新疆普鲁地区的风成沙与塔克拉玛干沙漠南缘的变迁

本文对普鲁剖面及其层位的粘度、化学元素和碳酸钙的分析与研究。结果表明:塔克拉玛干沙漠至少在早中更新世末以后就已扩及到目前沙质山地所在的沙漠边缘位置。在距今约6.7万-6.3万年间,沙漠沉积仅有-些微小的波动,自此之后,愈来愈发展。末次冰期以来的气候基本上是干冷的,并未见有明显的气候波动迹象。其气候的干冷程度为黄河中游黄土流积时所不及。     

腾格里沙漠西南缘土门剖面微量元素记录的MIS3高分辨率季风环境变化

对位于腾格里沙漠西南边缘的土门剖面中时代为MIS3的TMS3层段进行序列分析与¹⁴C和释光测年,并在此基础上对沉积层进行系统的微量元素地球化学分析。结果表明：TMS3是由沙丘砂与其他5类沉积相（黄土状亚砂土、砂黄土、湖沼相、水成黄土和古土壤）构成的相互叠覆的沉积,形成14.5个“沉积旋回”。TMS3微量元素Mn、P、Sr、Rb、V、Zn、Cr、Ni、Cu和Nb在沙丘砂中含量低,在其他5类沉积相中含量高;Rb/Sr比值则呈现相反的变化趋势。在剖面上,随着沙丘砂与这5类沉积相的交替,元素含量、Rb/Sr比值表现出明显的峰（高值）谷（低值）波动,并形成基本上与沉积旋回数量一致的“元素旋回”——ECY1—ECY14.5。该层段14.5个元素旋回揭示了相同数量的腾格里沙漠东亚冬夏季风演变的“旋回”——MCY1—14.5,包括14次冬季风事件和15次夏季风事件,每个季风旋回的持续时间平均约2.48 ka;TMS3元素记录的15次夏季风事件与GRIP冰芯和葫芦洞石笋MIS3-δ¹⁸O曲线的间冰阶具有相同的发生次数,也与邻近的古浪黄土MIS3中的间冰阶可以进行很好的对比。土门剖面TMS3的地球化学迁聚行为和沉积相,在一定意义上诠释了MIS3北半球冷暖波动——腾格里沙漠东亚冬夏季风环境变化的响应过程。     

粤东北丘陵区末次间冰期红土的特征与气候环境

地处华南之粤东北丘陵区的蕉岭红土属粉砂质粘土,形成于末次间冰期。红土的细粘粒含量为12.15%～24.64%(平均值18.46%)、Mz为5.91Φ～7.53Φ(6.72Φ)、概率累积曲线和频率曲线分别呈现以"四段式"和"三峰式"构型;主元素氧化物以SiO2、Al2O3、TFe2O3为主,含量依次为50.10%～53.14%(51.36%)、23.07%～24.44%(24.00%)、10.18%～11.40%(10.77%),其它如CaO、Na2O、MgO、K2O的含量均小于1%。这一趋向于细粉砂分布的粒度特征和脱硅富铝化的化学元素特征说明红土形成于较强的风化—淋溶作用下,硅铝系数(3.49～3.86,平均为3.64)指示多数层位属次强度富铝化。其气候环境,以2μm和1μm颗粒的含量、硅铝系数、CIA值为指标,与我国的南亚热带—北热带一些地点的现代赤红土和砖红土作一详细对比后认为蕉岭红土发育在湿热于现今南亚热带,相似于热带北缘的气候环境之下。这一看法与前人有关同期"大熊猫—剑齿象动物群"指示的古生态的研究结果相吻合。由此表明,末次间冰期的粤东北甚至整个华南地区可能都处在类似现今热带北缘的气候环境之下,其时的热带—亚热带界线向北推移了至少3个纬度。     

极地区域气溶胶地基遥感观测及分析

依据全球气溶胶自动观测网在极地区域的观测,对以下问题进行了讨论:(1)温度订正在极地气溶胶光学厚度观测中的重要性及订正方法;(2)在极地进行仪器常数标定的可行性分析及温度效应的影响;(3)利用天空散射光观测反演气溶胶微物理和光学特性参数(粒子谱分布、散射相函数、复折射指数、单次散射反照率等)时,关于观测几何选择的问题,以及针对极地区域气溶胶特性的初步反演结果。这些研究可以为中国未来在两极地区开展基于自动太阳-天空辐射计的气溶胶地基遥感观测提供参考,为极地区域气溶胶卫星遥感及气候效应评估等研究提供重要支撑。     

萨拉乌苏地区末次冰期酒坊台剖面光释光年代及其环境意义

萨拉乌苏地区位于毛乌素沙漠东南部,属于东亚季风的北部边缘区。由于萨拉乌苏地区还拥有我国非常重要的旧石器考古遗址,该地区的气候变化广受国内外学者的关注。通过野外考察发现,在萨拉乌苏河谷酒坊台地区的上部地层中,广泛沉积有两层湖相沉积物。在米浪沟湾选择剖面,共采集了8个光释光样品,以此来恢复湖泊发育的年代及环境变化。根据地层沉积相对比和年代学结果,得出在约40~30 ka毛乌素沙漠东南边缘地区发育有古湖泊,说明当时的有效湿度较高。通过区域对比,发现毛乌素沙漠和其他亚洲季风区在氧同位素3阶段(MIS3)晚期都有古湖形成或高湖面记录,说明这些湖泊的演化过程存在一定的等时性,反映当时亚洲夏季风的增强及有效湿度的增加。     

连江流域近18年来植被覆盖度变化分析

以TM影像为数据源,运用基于NDVI的像元二分模型,计算和分析连江流域1988和2006年植被演变特点及空间分布特征,并将两期影像的植被覆盖度图与连江流域分岩溶区地质图进行叠加,进而分析地质构造对植被覆盖度的影响。结果表明:①受气候及与人文因素的影响,1988~2006年连江流域植被覆盖度有所增加。表现为较高和高植被覆盖区面积增加,低、较低和中度植被覆盖区面积减少。②受地质构造影响,非岩溶区的植被质量优于岩溶区。③在空间分布上,近18a来连江流域植被覆盖度的变化较显著。     

巴丹吉林沙漠东南缘查格勒布鲁剖面CGS1层段粒度特征及其指示的全新世千年尺度气候变化

位于巴丹吉林沙漠东南缘的查格勒布鲁剖面CGS1层段记录了全新世以来显示风力强弱的沙丘砂与黄土堆积旋回。以Md（Φ）、Mz（Φ）的5 Φ（31.5 μm）为界,可以划分出10个“C1-C10”明显的和1个“C11”较弱的（<5 Φ）旋回变化。其中,有7个属于沙丘砂与之上覆黄土或古土壤构成的旋回。这些旋回在Md（Φ）、Mz（Φ）上显示出多谷峰波动的形式。不仅如此,粒度的σ、SC/D值和>63 μm含量亦随之响应。研究认为,CGS1层段粗粒和细粒层位Md（Φ）等参数和>63 μm含量的变化分别代表了东亚冬夏季风的作用过程;冬季风时期的C1与北大西洋IRD事件的冷期B0和B1,C2、C3、C4依次与B2、B3、B4,C7、C9、C10依次与B5、B6、B7在时间-气候性质上具有很好的对应;北大西洋B8冷期在CGS1中没有明显表现,但仍然能够在Md（Φ）、Mz（Φ）曲线上看到这是一个<5 Φ的低值时期,而>63 μm的含量相应增高;C5、C6和C8寒冷时段虽未见于北大西洋,但在中国一些地点却有发现。这些由若干粒度指标反映出来的寒冷事件表明,在全新世东亚夏季风活动盛行的总的形势下还存在频繁的千年尺度的冬季风波动。而尤为重要的是这些寒冷事件存在的与北大西洋寒冷事件的遥相关的关系表明,除C5、C6和C8以外的CGS1粒度记录的寒冷事件都隐含了北大西洋的强烈信号。从这个意义上来说,笔者讨论的内容可为全新世北半球的D/O震荡及其形成机制提供一个比较理想的东亚季风变化与中国沙漠区域环境响应的地质证据。     

柳夼剖面末次冰期层段Rb/Sr的不稳定变化及其揭示的气候特征

位于山东半岛北部成山头附近的末次冰期地层,被称为“柳夼红层”。在野外调查的基础上,选择柳夼剖面进行工作,其末次冰期地层主要由沙丘砂与古土壤或湖积层叠覆堆积组成,地质时代为13.1―78.9 ka BP。根据铷、锶、Rb/Sr和矿物组成的分析结果,得出结论如下：1）不稳定矿物尤其是钾长石和斜长石等分解释放出铷、锶,释放量随着风化作用加强而增加。地球化学行为的差异使铷在风化过程中被吸附而锶淋失,导致铷的质量分数在沉积相中表现为沙丘砂＜砂质古土壤＜湖积层＜粉砂质古土壤,锶则表现为沙丘砂＞湖积层＞砂质古土壤＞粉砂质古土壤。2）铷、锶和Rb/Sr在层段上呈现出明显的峰谷变化,将末次冰期的气候波动特征呈现为LKS4、LKS2的寒冷期和LKS3的温暖期,LKS3又可划分为LKS3b的寒冷期和LKS3c、LKS3a的温暖期,体现了万年尺度的气候波动特征。这些暖阶段同步于中国季风区葫芦洞石笋记录的夏季风强盛期和65°N 7月份天文辐射总量的高峰,冷阶段对应于夏季风减弱期和天文辐射总量低谷,表明柳夼剖面末次冰期的气候变化是太阳辐射量和东亚夏季风格局共同影响下的结果。     

毛乌素沙地现代沙丘沙的粒度特征及其意义

对毛乌素沙地不同类型41个现代沙丘的沙粒度分析结果表明,流动沙丘沙主要由细沙和中沙组成,平均粒径为2.17 Φ;固定-半固定沙丘沙的主要粒级是细沙和极细沙,平均粒径为3.09 Φ。流动沙丘沙平均粒径整体自西北到东南减小,而分选性总体表现为中等-较好,无明显空间变化规律。概率累计曲线和粒度特征参数散点图表明,毛乌素沙地沙丘沙以跃移搬运方式为主,存在着就地起沙和就地堆积的可能。平均粒径和分选性空间变化规律的差异,是在频繁强烈的风沙活动环境下物源和大气环流共同作用的结果。     

萨拉乌苏河流域MGS2层段粒度与CaCO3记录的千年尺度气候变化

测定、分析毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面MGS2层段的粒度与CaCO3,发现该层段不同沉积相粒度Mz和σ呈现峰谷变化,CaCO3含量在沙丘砂及其上覆的河流相和湖沼相中依次变化于0-2.94%(平均值0.39%)、0.14%-2.68%(1.43%)和0.39%-15.57%(8.82%),并与Mz呈显著相关,构成与沉积旋回波动韵律相同的5.5个峰谷交替的粒度与CaCO3旋回。研究表明,毛乌素沙漠冬季风盛行时期沙丘砂强烈堆积,CaCO3发生迁移;夏季风盛行时期河流相和湖沼相发育,粉砂和粘土含量增加,CaCO3相对聚集。这些旋回代表东亚冬夏季风千年尺度交替变化的气候旋回。