湖光岩玛珥湖全新世时期沉积物碳氮同位素组成的环境指示意义

通过对湖光岩玛珥湖沉积物的TOC,TN,δ13CTOC,δ15N和s-ratio的研究,作者重建了全新世期间湖泊初级生产力的变 化,从而揭示了湖光岩地区全新世气候演变历史。早全新世时期（10 400~6100 yr BP）,高值的TOC,TN,δ13CTOC和低值 的δ15N,s-ratio指示了高水平的湖泊初级生产力,反映温暖湿润的气候条件; 8500~7400 yr BP期间,δ15N出现最低值,同时 TN出现高值,表明可能受了固氮蓝藻的影响,指示该段时间季风减弱,可能为对应着8.2 ka事件;中全新世期间（6100~ 3600 yr BP）,TOC,TN和δ13CTOC下降,s-ratio上升,指示湖泊生产力下降,气候逐渐向冷干转变;晚全新世期间（3600 yr BP至今）,TOC和TN继续下降,δ13CTOC处于最低值,s-ratio达到最大值,代表季风最弱的时期和湖泊生产力持续降低。全新 世湖泊生产力的逐渐下降反映了季风的逐步减弱,而驱动因素则是北纬30°太阳辐射的减少。在~1000 yr BP以后,δ13CTOC与 δ15N表现出不同于全新世演化趋势的异常,可能指示人类活动的加剧,尤其是烧荒开田对沉积物的影响。     

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。

     

黄土记录的中亚干旱区东部全新世气候与环境演化

选取位于中亚干旱区东部新疆天山地区的两个典型黄土沉积剖面,通过磁学参数(XARM/SIRM)、亮度(L*)、有机碳/氮同位素(δ13Corg和δ15N)等记录,对研究区内全新世以来的气候环境进行重建.结果表明:早全新世,XARM/SIRM、L*指示黄土成壤较弱、有机质含量低,δ13Corg记录表明区域降水较少,共同反映...     

郑州地区全新世古湖泊沉积环境特征及演化过程分析——以“荥泽”古湖为例

“荥泽”古湖曾被大量史书文献记载,现已消亡,郑州周边地区地表以下0.60～27.00 m范围内存在不同厚度的湖沼相地层,岩性主要为灰黑色淤泥、淤泥质细砂,灰黑色淤泥质黏土、灰褐色黏土、灰褐色粉砂质黏土、灰黑色黏土质粉砂等等。通过岩矿鉴定、孢粉特征分析、同位素年代学、粒度分析、磁化率分析等手段对沉积物进行了系统研究,初步得出该古湖泊的形成可能始于晚更新世晚期,8000～3000 a BP曾大范围存在,沉积中心位于贾河村附近,古湖泊水源来自于黄河洪水和地表水径流的补给。沉积记录了“荥泽”古湖形成前期—形成期—鼎盛期—动荡衰退期—消亡期的全过程,结合地貌和史书古籍记载、各个时期的考古遗迹点位置、湖沼相层测年数据,初步界定鼎盛时期湖泊的西边界和南边界,分别位于荥阳市汜水镇和管城回族区十八里河镇、南曹乡附近。初步估算鼎盛时期湖泊面积超过1000 km²。     

中全新世和末次盛冰期北大西洋涛动变化及其与亚洲降水的联系:基于MPI-ESM模拟试验

本文利用古气候模式比较计划第三阶段(PMIP3)中MPI-ESM模式模拟输出, 采用主分量分析、回归分析、多窗谱分析等方法, 探讨了中全新世(MH)和末次盛冰期(LGM)北大西洋涛动(NAO)变化及其与亚洲降水的关系。结果表明:MH冬季NAO较现代有轻微增大, 南部高压中心东移; 而LGM冬季NAO明显减弱, 南北气压活动中心转为西南-东北走向。MH冬季强NAO信号可通过海洋记忆效应持续至夏季, 并以准静止Rossby波形式传至东亚地区, 导致乌拉尔山和鄂霍次克海阻高增强、贝加尔湖低压加深, 这种倒"Ω"流场增强有利于冷空气南下, 并通过热成风原理使得副热带西风急流增强, 急流南侧产生上升异常, 有利于该区降水产生; 而LGM时NAO减弱引起夏季倒"Ω"流场减弱, 冷空气南下弱于现代, 使得副热带西风急流减弱, 其南侧产生下沉异常, 最终抑制降水。因此, MH和LGM两阶段的NAO引起大气环流的变化可能对亚洲夏季降水产生影响。     

黄土-古土壤序列的典型微结构与1万年来的环境演化——以关中地区的全新世黄土剖面为例

通过对土壤微结构系统的研究,发现黄土高原南部全新世黄土-古土壤序列的微结构可分为基底式胶结结构、胶斑状结构、斑状-胶斑结构、粒状结构、似粒状结构和粒状-斑状结构.其中前3种总是出现在古土壤中,其形成在温暖湿润、植被茂盛的环境下;后3种总是出现在黄土或风化黄土中,形成在以干旱为特征的环境下.微结构沿黄土剖面垂直方向上的变化,实质上揭示了1万年来的环境变化.     

全新世古洪水事件光释光测年研究——以渭河下游临潼段为例

通过对渭河下游河谷进行深入的考察,在临潼段发现全新世黄土-古土壤层里夹有古洪水滞流沉积层。在剖面系统采样并进行磁化率和粒度成分分析,从沉积学角度证明该地层记录了全新世以来古洪水事件的信息。同时,在剖面采集OSL测年样品,应用单片再生剂量法(SAR)进行红外后蓝光(Post-IROSL)释光测量,获得了7个OSL绝对年龄值,建立了全新世剖面年代深度关系曲线,确定渭河在3200～3000aB.P.之间发生特大洪水事件。综合地层学对比以及剖面磁化率和粒度等气候替代性指标分析,揭示了全新世中期向晚期转折过渡时期,气候向干旱化转折,气候不稳定,频繁波动,降水变率大,是造成渭河流域特大洪水事件发生的主要原因。     

基于湖积物硅藻与地球化学记录的古环境变迁反演——以桂林会仙岩溶湿地为例

通过对狮子潭柱状沉积物的放射性定年、地球化学与硅藻分析,反演桂林会仙岩溶湿地全新世的古湖沼演替,与其响应的气候变迁与人类活动记录。放射性210Pb、14C定年结果显示该湖在6 400 cal BP开始有湖积物保存,在2 700 cal BP-公元1943年间有沉积间断事件,且于公元1943年再度沉积。在6 400-5 200 cal BP,高比例的浮游型硅藻反映高水位状态,可对应到气候暖湿的中国全新世大暖期鼎盛期。在5 200-2 700 cal BP,沉积物内稀酸可溶相Ca、Mg、Sr 浓度降低,Mg/Ca、Sr/Ca值明显增加,且浮游型硅藻几乎消失,显示当时湖泊水位显著降低,气候逐渐变干。在公元1943年沉积物再度沉积,可能与战争造成人口迁徙与废耕有关。自公元1973年以来,硅藻壳片大量堆积,反映人类过度活动造成藻华的现象。湖泊沉积物内硅藻组成及沉积物的地球化学特征能够很好地反演古气候、环境变迁。     

全新世早期石笋灰度序列记录的气候环境信息分析——以重庆羊口洞石笋为例

以采自重庆南川地区金佛山羊口洞中一支石笋YK719为研究对象,利用精确的230Th测年数据、δ18O数据和灰度数据重建了重庆地区早全新世古气候变化序列。将石笋YK719灰度序列和δ18O记录进行对比后发现,在弱季风时段,石笋δ18O值偏重,石笋灰度值较高,灰度序列表现出“谷”构造;反之亦然。分析显示羊口洞石笋灰度序列与树轮Δ14C数据、太阳黑子数据具有较高的相关性,说明太阳活动是驱动石笋灰度序列变化的一个重要因素。太阳活动可能通过温度和季风降水两方面来影响石笋灰度的变化:温度升高促使土壤微生物活动量增加,土壤中可溶性有机碳和CO2含量增加,从而形成较为纯净的方解石沉积物,石笋颜色暗而透明,反之,石笋表现为不透明乳白色;北大西洋浮冰变化在早全新世可能通过季风－欧亚大陆雪盖耦合来间接地影响亚洲季风降水变化,从而影响石笋灰度的变化。      

末次盛冰期和全新世大暖期湖光岩玛珥湖沉积记录的正构烷烃和单体稳定碳同位素分布特征及其古植被意义

通过对湖光岩玛珥湖钻孔沉积物中正构烷烃的分析以及高碳数正构烷烃单体化合物稳定碳同位素(δ13C)的测定,重点探讨末次盛冰期和全新世大暖期湖光岩玛珥湖古植被状况及相关的古气候特点。结果显示:沉积物中正构烷烃整体呈现以高碳数为主的组成特征,在nC25~nC33范围内存在显著的奇碳优势。高碳数正构烷烃的分布特征表明在末次盛冰期湖光岩地区以草本植物为主,气候相对冷而干燥; 全新世大暖期,木本植物减少,草本植物相对增多,气温较高且湿润,有利于草本植物发育。长链正构烷烃的δ13C 值揭示在21.1~5.5kaB.P.间,湖光岩地区陆地植被为C3/C4植物混合格局,但总体上以C3植物为主。末次盛冰期,气候干旱,整体上以C4植被为主; 全新世大暖期,湖光岩地区陆地植被以C3植物占主导,当时的气候温暖湿润,有利于C3植物发育。     

Spatial and temporal variability of Holocene temperature in the North Atlantic region

The early Holocene climate of the North Atlantic region was influenced by two boundary conditions that were fundamentally different from the present: the presence of the decaying Laurentide Ice Sheet (LIS) and higher than present summer solar insolation. In order to assess spatial and temporal patterns of Holocene climate evolution across this region, we collated quantitative paleotemperature records at sub-millennial resolution and synthesized their temporal variability using principal components analysis (PCA). The analysis reveals considerable spatial variability, most notably in the time-transgressive expression of the Holocene thermal maximum (HTM). Most of the region, but especially areas peripheral to the Labrador Sea and hence closest to the locus of LIS disintegration, experienced maximum Holocene temperatures that lagged peak summer insolation by 1000-3000 years. Many sites from the northeastern North Atlantic sector, including the Nordic Seas and Scandinavia, either warmed in phase with maximum summer insolation (11,000-9000 years ago) or were less strongly lagged than the Baffin Bay-Labrador Sea region. These spatially complex patterns of Holocene climate development, which are defined by the PCA, resulted from the interplay between final decay of the LIS and solar insolation forcing.     

全新世北大西洋海面温度变化趋势:观测-模拟对比研究

本文利用Kiel Climate Model(KCM模式)对全新世气候的模拟结果及其与北大西洋表层海水温度(sea surface temperature, 简称SST)重建记录的对比, 探讨了全新世北大西洋SST的变化趋势。浮游植物的长链烯酮不饱和度显示低纬北大西洋SST在全新世期间有升高趋势, 而在中纬和高纬地区表现为显著的下降趋势, 尤其是在中纬北大西洋西部, 最大降温幅度达到7.9℃/9.5ka。浮游有孔虫壳体的镁钙比值显示中纬北大西洋东部及高纬北大西洋有增温趋势, 而在中纬北大西洋西部及低纬北大西洋则有降温趋势, 但变化幅度均比较小, 绝大部分在2℃/9.5ka以下。气候模拟结果显示全新世北大西洋SST变化呈现明显的"三核型"经向模态, 在冬春季以增温为主, 降温限于拉布拉多海东南部的北大西洋海域; 在夏秋季以降温为主, 增温限于低纬和高纬北大西洋海域。模拟与重建的对比显示, 中纬和低纬北大西洋的长链烯酮不饱和度指标以及低纬西部的镁钙比指标可能反映夏秋季海温, 中纬北大西洋东部的镁钙比指标可能反映冬春季海温, 而中纬西部和高纬的镁钙比指标可能对4个季节的SST都有所反映。     

NAO在末次冰盛期和全新世对AMOC影响的对比研究

大西洋经向翻转环流(AMOC)的年代际变率对气候变化起着重要的调制作用。在现代气候背景下, 北大西洋涛动(NAO)加强能使AMOC增强, 但这种关系在更长时间尺度上是否成立尚不清楚。本研究利用TraCE-21ka模拟资料, 对比分析末次冰盛期(LGM)和全新世时期NAO对AMOC影响的异同。结果表明, LGM时期较全新世时期经向温度梯度偏强, NAO位置偏南, 这导致NAO与AMOC关系的不同: NAO的增强在LGM时期可以使AMOC增强, 而在全新世使AMOC减弱。具体地, 在LGM时期NAO的加强使北大西洋副极地气旋性环流增强, 其南支导致向北的高盐海水输送增加, 从而使北大西洋副极地区域密度升高, AMOC增强。与此同时, NAO正位相还能在中纬度激发异常的Ekman下沉流使AMOC加强。相反, 在全新世时期, NAO正位相导致北大西洋副极地地区气旋性环流减弱, 这导致中纬度向高纬度输送的高盐度海水减少, AMOC减弱。本研究表明NAO与AMOC的关系在很大程度上取决于不同气候背景下NAO的位置。

     

The tephrochronology of Iceland and the North Atlantic region during the Middle and Late Quaternary: a review

The tephrochronology of Iceland and the North Atlantic region is reviewed in order to construct a unified framework for the last 400 kyr BP. Nearly all of the tephra layers described are also characterised geochemically. A number of new tephra layers are analysed for the first time for their geochemical signature and a number of pre‐Holocene tephra layers have been given an informal denotation. The tephrostratigraphy of Ash Zone II is highlighted. Where possible the rhyolitic tephra layers found outside Iceland have been correlated to known Icelandic tephra layers or to the volcanic source area. The application of tephra fallout in various depositional environments is described and discussed. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

Chronology of late Holocene climatic events in the northern North Atlantic based on AMS 14C dates and tephra markers from the volcano Hekla,Iceland

A combination of AMS¹⁴C dating and tephrochronology has been used to date late Holocene oceanographic events in a 335 cm marine record, covering about 4600 cal. yr with sedimentation rates exceeding 80 cm 1000 yr⁻¹. The core site is located 50 km offshore on the northern Icelandic shelf. Tephra markers from Iceland serve to correlate the marine and terrestrial records. Especially notable is the presence of three geochemically correlated tephra markers from the Icelandic volcano Hekla (Hekla 4, Hekla 3 and Hekla 1104). Benthic and planktonic foraminiferal abundance and distribution as well as the petrography of the sand fraction of the muddy shelf sediments are used as palaeoceanographic proxies. The foraminiferal assemblages reflect a general cooling trend during the last 4600 yr. A marked drop in sea‐surface temperatures is registered at about 3000 cal. yr BP, corresponding to the level of the Hekla 3 tephra. There is faunal indication of temperature amelioration during the Medieval Warm Period and a cooling again during the Little Ice Age. Periods of ice rafting events are indicated by ice rafted debris (IRD) concentrations, e.g. at around 3000 cal. yr BP and during the Little Ice Age. The former event occurred just prior to the deposition of the Hekla 3 tephra marker, the largest Holocene Hekla eruption. A correlation with terrestrial climatic events in Iceland is presented. A standard marine reservoir correction of 400 ¹⁴C yr appears to be reasonable, at least during periods with high influence of water masses from the Irminger Current on the northern Icelandic shelf. An increase to ca. 530 ¹⁴C yr may have occurred, however, when water masses derived from the East Greenland Current were dominant in the area. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

青藏高原初春积雪的多尺度变化与北大西洋海温的关系

青藏高原冬、春季积雪变化影响东亚甚至全球春、夏季的环流及气候异常。利用中国西部环境与生态科学数据中心提供的中国雪深长时间序列数据集,美国大气海洋局提供的全球逐月扩展重建海表温度,以及欧洲中期天气预报中心提供的逐月再分析数据,对青藏高原初春（3、4月）积雪的多尺度变化与北大西洋海表温度的关系进行了研究。结果表明,初春青藏高原雪深异常与初春北大西洋关键区海温异常有显著的负相关关系。当初春关键区海温正（负）异常时,初春高原中部偏北腹地地区、东南部地区积雪深度减少（增加）;初春北大西洋关键区海温异常通过激发下游青藏高原上空大气波列以及波作用通量异常来影响高原局地区域的温度和垂直运动,从而影响降雪的产生和积雪的累积。该结果为青藏高原初春积雪的多尺度变化及其影响提供了依据。     

The North Atlantic Oscillation (NAO) and Europe Blocking and Their Impacts on Extreme Snowstorms: A Review

Large-scale, low frequency modes such as the North Atlantic Oscillation(NAO)and blocking, have an important modulation on the northern hemisphere weather and climate. In this paper, the physical mechanism studies on inter-decadal and decadal variability of NAO and blocking were summarized. The relationship between NAO regime transitions and the interannual variability of NAO in winter during was examined by using a statistical approach. The time-space relationship between NAO and European blocking were discussed. Based on two extreme cold and snowstorm events, the impacts on local weather especially the extreme events within the life cycle (two weeks) of the NAO and blocking were further examined. It was found that the frequently occurrence of the Eurasian extreme snowstorm was closely related to the special combination of NAO and blocking regime. In addition, the development of theoretical modes for NAO and blocking was discussed and issues that remain to be solved were proposed.     

基性麻粒岩造岩矿物微量元素再分配特征及其对变质历史的指示作用:以胶北地体高压麻粒岩为例

高级变质岩的变质历史是反演地壳构造-热事件的重要依据,然而高温扩散和重结晶作用能够改造造岩矿物中的主量元素分布,这对峰期变质温压条件的反演产生很不利的影响。相对于主量元素,微量元素,尤其是离子半径较大的REE,由于其在晶格中的扩散速率远小于主量元素,在高级叠加变质过程有可能记录前期变质作用。本文以胶北地体的高压基性麻粒岩为研究对象,通过详细的岩相学和矿物化学分析,初步解析了变质重结晶过程中的矿物微量元素再分配特征及其对变质作用的指示意义。岩相学上的证据表明这些样品经历了麻粒岩相变质和后期重结晶作用。单矿物的原位化学成分分析,峰期矿物石榴石、单斜辉石的主量元素Mg、Fe、Ca等二价阳离子分布均一,但部分稀土元素及微量元素则表现出钟形剖面环带分布,暗示主量元素遭受到成份扩散及重结晶所致的元素再分配,微量元素可记录峰期历史。结合主、微量元素温压计,我们分别估算了胶东基性高压麻粒岩的峰期(828℃、1.27GPa)和中压麻粒岩相退变质温压条件(810~840℃、0.6~1.0GPa),并推测其后期经历过角闪岩相退变质叠加。结合前人的年代学工作,我们认为该基性麻粒岩经历了近等温快速减压的变质历史。     

新疆三塘湖盆地牛圈湖区块异常低压成因及压力演化定量分析

三塘湖盆地牛圈湖区块中生界侏罗系西山窑组储层具有典型的异常低压油藏特征,晚白垩末期储层达到最大埋深,此时下部芦草沟组烃源岩演化程度达到最大,随着油气持续向储层充注,此时地层压力达到最大,可达30.33~50.74MPa。本文从引起油藏异常低压的主要因素入手,定量分析了构造抬升与地层剥蚀、地层温度降低、成岩作用中的"耗水作用"以及矿物蚀变引起的自生体积缩小等因素对地层压力的影响。这些因素共同作用导致了地层压力降低,其中溶蚀作用中矿物蚀变所形成的"耗水作用",使地层压力下降24.4%~37.1%,是造成储层异常低压的首要因素,同时矿物蚀变导致自身体积缩小并导致储层压力下降16.5%~24.8%,地层温度降低和构造运动对储层压力降低影响相对较弱,降低幅度分别为7.9%~8.6%和4.8%~8.1%。以上种种因素的共同作用,使得地层压力下降17.45~37.85MPa,最终形成现今异常低压的分布格局。