末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流系统的演变

以区域自然地理及地质历史分析为基础,以环境同位素及大陆盐化咸水后期变化为实证依据,重塑了末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流模式演变。研究发现,末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流系统经历3个演变阶段:(1)距今18～15ka的低海平面时期,接受持续补给,地下水得到充分交替,发育穿透达到或接近第四系底界的区域水流系统;(2)距今15～12ka的海平面急剧抬升期,地形势差减弱,发育穿透第三含水层组的早期中间水流系统,与此同时区域水流系统趋于停滞;(3)距今2.5ka以来,现代河流地貌成形,高位河床与低位河床及河间低地的势差成为主要驱动力,发育穿透第一及第二含水层组的晚期中间水流系统。随着海平面抬升,后期发育的水流系统切割前期水流系统的一部分并叠置其上。因此,现今河北平原第四系的地下水流系统乃是不同演变时期地下水流系统的时空四维集合体。其他濒海平原,乃至侵蚀强度随时间减弱的内陆盆地,都有可能出现类似图景。距今12ka前后形成的大陆盐化咸水,由上升水流带到浅部,导致浅层咸水以及土地盐渍化,乃是河北平原水资源利用及生态与环境保护的关键性不利因素。     

嵊泗海域淡水含水层的调查

嵊泗海域广泛分布的淡水体位于海平面下１４０ｍ～１５５ｍ的深度以下，和晚威斯康辛冰期（距今１５０００ａ～１８０００ａ）的快速海平面下际有关．在海平面连续下降时期长江大型冲积系统下切到出露地面的大陆架，形成排泄网络．在晚威斯康辛阶段结束全新世海侵开始时期海平面不断上升，冲积河道的掩埋造成了海侵沉积物的广泛分布，使含水层和过去与现在的海洋没有接触．这个地区ＮＯ．ＣＩＳＩ－１井的钻孔电导率测井表明咸水在深度上处在较淡含水层的上部．     

滹沱河中游河道带150 ka以来沉积环境演化及其对气候变化的响应

古河道记载了地质历史时期区域水系结构和沉积环境的演变信息,对复原古环境、水系变迁规律等具有重要理论意义。依托滹沱河冲洪积扇扇中古河道带上的一个第四纪钻孔（L2）,基于详细的岩性特征、粒度参数和光释光年龄数据,文章深入分析了古河道发育的期次和时段,探讨了滹沱河中游古河道带150 ka以来的沉积环境演变过程及其对气候变化的响应。结果表明：研究区150 ka以来的沉积环境演化主要表现为三期古河道发育期与两期河流稳定期的交替,与深海氧同位素阶段及其指示的气候冷暖变化有很好的对应关系。其中三期古河道发育期分别对应于深海氧同位素第2、4、6阶段及其指示的气候冷期,两期河流稳定期对应于深海氧同位素第3、5阶段及其指示的气候暖期。第三期古河道（118~151 ka）是由距今150 ka的共和运动引起的构造抬升与倒数第二次冰期冷干气候的共同作用形成;第二期古河道（36~76 ka）是区域间歇性构造抬升与气候变化共同作用的结果;而第一期古河道（5~26 ka）则是末次盛冰期气候变化的产物。     

基于年代学约束的白马雪山晚第四纪冰川作用

白马雪山(5429m)地处横断山脉腹地,海拔3800m以上保存着确切的第四纪冰川遗迹,对其进行深入研究,可以为重建西南季风影响区的环境演变历史以及区域冰期-间冰期系列对比提供依据.本文采用野外地貌调查与电子自旋共振测年(ESR)相结合的方法,查明白马雪山第四纪冰川发育的地貌特点,并对研究区的冰期系列进行划分.结果显示,白马雪山晚第四纪以来至少发生5次冰川作用,分别为中梁赣冰期(475±62ka,MIS 12);倒数第二次冰期(MIS 6),年代分别为166±22ka、142±17ka、209±23ka、153±15ka、120±16ka和180±20ka;末次冰期早期(MIS 4),年代分别为57±6.8ka、67±8.7ka、81±11ka、77±11ka和64±7.7ka;末次盛冰期(19±2.5ka,LGM,MIS 2)以及全新世新冰期/小冰期(MIS 1).研究区的冰川作用与青藏高原的脉动式抬升具有一定的对应关系.     

近50 a来新疆孔雀河灌区地下水流系统演变特征

新疆孔雀河灌区面临地下水超采问题,科学认识区域地下水流系统的发育条件和演变特征,是优化地下水资源开发利用方式的基础.通过构建第四系含水层三维地下水稳定流模型,利用流线追踪技术,模拟识别了孔雀河流域19702020年期间地下水流系统的变化特征.结果 表明,不同补给区和排泄区通过流线进行组合,在孔雀河周边形成了交错分布的地下水流系统,其空间分布格局随灌区地下水开采规模而变化.在20世纪70年代的拟天然状态,灌区主要发育自北向南的地下水流系统,其空间分布格局取决于水文地质参数和排泄要素,并可能存在1～4个以孔雀河为排泄带的流动系统.在有强烈地下水开采的现状条件下,灌区地下水流系统转变为从四周流向漏斗中心,截断了从孔雀河上游渗漏到中下游河道排泄的水流系统.近50 a来,以潜水蒸发为排泄方式的地下水流系统投影面积萎缩了29％,而以地下水开采为排泄方式的地下水流系统投影面积从零增加到研究区面积的40％.潜水蒸发对自然生态系统具有重要的支撑作用,灌区地下水开采应有所控制以保障潜水蒸发型地下水流系统的发育条件.     

广西灌阳县响水洞石笋的同位素年龄及古气候意义

通过对灌阳县响水洞1号石笋进行α能谱铀系测年和碳氧同位素分析,获得了距今44. 0～ 3. 1ka高分辨率古气候演变信息。它反映44. 0ka 以来区内经历了严寒(晚大理冰期)、冰期后干冷和温热(间夹短暂的冷期)等气候变化。      

河北省地下咸水对地下淡水资源入侵影响分析

河北省中东部区域分布为地下咸水分布区。自大量开采地下淡水以来,出现了地下咸水入侵地下淡水资源问题,第四系地下淡水水质呈不断变差趋势,对宝贵的地下淡水资源构成威胁,其主要原因是地下淡水资源的超量开采和成井工艺不严格。本文分析了地下咸水入侵地下淡水机制及影响现状。     

末次冰期东北地区食草动物群的演替及其环境意义

距今40ka年来东北地区大型食草动物记录显示,该区末次冰期极盛期前后,在冻土苔原大背景下可能经历了40ka B.P.森林草原、34.3ka B.P.疏林草原、30ka B.P.森林草原、22ka B.P.疏林草原、18ka B.P.森林草原、17ka B.P.疏林草原、14ka B.P.无树干草原及11ka B.P.疏林草原的演变过程,环境最恶劣最干冷的时段似乎在14ka B.P.前后.同时,该哺乳动物组合曲线与气候变化、冰川波动及海面升降等研究结果具有很好的可比性.整个环境演变过程还可与陕西关中渭河流域的3个哺乳动物群(咸阳动物群、蒲城动物群和大荔动物群)所反映的环境演变过程相对比,只是关中地区进入最干冷的无树干草原环境较早.研究认为,之所以产生这种差异是由于地区地理位置的差别,导致受东亚季风影响的强度不同,因而进入盛冰期的时间也有或早或晚的差别.     

我国低纬季风区晚冰期以来水文变化：南岭东部高分辨率湖沼沉积记录

南岭东部定南大湖盆地湖沼相沉积高分辨率记录揭示了16.0cal ka BP以来的水文变化过程。由于该盆地主要以降水补给为主,故其水文变化过程是该地区气候与环境变化的忠实反映。多气候代用指标揭示晚冰期以来的Oldest Dryas、Blling、Older Dryas、Allerd和Younger Dryas等短尺度气候快速变化事件。10.0～6.0cal ka BP期间,该地区降水最为丰沛,暗示了夏季风在该时期最强盛,但在约9.7～9.4cal ka BP和8.8～8.2calka BP前后出现过降水骤减事件;在6.0～3.0cal ka BP期间,研究区降水显著减少,夏季风势力明显减弱。大湖盆地全新世气候变化记录与我国低纬度区域近年来的研究记录具有很好的一致性,说明低纬地区全新世适宜期应在10.0～6.0cal ka BP期间。在全球气候变化对比上,大湖盆地降水减少时期大多对应于北大西洋深水流或温盐循环减弱时期,也对应于北大西洋浮冰砾高峰时期;早全新世(10.0～6.0cal ka BP)降水丰沛期对应于北大西洋深水流加强时期;表明北大西洋深水流变化所导致的高低纬地区热量差异与我国低纬季风区过去气候变化有某种遥相关。此外,大湖盆地晚冰期以来气候变化趋势与北半球夏季太阳辐射量变化趋势吻合。因此笔者认为东亚低纬季风区晚冰期以来气候变化机制与太阳辐射量变化、大洋温盐循环等有关。     

河北平原第四系咸水同位素组成

本文讨论了河北平原地下咸水的同位素组成。并且依据水文地质、水化学和同位素特征将咸水成因分为两种类型,即大陆盐化成因和海水成因咸水。前者δ１８Ｏ＜－７．００‰,δＤ＜－５５．０‰,３６Ｃｌ／Ｃｌ＞５７±９（×１０－１５）,１４Ｃ年龄为１０００～４０００ａ（校正）;后者δ１８Ｏ＞－７．００‰,δＤ＞－５５．０‰,δ３７Ｃｌ值接近海水值,１４Ｃ年龄大于１００００ａ（校正）,咸水中的海水百分比大于３８．０％。     

群矿开采条件下山西潞安矿区的地下水流场变化

煤炭开采导致区域含水层结构破坏,已经严重影响了区域地下水循环演化态势,是煤矿区地下水资源短缺的根本原因。本文以山西长治盆地潞安矿区为例,通过野外调查、相似材料模拟实验和数值模拟手段,分析了群矿开采驱动下含水层结构破坏对地下水流场的影响。通过砂槽模拟试验结果和数值模拟结果进行对比验证,结果表明:1)煤层开采形成采动裂隙发育基本限制在完整基岩内,使得隔水底板黏土岩发生弯曲变形,承压含水层水位下降形成层间疏干区,对第四系潜水含水层流场影响甚微,潜水水位没有明显下降;2)隔水层有效厚度变薄的局部地区,由于采动裂隙切穿隔水层,导致该区潜水含水层消失;3)采煤造成的类似"溯源侵蚀",引发原本隔离的地下水系统间的地下水袭夺现象,矿井水补给量有所增加。     

中更新世气候转型时期南海生态环境的南北差异

中更新世气候转型在南海浮游有孔虫、氧同位素和其它生物记录上主要反映在900 ka BP前后发生高频率变化,特别是指示表层水骤然降温。北部冬季表层水温从24~25℃降至17~28℃,而南部也从26~27℃降至23~24℃。总的降温趋势与开放西太平洋一致,直接反映了西太平洋暖池在900 ka BP之后MIS22期间有明显的减弱。表层水大幅度降温还发生在后继的MIS 20、18、16几大冰期,说明主要冰期旋回周期由41 ka转变为100 ka经历了长达400 ka的过渡时期,并且冬季风增强也在过渡时期的后半段最明显。南海南北生物组合和δ18O值的差异,突出了中更新世气候转型期边缘海区南北气候梯度反差和冬季风在冰期增强的讯号。结论是：生态环境系统反应总体表现与冰期旋回一致的同时,还包含了独特的地区性系统演变特征。但是,南海—西太平洋地区在0.9 Ma BP前后表层海水盐度因东亚冬季风和海平面下降的定量变化,以及这些变化对气候转型时期海—气耦合过程和生态环境系统的影响,尚缺乏足够的资料和证据。     

末次冰期冰川规模与冰川"异时"、"同时"问题的讨论

亚洲末次冰期冰川发育特征的深人研究表明，末次冰期冰川规模早期大于晚期。最近，国内外已经注意到末次冰期中期(MIS3b)存在全球性质的降温时段，此时湿度大，并与低温相结合，引起冰川前进的规模也大于干冷的末次冰盛期(LGM)，指示末次冰期以来的冰川演化不仅仅是亚洲自身的区域性特点，而且有可能带有全球性．同时，东亚沿海山地冰川发育表现为与大陆内部不一致的特征，说明即使在同一季风系统条件下，由于地理位置、水热条件的不同，也可以引起冰川演化的区域分异，呼应早期提出的冰川发育“异时性”理论。从研究末次冰期冰川发育规模入手，讨论西风带与季风带对冰川发育规模的影响，结合其它地区末次冰期冰川发育特点，进而得出：由于海-地-汽系统循环在不同区域、不同时期对冰川发育影响不同，在各地冰川最大前进规模和时间是一致或不一致的，在10ka和30ka时间尺度上冰川发育可能存在“同时”和“异时”两种情况。     

通量上边界渗透系数随埋深增加指数衰减的地下水流系统

地下水流系统理论是当代水文地质学的核心概念框架,研究不同控制因素对盆地地下水流系统发育模式的影响具有重要意义。近年来的研究表明利用通量上边界能够更好地揭示盆地不同要素对地下水流系统模式转化的影响。基于通量上边界,采用数值模拟方法,研究稳定流条件下,渗透系数随埋深呈指数衰减的非均质含水层对盆地地下水流系统模式转化的影响。结果表明:随着渗透系数随埋深指数衰减程度的加大,盆地潜水面整体抬升,盆地上部地下水流速增大,水力梯度增大;同时,盆地地下水流系统由复杂的多级次水流系统到单一的局部水流系统,顺向局部水流系统占据的空间消减,而逆向局部水流系统占据的空间增大,流速近似为零的局部滞留区域向左下方移动。     

福建晋江海岸带老红砂多期发育模式初步研究

我国东南沿海广泛分布的老红砂是海岸环境演变的产物.通过对福建晋江海岸带科任(KR)老红砂剖面加密采样进行OSL测年和粒度分析,初步确定了老红砂发育期次及其形成时代.以OSL测年值为基础,在统一的时间标尺上综合对比全球海平面和东亚季风变化序列,探讨了老红砂发育模式及其环境意义.研究表明:科任老红砂主要是晚更新世末次间冰期以来发育的,主要发生在约125 ～ 9ka期间,可以划分为6个沉积期,分别为125 ～115ka,105～97ka,84 ～ 74ka,61.5 ～52.0ka,39～29ka和15 ～9ka,期间可能存在至少5次明显的沉积间断.结合台湾海峡的水深变化特点分析,当海平面低于-70m时,由于研究区远离古海岸线,因而不可能有海岸风沙沉积;当海平面低于-15m高于-70m时,受到较强冬季风吹扬搬运海滩砂再沉积过程的影响,研究区可能有海岸风沙发育;当海平面高于-15m时,古今海岸线位置接近,在各种强度的冬季风作用下,研究区都会有海岸风沙广泛发育,并经历强烈的红化作用.即,科任老红砂主要发育于晚更新世末次间冰期以来气候暖湿的高海面和较高海面时期,而在末次冰期的低海面时期多次缺失海岸风沙沉积,尤其是末次盛冰期(LGM)的最低海面时期,现代海岸带所在区域老红砂发生沉积间断.     

渤海湾西北岸中更新世中期以来的气候环境和沉积环境演变

渤海湾西北岸是渤海湾沿岸砂坝-澙湖沉积体系组成部分,其沉积物蕴含着丰富的地质环境演变信息,是认识该地区气候环境和新构造活动的关键.通过对渤海湾西北岸QEJ01孔80 m以上地层沉积环境、孢粉分析及微体古生物研究,结合测年数据,根据定量古气候重建数据,探讨了本区中更新世中期以来特征时期的植被演替及环境演变,并对MIS6～MIS1各阶段渤海湾西北岸的气候及环境变化进行了区域对比.QEJ01孔450.40～377.14 ka,植被类型以针阔混交林为主,气候温暖干燥,沉积环境由河床逐渐演变为滨海湖泊;377.14～113.96 ka,气候相对寒凉湿润,植被类型以针阔叶混交林-草原为主,沉积环境以湖泊为主,后期为洪泛平原;113.96～98.84 ka,该时期气候波动频繁,以稀树荒漠草原为主,气候温凉湿润,河床发育;98.84～74.33 ka,气候温暖湿润,植被景观为针阔混交林-草原,降水量增加,沉积环境以漫滩湖泊和河床相为主;74.33～48.09 ka,气候异常寒冷干旱,以针叶林为主的稀疏-荒漠草原较发育;48.09～25.72 ka,植被类型为针阔混交林-草原,气候温暖偏湿;25.72～22.52 ka,气候寒凉干旱,植被为稀树-荒漠草原;22.52～3.87 ka,植被类型由常绿落叶阔叶林演变为针阔混交林-草原,气候温暖湿润,沉积环境以三角洲平原为主;3.87～0.0 ka,气候凉爽干旱,植被类型以针阔混交林为主.渤海湾西北岸平原为构造活动的活跃地带,自MIS5阶段以来,沉降中心呈现自北西向南东迁移,以及海侵层的发育程度,均受区域构造运动和气候环境变化的影响控制.     

改变入渗强度的地下水流模式实验

自Tóth提出地下水流系统理论以来,大多学者基于定水头上边界的解析解或数值模拟研究地下水流系统发育特征,尤其是多级水流系统模式。认为复杂的盆地"地形势"就会发育多级地下水流系统,简单地形发育单一地下水流系统。利用自主研发的地下水流系统砂槽模型进行系列实验发现,实验条件下(模型尺寸、介质和多个河谷不变)水流系统的发育受控于降水入渗强度。得出随着降水入渗强度的增大,水流系统模式由单一的区域水流系统,到复杂的多级次水流系统,再到局部的水流系统的结论;盆地多个势汇中,只有实际成为地下水排泄点的汇势才能影响地下水流系统模式,而其他的势汇只是可能的潜在势汇。实验表明,用定流量上边界(降水入渗强度)能够更好地揭示盆地地下水流系统模式发育与变化机理。     

云南元谋盆地距今210-120 ka间干热气候变化重建

元谋盆地西侧浪巴铺湖相沉积物(厚27 m)ESR年代测定结果显示,浪巴铺古湖存在于距今216±20 ka至122±10 ka,经历了倒数第二次间冰期末期、倒数第二次冰期以及末次间冰期初期.结合粒度、磁化率和孢粉等数据,重建了元谋地区距今216±20 ka至122±10 ka期间的气候变化历史:距今216 ～ 185 ka期间,孢粉平均浓度为全剖面最高,出现了喜高温的苏铁科和栲属植物以及指示湿润环境的莎草科植被,表明这段时期气候相对湿热,对应倒数第二次间冰期晚期;距今185 ～150 ka期间,孢粉浓度迅速降低,1050 cm深处(距今160 ka)孢粉浓度只有8.67粒/100 g,对应倒数第二次冰期盛冰期;距今150 ～122 ka期间出现数层砂砾石层,草本植物比例增加,气温回升,降水减少,湖泊面积缩小直至消失,气候干热趋势显著.考虑到浪巴铺古湖沉积物样品平均孢粉浓度只有34.35粒/100g,认为至少在倒数第二次冰期之前,元谋盆地气候的干旱特征已经十分显著,植被稀疏,末次间冰期以来,气候的干热特征已与现代基本相同.     

河北平原地下水锶同位素特征

本文根据28个样品的测试结果，介绍了河北平原地下水的87Sr/86Sr比值。水的87Sr/86Sr比值变化很大。这些Sr同位素组成的差别反映了平原中水流受区域地质条件控制。文中讨论了Sr同位素的6个分布特征。河北平原地下水的87Sr/86Sr比值均大于现代海水的平均值（0.709073）。平原内第四系地下水（Q4-Q1）从补给区到排泄区的87Sr/86Sr比值随着距离（年龄）增大而系统增大。水文学上年轻的水显示非放射性成因的（初始的）87Sr/86Sr比值，而较老的水则具有明显的放射成因，可达0.71527(δ87Sr为8.74‰)这很可能是通过溶解含水层硅酸盐而增加大陆Sr的结果。     

雅鲁藏布江大拐弯地区末次冰期以来的冰川活动证据及其构造-环境意义

本文重点讨论雅鲁藏布江大拐弯入口地区末次冰期以来冰川活动的地貌学、<'14>C和10Be定年结果及其构造一环境意义.在海拔3 200 m的观景台发现距今24～18 ka的冰砾阜,说明末次盛冰期时大拐弯入口地区有大规模的冰川下移现象,并阻塞了雅鲁藏布江主河道,形成堰塞湖,暗示雅鲁藏布江在末次盛冰期时已经下切到与目前接近的深度.在海拔3 150 m的打林村阶地,其4级阶地上的砾石10Be暴露年龄显示该阶地形成于距今9.0～8.7 ka的末次冰期与新冰期之间的问冰期,意味着这一期间则隆弄冰川再次下移导致阻江.近60年来则隆弄冰川3次跃动,两度阻江,是20世纪3次气候突变的表征.雅鲁藏布江大拐弯人口地区末次盛冰期以来的冰川进退历史对气候变化有良好的指示作用,该历史与大拐弯入口地区的构造地质背景有密切的联系.