过热成风原理使得副热带西风急流增强,急流南侧产生上升异常,有利于该区降水产生;而LGM时NAO减弱引起夏季倒“Ω”流场减弱,冷空气南下弱于现代,使得副热带西风急流减弱,其南侧产生下沉异常,最终抑制降水.因此,MH和LGM两阶段的NAO引起大气环流的变化可能对亚洲夏季降水产生影响.     

对近183年我国南海冬季风变率的探讨： 来自珊瑚氧同位素的证据*

以西沙群岛现代澄黄滨珊瑚的冬季氧同位素记录为代用指标,重建了1818—2000年的南海冬季风风速。重建序列显示1818—1954年冬季风速以每年0.009m·s^-1的速率下降,而1955—2000年下降速率明显增强为每年0.021m·s^-1,46年间风速下降达20%。整个183年中冬季风速变化具有两个完整的强—弱波动特征,其中1830s和1940s为过去近两个世纪当中冬季风速最强和最弱的时期。20世纪的冬季风速变化与南海海表温度和中国陆地气温极为相似,相位相反,并揭示了1940s和1980s年代两个特征暖期。通过对冬季风速异常和ENSO暖、冷事件的统计分析,发现大多数ENSO事件发生时与冬季风减弱相对应。     

青藏高原东北部全新世泥炭正构烷烃的生物记录

通过对正构烷烃分布特点的系统分析,恢复了青藏高原东北部全新世以来泥炭的生物记录。正构烷烃nC25和nC31相对含量在泥炭序列中呈现的规律性变化揭示出,在全新世期间因气候的变化幅度不同而引起了生物形态种或化学种的取代,即当气候变化幅度大时,沼泽地可能出现了水生植物和陆生植物群落之间的相互演替;当气候波动小时,则出现了分子（化学）种之间的相互取代。将这一研究结果与同一地区的孢粉资料对比、验证,分析了它们之间的差异性,提出了类脂分子化石可作为恢复植被的有效工具,与孢粉相结合,可获取更为全面的植被演化历史。这一研究为青藏高原地区全新世以来的有关生物学信息提供了新的证据。     

青藏高原东北部30ka以来的古植被与古气候演变序列

利用孢粉分析并结合沉积学及~(14)C测年等资料,阐明青藏高原东北部若尔盖高原30ka来的古植被与古气候演变序列以及主要的气候事件。古植被经历了高寒荒漠-草原和亚高山草甸-高寒荒漠-草原、沼泽和亚高山草甸-岛状森林、沼泽和草甸-云杉、冷杉林及沼泽-岛状暗针叶林、沼泽和亚高山草甸7个阶段。气候与植被相应发生了多次变化,冰后期和全新世期间的气候事件在这里均有明显表现。     

渭河盆地河流阶地演化及其构造—气候意义

渭河盆地渭河及其各支流演化历史与区域构造、气候变化密切相关,因此盆地内各河流阶地的成因和演化是研究渭河盆地环境演变的重要科学问题。河流阶地之上黄土的磁性地层学被普遍用来获得盆地内河流阶地形成的年龄。尽管粉尘物质在第四纪以来覆盖了盆地大范围区域,河流阶地形成与粉尘物质最终保存在阶地之间可能还存在一定的时间差异。所以,尽管借鉴黄土—古土壤序列的区域对比,能够推断河流阶段的年代范围,仍需更多绝对年龄方法对其进行约束。本文通过渭河盆地内渭河不同支流河流阶地形成年代、拔河高度等的综合分析,结合大范围区域隆升过程及第四纪气候演化序列对比,发现并不是所有气候变化的重要节点就有相应的河流阶地形成,河流阶地年龄空间分布也有一定的区域性特征,提出渭河盆地河流演化与构造运动造成潜能及气候变化诱发这些潜能的释放密切相关。所以,渭河盆地河流阶地主要是在大范围的构造隆升和气候变化共同作用下的构造—气候旋回阶地。渭河盆地水系演化史的重建对全面认识黄河中游水系早期的形成演化具有重要意义,尤其是解决渭河、黄河贯通三门峡的争议,但还需要更多可靠的不同河流地质证据和多种分析数据的印证和约束。     

黄土-古土壤序列14C年代学研究进展

^14C年龄的可靠性在于测年物质的可靠。木质样品被认为是最可靠的测年物质，但在黄土序列中不易发现。最常用的测年物质是有机质，其含量低于2％，并受到农业施肥和现代植物根系渗透的影响，造成^14C年龄偏年轻，本实验室采用新的前处理法能有效地分离年轻污染物。在稳定沉积的古土壤中，孢粉可作为可靠的测年物质。黄土中的蜗牛吸收了不同放射性比度的^14C，如果用于测年能影响年龄的准确性，通常挑选蜗牛文石进行测年。加速器质谱测年技术的运用使得黄土序列^14C年代研究更快捷、更灵敏，但研究重点仍集中在可靠测年物质的选择和提取方法上。