渤海湾西MIS3阶段海侵边界探讨

渤海湾西天津南部平原区是研究海侵和海平面变化的天然理想场所.基于2个钻孔(ZKQ1孔和ZK1孔)沉积特征、测年(AMS 14C)及微体古生物和生物壳体等综合研究,推测研究区MIS3阶段第2海侵的最大影响边界在ZK1孔和ZKQ1孔两孔之间,界线西侧表现为河湖相的陆相沉积,界线东侧为滨海湖沼的过渡相沉积,该位置即是现今黑龙...     

渤海湾西北岸MIS3阶段以来的海侵特征

晚更新世以来渤海湾沿岸普遍出现三期海侵,不同学者通过钻孔以及古海岸遗迹分析探讨了渤海湾西岸、南岸晚更新世以来的海侵沉积演化及海平面变化,而渤海湾西北岸地区晚更新世海侵沉积特征、古生物特征及海侵层对比缺乏系统的研究。本文通过对渤海湾西北岸多个钻孔岩心进行年代学、沉积学和微体古生物研究,建立了研究区不同构造单元的40 m以浅的标准地层层序、年代格架,划分了微体古生物组合带。研究区MIS3阶段以来共发育两期海侵,MIS3阶段海侵年代为35210~37658 cal.a BP,MIS1阶段海侵年代为7050~11310 cal.a BP。受古气候变化、古地貌和新构造运动影响,两期海侵层的空间分布和岩相古地理特征差异明显,MIS1阶段海侵规模大于MIS3阶段,MIS1阶段海侵为潟湖沉积体系,MIS3阶段海侵为潮坪－河口砂坝沉积体系。     

苏北平原MIS 3阶段海侵事件的沉积记录

MIS 3阶段的气候与环境是古气候与古环境研究的热点,该阶段中国沿海地区的海侵过程是沿海平原环境演化的重要事件。根据苏北平原宝应By1钻孔的 14 C年代结果和沉积特征、微体生物组合特点,确认苏北平原MIS 3阶段存在明显的海侵事件,潮滩与泻湖相沉积层的厚度约7m,深度在By1孔19~26m,海相层位于长江三角洲地区的典型末次冰盛期的硬粘土层之下,14 C年代在距今26~39ka之间,属于MIS 3阶段的沉积,岩芯沉积物的沉积构造以水平的薄层砂质粉砂沉积为主。沉积物中大量的海相有孔虫壳体在研究的岩芯段中是最丰富的; 此外,还发现咸水环境下的Sinocytheridea impressa (Brady),Spinileberis pulchra与Spinileberis furuyaensis,Neomonoceratina chenae Zhao,Keijella bisanensis (Okubo)等形类壳体; 该段岩芯中的植物残体、碳屑也很丰富,有机质含量丰富,显示比较封闭的弱动力环境,指示了潮滩、泻湖沉积环境。     

渤海湾西晚更新世以来3期海侵与古河道研究

通过对钻孔岩心详细的沉积特征、微体古生物、测年(AMS 14C、OSL)等综合研究,表明研究区晚更新世以来受到区域性的3期海侵事件影响,多表现为边缘海滨海湖沼相沉积。同时,追踪了3期海侵最大影响边界：晚更新世早期最大海侵(第3海侵层)位于唐官屯-西长屯-梁头镇;晚期最大海侵(第2海侵层)位于大黄洼-三呼庄一带;全新世海侵(第1海侵层)使整个研究区受到影响,其最大影响边界需进一步开展向西追踪工作,前人资料显示可西至文安县。另外,晚更新世以来发育4期古河道,且影响和制约海侵层及影响范围。二者相互作用,形成晚更新世以来的海陆交互沉积地层格架和滨浅海冲海积平原。利用年代学及深海氧同位素MIS(Marine isotope stages)1、3、5阶段3期海侵层标志层位等,对4期古河道形成时代进行了限定。结果表明,自下而上的4期古河道形成于MIS 5、MIS 4、MIS 3晚期-早全新世早期、晚全新世。研究结果可为该区域晚更新世以来的古地理演变、陆海变迁及水工环地质调查提供重要的地学资料。     

福建泉州湾海岸带MIS 3阶段以来的海侵—海退过程

海岸带是海陆相互作用的敏感地带,是沿海地区研究第四纪海侵—海退过程的理想场所。基于福建泉州湾沿岸两个第四纪钻孔岩芯(DZ01、DZ02),以地层岩性和岩相组合特征为基础,利用加速器质谱碳同位素(AMS-¹⁴C)和光释光(OSL)两种测年方法建立地层年代框架,结合泉州湾现代沉积物具有指相性的地球化学元素含量统计分析结果,运用地球化学元素比值、有孔虫和介形类环境指标判别晚更新世以来的海侵地层,对比区域钻孔资料,探讨了泉州湾MIS 3阶段以来的海侵—海退过程。结果表明:Sr/Ba、Mn/Fe在泉州湾不同水深海相沉积物中变化规律明显,适宜作为泉州湾海岸带海相及海陆过渡相沉积物的指相元素,其界限值分别为Sr/Ba>0.16、Mn/Fe<0.23;泉州湾MIS 3阶段以来发生过两次海侵—海退过程。第一次海侵发生于MIS 3阶段,对应区域上的“福州海侵”,其极盛期发生在距今约35 ka;第二次海侵发生在全新世,对应于区域上的“长乐海进”,其极盛期发生在距今约7～4ka。研究成果对于重建海岸带沉积环境变化历史、深入认识海陆相互作用及预测未来环境变化具有重要意义。     

MIS 3阶段以来河北黄骅北部地区海侵与气候期对比

依据渤海湾顶南侧、河北省黄骅北部地区4个钻孔岩芯样品微体古生物学、孢粉地层学研究以及沉积构造与地球化学背景分析,讨论了该地区MIS3阶段以来海侵期与气候期对比、海侵层中潮坪与浅海沉积单元的判别、沉积作用对孢粉和海侵记录的影响。依据海相世系微体生物出现确定的海侵层,可分为滨岸浅海～河口湾、潮坪、泻湖、分支河道、边滩、滨海低地、河间地～洪泛盆地等不同环境;含有孔虫或广盐海相介形类的地层,除了局部河流进积～退积作用,尚不能排除风、水、鸟的搬运,包括风暴潮的影响,并非是与海水体积变化有关的海平面变化;海侵层中的潮坪～浅海沉积单元才与海水深度有关,其他海水之上形成的地层所见海相微体生物,是地壳沉降背景下风暴潮和其他动力搬运的埋葬群,与海面变化无关,甚至仅是在东部沿海大平原构造沉降背景下河口位置向陆地移动的结果;海侵的发生与海域的扩大以及夏季风强度增大,物源区植被状况好转,造成海侵层出现乔木花粉,但是为异地埋藏。一般说来,还原背景下的沉积地层孢粉记录丰富;弱氧化～弱还原背景下的沉积地层孢粉相对较少,但也可能出现孢粉丰富的特例,氧化背景下沉积地层孢粉更稀少,全新世大暖期结束于约5kaB.P.。沉积学研究,包括对同期异相和突发事件沉积作用的理解,对晚第四纪研究是十分重要的。     

渤海湾盆地古近纪海侵问题研究进展及展望

有关渤海湾盆地古近纪是否发生过海侵的问题争论了二十多年,至今尚无定论。尽管“海侵”论者提供了矿物学、岩石学、古生态学以及地球化学等多种标志,但是因为这些标志与标准海相标志比较,都有一定差别,而且至今没有发现确实可靠的海侵通道和明显的海相性递增现象,所以又出现了“海泛”论、“海啸”论和“陆相”论。几种观点长期并存,笔者认为要解决这一问题,可以从四方面入手①深入研究渤海湾盆地的构造背景,推断海侵通道存在的可能性;②进一步厘定已有的海相标志的准确性;③寻求新的、唯一的能区分海陆相成因的证据;④搜集国外在相关层位有类似沉积的地区,进行对比研究,并探索其成因。     

MIS 3 晚期典型阶段气候模拟的初步研究

我国大量地质资料反映了全球海洋氧同位素3阶段(MIS3)晚期具有间冰阶海侵、暖湿的气候环境特征.对这一阶段的气候成因论证,将为现代温室效应的气候增温提供重要的历史相似型.本文使用含有陆面过程的全球9层大气环流谱模式(AGCM+SSiB),采用地球轨道参数驱动的太阳辐射、北半球第四纪冰盖和东亚植被预置的下垫面对35kaB.P.气候进行了敏感性模拟试验.研究结果表明:(1)MIS3晚期中、低纬度大部分大陆全年温度增加,欧亚大陆腹地气温增高主要是冬季增温贡献,反映太阳辐射变化通过大气环流作用引起的更加显著的气候效应.南北海陆水汽交换的加强首先使低纬度季风区降水收益.(2)相当于LGM50%规模的第四纪冰盖不仅仅具有高纬度区降温效应,还强化了辐射纬向差异造成的南北温差,从而增强了水汽从低纬度区向高纬度区输送的能力,使青藏高原、南亚和非洲季风区的降水进一步增加.(3)35kaB.P.东亚植被对辐射的低纬度区增温具有增强效应,而对冰盖高纬度区降温具有减缓效应,结果扩大了欧亚内陆的降水增加范围,使中国高降水带向北推移.(4)中国各大区域35kaB.P.气候类型不尽相同.当中国东部与太平洋在同纬度带的热力差异减小时,东西向水汽输送减弱,造成东部沿海降水减少;但当欧亚大陆与低纬度区海洋温差增大时,南北水汽交换加强,有利于我国内陆降水增加.     

中国热带MIS 3气候特征探讨

本文根据30多个古气候分析实例,探讨中国热带MIS3气候波动的相位特征、变幅特征和周期特征.MIS3为回暖期,曾出现早、晚2个暖期,晚期比早期更暖.MIS3的气候与现今的气候相比较,东部热带以热湿为主,年均温比今高1°～2℃或2°～2.5℃,年降水量比今多700mm或400～500mm;西部热带以凉湿为主,年均温与今相似或约低1.5℃,年降水量比今多700mm左右.MIS3期间出现2个冷-暖-冷的旋回,平均周期为17.5ka,这与岁差周期大体相符.中国热带MIS3的气候波动不仅有万年尺度的地球轨道周期,也有千年尺度的周期,后者与太阳辐射总量本身的变化有关.     

青藏高原甜水海盆地MIS 3阶段湖泊沉积与环境变化

青藏高原西北部甜水海盆地地处内陆干旱区和喀喇昆仑山的东侧雨影区,气候环境极端干旱。但多次考察结果揭示晚更新世时期存在着大湖和高湖面的地质证据。为了探讨该地区过去气候与环境的演变历史,在甜水海盆地（海拔4840m）进行钻探采得沉积岩芯56.32m（TS95）,通过对沉积岩芯其中一段的粒度、生物、同位素及地球化学多指标综合分析,探讨了MIS3时期甜水海地区气候环境演化过程。沉积岩芯显示沉积物岩性变化频繁,记录着湖面多次波动、沉积环境多变的演化过程,分别在59～56kaB.P.,49～47kaB.P.,45～41kaB.P.,35.5～34.0kaB.P.和28～25kaB.P.期间存在高湖面和湖水稀释。在其多环境指标的记录中,Heinrich事件和D-O旋回均有反映,揭示了全球变化信号在研究区的响应。同时,不同高湖面阶段内部环境波动也较明显,差别较大,其产生原因也各有不同,归结为3种情况:1)由于气候变暖导致冰雪融水补给增加而产生的高湖面;2)由于冷湿气候导致的高湖面;和3)由于暖湿气候导致的高湖面。本研究揭示出了MIS3时期气候频繁波动的特征和气候的不稳定性。     

古盐度指标与渤海湾盆地古近系海侵事件初探

盐度是水体最基本的属性之一,古盐度是古环境、古气候和古生物研究中常用的指标.对来自不同海域的现代水体盐度和沉积物地球化学数据进行整理,发现硼/镓(B/Ga),锶/钡(Sr/Ba)和硫/总有机碳(S/TOC)等比值与水体盐度具有显著的相关性,可有做作为示踪水体盐度的指标.这些化学元素的双变量图显示,每个指标的不同阈值指向...     

郑州织机洞遗址MIS 3阶段古人类活动的环境背景

MIS3阶段,即深海氧同位素第3阶段,是末次冰期中气候比较温暖湿润的时期。大量的考古调查资料表明,这个阶段也是末次冰期中人类活动最活跃的时期,当时不仅人类遗址的数量明显增多,而且石制品也较前也有较大的进步和发展。人类活动与气候环境之间的耦合关系似乎暗示着两者之间存在着某种内在的联系,适宜的气候环境可能是导致人类活动活跃的重要原因。河南郑州织机洞遗址是我国北方重要的旧石器文化中-晚期洞穴遗址,包括上、中、下3个文化层,其中,下文化层距今5.0～3.5万年,属MIS3阶段。本文试以织机洞遗址下文化层为主要研究对象,结合洞外黄土-古土壤剖面的研究,就我国中原地区MIS3阶段人类活动的环境背景做一初步的分析。分析结果表明,在这一阶段,中原地区属于暖温带草原-森林草原环境,气候比较温暖湿润,适宜于人类生活。其中,距今5.0万年前后的MIS3阶段早期,是MIS3阶段中气候最为适宜的时期,也是人类活动最为活跃的时期,当时生长有落叶阔叶树的暖温带森林草原环境,为MIS3阶段旧石器文化的繁荣和发展提供了重要的环境背景。     

青藏高原及周边地区MIS 3中期冰进探讨

随着ESR,OSL以及CRN等新技术被应用到第四纪冰川测年,青藏高原及周边山地的许多地区建立起了第四纪冰川演化的年代序列,研究人员在青藏高原南缘和东缘发现末次冰期最大规模古冰川作用出现于末次冰期的间冰阶(MIS 3),而不是末次冰期晚阶段(MIS 2)。对该区域内已获得的测年资料进行总结,发现在兴都库什山、喜马拉雅山、昆仑山、念青唐古拉山、唐古拉山、喀喇昆仑山、横断山、祁连山、天山、帕米尔高原以及台湾山地等(共30个点)都存在MIS 3山地冰川前进的年代数据,其中,虽有部分点的数据精度和可靠性不高,但不可否认青藏高原及周边山地曾发生MIS 3山地冰川前进的事实,且多数年代数据都集中于MIS 3中期。通过年代学资料与古环境记录的综合分析,笔者初步得出: 在季风环流控制区,MIS 3(中期)冰进可能是由于该阶段中期的冷期(也可能是古里雅冰芯记录中47~43kaB.P.两次冷事件的直接作用)结合较丰富的亚洲季风降水造成; 在西风环流主要控制区,如天山、帕米尔地区与西昆仑山,虽然在MIS 3时由于冰盖退缩,高纬度的冷高压减弱,使得西风急流北支北撤,西风强度有所减弱,但相对LGM时大洋的温度还是较高,蒸发旺盛,因而西风环流可为上述地区带来较多的降水,配合MIS 3中期的低温致使冰川前进。用多种技术方法交叉对冰川遗迹进行系统定年,是现阶段第四纪冰川研究面临的重要内容,还应注意季风与西风气候系统下冰川演化模式可能存在的异同。     

青藏高原东缘都江堰湖相沉积MIS3a阶段的快速气候变化记录

深海氧同位素第3阶段晚期(MIS3a)是青藏高原较为特殊的暖湿时期, 为了解这一时期高原东缘的气候变化细节, 利用AMS14C定年和粒度、总有机碳、正构烷烃等环境代用指标提取了四川都江堰湖相沉积剖面的相应记录.经过校正后的日历年龄显示此剖面沉积于43.6~34.6 kaBP期间, 记录了千年尺度的D-O旋回事件, 其分布时段分别为: DO11(43.6~41.8 kaBP), DO10(41.8~39.2 kaBP), DO9(39.2~37.7 kaBP), DO8(37.7~35.5 kaBP), DO7(35.5 kaBP~未见顶).该剖面总有机碳曲线与南京葫芦洞石笋和格陵兰冰心(GRIP)氧同位素曲线的对比表明, 该区域气候记录对全球高纬地区的冰量变化和亚洲季风演化具有响应; 而中纬度太阳辐射岁差对该区域气候波动的控制作用较强导致了细节上存在差异.      

西太平洋深层西边界流研究进展

中国科学院西太平洋科学观测网实现了对西太平洋深层西边界流的长期连续和组网观测。基于观测网获取的数据并结合模式数据,逐步摸清了深层西边界流在雅浦—马里亚纳海沟连接区季节性入侵西太平洋的路径、流量和动力机制,揭示了地形罗斯贝波引起的深层季节内振荡特征和能量来源,发现了深海与上层海洋和气候变化联系的“高速公路”,改变了以往“深海是死水、杂乱无章和非常缓慢变化”的传统认知,就该方面的创新进展进行了总结,并讨论了下一步太平洋深层环流的观测和研究设想。     

云南大阴洞遗址MIS 3阶段以来的环境变迁与人类活动

大阴洞遗址是云南目前发现的规模最大的早期洞穴墓地, 开展大阴洞遗址晚更新世以来的生态环境变迁及人类活动历史研究, 对探讨中国西南地区古人类活动及其环境适应性等科学问题具有重要意义。本研究通过沉积学原理结合粒度指标分析, 还原了大阴洞地层沉积演变过程, 解释了地层年代倒转现象, 复原了原始沉积物被片流搬运再沉积的过程; 在此基础上利用孢粉、炭屑指标分析研究区域内的生态环境与人类活动。大阴洞剖面深度为269 cm, AMS ¹⁴C测年结果显示剖面原始沉积年代大致为>45473 cal.a B.P. 至851±71 cal.a B.P.; 剖面沉积物孢粉、炭屑分析结果显示, 研究区MIS3阶段以来森林植被资源丰富、气候变化显著, 至少在4万年前就已经有人类活动。MIS3阶段植被面貌变化明显, 早期以落叶乔灌木林为主, 中期主要为针叶-落叶阔叶混交林, 晚期则以热带-亚热带常绿阔叶林为主, 气候经历了凉湿→冷→暖湿的变化, 炭屑浓度指示人类活动强度总体由弱到强; 末次冰消期至全新世早期植被面貌以落叶阔叶林为主, 气候温和, 人类活动强度较弱; 全新世晚期森林植被主体为落叶阔叶乔灌木, 气候虽然偏凉干, 但古人类已开始经营稻作农业, 完成了生业模式、生存策略的改变。本研究为中国西南地区MIS3阶段以来的生态环境、气候变迁及其对早期人类活动的影响等深入研究提供了参考依据。

     

神农架泥炭记录的MIS3阶段环境变化及千年尺度气候波动

地处典型东亚季风区的神农架大九湖盆地有华中地区面积最大、海拔最高的亚高山泥炭沼泽湿地。对盆地中心部位钻孔DJH-2中821~430cm泥炭沉积进行花粉浓缩物 AMS14C 测年,经校正发现其沉积时段为59.8~26.1kaB.P.,与MIS 3阶段相对应。研究显示,在MIS 3阶段研究区气候环境适宜植被的生长和有机质的保存,基于α-纤维素δ 13C 重建的大气湿度显示平均为72% 的湿度值总体略高于全新世晚期,且MIS 3早期(60~49kaB.P.)和晚期(38.5~26.1kaB.P.)较高,大气湿度平均为75% 和72%,中期(49.0~38.5kaB.P.)略低,平均69%,温度则由早期到晚期呈现逐渐降低趋势。高分辨率的泥炭记录显示千年尺度的气候变化呈现5个波动旋回,期间出现的4次冷干事件与H冷事件一一对应,并且存在多次暖(温)湿事件对应于D-O暖事件。此段沼泽沉积是大九湖对这一时期东亚夏季风强度明显增强的直接响应,与全球众多记录对比揭示出MIS 3阶段神农架泥炭记录在岁差尺度东亚夏季风环流强度主要受太阳辐射控制,其功率谱分析显示存在的多个显著周期为千年尺度上东亚夏季风强度主要受太阳输出量控制的观点提供了有力支持。     

中国西部山岳冰川MIS3b冰进的初步探讨

对横断山的沙鲁里山、祁连山东段的冷龙岭、天山西段托木尔峰南麓的阿特奥依纳克河流域等3个地区7个研究点的第四纪冰川作用开展了深入研究,应用ESR测年技术在7个研究点特定的地貌部位共获得12个对应于MIS3(56~36 ka BP)的测年结果,且年龄基本上都对应于MIS3b(54~44 kaBP).结合已有的研究资料,并对MIS3气候特征进行综合分析,研究表明:MIS3强大的季风环流带来的丰富降水与MIS3b冷阶段的组合是川西高原的沙鲁里山与祁连山东段冷龙岭MIS3b冰进的主要原因,而天山西段阿特奥依纳克河流域MIS3b冰进则是不稳定的西风波动带来的丰富降水所致.这3个地区沉积有该次冰进的冰碛物.     

QX01孔记录的渤海湾西岸沿海低地MIS3晚期以来的河道充填与环境演化

在渤海湾沿海低地地区获得1个30m的全取心机械钻孔(QX01孔),对样品进行了沉积岩石学分析、底栖有孔虫鉴定、硅藻鉴定和粒度分析,结合AMS 14 C和OSL测年,重建了研究区晚更新世以来的古河道充填及环境演化过程。结果显示QX01孔自下而上可以分为6段:(1)30~29.72 m,陆相洪泛沉积;(2)29.72~29.4m,海侵沉积,43.5ka BP;(3)29.4~17.7m,砂质沉积物,河道填充沉积,37.9~29.7ka;(4)17.7~13.2m,沉积物由砂质变为黏土质,29.7~8ka,由河道填充转为浅湖沼环境;(5)13.2~5m,8~4ka,全新世海侵沉积,沉积环境由陆相转为海陆过渡相,6 000~5 750cal BP海侵达到最强,之后逐渐退出该区;(6)5m以上,洪泛沉积,约1.7ka至今。沉积环境与海面具有很好的响应,MIS 4或6阶段时,海面较低,河流下切,形成古河道,下切最深处位于现代高程为-24.2m。MIS3阶段早期时,海面上升,37.9ka河道开始填充,至29.7ka填充完成,对应高程为-11.8m。末次盛冰期至早全新世时为浅湖沼环境,沉积作用停止或速率非常低。随着末次盛冰期的结束,海洋作用增强,进入全新世海侵沉积阶段,8~4ka cal BP。之后,沉积作用停止,至1.7ka以来,随着河流作用的不断增强,该区变为河流控制的洪泛沉积为主。同时,发现了两次沉积间断,分别发生在末次盛冰期的低海面时期和4~2ka时的海水退出、河流沉积尚不充分时期。