化学蚀变指数指示古气候变化的适用性探讨

腾格里沙漠南缘土门剖面末次冰消期层段由3层沙丘砂、2层湖相沉积、2层古土壤和5层黄土构成,对各沉积相进行了年代学研究与主量元素含量测试,确定该层段为末次冰消期,计算了各沉积相CIA指数,结果显示CIA指数由大到小依次为沙丘砂 > 黄土 > 古土壤 > 湖相沉积。通过对比,发现CIA指示的各沉积相化学风化作用强度（气候环境）与已有粒度成分指示的该时期气候变化研究结论相矛盾,通过对该矛盾现象的深入研究和探讨,得到以下认识:1）研究层段的古土壤、湖相沉积、黄土的沉积物质可能来源于土门剖面东南一侧的黄土高原,沙丘砂沉积物质受北侧的腾格里沙漠沙丘砂强烈影响,各沉积相的物源化学元素存在差别使得不同沉积相CIA指数的对比存在先天性不足;2）土门剖面所处的低洼地形会产生汇水作用,使易迁移的钙、钠、钾等元素随降水迁移而汇聚于此,对不同沉积相的CIA值产生干扰,导致CIA指数偏小,其不能反映真实化学风化作用强度;3）应用CIA指数作为古气候变化的替代指标需综合考虑沉积相物源差异及沉积环境的影响,CIA指数用于指示古气候变化存在一定的适用性问题。     

塔克拉玛干沙漠石英氧同位素与粒级关系的研究

沙漠与黄土的物源联系是黄土研究关注的问题之一。石英氧同位素可示踪物源,粒度被用以分析沉积环境,但在沙漠物源研究中将二者结合应用的报道尚不多。本文测定了塔克拉玛干沙漠沙丘沙和沙丘剖面中河湖相沉积物的粒度及不同粒级的石英氧同位素,结果显示:1沙丘沙以极细砂和细砂为主,粉砂和黏土含量很低;河湖相沉积物以粉砂和黏土为主,砂含量低于5%。2各粒级石英δ~(18)OSMOW值介于13.8‰~19.7‰,其中沙丘沙为13.8‰~19.7‰,河湖相沉积物为15.6‰~17.6‰;沙丘沙石英δ~(18)O值随粒级增大未呈现减小趋势,同一粒级石英的δ~(18)O值存在一定变异。3经比较,塔克拉玛干沙漠砂和粉砂粒级的石英δ~(18)O值均高于中国其他沙漠,且20μm的石英δ~(18)O值与黄土高原的马兰黄土、洛川黄土—古土壤序列20μm的石英δ~(18)O值并无显著性差异。     

青藏高原东缘湖相沉积和黄土高原黄土沉积磁化率与粒度相关性对比*

为探讨构造稳定地区(如黄土高原)和构造活跃地区(如青藏高原东缘)粉尘沉积物中磁化率(SUS)与粒度的相关性及其对环境事件的指示意义,本次研究分析了黄土高原蓝田剖面黄土—古土壤样品和青藏高原东缘湖相沉积样品的粒度和磁化率记录。黄土高原黄土—古土壤沉积SUS与2~10 μm粒度组分最强正相关,青藏高原东缘湖相沉积的SUS与2~10 μm粒度组分最强负相关,反映2~10 μm粒度组分为黄土高原和青藏高原乃至亚洲干旱—半干旱地区连续稳定敏感的背景沉积组分。黄土高原黄土—古土壤沉积的SUS与32~63 μm粒度组分最强负相关,青藏高原东缘湖相沉积的SUS与32~63 μm粒度组分最强正相关,反映32~63 μm粒度组分不仅是黄土高原尘暴事件沉积的敏感指标,也是青藏高原东缘湖相沉积记录的地震事件敏感指标。SUS与粒度组分的相关性在青藏高原东缘地区地震事件层开始部分高于结束部分,也较好地反映地震事件为研究区添加新鲜沉积物后随地形地貌恢复逐步减少的过程。SUS与粒度组分相关性也受当地物源的影响。     

青藏高原东缘湖相沉积和黄土高原黄土沉积磁化率与粒度相关性对比*

为探讨构造稳定地区(如黄土高原)和构造活跃地区(如青藏高原东缘)粉尘沉积物中磁化率(SUS)与粒度的相关性及其对环境事件的指示意义,本次研究分析了黄土高原蓝田剖面黄土—古土壤样品和青藏高原东缘湖相沉积样品的粒度和磁化率记录。黄土高原黄土—古土壤沉积SUS与2~10 μm粒度组分最强正相关,青藏高原东缘湖相沉积的SUS与2~10 μm粒度组分最强负相关,反映2~10 μm粒度组分为黄土高原和青藏高原乃至亚洲干旱—半干旱地区连续稳定敏感的背景沉积组分。黄土高原黄土—古土壤沉积的SUS与32~63 μm粒度组分最强负相关,青藏高原东缘湖相沉积的SUS与32~63 μm粒度组分最强正相关,反映32~63 μm粒度组分不仅是黄土高原尘暴事件沉积的敏感指标,也是青藏高原东缘湖相沉积记录的地震事件敏感指标。SUS与粒度组分的相关性在青藏高原东缘地区地震事件层开始部分高于结束部分,也较好地反映地震事件为研究区添加新鲜沉积物后随地形地貌恢复逐步减少的过程。SUS与粒度组分相关性也受当地物源的影响。     

内蒙古中部全新统沉积特征与地层划分

文章对内蒙古中部辉腾锡勒湖相沉积剖面及好鲁库风成砂-古土壤剖面全新世地层的沉积特征及~(14)C、OSL测年结果进行了综合论述,根据岩性特征及测年结果确定了全新统的底界。对内蒙古中部全新统沉积序列进行了系统分析,并将其划分为3段:全新统下部(开始于12.5~11.4 ka,结束于8.2~7.0 ka)辉腾锡勒为灰黑色黏土、粉砂质黏土,沉积特征指示由冲积相转变为湖相沉积,湖面开始上升;好鲁库沙丘主要为中粗砂,为风成砂堆积。全新统中部(开始于8.2~7.0 ka,结束于4.5~2.3 ka)辉腾锡勒为灰褐色粉砂质黏土,富含有机质及双壳和螺类化石,为典型湖泊相发育阶段;好鲁库沙丘发育黑色砂质古土壤,气候温暖湿润。全新统上部(开始于4.5~2.3 ka)辉腾锡勒为黏土质粉砂,含植物碎屑,为湖滨相沉积,指示湖泊开始退缩;好鲁库沙丘为灰黄色中粗砂,沙丘重新活化,气候干旱。     

坝上地区一万年来的环境变化

坝上地区位于内蒙古高原、燕山山地与华北平原的过渡带,也是季风气候与大陆气候,干旱与半干旱,华北温带针阔叶林与草原,农区与牧区以及内陆流域与外流区域的过渡带,因而是最典型的脆弱生态环境区。本区南距京津仅200～300km,是京津的天然生态屏障,又是京津的水源地。本区生态环境的变化直接影响着京津。所以研究本区的环境变化十分必要。通过研究赋存于黄土与古土壤,古沙丘与古土壤和湖相沉积物中的环境变化信息,可以了解一万年来环境变化序列和变化规律。黄土分布于本区南部和西部,古沙丘分布于低洼地周围和东部,尤其是御道口和多伦地区沙丘分布广。在古沙6地层中普遍发育有3～4层深褐色砂质古土壤,安固里淖湖盆分布有2级     

北京斋堂东胡林全新世早期遗址的黄土剖面

门头沟斋堂东胡林遗址是目前北京地区发现的最早且内涵最丰富的新石器早期遗址(9281±120～8270±60 a BP)。该遗址的黄土剖面清晰,包含了晚更新世及早全新世的黄土堆积、全新世早期的沉积间断及埋藏古土壤。在相对精确的~(14)C年龄时间框架下,本文对保存该遗址的黄土剖面的分层、黄土的粒度特征、矿物成分、化学成分、孢粉图谱及蜗牛的相对丰度进行了研究。分析表明本地区晚更新世气候比较干冷,气候的明显转暖应在全新世早期(早于9281±120 a BP),在约8500 a BP华北地区的年均温度可能已达到比现在高约2～3℃左右的状况。正是在这样的环境背景下,山顶洞人的后裔们,在清水河畔的阶地上开始了全新的生活。     

微量元素记录的毛乌素沙漠全新世气候波动--以萨拉乌苏流域DGS1层段为例

选取毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域具有代表性的滴哨沟湾剖面全新统(DGS1层段),结合微量元素与测年分析结果,探讨了该地全新世千年尺度的气候波动.结果表明,P、V、Cu、Zn、Sr、Ni、As、Cr、Pb属于易迁移-较稳定元素,其含量在沉积相中主要呈现为古土壤< 沙丘砂 <湖沼相,Co、Rb、Nb、Ba、Cl、Zr属于稳定-惰性元素,主要呈现为古土壤 >沙丘砂 >湖沼相,说明沙丘砂是冬季风主导下的沉积,古土壤和湖沼相是夏季风主导下的沉积.以Rb和Sr两种元素在垂向上峰谷交替的变化特征为依据,将DGS1记录的全新世气候分为升温期(11 000~10 130 a B.P.)、大暖期(10 130~6 590 a B.P.)、降温期(6 590~3 760 a B.P.)和寒冷期(3 760~0 a B.P.)四个阶段,这与国内外的相关研究结果一致,表明萨拉乌苏河流域全新世的气候变化是全球环境变化影响下的结果.     

末次盛冰期以来青藏高原东北部共和盆地气候与环境变化研究进展

青藏高原东北部共和盆地气候与环境变化文献分析认为:末次盛冰期(14 C年龄14ka BP或16cal ka BP之前)地层沉积主要为风成砂和黄土,冰缘地貌发育,气候寒冷干燥,植被可能为干旱荒漠或荒漠草原;末次冰消期(14 C年龄14ka BP或16 cal ka BP-Younger Dryas,缩写YD事件)地层发育古土壤,湖泊水位明显上升,并显著的捕捉到冷暖事件(Blling-Allerd,缩写B/A、YD)的信息,气候趋于温暖湿润,对应植被为荒漠草原;全新世8.5ka BP(14 C年龄)之前区域温度和湿度不同程度增加,湖泊水位较高,地层发育古土壤,植被为荒漠草原或干草原;8.5～7.0ka BP(14 C年龄)风成砂出现,古土壤发育中断,气候寒冷干燥,为全新世新冰期第一期;7.0～3.0ka BP(14 C年龄)古土壤显著发育,高水位湖面出现,水热组合达到全新世最佳,植被向干草原方向演化,但期间也存在千–百年尺度的冷事件(全新世新冰期第二期);3.0ka BP(14 C年龄)以来气候向温凉(寒冷)干燥方向发展.太阳辐射等外部因素变化并触发地球系统内部各个圈层之间相互作用是区域气候、环境变化的主要驱动力.同时,对研究现状进一步剖析,阐明其存在的问题,并提出气候、环境变化研究的发展方向.     

陕西洛川黄土-古土壤剖面中伊利石结晶度——黄土物质来源和古气候环境的指示

伊利石是我国黄土和古土壤中最主要的粘土矿物。本文选择陕西洛川黄土-古土壤国际典型剖面为研究对象,通过测定伊利石的结晶度(Kubler指数)、Srodon峰强比值(Ir)和2M_1多型含量,发现黄土物质的起源与中高温(>280℃)地质环境有关;黄土样品中伊利石结晶度值为0.25°2θ(Cu Ka),古土壤样品中伊利石结晶度值大于0.27°2θ(Cu Ka);黄土和古土壤中伊利石结晶度值的差别,是由于古土壤中伊利石含少量的膨胀层,而黄土样品中的伊利石不含有膨胀层而引起的。古土壤中伊利石的膨胀层的成因,与伊利石     

西藏洞错硼砂芒硝层的发现及其古气候意义

通过调查藏北高原腹地盐湖——洞错的Ⅰ级阶地湖相化学沉积,首次发现硼砂及赋存5层纯芒硝层的完整沉积剖面,依据韵律层的沉积特征研究和~(14)C测年,针对剖面中出现的冷相盐类矿物——芒硝,应用比较盐湖学的理论和方法,指出洞错在全新世早、中期经历了潮湿温暖期(>8470 a BP,可能至10500 a BP±)→寒冷干旱期(8470～8170 a BP)→潮湿温暖期(8170～7590 a BP)→气候频繁波动期(7590～7400 a BP,寒冷大背景下三干三湿的气候演替)→寒冷干旱期(7400～6940 a BP)→潮湿温和期(6940～6620 a BP)→寒冷干旱期(6620～6410a BP)→温暖湿润期(6410 a BP以后)的演变序列。     

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(2μm)提取,采用X射线衍射分析技术对粘粒样品的伊利石结晶度,即KI值(1.0nm衍射峰的半高宽)进行时空变化分析。结果表明,环县剖面的KI值在黄土-古土壤中差异不大,而中南部的长武与渭南剖面能很好地反映冰期与间冰期旋回特征;在空间上,古土壤S_0和S_1的KI值自西北向东南呈现逐渐增加趋势,而黄土L_1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。     

青藏高原邛多江盆地湖相沉积物总有机碳含量及其碳同位素特征的古气候意义

选择青藏高原南部邛多江盆地湖相沉积物为研究对象,利用AMS~(14) C测年手段,建立邛多江盆地湖相沉积物40ka BP~30ka BP的时间序列。对采自5cm~250cm湖相沉积物中的50件样品进行总有机碳(TOC)含量、总氮(TN),TOC/TN比值和有机碳同位素(δ~(13) C)等环境代用指标的测试分析,将邛多江盆地40ka BP~30ka BP期间的古气候划分为如下几个阶段:气候暖湿期(40.2ka BP~38.5ka BP)、气候温干期(38.5ka BP~35.4ka BP)、气候过渡期(35.4ka BP~32.4ka BP)、气候动荡期(32.4ka BP~31.7ka BP)和气候转干期(31.7ka BP~30.3ka BP);经频谱分析表明,研究区存在1 552a,1 187a,961a,602a,538a和492a气候变化的准周期,千年尺度的气候变化可能与太阳活动、大气环流、大洋内部不稳定因素的影响及季风的活动周期有关,识别出的538a周期与太阳活动的530a周期相对应,可能表明太阳活动也是影响藏南邛多江盆地气候变化的原因之一。     

河北坝上丰宁黄土剖面记录的230 ka BP以来的环境演化

河北坝上地区位于东亚季风气候边缘区,对气候变化响应敏感。丰宁黄土剖面为研究该区域长时间尺度的环境演化提供了理想材料。通过丰宁黄土剖面地球化学元素和磁化率分析,结合光释光测年结果,恢复了该地区230 ka BP以来的环境演化历史;通过野外观察,识别出了S_1古土壤之下发育的风化淋滤黄土层,探讨了S_1古土壤发育时期的风化淋滤特征及其所揭示的气候变化问题。结果表明:(1)230 ka BP以来的磁化率记录可与深海氧同位素3—8阶段进行细节上的对比,表明丰宁黄土堆积区对全球气候变化有着积极的响应;(2)S_1古土壤发育时期,由于受到强降水的影响,土壤中元素受到强烈淋溶从而向下迁移到L_2黄土中,造成L_2上部地球化学记录与磁化率的差异;(3)从S_1古土壤顶部到钙结核层之间土壤属于酸性淋溶土,可能相当于现今中国北亚热带的黄棕壤,其剖面由土壤层、风化淋滤黄土层和CaCO_3淀积层构成;(4)S_1古土壤发育时期的温度和降水量与现今江苏泗洪和六合地区相当,表明当时研究区为亚热带气候。     

云南元谋龙街粉砂层的粒度特征与成因

对云南元谋龙街粉砂层保存较好的龙街剖面进行了年代地层学和沉积学研究。该剖面厚40.6m,距顶部10.9m处14C年龄为26305±1152a BP,指示龙街粉砂层的地质时代为晚更新世。粒度分析结果显示,龙街粉砂层主要由粉砂组成,中值粒径的平均值为15.28μm,频率曲线呈现明显的双峰特征,几乎没有粗尾。与内蒙古岱海湖相沉积、甘肃西峰黄土、安徽宣城河流沉积的粒度分布及粒度参数特征对比,龙街粉砂层与岱海湖泊沉积的粒度特征基本一致,而与西峰黄土及宣城河流相沉积明显不同,表明龙街粉砂层是水动力较弱的湖泊沉积物。     

河南邙岭塬黄土地层

通过河南邙岭塬北缘中部,孟津扣马黄土剖面野外观测及室内磁化率研究,剖面共发育11层(S_1~11)以上黄土-古土壤序列,各层古土壤清晰;但第二层(S₂)的磁化率值相对较低,而且与第三层(S₃)间所夹黄土层非常薄,显示异常特征。古地磁测试结果揭示,B/M界限在深度38.9m处,位于L₈的底部。松山负极性时晚期,记录了两段正极性。      

河北坝上丰宁黄土剖面记录的230 ka BP以来的环境演化*

河北坝上地区位于东亚季风气候边缘区,对气候变化响应敏感。丰宁黄土剖面为研究该区域长时间尺度的环境演化提供了理想材料。通过丰宁黄土剖面地球化学元素和磁化率分析,结合光释光测年结果,恢复了该地区230,ka BP以来的环境演化历史; 通过野外观察,识别出了S₁古土壤之下发育的风化淋滤黄土层,探讨了S₁古土壤发育时期的风化淋滤特征及其所揭示的气候变化问题。结果表明: (1)230,ka BP以来的磁化率记录可与深海氧同位素3—8阶段进行细节上的对比,表明丰宁黄土堆积区对全球气候变化有着积极的响应;(2)S₁古土壤发育时期,由于受到强降水的影响,土壤中元素受到强烈淋溶从而向下迁移到L₂黄土中,造成L₂上部地球化学记录与磁化率的差异;(3)从S₁古土壤顶部到钙结核层之间土壤属于酸性淋溶土,可能相当于现今中国北亚热带的黄棕壤,其剖面由土壤层、风化淋滤黄土层和CaCO₃淀积层构成;(4)S₁古土壤发育时期的温度和降水量与现今江苏泗洪和六合地区相当,表明当时研究区为亚热带气候。     

中原邙山黄土与末次间冰期以来古季风特征

中原邙山赵下峪剖面出露S10以上黄土地层,厚度大于172.1m。末次间冰期S1古土壤厚15.7m,末次冰期L1黄土厚达77.3m,其中晚冰阶L1LL1黄土、间冰阶L1SS1古土壤和早冰阶L1LL2黄土分别厚41.6m、13.2 m和22.5 m。邙山黄土是厚度最大的晚更新世黄土地层剖面之一,记录了丰富的气候环境变化信息。用SPECMAP氧同位素曲线确定的阶段界限的日历年龄为标定点和磁化率年龄模式,获得相应的时间标尺,据以计算出S2以上各层段的平均沉积速率和分辨率。邙山黄土倒数第二间冰期以来不同冰期或冰阶与间冰期或冰阶的粒度、平均沉积速率和分辨率有很大的差异,其中以末次冰期晚冰阶L1LL1黄土的平均沉积速率为最高,达3.45 mm／a,而末次问冰期S1古土壤的沉积速率亦高达0.28 mm／a。本文主要根据赵下峪剖面的磁化率和>45μm粗颗粒含量变化曲线,并与格陵兰GRIP冰心和深海SPECMAP氧同位素曲线对比,讨论末次间冰期以来古季风特征及其相互关系。     

民和盆地马厂塬遗址古地震与暴雨山洪泥流事件光释光测年研究

通过对青海民和盆地详细的野外调查,在民和马厂塬遗址周围首次发现多处黄土地裂缝(呈现N30°~40°W和N40°~50°E走向)分布区。详细观察可见有一层红色黏土覆盖文化层或者人类活动扰动层,并且填充了这些裂隙,判定这是古地震与暴雨山洪泥流事件的沉积记录。对马厂塬遗址边墙村南剖面两个地点相同地层单元平行采样,应用单片再生剂量法(SAR)技术对红色泥流及其上下黄土夹层进行释光(OSL)测年研究,并对这些样品等效剂量(De)值进行统计分析,获得了较为可靠的OSL年代。综合OSL年代结果、全新世黄土地层关系、考古记录及研究区马家窑文化类型的放射性14 C测年数据,确定这次古地震及暴雨山洪泥流事件发生在4.9ka BP左右,对应于马家窑文化类型(5.3~4.8ka BP)晚期。本文研究揭示了史前古地震事件与暴雨山洪泥流沉积物的OSL特征,对于马厂塬遗址环境考古和深刻认识民和盆地自然灾害的发生规律具有重要的科学意义。     

湖北秭归沙镇溪剖面的巫山黄土地层结构与特征

长江流域是中国粉尘堆积黄土的南界。分布于长江三峡河谷的巫山黄土是长江流域的代表性黄土,具有重要的科学意义。巫山黄土由于受峡谷地形影响及堆积之后边坡地质作用改造,在空间上零星分布于不同地貌位置,其厚度和完整程度常依其地形的不同而差异较大。已有研究也大多拘于对巫山县城一带的某一剖面的某一具体问题的讨论,尚缺乏对巫山黄土地层的总体认识。巫山黄土完整地层结构和黄土—古土壤序列特征,已成为制约其深入研究的基础地质问题。本文根据最近发现秭归沙镇溪黄土剖面,基于其代表性和完整性特点,首次对巫山黄土进行了地层划分,并与北方黄土进行了对比。研究认为,巫山黄土共有4层黄土、2层弱发育古土壤(钙质结核)和1层古土壤组成,大致相当于黄土高原的马兰黄土及离石黄土的顶部(L_1—L_2),4层黄土分别相对应于渭南黄土剖面的L_(1-1、)L_(1-3、)L_(1-5)和L_2,2层钙质结核分别相对于L_(1-2)和L_(1-4),古土壤层即为S_1。相比于北方黄土地层巫山黄土的黄土层颜色更加偏深、稍红,古土壤层S1裂隙面上见有明显的铁锰质薄膜,成壤作用较北方黄土更强。这可能是由于巫山黄土的地理分布更加靠近夏季风控制区,气候环境有所不同。