中国图们江河口湖沼沉积中植硅体古气候变化特征

通过对中国图们江河口湖沼沉积剖面的植硅体组合的分析,划分出该剖面自17.1～2.247 kaB.P.期间的6个植硅体组合带,分别对应冷干-凉湿-冷干-凉湿-温暖-温湿的气候阶段.将分析结果与本剖面Na、K、Ba、Cu、Pb、Fe、Mn分析相对比,发现植硅体对气候湿润程度的反映不如Na、K、Fe敏感,但是比其它指标,如泥炭地发育程度对湿润度的反映,要灵敏得多.区域对比发现,本剖面的植硅体古气候过程存在着区域上的良好响应,对全球变化与区域响应研究起着积极作用.     

新生代东亚地形、水系与生物地理演变——第三届地球系统科学大会拾粹

新生代期间,亚洲及周边地区地球深部过程与地表环境发生了一系列重大变革。印度板块—欧亚板块碰撞和太平洋板块俯冲驱动下的构造—地貌过程,导致青藏高原隆升、亚洲东部岩石圈伸展减薄、西太平洋边缘海扩张,并最终塑造了现今的宏观地形地貌和水系格局。这一系列构造地貌过程与新生代全球气候变冷、西风环流与亚洲季风环流重组、生物地理演变之间存在紧密的关联,成为地球科学领域重大前沿与热点课题,是开展地球深部与浅表过程、地球表层各圈层之间相互作用研究的重要切入点。     

辽东湾北部JXC-1孔稀土元素组成与物源判别

黄河对渤海海底沉积物贡献量巨大,但黄河物质进入渤海后向北扩散的范围尚不明确。本文对位于辽东湾北部海域岩芯总长为62.68 m的JXC-1孔1.2 Ma以来沉积物稀土元素进行测试分析,结合岩性、粒度参数和测年数据,研究了钻孔稀土元素垂向变化的影响因素,并对其物质来源变化进行了探讨。研究表明,沉积环境变化导致沉积物粒度和物质组成差异,钻孔沉积物的ΣREE与粒度变化有一定的相关性,但ΣLREE/ΣHREE、（La/Yb）_N和δEu等参数不受粒度控制。稀土元素分异参数有效示踪了物质来源,经对比,JXC-1孔沉积物分异参数特征与南部的黄河和北部的辽河（原双台子河）、大辽河沉积物较为一致,而与滦河和复州河有明显不同;结合判别函数（F_D）,推测JXC-1孔沉积物早更新世晚期以来主要来由南部的黄河和北部的辽河、大辽河搬运而来。分析结果表明,17.00 m以上层位为晚更新世沉积,0~2.00 m、4.00~11.00 m和14.00~16.00 m可能为海相地层,渤海环流将黄河入海物质向东北扩散的一支输送至辽东湾北部,同时接受潮流作用输送的北部辽河和大辽河细粒物质,但总体以黄河输送物质占主导;17.00 m以下层位主要为早更新世晚期以来的陆相沉积,以湖相环境为主,物源受距离河口远近和沉积物通量影响。36.00~48.00 m和58.00~70.30 m为湖相高水位期,古黄河水系流路可能位于现今流路以北的区域,受湖流等沉积动力影响,黄河输送物质扩散范围较广,对钻孔沉积物影响较大;在48.00~58.00 m低水位时期,钻孔沉积物以距离较近的北部辽河和大辽河输送物质占主导。16.40~36.00 m主要为河流相,物源复杂,但在26.00~36.00 m层位明显受辽河和大辽河影响较大。上述分析结果显示黄河东流入海（渤海古湖）以后,受海洋环流、距离河口远近和湖泊沉积动力等因素控制,携带沉积物扩散范围可以到达40.5°N左右或者以北的区域。本文的研究结果对辽东湾海域海底沉积物物源是一个新的认识,对黄河贯通、渤海环流及第四纪环境演化研究提供了新的证据。

     

长江中游反向过程——来自四川盆地东部的构造地貌指示

万里长江的形成经历了数次大规模的河流袭夺事件,现今的长江中游河段(川江)曾经作为古长江的西支,自东向西汇入南流的古金沙江,后来由于不断的反向才使其与古长江的东支,即现今的长江下游得以贯通。针对这一河流演化模式,学术界普遍将长江三峡的黄陵背斜视为古长江东支和西支的分水岭,然而却一直未能获得有效的地貌证据,以致于无法解释具体的河流袭夺和反向过程。为此,本文从川东-湘鄂西弧形断褶带的构造地貌特征入手,深入分析了不同区段长江及其支流与构造线的交切关系,提出古长江东支和西支的分水岭应位于弧形带的"中线"附近的向斜谷地内,而并非前人认为的黄陵背斜。通过对向斜谷地内正交型水系样式下的河流袭夺案例分析,结合先进的河流纵剖面分析技术,揭示出由于基准面下降而造成的纵向河段被袭夺并最终反向的机制。另外,根据江汉盆地西缘(宜昌地区)的白垩纪-新生代地层的沉积学和物源分析,进一步限定了长江中游的袭夺和反向开始于始新世,直到中新世才形成现今贯通的长江。     

7.5~7.0 cal.ka B.P.气候事件在中国地区的表现及其动力机制

识别全新世气候事件、阐明其区域环境表现特征、揭示其驱动机制是理解气候系统变化行为、预测未来气候变化以及弄清考古学文化转变动因的关键,具有重要的科学价值和现实意义。随着高分辨率全新世古气候重建的进展,7.5~7.0 cal.ka B. P.事件逐渐被揭示,但到目前为止仍缺乏针对该气候事件各种类型证据的系统收集、对比以及对其产生动力机制的分析。本文基于中国26条古气候记录,系统总结了这一气候事件在中国地区的环境表现。结果显示,7.5~7.0 cal.ka B. P.气候事件在中国多个地区都有明显的反映,整体表现为温度下降、夏季风强度减弱。与全球其他地区的古气候记录对比显示7.5~7.0 cal.ka B. P.气候事件可能具有全球性的特征。与驱动因子系列对比发现该气候事件发生在北半球夏季太阳辐射逐渐减少、太阳活动减弱、火山活动频发、劳伦泰德冰盖快速融化期间,表明这4种因素在7.5~7.0 cal.ka B. P.气候事件发生过程中发挥了作用。未来需要更多测年准确、分辨率高的古气候记录定量-半定量刻画该气候事件的变化幅度、起止时间以及区域差异,同时结合古气候模拟揭示7.5~7.0 cal.ka B. P.气候事件产生的动力机制。

     

古环境研究中深海沉积物粒度测试的预处理方法

对深海沉积物样品进行粒度测试前,应根据研究目的,在预处理过程中有效去除碳酸盐和生物硅,同时完好保留陆源碎屑组分,才能使测试结果准确反映古气候和古环境变化。对采于南海的样品分别加入不同剂量浓度为10％的盐酸或浓度为25％的醋酸,以及不同剂量的NaOH或Na2CO3,同时利用有机元素分析仪、硅钼蓝比色法、环境扫描电子显微镜分析、观察不同方法的预处理效果,并结合粒度测试的结果认为,对于碳酸盐,盐酸和醋酸均可将其有效去除,但由于少量盐酸仍会对陆源矿物组分造成破坏,因此应使用酸性较弱的醋酸;对于生物硅,大剂量的Na2CO3仍难将其有效去除,而使用小剂量的NaOH即可去除干净,但需控制剂量以避免破坏矿物组分。针对南海沉积物中的各种生物组分含量,确定了醋酸和NaOH的使用剂量并建立了预处理流程。     

长江流域河流沉积物宇宙成因核素10Be特征与侵蚀速率估算

地球表面每时每刻都在经历各式各样的侵蚀作用,了解侵蚀过程及其速率大小有助于人们认识许多重要的地质作用和过程.本文介绍的内容是长江流域河流沉积物宇宙成因核素10Be的研究工作,目的是在于定量估算长江流域及其子流域的平均侵蚀速率,更好地理解沉积物的由源到汇过程以及评价人类活动对水土流失的影响提供自然背景,分析样品来自于长江主要干流和支流的表层现代沉积.研究表明,长江干流10Be含量从金沙江流域到长江口呈现出由高到低的趋势,不同的是支流10Be含量值偏低而且比较稳定.这很可能受核素产生率和侵蚀速率两个因素的共同影响.在长江上游干流沉积物中10Be含量最高,随着低含量物质的不断从支流汇入,产生“西高东低”的现象.10Be侵蚀速率估算表明长江干流金沙江上游段平均侵蚀速率较低,在44.7～48.1m/Ma之间;长江中游段(枝江至彭泽)长江干流侵蚀速率数据变化较大,在65.7 ～ 175m/Ma的范围内波动;到长江口平均侵蚀速率比较稳定,在50～60m/Ma之间变化.与干流相比,长江支流侵蚀速率显著偏高.侵蚀速率最高的地区在大渡河-岷江流域,平均侵蚀速率在300m/Ma之上;侵蚀速率最低的区域发生在乌江流域,平均的侵蚀速率在10 ～ 30m/Ma之间.比较长江流域10Be和水文估算的侵蚀速率可以看出,水文估算总体上反映的侵蚀速率要普遍高于10Be反映的侵蚀速率.大渡河-岷江流域地表侵蚀速率高主要与构造活动、地貌发育、岩石特征以及气候条件等自然因素有关.嘉陵江、汉江等流域水文数据估算侵蚀速率明显超过10Be估算的结果,可能与地形地貌等地质因素对侵蚀作用的影响显著下降,以及人类长期活动导致水土流失加剧有关.     

南海南部近50万年来沉积物特点及古环境意义

对南海南部MD05-2897孔沉积物的分析显示,该孔涵盖氧同位素1~12期,底界年龄约为50万年。碳酸钙含量曲线形态基本与底栖有孔虫氧同位素曲线平行,即碳酸钙高值对应氧同位素轻值,呈现典型的大西洋型碳酸钙分布模式。碳酸钙含量在冰消期的高值出现及含量变化均领先于氧同位素,证明低纬海区"碳酸钙泵"对大气二氧化碳浓度和温度的作用。粒度分析显示,3~5 μm组分含量曲线的变化与氧同位素曲线基本平行,说明它主要受海平面升降变化控制,可作为海平面变化的间接指标。而1.5~2.5 μm粒级颗粒主要通过河流的悬浮搬运,直接受亚洲夏季风及其所带来降雨的影响,可间接反映夏季风的强弱变化。南海南部深海沉积中的季风记录具有0.1 Ma偏心率周期,40 ka斜率周期,20 ka岁差和10 ka半岁差周期等丰富的频谱,显示出低纬度海区气候变化对轨道周期的良好响应。     

南海晚渐新世滑塌沉积指示的地质构造事件

南海北部ODP1148站晚渐新世至早中新世沉积以滑塌堆积和长时间沉积缺失为主要特征.由构造活动引起的沉积间断始于渐新世中期28.5 Ma至早中新世23 Ma左右结束.主间断面位于25 Ma, 亦即滑塌沉积层的底界.4次沉积间断总共造成至少3 Ma沉积记录的缺失.综合岩性、古生物年代测定、地球化学等分析结果, 表明南海晚渐新世的海底扩张模式呈多次跳跃式, 并以“25 Ma事件”为型变高峰.这一系列构造活动是欧亚、澳大利亚、菲律宾-太平洋板块相互作用的结果, 直接导致南海向前期裂谷更发育, 红河大断裂左擦拉张更强的南部扩张的转型.1148站的滑塌沉积为此次南海扩张转型提供了直接的证据.      

晚中新世以来亚洲季风阶段性演化的海陆记录

本文在综合对比晚新生代以来中国黄土高原黄土一红粘土沉积、西北太平洋粉尘沉积、南海有孔虫、阿拉伯海有孔虫记录的基础上,探讨了大约8Ma以来亚洲季风的阶段性演化历史。结果发现,黄土高原粉尘沉积在8Ma前后大规模出现,在3．5Ma前后大幅增加;印度季风在8Ma前后形成(或显著加强);南海ODP1146站位浮游有孔虫Neoglcboquadrina丰度也有两次明显增加,表明海水表面温度不断降低和海洋生产力的增加,指示东亚冬季风作用增强。北太平洋()DP885／886钻孔风成粉尘通量也有增加,指示亚洲内陆进一步的干旱化和冬季风作用的增强。印度洋沉积通量在11Ma前后开始增加。在9～8Ma时出现峰值,表明喜马拉雅山和青藏高原南部逐渐隆起。当隆起达到足够高度时,导致亚洲内陆干旱气候带扩大,同时提供大量粉尘并向东传输到中国北方和北太平洋地区。青藏高原北缘山前盆地的沉积记录显示,在3．6Ma时,高原北部的进一步快速隆升过程可能影响到整个高原,从而导致亚洲内陆更加干旱化,东亚季风增强,粉尘沉积加快,南海及印度洋陆源沉积作用加剧。