中国内陆区湖泊沉积所反映的全新世干湿变化

湖泊沉积记录的环境演变是全球变化的重要研究领域之一,通过对中国内陆区中30 个湖泊研究成果的总结和梳理,探讨了全新世以来该地区干湿变化的规律和区域分异。通过降水量结合传统分区方法将中国内陆区分为西北干旱区、东亚季风边缘区和青藏高原区。对每个湖泊样点以500 年为时间间隔,以孢粉为主要干湿指标,综合氧同位素、有机质及碳酸盐等,将湖泊干湿状况划分3 个干湿等级（干旱,半湿润,湿润）,建立区域干湿指数。结果表明,中国内陆不同区域全新世可能经历了不同的干湿变化过程：①西北干旱区基本上是早中全新世干旱,中晚全新世相对湿润,但区域差异明显;②东亚季风边缘区早全新世早期干旱,早全新世晚期和中全新世相对湿润,晚全新世干旱;③青藏高原区的湿润时期主要发生在早中全新世,但是不同地区有所不同。对比分析显示：西北干旱区的干湿变化可能受西风环流控制,但在时间和强度上区域内部差异较明显;东亚季风边缘区可能主要受东亚季风控制;青藏高原地区早中全新世的湿润可能与印度季风的增强相关。     

甘青地区末次冰消期以来植被与气候演化的孢粉记录对比分析

选用甘青地区达连海、青海湖、苏家湾、大地湾4个典型高分辨率的钻孔资料进行对比分析,阐明了该地区末次冰消期以来气候变化规律与主要气候事件,初步探讨了该地区植被纬向时空演化规律。结果显示末次冰消期大致开始于15.2~14.6 ka BP之间,冰消期期间该地区气候表现为冷暖波动频繁,气候不稳定,植被类型由东向西为草原-荒漠化草原。全新世早期阶段10.4~8.2 ka BP气候表现为温干,植被类型由东向西为疏林草原-草原。全新世中期8.2~4.3 ka BP气候温暖湿润,植被发育良好,由东向西出现森林-森林草原植被。4.3 ka BP以后该地区气候总体向凉干方向发展,3.9~3.4 ka BP期间陇中地区气候波动较显著,植被类型草原-森林草原交替出现。晚全新世后期2.3~0 ka BP气候冷干,从东到西发育草原-荒漠化草原植被。     

青海湖东岸末次冰期冰盛期和早全新世沙漠范围重建

基于野外沉积物调查、已报道的风成沉积物年代和重建的湖泊水位波动曲线,初步绘制了末次冰期冰盛期和全新世早期青海湖东岸的沙漠范围。初步认为,末次冰期冰盛期时青海湖大幅度萎缩,湖底沉积物暴露并遭受风蚀,在偏西风的搬运下,近岸粗颗粒砂堆积在日月山西侧和倒淌河河谷,形成流动沙丘,细颗粒沉积物被向东搬运沉积至河湟谷地和黄土高原。倒淌河源头的沙丘最晚是在末次冰期盛冰期(23~16ka BP)沙漠扩张时形成并残留至今的;青海湖东部日月山西侧山麓地带和倒淌河河谷中、晚全新世黄土、古土壤下部普遍沉积的风成砂是末次冰期冰盛期和全新世早期(11~9 ka BP)青海湖东岸地区大范围沙化的证据。     

40 kaBP来亚非季风演化趋势及青藏高原泛湖期

基于18个黄土/古土壤序列 (黄土高原与青藏高原) 与27个湖泊沉积序列 (青藏高原、新疆、云南与赤道非洲及其以北的非洲季风区) 对比分析了东亚季风区、印度季风区与非洲季风区40 ka以来的区域环境演变特征。结果显示：上述区域在对应岁差周期的高太阳辐射阶段,也就是40~24 kaBP与14~4 kaBP分别经历了一次环境湿润期,而在末次冰期最盛期,除中国云南、青藏高原及新疆部分地区外,其他地区则较为干燥。青藏高原及其北侧的新疆区,40~24 kaBP比14~4 kaBP气候更为湿润,湖泊呈现40 ka以来的最高最大湖面,高原进入一次泛湖期。而非洲区及黄土高原,则与此相反;14~4 kaBP气候比40~24 kaBP更为湿润、适宜,湖面更高,成壤作用更强。40~24 kaBP,印度季风强盛,加强了对高原的水汽与潜热输送,同时,由于北方冰盖的存在,西风气流则相对南移,增加了对高原的影响,两种气流交互作用引起的强降水,可能是造成湖泊显著扩张的主要原因。     

班戈错盐湖古湖岸堤石英光释光年代学及其古环境指示意义研究

古湖岸堤是湖泊湖面变化的地貌学证据,通过古湖岸堤沉积年代学研究可重建地质时期湖泊演化历史。青藏高原内陆湖泊众多,保存了大量的第四纪时期古湖岸堤,是研究过去湖泊演化和气候变化信息的重要载体。对青藏高原班戈错盐湖北岸和东岸的低位连续古湖岸堤开展了地貌调查和光释光年代学研究。结果表明班戈错自末次冰消期(13. 5±1. 2 ka BP)以来,湖面整体呈波动下降过程,期间出现了4期湖面稳定阶段,分别在末次冰消期(13. 5±1. 2～11. 2±1. 0 ka BP)、全新世早中期(10. 1±0. 8～6. 5±0. 5 ka BP)、全新世后期(4. 2±0. 4～3. 1±0. 2 ka BP)以及全新世晚期(1. 7±0. 1～1. 2±0. 1 ka BP)。全新世晚期约1. 7 ka BP以后湖面迅速退缩,湖泊蒸发浓缩进入盐湖阶段。在末次冰消期班戈错高湖面形成主要与北半球太阳辐射强度增加引起气温升高,导致区域冰雪融水量增加相关,而在全新世湖面变化主要受印度季风强度变化控制。     

花海古湖泊外源碎屑矿物含量揭示的河西走廊早、中全新世降水变化

花海地区位于河西走廊的西段,在全新世早期和中期亚洲季风增强时,该区域降水是否很好地响应亚洲季风的变化,以及季风的水汽输送是否会影响到该区域是仍需继续探讨的问题.本文通过对花海古湖泊沉积物样品的矿物测定,分析了花海古湖泊早、中全新世湖相沉积阶段中外源碎屑矿物含量的变化,并以此重建了该区域早全新世(10.47～8.87 cal ka BP)和中全新世(8.87～5.5 cal ka BP)的降水变化.结果显示,早全新世时期花海湖泊外源碎屑矿物含量高于中全新世时期,表明了该区域早全新世时期的降水高于中全新世时期,反映了该区域早、中全新世千年尺度的降水变化响应了印度季风的强弱变化,降水量受到了印度季风强度的影响.在全新世中期,由于西风环流的增强,花海地区水汽输送可能受到了印度季风和西风环流的双重影响.但全新世最湿润期出现在中全新世,与早全新世降水强度高于中全新世的结果并不一致.这种差异可能主要是由于中全新世时期较低的湖面蒸发所造成的.     

冬夏季温度和降水变化对青海湖全新世环境变化的影响初探

青海湖是国内最大的内陆湖泊,位于青藏高原东北缘,因其处在东亚夏季风、印度季风和西风带的交替控制区域,对气候变化十分敏感,成为古环境变化研究的热点地区。有关青海湖的形成演化、环境变化和水文变化的研究也存在多种观点。本研究再分析了青海湖已报道的古环境指标和气候模式模拟的夏季、冬季温度和降水变化,力图更加全面地理解青海湖全新世以来的古环境变化。研究发现早全新世11~8 ka夏季降水量和表面蒸发量较大,冬季降水稀少,湖泊水位只有十余米深,使得青海湖周边风沙活动频繁。并且,早全新世的气候不稳定,经历了频繁和较大幅度的波动。全新世气候适宜期出现在8~6 ka,古环境指标指示这一时期为温暖湿润的气候环境,湖盆内植被以森林草原为主,湖泊水位不断上升。青海湖地区的夏季降水自6 ka开始减少,然而冬季降水增加,同时夏季温度和蒸发量减少,使得湖区植被组成由森林草原向高山草甸转变,湖区大范围形成古土壤。湖区古环境条件在晚全新世距今1.5 ka开始恶化,冬季和夏季降水同时减少,湖泊水位下降,风沙活动再次加强。     

西藏中部当惹雍错湖泊阶地记录的中晚全新世古气候变化

西藏中部是西风与季风相互作用的关键区域,对气候变化响应极为敏感。以该区域当惹雍错西北部T1阶地的沉积剖面为研究对象,利用光释光测年确立年代标尺,通过沉积物粒度、TOC、TN等代用指标分析,对当惹雍错地区中晚全新世以来的古气候变化进行研究。结果显示,T1阶地代表了约6 ka BP~1.4 ka BP期间的湖相沉积;记录了该区域中晚全新世的两个主要气候阶段。阶段I(约6 ka BP~3.4 ka BP期间)气候温暖湿润,湖泊水位较高且稳定;阶段II(约3.4 ka BP~1.4 ka BP)气候朝着干冷方向发展,水位下降明显,并在2.4 ka BP左右达到最低水位。通过该剖面揭示的当惹雍错中晚全新世以来的气候变化与周边区域的湖泊沉积记录进行对比,表明该地区湿度变化受季风影响较为明显;为季风在高原上的作用范围提供了证据。     

中全新世仰韶文化扩张的环境背景

黄河流域新石器文化在仰韶时期迅速扩张,由先前的以渭河流域为中心扩张到西至青海东部,东达黄河下游地区,北抵内蒙古长城一线,南至汉水流域的广大地区。全新世大暖期暖湿的气候条件与仰韶文化的迅速扩张关系密切。仰韶时期,黄土高原年均气温较现代高约2℃,年降水高出现代约100 mm,季风强劲,降水增加,400 mm等降水量线较现代向西北内陆推进200 km左右,黍粟作种植的范围扩大,仰韶文化相应扩张。400 mm等降水量线成为仰韶文化扩张的西界,也是全新世大暖期仰韶黍粟作种植区和北方细石器狩猎—采集区分界线。     

郧县盆地风成黄土—古土壤与汉江Ⅰ级阶地形成年龄研究

在对汉江上游河谷进行野外考察的基础上,就郧县盆地汉江Ⅰ级阶地及其风成黄土-古土壤覆盖层沉积学和理化性质进行了研究,并且采用OSL方法进行了测年断代.获得了26个OSL年龄数据,证实厚层风成黄土L1底部的年龄在25 ka BP,而剖面底部风成黄土-冲积砂层交互层(T1-al2)年龄范围在55-25 ka BP之间.地层年龄说明Ⅰ级阶地上黄土的堆积过程基本连续,汉江Ⅰ级阶地的发展经历了早期新构造抬升与河流下切阶段(55-25 ka BP)和晚期阶地面稳定接受沉积(25-0 ka BP)两个阶段.距今55 ka BP前后,新构造运动抬升和汉江下切作用加剧,河漫滩相沉积层开始脱离水面并接受风尘堆积物.这个过程持续到距今约25 ka BP,期间河水不时地淹没阶地面,从而形成了风成黄土-冲积砂交互的沉积学特征.距今约25 ka BP以来,河水不再淹没阶地,汉江Ⅰ级阶地最终形成,阶地面开始接受连续的风尘堆积.在汉江下切作用加剧的同时,全球性末次冰期的发展也逐步进入冰盛期,风尘活动强烈,在阶地表面堆积形成了厚层黄土.汉江Ⅰ级阶地形成以来,气候的变化使黄土覆盖层受到不同程度的风化成壤改造,形成了黄土-古土壤地层,其地层序列从下向上依次为:河流相砂卵石层(T1-al1)→黄土-冲积砂互层(T1-al2)→马兰黄土(L1)→过渡黄土(L1)→古土壤(S0)→近代黄土(L0)→表土(MS).这个层序记录汉江上游流域自从25 ka BP以来的气候变化经历末次冰期后东南季风逐渐加强、中全新世季风强盛、晚全新世季风衰退和气候变干的演变模式.     

南京下蜀黄土红外释光地层年代学

下蜀黄土地层年代学对于理解季风环流时空格局演化及其与青藏高原阶段性隆升的关系十分重要。作者基于下蜀黄土红外释光测年和下蜀黄土及黄土高原洛川;剖面磁化率序列的对比分析,认为下蜀黄土第一层黄土层形成于末次冰期,最底部的黄土层与洛川的 L5相当。因而下蜀黄土应相当于黄土高原LS以来的风成堆积,其底界年代约为 500 ka。也就是说,在 500 ka左右黄土堆积的南界已达长江下游地区。这可能是因为其时青藏高原的隆升已到达一特殊高度,对东亚季风演化的影响成为一个转折点,加强了东亚季风的强度。     

16 ka以来黄土高原东亚夏季风变化的环境磁学记录

末次冰消期以来的气候变化是第四纪古气候研究的重要内容.本文对黄土高原西部和平镇剖面16 ka以来的黄土沉积序列(厚度为3.5 m)进行了高分辨率环境磁学研究.结果表明:该黄土序列的磁性颗粒主要由细颗粒磁铁矿主导.其磁化率和频率磁化率具有相同的变化特征,与黄土高原中部和东部的黄土磁化率变化机制一致,即黄土高原西部和平镇黄...     

汉江一级阶地抬升以来北亚热带风尘堆积、发育与东亚季风演变的耦合关系——以郧县段汉江上游谷地为例

风成黄土对东亚冬夏季风优势期转换及起迄时间起到良好指示作用,探究风尘黄土堆积、发育特征与东亚季风演变的耦合关系十分必要。本文通过研究汉江一级阶地上覆黄土-古土壤序列的构型、磁化率、烧失量、粒度、元素组成特征,分析汉江一级阶地抬升以来黄土-古土壤序列的成因及成壤特征,探究东亚冬夏季风的演化序列。结果表明：（1）汉江上游地区黄土-古土壤序列的地层构型为表层土（MS）-近代黄土（L₀）-古土壤（S₀）-过渡层（L_t）-马兰黄土（L₁）,磁化率、粒度、烧失量、元素组成等特征指示各地层成壤强度特征为S₀>L₀/L_t>L₁。（2） 成壤强度指示18000 a BP以来,东亚冬夏季风演替特征为末次盛冰期冬季风强烈→全新世早期冬季风减弱→全新世中期夏季风主导→全新世晚期夏季风减弱~,冬季风强盛,其演变滞后于低纬太阳辐射变化2000~3000 a。（3）该风尘堆积物理化性质对6000~5000a BP的气候恶化期有所响应。总而言之,汉江上游一级阶地上覆黄土为风尘堆积物,指示18000a BP以来东亚季风的变迁规律及季风异常事件,能够体现北亚热带对全球气候变化及极端事件的响应。     

黄土高原的形成与发展

根据黄土高原古地理及气候演变、黄土地层年代学和侵蚀期与堆积期的资料分析,得出黄土高原出现之前为红土高原,气候以温暖半湿润弱波动为特征,250×10⁴ a来的黄土高原可分3个阶段。第一阶段出现在250×10⁴~140×10⁴ a之间,为高原内部弱侵蚀循环期,气候冷暖振动幅度较小。第二阶段出现在140×10⁴~0.4×10⁴ a之间,侵蚀动力加强,为高原自然侵蚀加强时期,气候冷暖振动幅度较大;第三阶段出现在4000 a以来,为高原异常加速侵蚀外流期。未来200 a黄土高原有向冷干发展的表现,这对黄土高原的治理是不利的,但不会发生大的自然变化。通过人类活动的积极作用,黄土高原的加速侵蚀向自然侵蚀或小于自然侵蚀的变化将会发生。可以预测,未来200 a的黄土高原仍是适于人类生存的好地方。     

黄土高原100万年以来东亚夏季风演变信号的多尺度分析

在研究黄土高原东亚季风地质时期周期演变中,利用经验模态分解(EMD)方法对黄土高原甘肃省灵台和赵家川黄土剖面约1 MaB.P.以来磁化率时间序列进行多尺度变化分析,结果表明:1)0~0.8 MaB.P.地球轨道三要素中的偏心率准400 ka、100 ka周期在黄土沉积中反映明显,方差贡献率达35.19%,还发现16 ka的岁差周期及334 ka1、77 ka5、8 ka、31 ka、7.9 ka、3.9 ka的非轨道准周期;2)0.8~1 MaB.P.也发现地球轨道三要素中的偏心率准100 ka周期2、1 ka岁差周期及55 ka、8.3 ka、3.5 ka非轨道准周期,偏心率准100 ka周期具有主导地位(方差贡献率达37.44%);3)尽管黄土记录的东亚夏季风100 ka周期的产生机制已有多种假说,古气候学界还是普遍认为它产生于某些尚不清楚的过程,有待进一步研究。     

黄土高原西部地区黄土粒度的环境指示意义

通常把>30μm颗粒含量作为冬季风的替代指标。对黄土高原西部地区的兰州九州台剖面、西宁土巷道剖面粒度主成分和聚类分析表明: >40μm颗粒的含量是黄土高原西部地区更为敏感的古冬季风替代指标, <2μm颗粒的含量的变化所指示的古气候意义可能与黄土高原中部地区不同。     

淮河上游全新世风成黄土-土壤物质来源研究

通过对淮河上游地区河南新郑全新世黄土—古土壤剖面磁化率和粒度的测量分析，揭示了淮河上游地区沙质黄土和古土壤的物质来源。该区黄土—古土壤磁化率明显低于黄土高原区，而粒度明显比黄土高原区粗，属于沙质黄土。通过两地区粒度分布的对比，揭示了它们有不同的粉尘源区，分属于不同的风成系统。淮河上游地区黄土是近源风尘沉积物，粉尘主要来源于孟津以东黄河冲积、洪积扇的松散河流沉积粉沙，实质是黄土高原水土流失的产物。黄河的频繁决口、改道、泛滥沉积为其提供了丰富的物源，其粗颗粒粉尘产生和搬运堆积的动力是东北风。淮河上游地区全新世早期粉尘是近源粗颗粒堆积，堆积速率可达18．6cm／ka，是黄土高原南部地区的2．3倍。     

青海南山风成沉积光释光年代学研究

青海湖地区的黄土是独立于湖相沉积的重要古气候记录。对青海南山夏拉水库和橡皮山黄土剖面进行了沉积学、地貌学和光释光年代学的研究,重建了全新世以来青海湖地区的环境变化。结果表明,1)青海南山地区至少在10.4 ka之前由河流沉积转换为风成堆积,指示气候转型期;2)10.4~5.0 ka间以黄土堆积为主,偶尔夹杂风成砂,指示气候整体比较温暖适宜,有个别的降温事件;3)3.4~1.0 ka古土壤发育为主,指示气温—降水组合较好,气候最适宜;4)0.6 ka以来发育现代土壤。研究数据基本与青藏高原东北缘的古气候/环境变化记录相一致,但在时间上存在一定的相位差,可能与海拔较高,区域对气候反应滞后有关。     

淮河上游全新世黄土及沉积成因

The dust source and transporting system are two indispensable aspects in the process of loess-palaeosol accumulation. It has been proved that the dust of the Loess Plateau mainly comes from the northwestern inland gobi and desert, transported by the East Asia monsoon systems and westerlies. However, there are little researches with respect to the dust source and deposition dynamics of the upper reaches of the Huaihe River. In the present study, we investigated and collected the YPC section with high resolution in the upper reaches of the Huaihe River. The chronological frame was reconstructed by optically stimulated luminescence (OSL) dating and correlated with the published loess time series. By comparison of the magnetic susceptibility (MS) and grain size (GS) of loess-soil profile among YPC profile, XJN profile (western Loess Plateau) and the JYC profile (southern Loess Plateau), we find similar climate change and pedogenic process between the upper reaches of the Huaihe River and the Loess Plateau, both experienced an extreme dry and the weakest pedogenesis during the last glacial, followed by a transitional episodes from the cold-dry last glacial to the warm-humid mid-Holocene and increased pedogenesis in the early Holocene, then a most humid-warm and strong pedogenesis in the mid-Holocene, and climate deterioration and decreased pedogenesis occurred during the late Holocene. But the MS of loess-soil profile sequences in the upper reaches of the Huaihe River was much lower than those in the Loess Plateau, and the GS was much coarser than those in the Loess Plateau. Comparison of GS for these three profiles revealed that there were different dust sources, which belonged to different aeolian transporting systems. The loess in the upper reaches of the Huaihe River was a wind blown deposition of near source, while the coarser dust mainly came from loose alluvial deposits of alluvial and proluvial fans of the Yellow River. The yielding and carrying dynamics of the dust in the Huaihe River is the northeast wind prevails in the winter half year.     

黄土高原黄土稳定同位素与古季风研究进展

黄土高原黄土-古土壤完好地记录了过去环境信息,进入90年代以来,在利用碳、氧同位素作为气候替代指标研究古植被、降雨量、古环境温度及古季风演化方面取得了长足的进展,文章就这方面的主要研究成果作了综合分析与评述。