东海陆架中南部末次盛冰期以来的沉积地层及环境演变

对东海中南部陆架R22、R23、R24和R25孔岩心样品进行生物地层学、沉积地层学和年代地层学分析,将钻孔末次盛冰期以来的沉积自上而下划分为浅海相、陆架沙脊相、河口三角洲相3个层位,揭示了钻孔附近区域海进序列的沉积历史,即17~16 ka BP之前的末次盛冰期,本区海水已疏干,沉积了R25孔Ⅳ陆相地层,当时海岸线已退至现今100 m等深线以外;末次盛冰期之后海平面上升,在13~10 ka BP的冰消期,海平面波动式稳定,沉积了本区4孔的Ⅱ层沙脊层;10 ka BP以来,海面上升,直至今日沉积了砂层上覆的Ⅰ粉砂黏土层。在水深较大的R25孔中,还揭示了末次盛冰期前的海退地层序列和沉积环境。     

末次盛冰期长江南京段古河槽特征

根据南京长江大桥、三桥、四桥的地质钻孔资料,绘制南京段长江古河槽地质剖面示意图,对拟建南京长江四桥附近的4个钻孔进行了采样分析,从钻孔沉积物样品的14C年代及阶地形成时间可以判断,南京段约-60~-90 m的深槽为末次盛冰期时的长江河槽,钻孔揭示,南京段长江古河槽狭窄陡峭,呈V型,在南京长江大桥附近形成局部深切。     

末次盛冰期以来南海北部神狐海域沉积有机质的组成特征及其古气候/环境意义

通过对两根沉积柱GHE27L和GHE24L的总有机碳（TOC）、总氮（TN）、C/N比值及稳定碳同位素（δ13C_org）的分析,本文探讨了21.1 ka BP以来南海北部陆坡神狐海域沉积有机质的组成特征及可能的古气候/环境信息。沉积柱GHE27L的TOC含量、TN含量、C/N比值及δ13C_org值分别为0.53%~1.81%,0.07%~0.18%,8.2~16.0和-23.6‰~-20.3‰。沉积柱GHE24L各参数则分布为0.45%~1.65%,0.09%~0.24%,5.3~12.2和-22.6‰~-20.4‰。沉积柱总体有机质的剖面变化显示,末次盛冰期以来南海北部沉积有机质具有海洋和陆地混合来源,但以海洋有机质来源为主。冰期陆源有机质对总有机质的相对贡献比全新世高。末次盛冰期南海北部气候相对干旱,C₄植被发育。全新世夏季风增强、降雨增多。自2.0 ka BP以来,人类活动对南海北部海洋初级生产力产生一定的影响。     

末次盛冰期以来东海陆架南部EA05岩心地层划分及其古环境意义

通过综合分析东海陆架南部EA05岩心上部30 m的岩性、有孔虫丰度和一些特征的地球化学参数,探讨了该段岩心的气候地层划分。该段岩心可依次划分为末次盛冰期(30~11.85 m)、冰消期(11.85~5 m)和冰后期(5~0 m)地层。末次盛冰期时气温低,研究区水深浅,沉积物中有孔虫丰度很低,且大多数热带浮游有孔虫种属消失,此时陆源物质输入量较大,沉积物中有机质含量高,黑潮对东海陆架南部影响小。随着冰消期以来气温回升,海面上升,研究区水深增大,岩心中有孔虫丰度急剧增加;陆源物质输入量减少,沉积速率降低。大约在16 ka B.P.左右,黑潮重新开始对东海南部陆架产生影响。在EA05岩心的6~5 m,3.4~3.0 m和1.4~1.2 m处分辨出了3个冷事件,可能分别对应于YD事件、8.2 ka B.P.冷事件和3.8 ka B.P.新冰期Ⅲ,反映出该地区冰消期和冰后期气候波动较大。     

末次盛冰期以来渤、黄、东海陆架底质分布演变过程模拟研究

渤、黄、东海陆架底质的形成分布与末次盛冰期之后的海侵密切相关。末次盛冰期结束、海侵开始以来，潮流是渤、黄、东海陆架上的永久性主导作用应力。为从长期沉积动力演变过程的角度，探讨渤、黄、东海陆架底质形成分布的有关成因问题，利用数值模拟手段，再现了末次盛冰期以来6个时期渤、黄、东海陆架潮流作用下海底的冲淤格局及底质分布。结果表明，扬子浅滩南侧东海外陆架的砂质沉积基本上是自－80m海面以来形成的。扬子浅滩形成于－52m海面之后，于－30m海面时已有一定规模，全新世最大海侵之后，逐渐形成现在规模的扬子浅滩。南黄海中部泥自－52m海面时就已开始形成，－30m海面时范围很大，侵入北黄海，全新世最大海侵以来，逐渐调整到现在的范围。渤海中央泥、北黄海西部泥、浙闽岩外泥、辽东半岛西侧与北侧的砂质沉积、西朝鲜湾与江华湾中的砂质沉积以及苏北浅滩是自全新世最大海侵以来逐渐形成的，海州湾中砂质沉积形成的盛期在公元8世纪之后。济洲岛西南泥、南黄海东部泥很可能分别形成于－30m海面、－52m海面以来。全新世渤、黄、东海陆架底质分布的演变过程大致分为2个阶段：全新世最大海侵之前为渤、黄、东海陆架底质分布宏观格局的形成阶段；全新世最大海侵于今为渤、黄、东海陆架底质分布格局的局部调整阶段。某一特定时期渤、黄、东海陆架的底质分布格局主要受控于此时的潮流动力场。末次盛冰期以来渤、黄、东海陆架底质分布格局的演变主要受控于该区潮流动力场的演变。     

长江南京段末次盛冰期以来的古河谷沉积

末次冰期盛冰期海平面大幅度下降,长江发育古深槽。根据沉积物的颗粒状况,南京段古河谷的充填可以分为3期明显的由粗到细的沉积韵律:末次盛冰期深切古河谷,河床窄陡,沉积物颗粒粗,为卵砾石到中砂、粗砂;冰后期河床较宽,沉积物为砾石、粗砂到中砂、细砂;全新世,河流进一步展宽,沉积物为粗砂、中砂到细砂、粉砂,细砂沉积厚度很大。全新世中期河床有数次左右摆动,两侧形成了细砂—砂质黏土互层的沉积。根据不同时期沉积物的颗粒级配情况,推算出各时期河流的起动流速和平均流速,验证不同时期的沉积环境,认为剖面的深切河槽是局部深切的结果。各期河床形态和沉积物的特征,反映了末次盛冰期、冰后期、全新世的气候变化和环境演变。     

南海南部末次冰期以来的沉积物特点及其古环境意义

对南海南部接近湄公河三角洲中陆坡上的MD01 2392站样品进行了地球化学和粒度分析,揭示出该站位上部12 8m地层包含了完整的末次冰期约7万年以来的沉积旋回。其MIS4期以来的沉积速率是南海南部已知站位柱状样中最高的,呈现冰期高而间冰期低的特征;并发现沉积物中Ti、Si、Fe和Al等元素含量在冰期时高,推测与低海面时期具较高的陆源物质输入有关。元素Sr、Ba、Ca的含量分布与CaCO3的相似,冰期低、间冰期和全新世高;推测冰期低值是陆源和非CaCO3物质稀释作用的结果。粒度分析表明粉砂(2～63μm)是该站陆源物质的主要成分,粗组分(>63μm)主要出现在MIS2的早、晚期,指示有浊流沉积存在。     

黄河三角洲地区末次盛冰期以来浅地层划分与海平面变化的响应

通过对黄河三角洲几个钻孔的分析.将其自上而下划分成3个海相层和3个陆相层,并且划分为1个4级层序(准层序)和4个5级层序。每个层序代表了一次海平面的升降旋回。4级层序的海退沉积与末次冰期的后期对应,海平面下降最大时期是末次冰期最盛期(LGM)的反映。     

末次盛冰期以来挪威海北部陆源物质输入对气候变化的响应

北大西洋记录的末次冰期以来千年尺度快速气候变化对研究未来气候突变具有重要意义。对取自挪威海北部ACR5-BB03岩心进行了沉积物粒度组成、AMS14C测年、颜色反射率和高分辨率XRF地球化学元素无损扫描测试,运用因子分析方法判别了不同来源沉积物的地球化学组成差异,并与末次盛冰期以来北大西洋海洋循环机制和气候变化对比分析,讨论了海洋环境变化对沉积物来源的影响和制约机制。结果显示,末次盛冰期以来挪威海北部沉积物组成经历了剧烈变化,可与北大西洋暖流、冰盖消融、温盐环流和北大西洋深层水的变化密切关联。21.5 cal.kaBP之前沉积物粒度和化学组成特征与之后明显不同,陆源物质占优势,并以一种有序的层状膨胀性矿物层的出现为特征,表明此时海冰扩张带来的冰筏碎屑物质使得挪威海陆源物质输入增强和颗粒粗化;21.5~16.5 cal.kaBP期间生源物质贡献增强,陆源物质含量减少,预示了北大西洋暖流的向北极入侵和挪威海水体的垂向交换增强;16.5~10 cal.kaBP期间生源物质含量又出现了阶段性减少,陆源物质贡献增强,说明冰消期频繁变化的冰融水输入和北大西洋暖流强度对挪威海物质来源的影响;10 cal.kaBP以来,生源组分迅速增加,且变化频率和幅度同时加剧,北大西洋暖流的强弱波动及其导致的温盐环流变化是挪威海物质来源的控制因素。     

末次盛冰期以来巴伦支海-喀拉海古海洋环境及海冰研究进展

巴伦支海-喀拉海是北冰洋最大的边缘海,能够对环境变化做出快速的响应和反馈,是全球气候变化最为敏感的区域之一,其古海洋环境演变及海冰变化研究是全球气候变化研究的重要组成部分。末次盛冰期以来,该区域的古海洋环境受到太阳辐射、海流强度、海平面变化、温盐环流和河流输入等因素影响发生了一系列不同尺度的波动。巴伦支海受到北大西洋暖水和极地冷水两大水团相互作用的影响,在水团交界处 （极锋) 由于不同水团性质的差异,导致其海水温度、盐度及海冰发生剧烈变化。而喀拉海则受到叶尼塞河和鄂毕河大量淡水输入影响,海流系统较巴伦支海相对复杂,沉积物主要来源于河流输入的陆源物质,并可以通过磁化率的分析明确区分两条河流的陆源物质。由于受到冷水和暖水的相互作用,巴伦支海-喀拉海海冰变化迅速,并且在全新世中晚期存在 0.4 ka 和 0.95 ka 的变化周期,但海冰变化的影响因素并不是单一的,而是气候系统内部各因子相互作用的结果。目前古海冰重建研究工作主要为定性研究,定量研究相对较少,所选用的重建指标也相对单一,另外存在年代框架差、分辨率低等不足。本文以巴伦支海和喀拉海为中心,总结了其快速气候突变事件、古温度盐度、海平面及海冰的变化,对影响因素进行了探讨,并通过分析末次盛冰期以来古海洋环境研究的不足,提出了相应的展望。     

末次盛冰期以来渤、黄、东海陆架底质分布演变过程模拟研究

渤、黄、东海陆架底质的形成分布与末次盛冰期之后的海侵密切相关。末次盛冰期结束、海侵开始以来 ,潮流是渤、黄、东海陆架上的永久性主导作用应力。为从长期沉积动力演变过程的角度 ,探讨渤、黄、东海陆架底质形成分布的有关成因问题 ,利用数值模拟手段 ,再现了末次盛冰期以来 6个时期渤、黄、东海陆架潮流作用下海底的冲淤格局及底质分布。结果表明 ,扬子浅滩南侧东海外陆架的砂质沉积基本上是自 - 80 m海面以来形成的。扬子浅滩形成于 -5 2 m海面之后 ,至 - 3 0 m海面时已有一定规模 ,全新世最大海侵之后 ,逐渐形成现在规模的扬子浅滩。南黄海中部泥自 - 5 2 m海面时就已开始形成 ,- 3 0 m海面时范围很大 ,侵入北黄海 ,全新世最大海侵以来 ,逐渐调整到现在的范围。渤海中央泥、北黄海西部泥、浙闽岸外泥、辽东半岛西侧与北侧的砂质沉积、西朝鲜湾与江华湾中的砂质沉积以及苏北浅滩是自全新世最大海侵以来逐渐形成的。海州湾中砂质沉积形成的盛期在公元 8世纪之后。济洲岛西南泥、南黄海东部泥很可能分别形成于 - 3 0 m海面、- 5 2 m海面以来。全新世渤、黄、东海陆架底质分布的演变过程大致分为 2个阶段 :全新世最大海侵之前为渤、黄、东海陆架底质分布宏观格局的形成阶段 ;全新世最大海侵至今为渤     

新疆干旱区湖泊演化及其气候水文特征

新疆干旱区湖泊水资源变化受自然和人类活动的共同影响,湖泊面积收缩与扩展幅度大而频繁,引起一系列的区域环境问题。然而,不同时期或不同类型的湖泊受这两种因素影响的强度并不一致。在人类活动前,湖泊受气候因素控制,湖泊波动表现出一定的规律性。约6.5~8.0 kaBP期间,艾比湖处于近一万年来的最高水位,湖面扩展,当时湖泊流域平均降水比现代高约22%,其他地区不同类型湖泊也处于高湖面时期。随后,在中世纪早期及小冰期前后也都出现了历时百年的气候湿润时期,艾比湖、罗布泊以及博斯腾湖等都处于相对较高的水位。人类活动影响以来,以20世纪六七十年代人为活动对湖泊水资源变化的影响最为强烈。新疆平原区湖泊出现大范围萎缩,艾比湖面积比1950s减少近400km2,罗布泊、台特玛湖以及玛纳斯湖等100km2以上的大湖快速干涸,而赛里木湖等山地湖泊变化相对稳定,受人类活动影响小,与相应的气候变化较一致。从长远分析,新疆湖泊水资源变化以自然因素影响为主,人类活动对湖泊的影响充当气候效应放大器的功能,即人类活动的结果放大了气候对湖泊变化的影响,使得湖泊的变化幅度加剧、频率增加。     

基于浮游有孔虫Mg/Ca温度重建的末次盛冰期以来北欧海次表层温度的变化

对我国第五次北极科考在北欧海所采集的两根岩芯样品进行了冰筏碎屑(Ice-Rafted Debris,IRD)丰度、AMS 14C测年、有孔虫丰度统计、浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma(sin.)(Nps)稳定氧碳同位素及其Mg/Ca重建的次表层海水古温度等指标分析,建立了20ka以来的年代框架。结果表明,在末次盛冰期(20.0~17.5kaBP),次表层温度整体较低(~3℃),钙质生产力下降,冰筏碎屑输入增加;在冰消期(17.5~11.7kaBP)的Heinrich Stadial 1(HS1)事件中较轻的δ^18O和δ^13C指示大量淡水输入,水体分层加剧,向北输送的北大西洋水聚集在次表层,导致次表层水温逐渐升高。从B?lling-Aller?d(B/A)事件开始,次表层水温度达到4.5℃,表明北大西洋水流入增强。早全新世(11.7~8.2kaBP)早期次表层温度达到6.5℃,钙质生产力升高,冰筏碎屑输入降低;在中全新世(8.2~4.2kaBP)早期(8.2~5.6kaBP),钙质生产力逐渐升高反映通风作用增强,导致营养盐供应增加;6.6~5.6kaBP,明显降低的次表层温度(~4℃)反映夏季太阳辐射量降低以及大西洋水流入减弱;5.6~4.2kaBP期间次表层水变暖导致δ^18O偏轻,而δ^13C轻值反映生产力降低。晚全新世(4.2~0.8kaBP)的新冰期(4.2~3.0kaBP),次表层温度逐渐降低,Nps-δ^13C偏轻反映生产力下降,Nps-δ^18O偏轻以及IRD增加反映冰融水排放。3.0kaBP以来,生产力上升,次表层水体温度不断上升,可能是向北输送的北大西洋水增强。     

长江三角洲末次盛冰期的气候波动

通过对长江三角洲东部地区鹤鸣孔第一硬黏土层的孢粉、藻类分析,研究了该地区末次盛冰期的气候波动。结果表明,鹤鸣孔第一硬黏土层含种类较丰富的孢子、花粉和藻类化石,并可以划分为3个孢粉、藻类组合,代表了该地区末次盛冰期气候变化的3个阶段,反映了该地区末次盛冰期并不是一个持续的干冷状况,第一硬黏土层沉积的早期和晚期气候较温暖湿润,针阔叶混交林发育,而中期阶段气候偏冷,植被贫乏。     

西太平洋E20岩芯末次冰期以来的沉积特征与环境意义

硅藻席沉积在热带西太平洋陆续被发现,其形成年代和机制对于热带西太平洋碳循环研究具有重要意义。本文对采自西马里亚纳弧,含近2.5 m厚硅藻席沉积的E20岩芯进行了高分辨率的XRF元素扫描、颜色扫描以及AMS14C测年分析。结果表明,E20可分为3个沉积单元,从下至上具有深海黏土—硅质软泥—硅质黏土的沉积序列,Ti、Fe、Cu、Br等元素呈三段式变化,Ca与Si元素呈反向变化。综合AMS14C测年结果推测,E20反映了西太平洋低纬度海区末次冰期以来显著的环境变化,10.9～28.6 ka B.P.为硅藻席勃发期,而末次冰期时风尘输入量的增加可能是勃发的主要原因。硅藻席沉积的保存与其周围的围陷地形有很大关系。     

粒度端元揭示的芝罘剖面末次间冰期—末次冰期气候环境变化特征

山东半岛北部芝罘剖面末次间冰期—末次冰期(124.9～62.85kaBP)层段由砂黄土、黄土、古土壤叠覆堆积组成。为获取反映该地区气候变化的环境敏感粒组,应用端元分析模型对粒度数据进行反演,得出4个粒度端元。各端元在垂直方向上呈现出有规律的峰谷变化,结合平均粒径及测年结果,认为CEM1与CEM2主要反映了末次间冰期间冰阶夏季风强盛,气候暖湿,古土壤发育的沉积环境;CEM3反映了末次间冰期冰阶冬季风短暂增强,气候相对干冷,黄土发育的沉积环境;CEM4反映了末次冰期强冬季风主导下黄土堆积速率加快,成壤作用弱的沉积环境。各端元揭示的冷暖气候振荡,与朝那黄土磁化率指示的夏季风强弱、西峰黄土32μm粒组指示的冬季风强弱以及渤海底栖有孔虫记录的沿岸海侵/海退事件具有较高的同步性。     

末次盛冰期以来冲绳海槽中部沉积物有机碳和磷的地球化学研究

利用元素及同位素地球化学方法研究了冲绳海槽中部沉积物岩芯中有机碳及磷的地球化学特征及影响因素。结果表明,冲绳海槽沉积速率(16.5～32.5 cm/ka)变化小,不是沉积物中有机碳埋藏的重要影响因素。相对于全新世氧化性底水环境,末次盛冰期/冰消期冲绳海槽缺氧底水环境提高了沉积物对有机碳的埋藏效率。冲绳海槽沉积物中各形态磷的相对含量与其他边缘海沉积物中的相似。交换态磷(Ex-P)含量低、变化小。末次盛冰期/冰消期缺氧底水环境下铁氧化物的还原溶解导致铁结合磷(Fe-P)释放以及自生磷矿物(Au-P)的形成。全新世氧化性底水条件有利于铁氧化物的有效再生及对磷的再吸附,但不利于Au-P的保存。总有机碳(TOC)和有机磷(Org-P)之间良好的相关性表明TOC埋藏对Org-P含量的重要控制作用。冲绳海槽沉积物中碎屑磷(De-P)含量低于长江口及东海陆架沉积物中的含量,这与陆源碎屑向外海传输减弱有关。在约9.3kaBP(岩芯200cm深度),TOC、Fe-P、Org-P、De-P以及FeHR均出现的极小值可能由物质坡移造成。     

日本海的末次盛冰期

日本海末次盛冰期的沉积层几乎都是以交替出现的深色纹层、浅色纹层状和均质沉积物为特征。根据日本海中部和南部两个岩心记录的末次盛冰期的沉积特征和表层海水温度变化,讨论了低海平面时期东亚季风对日本海沉积环境的控制作用。24.2~17.8 cal.kaBP,日本海南部纹层沉积的分布均对应了夏季风的相对增强,表明季风降水输入是引起该时期日本海底层水含氧量变化的主要原因。在夏季风的控制下,低盐富营养的东海沿岸水的强弱变化使冲绳海槽北部表层海水温度也在24.2~17.8 cal.kaBP期间出现低值并剧烈变化。30~24.2和17.8~15 cal.kaBP,受增强的冬季风(夏季风减弱)影响,日本海水体的流通性较强,底层水溶解氧含量相对较高。对23~17.5 cal.kaBP日本海的表层海水温度出现异常高值的原因存在很多争论,一般认为是由于季风降雨输入量大于蒸发量、表层水盐度普遍降低、水体出现密度分层、水层间的垂直交换受到限制所致。     

南海东北部冷泉区末次冰期沉积间断及其成因

对南海东沙海域冷泉区DH-CL10和DH-CL5柱状样开展AMS14C年代学、高分辨率底栖有孔虫和沉积物同位素以及沉积学研究。结果表明:DH-CL10柱状样在全新统底部574 cm处出现沉积间断,间断面相邻沉积物AMS14C年龄分别为9 850/(9 680~9 950) cal.aBP和27 610/(27 500~27 700) cal.aBP,相当于MIS2期和部分MIS3期的沉积缺失。底栖有孔虫Uvigerina bifurcata的δ13C值为-0.37‰~-1.91‰,平均值为-1.11‰,沉积物全岩碳同位素值为-22.7‰~-23‰,均为正常的碳同位素值。尽管该柱状样未发现天然气水合物分解释放的地球化学证据,但相邻的DH-CL5柱状样相当于其所缺失的部分沉积中的自生碳酸盐岩和沉积物的δ13C负偏明显,分别为-55.24‰和-25.9‰~-27.9‰,表明与天然气水合物分解有关。推断DH-CL10柱状样沉积间断所缺失的沉积物可能记录了天然气水合物分解的证据,且沉积间断主要出现在末次盛冰期低海平面,与天然气水合物易分解的时间相吻合,因此,沉积间断的形成可能主要与下伏天然气水合物的分解导致沉积物的滑塌有关。     

赤道西太平洋末次盛冰期以来的浮游有孔虫氧碳稳定同位素记录

对西太平洋暖池核心区MD01—2386柱状样最上部5m进行了高分辨率的浮游有孔虫Globigerinoides ruber和Pulleniatina obliquiloculata的氧、碳稳定同位素分析,结合AMS^14C测年,研究表明其属于末次盛冰期-全新世的沉积。赤道西太平洋海区末次盛冰期以来δ^18O值显著降低,但有几次回返事件。表层浮游有孔虫G．ruber比次表层温跃层属种P．obliquiloculata对于环境变化的响应要快,但后者变化的幅度较大。这两个种的氧、碳同位素差值反映出温跃层深度自末次盛冰期以来逐渐加深,并存在周期性的回返事件,说明西太平洋暖池晚第四纪冰期旋回存在气候不稳定性。