中国东部(105°E以东)第四纪冰川研究回顾、进展及展望

中国东部(105°E以东)第四纪冰川及其演化可为中国东部乃至东亚地区古气候环境重建提供基础信息及关键证据,正确认知冰川发育条件及正确运用冰川遗迹判别标准又是重建中国东部第四纪冰川及其演化的关键。中国东部中低山地第四纪期间冰川发育与否,即泛冰川论与有限冰川论的争议由来已久。近年来,山东与周边地区中低山及沿海丘陵带的"第四纪冰川"研究波澜再起。在较系统地回顾中国东部第四纪冰川研究历史及新近出现争议的基础上,结合冰川发育条件、山地冰川地貌组合、判别原则与识别依据、中国东部数座中高山地存在无争议且形态清晰的冰川地形及其测年资料以及东亚古气候环境演化记录等再次指出:中国东部仅有台湾山地、长白山、贺兰山与太白山等数座主峰海拔超过2 500 m的中高山地保存有晚更新世以来的冰川作用地形。其余山地及海拔更低的丘陵带在第四纪期间任何一次冰川作用中均未达到与当时冰期气候相耦合的高度,不存在泛冰川作用。已报道的"冰川遗迹"皆为各种形似地质地貌现象的系统误判,其确切成因及环境意义有待深入探讨。     

渐趋完善的第四纪冰川研究范式——记第四届中国第四纪冰川与环境变化研讨会

冰川是气候变化敏感的指示器,第四纪冰川研究在地球科学中占有重要的地位。2017年8月,第四届中国第四纪冰川与环境变化研讨会在兰州成功举办。与会专家认为,地貌学与沉积地层学的结合以及测年技术的发展,使中国第四纪冰期划分研究取得长足进展,不仅建立了80万年以来可与MIS进行比对的中国第四纪冰期与间冰期演化序列,还推动了中国第四纪环境变化研究的深入。通过研讨和交流,绝大多数专家认为中国东部中低山地某些疑似的第四纪冰川遗迹完全可以用非冰川成因予以解释,在今后的研究工作中应加强岩石地貌、气候地貌和外动力地貌过程的综合研究,尤其需要加强诸如颤痕等微观冰蚀地貌的分类、形成机制和环境意义研究。适时指出泛冰川论的缺陷和不足是本领域科学家的历史责任和使命担当,进一步开展具备科学事实、科学理论和科学观念的研究,从而完善中国第四纪冰川理论。建议国家级学会组织编制第四纪冰川遗迹调查与评价技术规范,加强全国高校自然地理学等相关专业的教师培训工作,同时加大冰川学、地貌学的科学普及力度。     

中国东部（105o E以东）第四纪冰川研究回顾、进展及展望

中国东部（105^o E以东）第四纪冰川及其演化可为中国东部乃至东亚地区古气候环境重建提供基础信息及关键证据,正确认知冰川发育条件及正确运用冰川遗迹判别标准又是重建中国东部第四纪冰川及其演化的关键。中国东部中低山地第四纪期间冰川发育与否,即泛冰川论与有限冰川论的争议由来已久。近年来,山东与周边地区中低山及沿海丘陵带的“第四纪冰川”研究波澜再起。在系统地回顾中国东部第四纪冰川研究历史及新近出现争议的基础上,结合冰川发育条件、山地冰川地貌组合、判别原则与识别依据、中国东部数座中高山地存在无争议且形态清晰的冰川地形及其测年资料以及东亚古气候环境演化记录等得出：中国东部仅有台湾山地、长白山、贺兰山与太白山等数座主峰海拔超过2 500 m的中高山地保存有晚更新世以来的冰川作用地形。其余山地及海拔更低的丘陵带在第四纪期间任何一次冰川作用中均未达到与当时冰期气候相耦合的高度,不存在泛冰川作用。已报道的“冰川遗迹”皆为各种形似地质地貌现象的系统误判,其确切成因及环境意义有待深入探讨。     

ON PROFESSOR SHI YAFENG'S CONTRIBUTION TO QUATERNARY GLACIATION RESEARCH IN CHINA

冰期与间冰期旋回是第四纪最基本的气候特征.第四纪期间规模较大的冰川进退留下了丰富、形态独特的冰川地形,对其研究可以获得冰川的时空演化规律.“将今论古”是地质学最基本的工作原理,也是第四纪冰川研究的基本思路.从20世纪50年代,在施雅风先生的领导下,以现代冰川研究为契机,开展了青藏高原及周边山地的第四纪冰川研究,使我国第四纪冰川研究达到国际水平.在对我国西部地区(105°E以西)第四纪冰川有了相当认识后,进行了我国东部地区(105°E以东)第四纪冰川与环境问题的拨乱反正,将我国东部地区第四纪冰川与环境变化研究引向正确的方向.目前,我国第四纪冰川研究进入了以定年为特征的定量研究阶段.在此背景下,我国第四纪冰川将在测年技术的综合应用、老冰期冰川地形的定年、构造抬升与冰川发育的耦合关系等几个方面展开研究与探讨.     

天山托木尔河流域第四纪冰川沉积序列及其初步年代学

谷冰川,规模最盛时冰川长分别为47 km、60 km、≥70 km.     

中国第四纪冰川研究的回顾与展望

自从20世纪30年代李四光先生提出庐山和中国东部山地的第四纪冰期理论以来, 关于中国东部山地是否发生过第四纪冰川的问题困惑着国内外的地学工作者, 并为此展开了旷日持久的争论. 20世纪80年代, 经过大量的实地考察和室内分析工作, 在施雅风、崔之久和李吉均等撰写的<中国东部第四纪冰川与环境问题>一书中, 对中国东部第四纪冰川得到以下基本认识: 1)确认在中国东部有确切证据的古冰川遗迹仅在陕西太白山、吉林与朝鲜接壤的长白山、台湾的雪山和玉山等, 而在庐山及中国东部海拔2 000 m以下的山地在第四纪期间从来没有发生过冰川; 2)"泥砾"是"混杂堆积"的一种, 某些疑似的古冰川地形完全可以用其它非冰川成因予以解释, 所谓的冰川沉积多数情况下是季风气候条件下的古泥石流堆积; 3)中国东部第四纪环境发生过很大变化. 第四纪冰期中中国北方多年冻土南界向南扩展约10°, 到达长城一线, 中国东部地区年平均温度降低10～12 ℃. 喜冷动物群如猛犸与披毛犀则向南分布得更远, 到达长江口一带. 海平面下降约140 m, 古海岸远离现代海岸达600 km. 由于冬季风加强, 气候以干冷为主, 不利于冰川发育; 4)根据过去几十年的资料, 中、晚更新世中国西部山地发生过3～5次冰期, 但不存在统一的大冰盖. 因为青藏高原非常年轻, 只是在0.8 Ma BP之后才抬升到海拔3 000 m以上, 进入冰冻圈并发育冰川. 中国在全球变化研究特别是古全球变化研究中处于得天独厚的地位, 中国学者在黄土研究、青藏高原隆升、山地冰芯等方面已取得丰硕成果.     

第四纪冰川年代学以及新技术研究的现状、问题与趋势

一百多年来,新技术的运用和认识水平的不断提高,给第四纪冰川研究带来重大变化,研究方法和内容大致经历了两个阶段：早期的研究者采用野外地质地貌调查方法,定性描述冰川地貌和冰碛物沉积特征及其分布,根据冰川遗迹的相对位置和风化程度划分了4~6次经典冰期;20世纪80年代开始到21世纪初的近30年间,采用放射性碳、光释光和电子自旋共振、宇宙成因核素暴露年代,以及火山灰钾氩法/裂变径迹等测年技术测定冰川地貌及其相关沉积物的数值年代。其他新技术的不断涌现,定量化描述冰川遗迹,解决了许多以往第四纪冰川研究不能解决的问题,还发现了不少新的科学问题。结果表明：1）相当于深海氧同位素3阶段的大规模冰进、末次冰盛期（Last Glacial Maximum,简称LGM）、末次冰期早阶段的时代和倒数第二冰期的时代在全球范围内可以对比;北美洲、南美洲和青藏高原最老的冰期时代大约1 Ma。2）采用3S技术（GPS、GIS和RS）并结合野外调查,发现海洋性冰川作用区冰下磨蚀量与冰流速成2次方的定量关系,定量描述古冰川分布和平衡线的空间变化,最近和未来将采用数值模型并结合野外调查模拟山地冰川的面积、体积和平衡线等对气候变化的响应和反馈作用,并进一步提高实验室测年水平,对冰碛物精细测年,以利全球冰期对比和古冰川气候模拟。

     

介绍《中国第四纪冰川与环境变化》

施雅风先生主编的专著《中国第四纪冰川与环境变化》及所附的《中国第四纪冰川图》出版已经将近一年了,读过这本近年来并不多见的、杰出的综述性专著以后,一直有将它介绍给广大第四纪工作者的愿望.     

中国东部中低山地有无发育第四纪冰川的可能性?

1 研究历史 第四纪冰川是第四纪研究的一个特殊方面,由于已经消失,必须推理阐明.不同的研究者只能提出不同认识,这在科学界应属正常现象.人们经过长期深入研究,以真理为依归,扬长避短,弃伪存真,认识终会改进与趋同.中国东部海拔2500m以下中低山地是否流行过第四纪冰川,是地学界长期以来争论的关键问题.2500m这个界线是周廷儒院士(1982)首先提出的.     

中国第四纪冰川研究的里程碑——《中国第四纪冰川与环境变化》述评

人类栖息生活的地球已经有大约50亿年左右的漫长历史,在新生代第四纪人类活动逐渐占有主要地位.现今,全新世现代间冰期已延续了约1万年.根据极地冰芯记录,上次间冰期也仅延续了1万年,未来是“全球变暖”还是新的冰期将接踵而至?它将对人类的生存造成什么影响?人类应采取何种应对措施?这些都是人类非常关心的重大问题.     

第四纪冰川测年研究新进展

第四纪冰川研究经历了与经典的阿尔卑斯冰期模式对比,与深海氧同曲线位素对比和技术测年3个阶段.由于近年测年技术的应用,国际上晚第四纪冰川作用研究有喜人的进展,2003年召开的第16届INQUA再度出现第四纪冰川热.我国青藏高原第四纪冰川研究近年也取得了重要进展,初步确定高原各山脉发生最早冰川作用的时间是不同的:天山和祁连山在450～470kaBP的氧同位素12阶段,横断山的沙鲁里山和玉龙山在560kaBP左右的16阶段,东西昆仑山在约700kaBP左右,念青唐古拉山在680kaBP.表明在青藏高原昆 黄运动后的全球历次冰期中,高原各部相继发育冰川,成为了冰期中地球中低纬度山地冰川的王国.     

The Combined Effect of Tibetan Plateau Uplift and Glacial-Interglacial Cycles on the Quaternary Evolution of the East Asian Monsoon: Evidence from South China Sea Sediments

The siliciclastic sediments of the uppermost section of 185 mcd(meters composite depth) from ODP Site 1146 on the northern continental slope of the South China Sea(SCS) were partitioned according to their sources using end-member modeling on grain-size data. The goal was to evaluate the evolution of the East Asian monsoon over the past 2 million years. The siliciclastic sediments were described as hybrids of four end-members, EM1, EM2, EM3, and EM4, with modal grain sizes of 8–22 μm, 2–8 μm, 31–125 μm, and 4–11 μm, respectively. EM1 and EM3 are interpreted as eolian dust and EM2 and EM4 as fluvial mud. The ratio of eolian dust to fluvial mud((EM1+EM3)/(EM2+EM4)) is regarded as an indicator of the East Asian monsoon. The variation in this ratio not only shows periodical oscillations consistent with oxygen isotope stages, but also exhibits a phased increasing trend corresponding with the phased uplifts of the Tibetan Plateau, indicating that the evolution of the East Asian Monsoon was controlled not only by glacial-interglacial cycles, but also by the phased uplifts of the Tibetan Plateau during the Quaternary.     

青藏高原现代最大冰原区第四纪冰川作用

普若岗日冰原是青藏高原最大的冰原,总面积达400km².野外观察表明,从现代冰舌前端开始向山外有5套终碛垄和侧碛垄系列,分别称之为冰碛垄Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ.根据地貌位置、地层关系、相对风化程度、风的改造程度和覆盖在有冰川漂砾的戈壁上的沙子的电子自旋共振(ESR)年代,并与中国西部山地第四纪冰川数值年代比较,这些冰碛垄分别形成于现代冰川、小冰期、新冰期、末次冰期晚阶段和早阶段.冰碛垄V中的花岗岩漂砾散布于距山前6km以内的山麓平原,说明在第四纪晚期冰原西坡的古冰川虽到达山麓平原,但未能与邻近山地古冰川相连形成统一大冰盖.     

新疆阿尔泰山哈纳斯河流域及其邻域第四纪冰川作用

根据新疆阿尔泰山哈纳斯河流域及其邻域第四纪冰川遗迹的类型和特征,哈纳斯河流域第四纪时期至少发生过5次明显的冰川事件,即倒数第三冰期,倒数第二冰期,倒数第一冰期(末次冰期),新冰期和小冰期。其中,更新世的3次冰川作用规模巨大,倒数第三冰期的冰川呈半覆盖式,倒数第二冰期和倒数第一冰期时发育了长达96km以上的大型山谷冰川。古冰川属于冰温高、活动性大和侵蚀能力强的温冰川。从新到老,每次冰期的雪线下降幅度一次比一次大。     

A Late Quaternary Climate Record Based on Multi-Proxies Analysis from the Jiaochang Loess Section in the Eastern Tibetan Plateau, China

We compared the stable carbon isotopic records from a loess transect of the Jiaochang in the eastern Tibetan Plateau, spanning the last ~21,000 years, with multiproxy data for pedogenesis, including magnetic susceptibility, clay fraction, Fed/Fet ratio, carbonate and total organic carbon content, in order to probe the mechanisms of δ13C values of organic matter and Late Quaternary climate variations in the eastern Tibetan Plateau. Our results indicate that there is no simple relationship between δ13C of organic matter and summer monsoon variations. The change in δ13C values of organic matter (in accordance with the ratios of C3 to C4 plants) results from the interaction among temperature, aridity and atmospheric pCO2 level. Drier climate and lower atmospheric pCO2 level contribute to positive carbon isotopic excursion, while negative carbon isotopic excursion is the result of lower temperature and increased atmospheric pCO2 level. Additionally, our results imply that the Tibetan monsoon may play an important role in climate system in the eastern Tibet Plateau, which specifically reflects frequently changing climate in that area. The results provide new insights into the forcing mechanisms on both the δ13C values of organic matter and the local climate system.     

Age constraints on the late Quaternary evolution of Qinghai Lake, Tibetan Plateau

Dating and geomorphology of shoreline features in the Qinghai Lake basin of northwestern China suggest that, contrary to previous interpretations, the lake likely did not reach levels 66-140 m above modern within the past ∼ 90,000 yr. Maximum highstands of ∼ 20-66 m above modern probably date to Marine Isotope Stage (MIS) 5. MIS 3 highstands are undated and uncertain but may have been at or below post-glacial highs. The lake probably reached ∼ 3202-3206 m (+ 8-12 m) during the early Holocene but stayed below ∼ 3202 m after ∼ 8.4 ka. This shoreline history implies significantly different hydrologic balances in the Qinghai Lake basin before ∼ 90 ka and after ∼ 45 ka, possibly the result of a more expansive Asian monsoon in MIS 5.     

Sequence stratigraphy and Quaternary depositional systems in the Sanhu area of the Qaidam Basin,northwest China

The Qaidam Basin is a Mesozoic–Cenozoic compresso-shearing basin in western China. This basin has been subsiding since the Indosinian orogeny, and the subsidence is a strongly inherited feature in its Quaternary development. Five third-order sequences (SQ1, SQ2, SQ3, SQ4 and SQ5) were recognised using drilling/logging, coring and seismic data analysis. Each sequence was further divided into transgressive systems tract and regressive systems tract based on the maximum flooding surface. A sequence stratigraphic framework was established that revealed the distribution of sedimentary systems. Seven depositional systems, namely, alluvial fan, fan delta, braided-delta, shore lacustrine, shallow lacustrine, semi-deep lacustrine and incised valley depositional system, were identified from 105 well logs and 2?D seismic lines covering 1600?km. The sedimentary system distribution was identified as follows: (1) large-scale alluvial deposit located on the southern slope and adjacent to Kunlun Mountain and Yaber tectonic zone located northeast of the study area; (2) braided-delta deposits southeast of the Sanhu area; (3) widely developed fan-delta sediments on the base of Qigequan Formation in the Yaber tectonic zone; (4) well-deposited shoal lacustrine facies along the depositional strike in the regressive systems tract; (5) widely distributed shallow lacustrine facies; and (6) incised valley with large lateral extension and incision depth as an entity at the front of the Golmud Basin in the Sanhu area. Two different depositional models, namely, east and west models, were built by conducting an integrated analysis of sequence stratigraphy and sedimentary process. In the Sanhu area, the main controlling factors of the sequence architecture and depositional systems associations of the Qigequan Formation are tectonic subsidence and climate change with sediment supply and lake-level fluctuation secondary factors. This case study provides an example of the analyses of sequence stratigraphy and depositional systems in a salinised plateau basin. The approach combines seismic and sedimentary facies analysis to investigate Quaternary deposition and stratigraphy. The low-amplitude tectonic belt on the northern slope and the lithological traps on the southern slope are predicted to be favourable for the lithological gas reservoirs.     

东天山黑沟流域冰川沉积序列及OSL测年研究

黑沟源于东天山最大现代冰川作用中心博格达峰的南坡. 在第四纪冰期与间冰期旋回中,该流域的冰川均发生过多次规模较大的进退,在谷中留下了较为完整的冰川沉积序列. 这些冰川地形包含有重要的古气候变化信息,对其研究可重建黑沟流域的冰川演化史. 应用OSL对该流域的冰川沉积物进行定年,测定结果表明冰水沉积物（沙质透镜体）比冰碛物更适宜应用单片再生剂量（SAR）测年技术进行测定. 基于测得的年龄并结合地貌地层学原理可初步得出：晚第四纪期间,黑沟流域共发生了5次规模较大的冰川作用,分别为全新世期间的小冰期（16世纪以来冷期的冰进）与新冰期（距今3~4 ka的冰进）,末次冰期晚冰阶（MIS 2）与早冰阶（MIS 4）以及倒数第二次冰期（MIS 6）.