青藏高原东部MIS5e早期亚洲夏季风气候不稳定性的年纹层石笋印迹

深海同位素5e阶段(Marine Isotope Stage, MIS5e)是比工业化前更温暖的气候时期,这一阶段的气候可为当代暖期(Current Warm Period, CWP)气候提供“气候变化的过去相似型”,但MIS5e时期气候内部稳定状况仍然不清楚.我们从青藏高原东部万象洞内采集到一根石笋WXB075,通过U-Th和纹层计数年代数据建立了该石笋生长的高精度年代模型,并利用多替代指标重建了MIS5e早期亚洲夏季风变迁与环境演化历史.结果显示,年纹层石笋WXB075生长于MIS5e早期的北大西洋C27(Cooling Event 27, C27)降温时期.受北大西洋降温的显著影响,该石笋生长被打断(沉积间断;～125.58ka BP),并可能与北半球气候不稳定状况有关.此外,由于北高纬冰融水排放的强烈作用,石笋WXB075δ¹⁸O记录的MIS5e早期亚洲夏季风可定义为两个阶段:较弱阶段和逐步增强阶段(间断除外).总体上,亚洲夏季风气候不稳定性以准60a为循环周期,调控洞穴上覆植被状况、生物生产力变化和喀斯特动态水循环.然而,当北高纬冰融水排放加剧和温度降低...     

倒数第三次冰消期亚洲季风气候可能的类Younger Dryas事件

对湖北省神农架两个高海拔洞穴(天鹅洞: 海拔1600 m; 永兴洞: 海拔1400 m)石笋实测了7个U-Th年龄、560个氧同位素以及年纹层厚度变化序列. 天鹅洞石笋十年际分辨率δ ¹⁸O曲线十分类似于江苏南京和贵州荔波石笋记录的波令暖期和新仙女木事件基本特征, 表明本区石笋δ ¹⁸O反映了区域性亚洲季风经向环流及其降水变化特征. 相距天鹅洞约70 km的永兴洞石笋高分辨率(平均30 a左右) δ ¹⁸O时间序列揭示了倒数第三次冰消期亚洲季风突变过程. 基于3个U-Th年龄和连续5000 a左右生长纹层计数结果, 在245±5 kaBP左右冰消期识别出一个千年级冷事件. 这一事件持续时间为1371±59 a, 并在74±4 a内快速向间冰期(MIS7e)突变, δ ¹⁸O的变幅达2.30‰, 相当于冰期/间冰期振幅的1/2强. 这些事件特征类似于亚洲季风区石笋δ ¹⁸O记录的新仙女木事件, 说明新仙女木事件不是末次冰消期的一次偶然事件, 很可能是第四纪冰盖、大尺度海洋/大气环流耦合作用的产物.     

新仙女木及全新世早中期气候突变事件: 贵州茂兰石笋氧同位素记录

在贵州荔波董歌洞D4石笋上部45~193.6 cm处, 通过系统的TIMS-U系测年及碳、氧稳定同位素分析, 取得了平均分辨率达90a的同位素记录, 其时限范围为3.9~15.7 kaBP. 研究表明, 末次冰期最后一次冷事件——YD(新仙女木)事件, 在D4记录得到明显的揭示, 其开始的时间为12.80 kaBP, 结束于11.58 kaBP, 降温幅度较大. 末次冰期的结束相当于海洋同位素记录的终止点Ⅰ, 其时限为11.3 kaBP. 早、中全新世最明显的3次冷事件分别发生于10.91, 8.27以及4.75 kaBP, 降温幅度可达2~5℃. 石笋δ¹⁸O记录的这些千年百年尺度气候突变事件, 在发生的时间及其延续年代范围上, 都可以与格陵兰GISP2冰芯进行对比. 8.27及4.75 kaBP冷事件, 也可以和爱尔兰CC3石笋记录进行对比, 说明中国季风区与西欧以及极地的短尺度气候变化可能源于同样的驱动因子, 它们可能具有全球意义. 另外, 一些时间段记录曲线的走向表现出明显的不同, 则可能是反映季风气候区与极地环境的差异所致.     

末次冰期南京石笋高分辨率气候记录与GRIP冰芯对比

对采自南京汤山洞穴一支长400余mm的石笋进行了高精度TIMS-U系定年和氧碳同位素测试,建立了末次冰期中晚期(54000～19000aBP)中国东部高分辨率的古气候变化时间序列.从石笋氧同位素变化曲线中,不仅检出东亚夏季风降水史中的Heinrich事件,而且首次发现了末次冰期东亚夏季风活动区气候变化同样存在着Dansgaard-Oeschger旋回,与极地GRIP冰芯记录有良好的对比关系.但明显的差别主要有(1)中国东部气候变化的干冷化趋势十分明显,由石笋氧同位素曲线构成的连续4个Bond旋回,迭覆在末次冰期长期变冷的气候背景上,可能与青藏高原MIS3阶段特强夏季风事件有关;(2)石笋气候曲线反映的干冷事件与GRIP冰芯中的对应事件存在1000～2000a的相位差,似有必要考虑不同测年方法相互校正问题.     

可可西里库赛湖揭示的青藏高原北部近4000年来的干湿变化

通过青藏高原北部可可西里库赛湖KS-2006孔(深637cm)沉积岩芯总有机碳、总氮含量及沉积物粒度变化的研究,恢复了该地区近4000年来的干湿变化历史.结果表明,该地区近4000年来经历了显著的干湿变化,干旱时段出现在3900-3590cal aBP、3320-2630cal aBP、1720-1420cal aBP及1100-840cal aBP期间:湿润时段出现在3590-3320cal aBP、2630-1720cal aBP、1420-1100cal aBP以及840cal aBP之后小冰期有效降水升高的相对湿润时期.区域对比分析表明库赛湖地区近4000年来的干湿变化受亚洲季风影响;同时,该地区存在明显的中世纪暖期及小冰期的三次降温事件记录.     

中国湖泊沉积物纹层年代学研究进展

晚第四纪尤其是全新世是地球气候系统演化的一个关键地质时期,是探究全球及区域重大气候环境事件,揭示其内在演化规律,预测未来气候变化的关键时段.国内外发表的文献中,主要的年代学方法有:AMS14C年代学、石笋U系测年和纹层年代学等.其中纹层年代学被认为是比较精确的定年方法.近年来,国内外学者在中国的一些湖泊中发现了年纹层沉积,例如龙岗火山区的小龙湾、四海龙湾及二龙湾玛珥湖,柴达木盆地的苏干湖,青藏高原东部的新路海以及可可西里地区的库赛湖.本文概述我国近年来湖泊纹层年代学研究进展,总结中国湖泊年纹层类型、特征及纹层年代学研究方法、误差估计等方面的进展,并提出未来年纹层研究应注意的问题,以期促进中国湖泊沉积物年纹层研究的进一步发展.     

本溪水洞石笋微层年代学初步研究

对本溪水洞全新世石笋ＴＷ９８０１不同级次微层分别计数，结合该石笋的ＴＩＭＳ－２３０Ｔｈ年龄，指出石笋 ＴＷ９８０１某一级次的微层是年层。结合其他全新世北方型石 笋微层研究结果，总结出中国北方型石笋年层的镜下影像特征，并由此提出石笋微层 计数年代学的研究思路。     

洱海地区一万多年以来气候环境演化的湖泊沉积记录

根据对洱海北部10．8m深水区ES孔沉积物高分辨率的孢粉、粒度、碳屑、藻类分析,结合AMS^14C测年数据,划分了11个阶段,恢复了一万多年以来云南洱海地区气候环境演化序列．全球性的降温事件在该地区都有明显的反映,包括9900aBP(Younger Dryas)、8500aBP、7100aBP、5100aBP左右的四次冷事件,6800—5500aBP为全新世水热配置最佳期,距今2400年开始该地区出现较为明显的人类活动．     

黔南洞穴石笋古气候变化记录及终止点Ⅱ的确定

通过对黔南地区三个大型石笋进行TIMS-U系测年和碳、氧稳定同位素分析, 获得了163~113.8 ka高分辨率的古气候记录. 石笋氧同位素的记录曲线揭示, 在万、千年尺度上, 研究区冰期的降温和间冰期回暖的波动特征, 可与冰芯、湖泊、黄土、深海岩芯记录相比较, 其记录的气候波动与全球具有一致性, 显示与北极地区存在着古气候的遥相关. 研究表明, 石笋记录所反映出的古季风环流变化的直接动力可能来自全球冰量变化, 即主要受北半球日照辐射强度、北大西洋冰漂碎屑带的扩张以及低纬度太平洋海表面温度变化等因素的影响. 根据d18O值进行了温度计算, 获得了研究区冰期(相当于深海同位素6阶段的中后期, 平均为8.1℃, 最低为－1.43~0.65℃)与间冰期(相当于深海同位素5E段, 平均为18.24℃)之间的年均温差达10℃左右(与冰芯记录的温度变化幅度大约为10℃, 大体相一致), 显示东亚夏季风与冬季风环流强度具有显著的差异. 通过对3个石笋的精确测年, 确定倒数第2次冰期的终止点Ⅱ的年龄为129.28±1.1 ka, 这一界线的年龄代表了末次间冰期开始的年代, 即是中更新世与晚更新世的分界年龄, 与冰芯和深海SPECMAP氧同位素曲线上末次间冰期的起始年龄相一致.     

济州岛西南泥质区近2300 a来环境敏感粒度组分记录的东亚冬季风变化

对位于东海陆架济州岛西南泥质区的B2孔进行了沉积物粒度分析, 从中提取出了对沉积环境变化敏感的粒度组分. 研究表明该敏感组分的粒级含量和平均粒径变化主要受东亚冬季风的强弱变化制约. 根据以上粒度指标与AMS14C测年相结合建立了近2300 a东亚冬季风高分辨率的时间变化序列. 结果表明近2300 a东亚冬季风变化和中国东部气候变化序列有较好的一致性, 可以划分为四个阶段: 1900 aBP (50 AD)以前和1450 ~ 780 aBP (500 ~ 1170 AD)这两个阶段东亚冬季风相对较弱, 与气候变化的暖期相对应; 1900 ~ 1450 aBP (50 ~ 500 AD)和 780 ~ 219 aBP (1170 ~ 1731 AD)两个阶段为东亚冬季风强盛期, 与气候变化的冷期对应, 后者为近2300 a以来最寒冷的气候阶段, 对应于小冰期. 其中各阶段内部东亚冬季风有明显的次级波动. 在1900 aBP (50 AD)和780 aBP (1130 AD)前后有两次明显的阶段性的气候由暖转冷突变事件, 后者可能与全球尺度大气环流的改变有关.     

青海湖全新世硬水效应随时间变化性及其对沉积物~(14)C年龄的校正

通过研究青海湖全新世硬水效应变化与大气~(14)C浓度(X_(atm))之间的关系,确定了湖水溶解无机碳(DIC)与大气~(14)C浓度之比值(X_(DIC)/X_(atm))约为0.790.利用已知X_(atm)随时间变化曲线重建了青海湖全新世的硬水效应,并对沉积物年龄作了相应校正.结果表明,青海湖全新世沉积物(有机质)~(14)C年龄偏老主要缘于湖泊硬水效应,从全新世早期的1000a左右升高到核爆近前的2300a左右,核爆效应之后2005AD又降至1500a左右,其变化至少在很大程度上受控于X_(atm)的波动(对应于以上3个时期,根据X_(atm)所恢复的硬水效应分别为1100a、2150a、1313a).在此基础上,利用硬水效应校正表对青海湖全新世沉积物~(14)C年龄进行了分阶段校正,基于此校正年龄的红度曲线较好地响应了9000-8000cal aBP、6000-5000cal aBP、4200-3800cal aBP、3500-2500cal aBP、1200-1000cal aBP和600-150cal aBP等全球性冷事件.     

南海北部末次间冰期早期的突然降温事件

南海北部陆坡ODP1144站96.49-137.6 mcd 1)井段的高分辨率浮游有孔虫定量分析与δ18O测定表明末次间冰期(MIS 5.5即5 e)内发生过一次表层海水突然降温的事 件, 冬季水温下降幅度可达7.5℃, 表层水δ18O值也下降1.2‰. 此次降温事件在西欧和北大西洋均已发现, 相互可以对比, 但南海记录的降温事件更加强烈. 此次事件推测由中低纬地区而非极地冰盖引起; 由于黑潮标志种Pulleniatina obliquiloculata对此次降温事件反映最为强烈, 有可能与西太平洋低纬度地区的古海洋学变化有关. 此次事件可认为属“新仙女木期”式的降温, 表明末次间冰期气候的变异性.     

末次冰消期亚洲季风突变事件的精确定年: 以贵州衙门洞石笋为例

通过贵州衙门洞Y1石笋33个U/Th年龄和1020个氧同位素数据的分析, 重建了西南地区末次冰消期至全新世早期(16.2~7.3 ka BP)平均分辨率达9 a的亚洲夏季风演化特征. 该时段发生的气候突变事件, 在Y1石笋记录中得到明显揭示, 类似格陵兰冰芯记录的GI-1e~GI-1a事件(GIS)可以定义末次冰消期亚洲季风突变事件的中国基准(CIS)为A.1e~A.1a, Y1石笋d ¹⁸O值记录这些事件的开始时限分别为: (14750±50), (14100±60), (13870±80), (13370±80) 和(12990±80) a BP; A.1a结束进入YD事件为(12850±50) a BP, YD结束进入全新世为(11500±40) a BP, 其中BA转换(A.1e开始)和YD转换前后d ¹⁸O值有3‰的变幅. Y1记录区域对比表明亚洲季风在早全新世期间总体增强的趋势在各地区并没有显著的相位差异, 因而不支持东亚和印度季风在轨道尺度上的反相位关系. Y1记录支持近10年来石笋研究的结果, 即亚洲季风气候变化的驱动机制除了主导的太阳辐射、大西洋径向环流(MOC)及热带辐合带 (ITCZ) 运移外, 短尺度上的季风变化和太阳活动密切相关.     

二次离子质谱技术在季节分辨石笋δ~(18)O分析中的应用

尝试利用二次离子质谱(SIMS)技术,采用国家一级标样(GBW04481)Oka方解石和美国威斯康星大学标样UWC-3方解石,对长江中游清江和尚洞洞穴碳酸盐沉积物HS4石笋的8.3ka BP时段(236.3~235.6 cm)进行了季节分辨率的?18O原位分析,探讨了利用季节分辨SIMS?18O所呈现出的年际旋回对石笋进行相对定年的可能性;并通过SIMS法与常规法?18O值的比较,分析了两者间偏差产生的可能原因.以Oka作外标,利用Cameca IMS 1280离子探针在3个工作日内对UWC-3进行了氧同位素分析,获得的测量结果(?18OVPDB=?17.85‰±0.22‰,1SD)与其推荐值(?18OVPDB=?17.83‰?0.08‰)在误差范围内一致,说明仪器稳定性良好、测试方法可靠.用SIMS法获得的HS4石笋?18O季节分辨率记录,则呈现出较为显著的年际旋回特征,其旋回总数与同段石笋Mg/Ca比及石笋反光微层图像中所呈现出的年层总数一致,有望为不具备清晰年纹层石笋的相对定年提供一个新的方法.与常规法?18O分析结果相比,HS4石笋SIMS法?18O值系统偏负0.90‰,且季节性差异增大,其主要原因可能是缘于样品中细微裂隙、孔洞和包裹体的存在,同时亦不排除石笋中有机质的存在对SIMS?18O值可能造成的影响,说明要获得与常规法?18O值相符的SIMS?18O值记录,石笋样品的致密度和纯净度均至关重要.     

全球大洋混合层深度的计算及其时空变化特征分析

本文利用2005-2009年的全球网格化Argo数据,分别采用温度判据和密度判据计算了全球大洋混合层深度(Mixed Layer Depth, MLD),讨论了障碍层(Barrier Layer, BL)和补偿层(Compensated Layer, CL)对混合层深度计算的影响,得到了合成的混合层深度,并研究了其时空变化特征. 研究表明:(1)在赤道西太平洋(10°S -5°N,150°E-150°W),孟加拉湾,热带西大西洋(10°N-20°N,30°W-60°W)是障碍层高发区域. 冬季的北太平洋副热带区域(30°N附近)以及东北大西洋(40°N-60°N,0°-30°W)是补偿层发生的区域. (2) 在各个半球的夏季MLD都比较浅,在各个半球的冬季MLD则普遍比较深. 北太平洋和北大西洋的MLD的分布和变化比较相似,印度洋MLD受季风影响显著,呈现半年周期变化. 太平洋和大西洋的MLD 的经向分布大致呈现出"两端深,中间浅"的拱形特点. (3)混合层深度距平场EOF第一模态时间变化为周期的年信号,北太平洋和北大西洋、南大洋(尤其是南极绕流区)都是MLD变化剧烈的海域,第二模态显示全球大洋混合层深度距平存在着一个半年的变化周期.     

祁连山东段天桥沟-黄羊川断裂古地震活动习性研究

天桥沟-黄羊川断裂位于祁连山东段主峰冷龙岭以东,是祁连山东段的重要活动断裂之一。该断裂以关家台为界分为东西2段,全新世以来均有过明显的活动。沿断裂开挖了6个古地震探槽,通过综合对比得到了该断裂全新世以来的7次古地震事件和1次历史地震事件,其年代分别为事件Ⅰ(10743±343)aBP,事件Ⅱ(9038±39)aBP,事件Ⅲ(7050±577)aBP,事件Ⅳ(4847±185)aBP,事件Ⅴ(3562±190)aBP,事件Ⅵ(2476±194)aBP,事件Ⅶ(1505±253)aBP,事件Ⅷ为1927年古浪8级大地震。这表明该断裂可能也参与了1927年古浪8级地震的活动。各次古地震事件在时空分布上相对较均匀,大致具有准周期复发的特征     

重庆新崖洞XY2石笋δ18O记录的57~70 ka BP古气候变化及其对D-O和H事件的反映

重庆新崖洞XY2石笋57~70 ka BP之间的高分辨率δ¹⁸O记录在相当于冰芯记录中的D-O 18暖事件时期, 复现了冰芯记录中的“缓慢变冷, 快速变暖”的气候转换特征. δ¹⁸O在59和64 ka BP分别有极小值, 反映气候相对暖湿, 夏季风较强; 而在60 ka BP有极大值, 夏季风较弱. 它们分别对应于北半球高纬度记录中的Dansgaard-Oeschger(D-O)17至18暖事件以及Heinrich 6(H6)冷事件. 这与葫芦洞(Hulu)MSL石笋的记录相当一致, 但是两者与董歌洞(Dongge)D4石笋的记录差异较大. 这说明石笋δ¹⁸O记录在反映夏季风变化时, 空间上既有相似之处, 又有明显差别. 要取得中国东部夏季风变化的整个格局, 多地点多记录的研究工作是十分必要的. 此外与深海氧同位素记录不同的是, 高分辨率石笋δ¹⁸O记录均显示在MOIS4的最冷时期(64~65 ka BP)中国东部地区的气候对应于D-O18暖事件, 说明海陆相的气候变化是有差异的.     

两万年来的中国多年冻土形成演化

利用大量的古多年冻土遗迹和古冰缘现象,并佐以古冰川、孢粉及动物化石等资料,重建了20ka以来中国多年冻土演化进程.结果表明,在末次冰期最盛期(LGM,或末次多年冻土最大期LPMax),中国多年冻土面积达到了5.3×10^6~5.4×10^6km^2(现今中国多年冻土面积的3倍多),而全新世大暖期(HMP,或末次多年冻土最小期LPMin),中国多年冻土面积曾缩减至0.80×10^6~0.85×10^6km^2(约为现今中国多年冻土面积的50%).按照古冻土遗迹的年代及分布等特征,在确定LGM和HMP两个主要时段的冻土格局基础上,将20ka以来中国多年冻土演化进程划分为7个阶段:晚更新世LGM(20000~10800aBP)多年冻土强烈扩展,达到LPMax;早全新世气候剧变期(10800至8500~7000aBP)多年冻土较稳定但相对缩减阶段;中全新世HMP(8500~7000至4000~3000aBP)多年冻土强烈退化阶段,多年冻土缩减到LPMin;晚全新世新冰期(4000~3000至1000aBP)冻土扩展阶段;晚全新世中世纪暖期(1000~500aBP)多年冻土相对退化阶段;晚全新世小冰期(LIA, 500~100aBP)冻土相对扩展阶段,以及近代升温期(近百年来)多年冻土持续退化阶段.本文重建了各时段内古气候、古地理环境以及多年冻土分布范围和其他特征.     

黄河源区日玛曲流域古堰塞湖的沉积特征及环境意义

在黄河源区支流日玛曲河谷发现第四纪湖相沉积,以含砾粉砂、粉砂、粘土互层组合为特征,形成河流的第一阶地基座。通过对该剖面野外岩性观测、^14C测年分析,探讨了古湖形成时代及成因,以及古湖发育时期周围的植被与环境。研究结果发现,古湖形成于3120aBP前后,可能属于地震堰塞湖,于640aBP以后出现决堤事件。     

石笋记录的年际、十年、百年尺度气候变化

通过石笋微层沉积响应自然周期过程的分析 ,再次获得石笋微层韵律基本按年旋回的认识 .在连续石笋年层序列中发现持续十年以上的气候异常以及各种类型的气候快速变化 :均值突变、变率突变、趋势突变、周期突变 .石笋年层记录了从年际到十年、百年各种时间尺度的气候波动 ,是研究历史时期短尺度气候变化的有力材料 .