西安地区全新世古土壤的研究

本文根据磁化率、粒度、CaCO3、Fe2O3 和Al2O3 含量以及土壤微结构等方面的资料对西安地区的全新世古土壤的性质和类型及环境的特点进行了较为全面的论述。各项资料显示,该地区全新世大暖期的古土壤为温湿气候条件下发育的淋溶褐土,而并非过去所称的半干旱条件下发育的“黑垆土” ;该层古土壤发育时的年均降水量应不小于750mm。全新世古土壤底部之下分布深度达2m多的密集根充填充物,指示当时存在森林植被。     

临夏塬堡全新世黄土剖面古土壤有机质碳同位素的气候记录

对甘肃临夏塬堡全新世剖面古土壤有机质碳同位素分析表明, δ13 C变化范围在-28.23‰～25.19‰之间, 平均值为-26.88‰. 结合该剖面孢粉分析结果, 观察到在孢粉所反映的温暖湿润气候期间,δ13 C表现为高值, 而在干燥寒冷期间, δ13 C表现为低值. 说明由于气候变化引起了地表植被类型的改变, 导致了古土壤中有机质δ13 C发生了变化. δ13 C的变化特征分别对应于3个不同的气候演化阶段:早全新世、中全新世和晚全新世阶段, 其所反映的全新世气候特征与我国其它地区的分析结果基本一致. 分析表明, 古土壤中有机质δ13 C是气候变化的一个良好指标.     

关中盆地全新世古土壤与考古地层断代

分布于陕西省关中盆地全新世古土壤具有分布广泛，易于辨识的特点，经常与古代文化遗存形成地层关系。该层具有比较明确的时代，建议将该层作为考古地层中的一个特殊层位。对这一层位进行时代校正和同一认定后，宜作为地层时标，以校正和分析分布于其中或上下的文化遗存之年代。这一方法，也可运用于全新世地质学科之研究。     

黄土高原全新世黄土-古土壤演替及气候演变的再研讨

文章从黄土-古土壤的演替规律、黄土再沉积与古土壤埋藏后的次生成壤特殊性,揭示了第四纪生物气候演变的实质。对黄土高原具代表性的现代耕种土壤壤土和黑垆土的研究,揭示了土壤剖面内伏形成环境较现代暖湿的古土壤层;对于土壤剖面上部的覆盖层,证实不仅是人为施加土粪的堆积物,且包含新的黄土沉积物;从土壤发生学观点,埃土与黑垆土称之耕种埋藏型古土壤较合适;通过分辨古土壤剖面层内干旱草原和暖湿型森林植被孢粉共存的矛盾实质,证实黄土高原全新世曾存在茂密的森林和森林草原植被及森林型土壤的发育,并延续到人类历史时期。在第四纪研究中,通常把黑垆土作为全新世代表地层,以S0表示,我们的研究补充提出,根据黄土高原生物气候地带性的分异规律,自南而北,S0应以埃土与黑垆土分别表示,并应在S0层上部划分出Lx,说明气候冷干化的趋向及新一轮黄土沉积期已悄然来临。以上问题的再研讨,对第四纪生态环境演变和当前黄土高原生态环境建设的战略部署,具有重要的理论和实际意义。     

东北平原西部沙地古土壤与全新世环境变迁

东北平原西部全新世以来广泛地发育了2—3层古土壤,主要有四次发育时期,即11000—7000、5500—4500、3500—2800和1400—1000aB.P.。古土壤与风成沙形成互层。它们的孢粉组合特征和物理化学性质的变化反映古环境的变迁。作者认为,该区全新世以来的环境变迁出现四个由干旱到半干旱、半湿润的旋回。半干旱、半湿润时期的自然景观为蒿类草原或稀树(榆树)蔼类草原,发育了沙质淡黑钙土。     

塬堡全新世黄土剖面有机质碳同位素的气候记录

对甘肃临夏塬堡全新世黄土剖面古土壤有机质碳同位素的分析表明,δ13C变化范围在-28.23‰～-25.19‰之间,平均值为-26.88‰.结合该剖面孢粉以及地层研究结果,观察到在温暖湿润气候期间,δ13C表现为高值,而在干燥寒冷期间,δ13C表现为低值,这较好地反映了该地区全新世气候演化的历史.结合其他研究,认为黄土高原地区全新世地表植被中草本植物C3和C4植物比例的变化是引起土壤有机质δ13C变化的直接原因,由于气候变化引起了地表植被类型的改变,古土壤中有机质δ13C发生了变化.对比塬堡剖面与西安、旬邑剖面土壤有机质的δ13C,观察到西安和旬邑两剖面的δ13C平均值要高于塬堡剖面约5‰左右,这是由于全新世期间两地气候的暖湿程度要高于临夏地区,地表植被中喜暖湿气候的C4植物比例较高,导致土壤有机质δ13C增大.因此δ13C是研究古气候变化的一个较好的手段.     

西藏纳木错及邻区全新世气候与环境变化的地质记录

综合分析了全新世期间内的多种与气候和环境变化密切相关的地质记录,结果表明该区全新世期间的气候变化可划分为3个阶段:1)约11.8～8.4kaBP期间,处于微温期和升温期,气候相对温和稍湿.2)8.4～4.0kaBP期间,为全新世气候最适宜时期或大暖期.该期间的平均气温可能比现今高约5℃,降水量比今多100～200mm.3)4.0kaBP以来,气候整体较为干冷.纳木错湖面发生持续下降,其最大下降幅度可达11.4m.冰川进退和湖面波动表明,该期间内的气候波动过程分别与新冰期和小冰期相对应,其中又各包含了3次明显的冷期,其中新冰期期间的最低年平均气温可达-6℃左右.约1970年以来,区域气候向暖湿方向转化,造成念青唐古拉山西布冰川后退约120～200m,纳木错湖面上涨了约2m.     

洪积扇上全新世古土壤的特点及环境意义--以临汾盆地东坡沟剖面为例

通过对山西襄汾东坡沟全新世黄土剖面地层学和土壤学的研究,以及碳酸钙、铁和粒度的测定,发现全新世古土壤中碳酸钙经历了明显的淋溶与淀积,古土壤上部CaCO₃平均含量10.58%,下部为18.47%,CaCO₃结核的淀积深度约为1.1m,铁在古土壤顶部有微弱的淋移和富集,粘化作用不明显。成壤作用始于全新世大暖期之初,较为强烈的成壤作用发生于大暖期的晚期(4100aB.P～3100aB.P),这一阶段土壤湿度大,气候波动小,CaCO₃淋溶较强。大暖期结束后,冬季风在黄土高原占主导地位,土壤的淋溶作用和粘土作用均有一定程度减弱,显示气候干旱的趋势。该剖面位于古山前洪积扇前端,地形较高,降水易分散,淋溶作用总的说来不强烈,土壤上部CaCO₃残留较多,CaCO₃淀积深度较浅,土壤类型接近黑垆土。     

全新世和末次间冰期北大西洋底栖有孔虫氧同位素对比的探索研究

北大西洋（特别是亚极地海区）是对全球气候变化响应最敏感的区域之一,也是全球气候变化研究关注的焦点之一。地质记录和模拟研究指出末次间冰期（MIS 5e）全球地表平均温度比全新世（Holocene）高约1℃,因而可以作为未来全球变暖趋势的历史对照,但目前北大西洋水体温盐变化在这两个时期的对比研究仍然较少。底栖有孔虫氧同位素作为古气候研究常用的指标,与冰量、温度和洋流变化紧密相关。本文统计并对比了北大西洋47个深海沉积物钻孔MIS 5e和全新世的底栖有孔虫氧同位素数据,发现研究区不同深度、不同纬度的数据在这两个间冰期具有系统的差异。MIS 5e氧同位素平均值和极低值比全新世系统性偏轻0.08 ‰,反映了陆地冰量变化对整个区域的影响,且深水温度整体可能比全新世偏高。氧同位素时空分布表明北大西洋中层水（1~2 km）全新世和MIS 5e的有孔虫氧同位素差值（> 0.2 ‰）比深水（> 2 km）更显著,可能记录更大的温度变化幅度,而1.5 km之上MIS 5e氧同位素值变重（平均重约0.36 ‰）则主要响应了大洋环流的变化。此外,高纬地区（45°N以北）深水底栖有孔虫氧同位素值在MIS 5e系统性偏轻约0.12 ‰,比中低纬（0°~45°N）深水变化更显著,可能反映高纬深水变暖程度更高,与海表温度重建和模拟结果相吻合。因此,联合多钻孔的底栖有孔虫氧同位素是分辨区域古海洋变化的有效手段,在未来气候变暖中北大西洋高纬和中层海域的变化是气候模式需要重点关注的区域之一。

     

渭南黄土沉积中十五万年来的古土壤及其形成时的古环境

关中盆地渭南地区十五万年来的黄土剖面记载了６个大的成壤期。本文对古土壤形成时的古环境进行了解译,并对它们在不同分类系统中的位置进行评价。全新世土壤Ｓ０是联合国土壤分类中的淋溶湿草原土。马兰黄土中包含两层古土壤,属典型黑钙土。Ｓ１古土壤由三层土壤复合组成,从上到下依次为典型黑钙土、淋溶湿草原土和深色淋溶土。成壤期与全球冰量较小的时期相对应,但古土壤的类型及发育程度与深海氧同位素所推测的全球冰量的变化有很大的不一致性,相反许多方面与北半球夏季太阳辐射的变化有较大的可比性。     

浅析末次间冰期以来柴达木盆地东南部古气候环境演化

在前人研究的基础上,以柴达木盆地察尔汗地区ZK2钻孔沉积物为研究对象。选取古气候替代指标——色度,分析了察尔汗地区近130kaB．P．以来气候的变化．揭示了该区对全球气候变化的响应模式以及古气候变化在色度指标上的表现。结果表明：末次间冰期以来,察尔汗地区环境由温暖湿润冷暖频繁波动干热环境变化,色度L＊,a＊,b＊具体表现为在不同水平的波动。其中b＊较L＊,a＊能更敏感地反映古环境的变化,在温暖湿润的间冰期,b＊值趋向于高值区间;而在寒冷干燥的冰期,b＊值趋向于低值区间波动。这种整体波动的趋势与氧同位素的5个阶段基本吻合。     

西藏纳木错末次间冰期以来的气候变迁与湖面变化

在西藏纳木错沿岸,发育了6级湖岸阶地及拔湖48～139.2m的高位湖相沉积.根据湖相沉积的U系法测年和孢粉分析结果,本文探讨了纳木错及邻区末次间冰期(MIS5)以来的古植被、古气候与湖面变化.研究表明,纳木错与邻区的湖面变化可以划分为116～37kaB.P.间的古大湖--"羌塘东湖"期、37～30kaB.P.间的"古纳木错"外流湖-残余古大湖期和30kaB.P.以来的纳木错-藏北湖群期等3大阶段.在MIS5的古大湖阶段,包括纳木错、色林错等藏北高原东南部的众多大、中型湖泊,是互相连通的一个大湖,其范围可能超过了现代的藏北内、外流(怒江)水系的分水岭.在MIS5e末的最高湖面时期,湖面面积可达78800km2,它或许还与藏北高原西南部和中南部的其他古大湖相连,成为面积巨大的网格状深水大湖--"羌塘湖".通过纳木错湖面变化曲线与西昆仑古里雅、格陵兰、南极等冰芯和深海岩芯的氧同位素变化曲线的对比可以发现,全球MIS5的气温要高于末次冰期间冰阶(MIS3),此时藏北高原为气候温和轻爽与湖面最高的大湖期;在末次冰期的两个冰阶(MIS4和MIS2)中,湖面明显下降,邻近的念青唐古拉山发育了小型山谷冰川;而在间冰阶MIS3中,其气候波动的幅度,要比世界其他地区更加明显,湖面波动也较大,特别是36～35kaB.P.间,气温和湿度都较今略高或较高,但不及MIS1中的全新世气候最宜时期的暖湿程度.总之,MIS5和MIS3是亚洲夏季风强烈时期,但前者的强烈程度应大于后者.     

最后两个冰期黄土中记录的Heinrich型气候节拍

洛川、宜川及渭南黄土剖面古风化强度的研究揭示出,在L1和L2中记录了一系列干冷气候事件。它们多数发生于黄土与古土壤的交界处,以5000-10000a的间隔叠置于明显的准20000a岁差周期上。前六个事件的时代与北大西洋的Heinrich事件大致相当。上述结果表明,Heinrich事件在东亚季风区有明显印迹,且类似事件在相当于深海氧同位素阶段6的黄土中也存在。最后两个事件时我国的古环境状况可能比末次盛冰期还要干冷些。这些事件出现的地层层位似乎表明,它们易发生于由地球轨道变化引起的气候转变时期。     

末次间冰期以来黄土中伊利石结晶度的变化与古环境

对环县、长武和渭南3个剖面末次间冰期以来黄土-古土壤样品进行了粘粒（0和S1的KI值自西北向东南呈现逐渐增加趋势,而黄土L1层仅在最南部的渭南剖面呈现较高的值,环县和长武剖面差异不大,均呈现较低的值。综合分析影响黄土KI值变化的各个因素后,认为风化成壤作用可能是影响黄土-古土壤伊利石结晶度指标变化的主要因素,可以作为东亚夏季风环流强度演化的指标。     

光释光测年揭示的科尔沁沙地末次晚冰期-全新世沙漠空间格局变化

对中国东北地区科尔沁沙地13个风成沙剖面和3个黄土剖面进行了研究,测试分析了黑色砂质土壤和下伏古风成沙的OSL年龄及粒度、磁化率、色度数据;OSL测年获得的古风成沙数据位于末次冰期晚期-全新世期间(13 ～1Oka),小于26.5 ～19.Oka的末次冰盛期时段.末次冰盛期干冷气候背景下沙丘持续不断的活化翻动,风成沙在进入全新世气候转暖后才被固定,沙地内全新世黑色砂质土壤下伏的疏松流沙为末次冰盛期产物,其分布范围可代表末次冰盛期流动沙丘的分布范围.现今科尔沁沙地面积约为42000km2,活动沙丘面积约占10％.在末次冰盛期不仅原固定沙丘活化,沙质平原与部分甸子也被流沙覆盖,面积约85000km2,活动沙丘或流沙面积相对目前扩大了约20倍.末次冰盛期沙地活化扩张的控制因素主要有两方面:一方面冰期气候干旱寒冷,降水减少,地表植被覆盖下降,地表松散沉积物遭受风力剥蚀而活化成流沙;另一方面科尔沁沙地内部水系发育,河流流经途中会沉积大量松散物质.在冰期干冷环境下,河流水位下降,河流沙暴露并遭受风蚀改造,为流沙扩张提供物源,沙漠沿西拉木伦河流域扩展.     

末次间冰期以来青藏高原东部季风演化的黄土沉积记录

对青藏高原东部甘孜地区末次间冰期以来黄土地层的磁化率、粒度、CaCO3含量和有机碳含量等气候代用指标的综合分析表明,末次间冰期以来青藏高原东部冬、夏季风分别经历了5次和6次较为强大的时期;其演化阶段基本可与深海氧同位素曲线(SPECMAP)对比。与同期印度洋季风强度变化存在极高的一致性(特别是在氧同位素阶段3)。我们认为,全球冰量变化可能不是控制青藏高原季风演化的决定因素,而其它因素如太阳辐射变化及高原下垫面状况对高原季风演化可能具有更为重要的意义。     

末次间冰期以来沙漠-黄土边界带移动与气候变化

位于现代季风区边缘的沙漠－黄土边界带，具有高度不稳定性。末次间冰期以来历经多次北进南退移动和暖湿、冷干变化。依据古风成砂－黄土－古土壤叠覆更替的沉积序列和磁化率等气候代用指标分析，对末次间冰期以来，尤其是特征时期边界带的位置进行了讨论。其中，盛冰期时移动幅度最大，南界可能达３０°Ｎ左右；末次间冰期和全新世气候鼎盛期最靠西北，南界在古长城以北。全球冰期－间冰期波动导致的气候变化以及东亚冬夏季风强弱变化是控制边界带移动和气候变化的根本因素。     

过去典型增温期黄土高原东西部C3/C4植物组成变化特征

过去典型增温时段的自然植被演化规律是未来增温情形下植被变化趋势的重要参照。黄土高原全新世中期(4~8kaB.P.)和末次间冰期(80~110kaB.P.)温度分别比现高约1.2℃和2~5℃,是揭示过去不同增温幅度下植被演化的理想时段。通过对黄土高原东西部黄土-古土壤序列有机碳同位素(δ13Corg.)对比研究表明:在全新世中期黄土高原东西部有机碳同位素变化一致,相对末次盛冰期表现为正偏2.2‰ ~2.9‰,指示C4植物丰度增加。而在末次间冰期黄土高原东、西部不同地貌单元有机碳同位素结果产生空间分异,相对末次盛冰期西部梁峁区表现为负偏约0.8‰,指示C4植物丰度减少,而东部塬区则表现为正偏0.9‰~4.0‰,指示C4植物丰度增加。由于上述典型时段大气CO2浓度相近且温度升高,末次间冰期与全新世中期黄土高原C4植物丰度变化的差异可能与降水增加的季节性变化有关。上述结果表明,在过去典型增温期不同增温幅度下黄土高原东、西部不同地貌单元植被演化呈现明显不同。