亚洲中纬度地区第四纪冰川作用差异性探讨

近年来,随着绝对年代的不断增加,第四纪冰川作用的启动时间以及演化特点日益明确,为探讨中纬度地区的冰川的形成机制提供了重要依据,同时也为研究中国第四纪冰川发育的构造与气候耦合关系奠定了重要基础。亚洲中纬度地区山地第四纪冰川的冰进时序、冰期历史和冰川规模显示出不同特点。总体来说,西部山地的冰川规模随时间逐渐缩小,冰川历史较为完整,冰川规模大于亚洲东部,东部山地的冰期历史较短,冰川作用的阶段性明显;不同地区的最大冰川扩展规模在时间上不一致,尤其是在末次冰期旋回中,MIS3/4阶段的冰川规模大于传统意义上的末次冰盛期(LGM),冰进时序和规模演化指示了不同的大气环流尤其是西风环流和季风环流对冰川发育的重要影响。此外,构造因素深刻影响着不同地区的冰期系列。     

东亚季风影响区末次冰期冰川作用的控制性因素

东亚季风气候控制下的山地与岛屿冰期历史、冰川规模及其分布规律对深入探讨中国第四纪冰川的发生机制以及全球变化具有重要的科学意义。最新的绝对年代结果显示,中国东部及东亚沿海岛屿山地(包括中国台湾岛,日本本州岛、北海道,朝鲜盖马高原,俄罗斯远东山地等)的冰期启动与消亡时间存在显著差异,但均严格控制在末次冰期范围之内,相当于深海氧同位素阶段(MIS)4至2,冰川的发育规模在末次冰期早中期(MIS3/4)大于末次冰盛期(MIS2)。对研究区各山地和岛屿末次冰期冰川发育的基本特点进行比较后,明确了影响东亚季风影响区冰川作用的主要控制性因素有：气候因素、构造因素、纬度因素和海陆位置等,它们控制着末次冰期冰川的发生、分布与期次。在此控制性因素影响下,东亚低海拔山地不会出现比末次冰期更早的冰川作用。     

云南千湖山第四纪冰川发育特点与环境变化

千湖山(4249 m) 是横断山脉中段保存确切第四纪冰川遗迹的山地,受西南季风影响强烈。对于研究青藏高原边缘山地冰川发育与气候和构造之间的耦合关系具有十分重要的科学意义。在千湖山海拔3500 m以上保存着古冰川侵蚀与堆积地貌,冰川发育依托海拔4000~4200 m的夷平面及其支谷地形。冰川形态类型为小型的冰帽以及由冰帽边缘溢流进入山谷的山谷冰川。应用相对地貌法,光释光(OSL) 年代测试,本文确定千湖山地区的冰进系列:末次冰盛期(LGM,22.2±1.9 ka BP)、末次冰期中期(MIS3b,37.3±3.7 ka BP、45.6±4.3 ka BP45.6±4.3 ka BP)、末次冰期早期(MIS4)。千湖山冰川前进规模是MIS3b 阶段大于末次冰盛期,主要原因是末次冰期中期(MIS3b) 时本区气候相对湿润,而在末次冰盛期(MIS2) 时气候条件比较干燥。在总体相似的气候背景下,与横断山其它存在多期次冰川作用的山地相比,千湖山只发育末次冰期的冰川作用,其差异性说明该地区冰川发育主要受山体构造抬升控制。     

中国第四纪冰川作用与深海氧同位素阶段的对比和厘定

随着冰期(阶)与间冰期(阶)旋回的不断细化,第四纪冰期系列与深海氧同位素阶段(MIS)对比之间所反映的问题开始逐步显现。通过中国第四纪冰期与MIS阶段对比,结合分析气候旋回与构造运动对地貌演化的控制作用,研究表明:①冰期(阶)或者间冰期(阶)发生的时段应尽可能对应于MIS的偶数或奇数阶段,有助于MIS框架下新的冰期(阶)的发现;②中更新世以来,中国第四纪冰期-间冰期旋回可能受控于100 ka轨道偏心率变化的气候大背景,昆仑冰期-倒数第二次冰期的冰川规模总体上与全球冰量变化一致。然而,末次冰期早、中期的冰川规模却与MIS所记录的全球冰量变化不尽一致,强烈显示气候与构造环境对冰川作用的影响;③目前在中国第四纪冰期划分方案中,存在着冰期系列由时间和地点双重命名的现象,建议用大理冰期、古乡冰期分别代替末次冰期和倒数第二次冰期。     

东亚沿海山地末次冰期冰川与环境

对东亚沿海山地末次冰期冰川发育的气候条件、构造背景、冰进时序、发育规模等研究表明,台湾山地保存着3期冰川作用遗迹,冰川的最大前进规模发生在MIS3b阶段,其规模大于MIS2阶段;日本山地冰期系列齐全,包含了末次冰期的早(MIS4)、中(MIS3)、晚(MIS2)3个阶段的冰进,其规模是MIS4/3阶段大于MIS2阶段;而长白山存在2期冰川作用的遗迹,即末次冰盛期(MIS2)和晚冰期.在相似的冬雨(雪)型季风影响区,冰川发育的时序与规模也有一定不同,反映出在大气候背景下的区域性差异,在东亚季风影响范围内,末次冰期的环流变化在各地也很不一致.最新推算的现代理论雪线自北(日本)向南(台湾)依次递增,范围是2750～4245 m,除日本北部的高纬地区雪线降低值400 m之外,末次冰盛期(LGM)的雪线降低值在800～1300 m之间,平均值1000 m左右.东亚沿海山地冰川发育与新构造运动密切相关,更新世山体的快速抬升为冰川发育的内因,如台湾山地在末次冰期的MIS3b阶段,山体的抬升量约为250 m,对山体的高度和雪线变化有很大影响.     

四川螺髻山清水沟冰川槽谷演化及其影响因素

螺髻山地处青藏高原东南缘,是确切存在第四纪古冰川遗迹的典型山地之一,该区冰川地貌演化对于研究环境变化具有重要的科学意义。螺髻山东坡清水沟保存两套古冰川槽谷,分别为上槽谷和下槽谷,其中下槽谷保存完整,而上槽谷在3450~3600 m的阴坡部分出现缺失。采用野外地貌调查与模型分析相结合的方法,对冰川槽谷地貌进行分析,结果表明:清水沟槽谷的抛物线模型中,|A|值在1.3101~15.2064 之间变动,B 值变化于0.9695~3.2965 之间,且随着海拔由高到低,都存在着先变小后变大的规律,A、B值同时反映出在海拔3450~3600 m处冰川槽谷的演化不符合常态。分析认为岩性差异和河流溯源侵蚀是影响上槽谷形态的主要原因。对保存在清水沟上下槽谷内的高、低侧碛进行ESR年代测定,结果显示:高侧碛形成于58-84 ka BP左右的末次冰期早期,对应深海氧同位素4 阶段(MIS4);低侧碛形成于13-17 ka BP,属于于全球末次冰盛期晚期的产物。两次冰川作用分别塑造出两套冰川槽谷,即在末次冰期早期冰川作用形成上槽谷,末次冰期晚期形成下槽谷。     

推荐新书：《中国第四纪冰川与环境变化》

施雅风先生主编的《中国第四纪冰川与环境变化》专著及其所附的《中国第四纪冰川图》于2006年3月在河北省科学技术出版社首次出版至今仅有一年多,该书已经传播到全国和世界各主要地区,得到了国内外冰川、地貌、第四纪和气象学界很多学者的高度评价与热烈欢迎。为了让更多人对该书有所了解,现作如下简要介绍。该著作是作者等几代学者,在前后历经近50年考察研究,取得大量第一手考察、观测和实验资料的基础上,对中国第四纪冰川与环境变化所作的最新总结。全书洋洋洒洒近百万字,共分19章,由两大部分组成。其中1~5章为综合论述部分。综述了中国第四纪冰川研究的教训、进展与展望,冰芯研究的贡献,第四纪冰川、冰期间冰期旋回与环境变化,冰川沉积和测年评估,小冰期以来的冰川变化及其对水资源与灾害的影响。6~19章为分区论述部分。分别对喜马拉雅山系、喀喇昆仑山系、帕米尔高原、羌塘高原、唐古拉山系、昆仑山系、祁连山系、念青唐古拉山系、横断山系、天山山系、阿尔泰山系和中国东部高山区等第四纪不同时期的冰川做了论述。其时间跨度之长（约距今80万年以来）、空间范围之广（包括中国大陆东西部和台湾山地）是前所未有的,为目前惟一全面论述中国第四纪冰川与环境的首部力作,也是我国第四纪冰川研究史上一座新的里程碑。它的问世,无论对国内外的冰川学还是第四纪科学都有很重要的意义。书中的特色与创新点较多,在此略举三点：第一,比较全面系统的论述了前述各山系的第四纪冰川作用遗迹（包括冰川侵蚀地貌,冰川沉积地貌及其冰水地貌）,重建了古冰川类型、规模、变化幅度和有关冰川环境（包括雪线高度、气温与降水等）。同时对长期以来关于我国东部低于海拔2 500 m以下存在山地冰川和青藏高原存在统一大冰盖的两个观点给予了否定与扬弃。由此证明,我国在第四纪期间既不是无冰川作用,也不存在泛冰川作用,冰川作用仅出现在我国西部高山、高原以及东部少数海拔超过2 500 m以上的山地（102°~104° E以东的东部地区有确切古冰川作用遗迹的只有台湾的雪山和玉山,东北吉林与朝鲜接壤的长白山和陕西的太白山）,古冰川类型属于山地冰川,在海拔低于2 500 m的东部山地从未发育过山地冰川,青藏高原上更无统一大冰盖发育。这与西北欧、北美和西伯利亚在第四纪期间曾经发育大冰盖明显有别,可能与我国地处中低纬度,山地和高原分布范围最大,高度最高等等因素有关\.正是我国第四纪冰川作用的这个区域特色,使我国第四纪冰川与环境变化研究在国内外第四纪科学和过去全球变化研究中具有不可或缺、无可替代的特殊重要地位和作用。第二,运用多种测年方法,对不同时期不同研究地点的冰碛物特别是冰芯进行了较精确的定年,通过与深海氧同位素阶段对比,首次建立了中国第四纪冰期间冰期年表。并以此为基础,综合相邻学科的研究资料和成果,第一次较完整地建立了自早更新世希夏邦马冰期以来历次冰期间冰期旋回与环境变化序列。其中80~60万年前的最大冰期（昆仑冰期）、48~42万年前的中梁赣冰期（或高望峰冰期）和13万年前的倒数第二次冰期是首创。对7.5万年以来的末次冰期进行了更详细的划分,而且对相当于深海氧同位素3阶段间冰阶的中国特殊的气候与环境变化提出了独到的见解。对末次冰期的消失过程和历时1万年的全新世,特别是小冰期和全球变暖以来的冰川与环境变化也做了较充分的论述。这样,就将距今80万年以来我国第四纪冰川作用和冰期间冰期环境变化的时空轮廓生动地展示在人们面前。因有精确的测年数据,又有深海氧同位素以及其他相邻学科资料相互印证,所提出的中国第四纪冰期间冰期年表以及冰期间冰期的环境变化更有说服力,可信度也更高。这有助于消除欧洲阿尔卑斯学派研究第四纪冰川得出的经典理念和模式对我国学术界的不良影响,为研究我国第四纪冰川和环境变化提供了一个可资参考对比的新标尺。第三,根据15~19世纪小冰期特别是气候变暖以来,我国海洋型、亚大陆型和极大陆型冰川衰退情景的研究,结合前人在全球变暖条件下中国未来气温和降水的预测结果,预估了我国21世纪（主要是2030和2050年）前述三类冰川分布区未来的升温和冰川后退幅度。进而在分析影响冰川融水径流主要因素的基础上,对21世纪上半叶祁连山北麓河西地区、天山北麓准噶尔盆地南缘、东天山南麓吐鲁番—哈密盆地、塔里木内陆水系、柴达木内陆水系、青藏高原内陆水系、西藏南部与西部外流水系亚大陆—极大陆型冰川区、西藏东南部和横断山系海洋型冰川区等八个地区,冰川萎缩状况及其对河流水量变化的影响进行了科学的评估。尽管这种研究尚属首次,加之受复杂因素制约,预估值和评估结果还具有较大的不确定性,有待通过今后加强监测、模拟等研究予以验证和补充完善,但其定性的总趋势是可以肯定的。这为有关政府部门和科技机构研究、制定适应对策和措施,趋利避害,实现人与自然和谐发展,全面建设小康社会提供了重要的科学依据。总之,本书资料关翔实,内容丰富,论述系统全面,学术思想新颖,有许多新发现、新观点和新结论,既有理论价值,又有应用价值。可供冰川学、地貌学、第四纪研究乃至地质、地理、气候、水文、环境、区域规划、农牧业、水利、交通、旅游等方面科技工作人员参考,也可作为高等院校有关专业师生的教材和重要的参考书。     

阿尔泰山喀纳斯河谷晚第四纪冰川地貌演化过程

阿尔泰山喀纳斯河流域在第四纪期间发生过多次冰川进退,丰富的侵蚀与堆积地貌为区域地貌演化过程分析提供了重要依据,同时,该区的第四纪冰川作用对全球环境变化研究具有重要的科学意义。通过对喀纳斯湖口以下主谷内古冰川地貌的实地考察,测定不同地段多级U型谷底(台地)的海拔高度以及冰川漂砾的上限与分布位置,并对主谷内不同地段不同期次的冰碛物进行电子自旋共振(ESR)测年,研究发生在主谷内的古冰川作用系列、规模及演化过程。结果表明:喀纳斯湖到驼颈湾地区的谷地中主要发生过4次冰川作用,时代分别对应中梁贛冰期(MIS12)、MIS8/10、倒数第二次冰期(MIS6)以及末次冰期。末次冰期冰川作用又可细分为3个阶段,分别对应MIS4、MIS3中期与MIS2;根据三级U型谷的分布特征推断,古冰川作用规模呈现渐次变小的规律,自冰川站至下游接近冰川末端,中梁贛冰期时冰川厚度达50~395 m,覆盖范围包括主谷及两侧的山梁和支谷,延伸的长度和宽度都最大,MIS8/10以及倒二冰期时的厚度分别在102~199 m和88~269 m之间,冰川末端到达驼颈湾附近;鸭泽湖附近坡地上保存完好的多级台地,说明发生在河谷内的古冰川活性大,流动性和连续性较强,具有温冰川的性质;喀纳斯主谷有明显的不对称性,与局部小气候和地形对冰川的发育影响有关。     

天山阿特奥依纳克河流域冰川沉积序列

阿特奥依纳克河位于我国天山的最西段,最大现代冰川作用中心托木尔峰的南麓。在第四纪冰期与间冰期的气候旋回中,该处留下了形态较为完整的6套冰川沉积。应用ESR测年技术 (辅以OSL测年技术) 对冰碛物及其相应的冰水沉积物进行了定年,测得6套冰碛年龄分别为7.3±0.8ka BP (OSL,冰水沙);12.3±1.2ka BP (OSL) 与15~29ka BP;46~54ka BP;56~65ka BP;155.8±15.6ka BP与234.8±23.5ka BP;453.0±45.3ka BP,测年结果表明它们分别形成于新冰期、海洋同位素阶段(MIS)2、3b、4、6、12。第三套冰碛测年结果表明该处MIS3b冰进规模较大,其规模基本上与末次盛冰期 (MIS2) 的规模相当。此处最老冰碛测年结果与我国中段天山乌鲁木齐河源高望峰冰碛的测年结果 (459.7±46ka BP与477.1ka BP) 遥相呼应,老冰碛的年龄显示我国天山西段与中段至少于MIS12进入了冰冻圈,开始发育冰川。     

楼兰消失之迷初探——兼论罗布泊变化

楼兰消失的原因多被解释为与人类活动有关或与自然灾害有关.以木扎尔特冰川为例,通过以往不同时期对冰川的记载与现在冰川情况的对比分析,发现冰川长度在逐步缩短,雪线呈现相应的升高趋势;从不同时期冰碛物分布情况推测出天山及周围山地冰川在第四纪以来曾有过四次冰期发生.各次冰期时间长短有别,冰川规模不一,但都影响到罗布泊湖的存在和...     

中国季风温冰川区近代气候变化与冰川动态

通过对中国季风温冰川区的气候实测资料、冰芯记录、树木年轮指数和冰川进退记载等多种指标的综合分析,较详细地研究了400年以来本区气候与冰川变化。自17~19世纪小冰期的两个寒冷阶段以后,中国季风温冰川分布区气温普遍波动上升,与全球变暖的大背景一致, 大部分冰川正在后退,但降水量变化则比较复杂,达索普冰芯记录证明,本区西部的喜马拉雅山地区降水量表现为下降的趋势,与气温变化相反,而东部的横断山等地的降水则表现为上升的趋势,与气温变化同步,这主要是不同来源大气环流影响的结果。研究区主要盛行来源于印度洋的西南季风,此外,其东部还受来源于西太平洋东南季风的影响,西部受西风环流南支的影响,造成中国季风温冰川区东西部不均匀的降水分布和变化趋势。小冰期以后,我国的季风温冰川对气候变暖反应敏感,绝大部分冰川持续后退。20世纪80年代以来,后退速度加剧, 但后退幅度和规模因地而异。     

末次冰期东亚冰川规模与冰川进退异时性问题

1 IntroductionIthas been accepted thatthe glacialextentin the early stage w as largerthan thatin the late stagein Eastern A sia during the Last G laciation and w as different from Europe and N orth A m erica(Li, 1992; Cui et al., 2000). M any scholars hav…     

The glacial extent and glacial advance/retreat asynchroncity in East Asia during Last Glaciation

New dates for last glacial cycle in Tibetan bordering mountains and in East Asia show the glacial extent during the early/middle (MIS3-4) stage is larger than that of the late stage (MIS2) in last glacial cycle. It is asynchronous with the Northern Hemisphere ice sheets maximum and changes in oceanic circulation that predominately control global climate. In research areas, three seasonal precipitation patterns control the accumulation and ablation of glaciers. The modes of the westerlies and the East Asian mountains/islands in and along the Pacific Ocean are favorable to glacier advance with mainly winter precipitation accumulation. There was a global temperature-decreasing phase in the middle stage (MIS3b, 54-44 ka BP), when the glacier extent was larger than that in Last Glaciation Maximum due to the low temperature combined with high moisture. It is revealed that the Quaternary glaciers not only evolved with localization, but also maybe with globalization. The latest studies show a fact that the developmental characteristics of glaciers in high mountains or islands along the western Pacific Ocean are not in accord with those inland areas. Therefore, it can be concluded that glacier development exhibits regional differences. The study validates the reasonableness of the asynchronous advance theory, and ascertains that both the synchronous and asynchronous advance/retreat of glaciers existed from 30 ka BP to 10 ka BP. It is not suitable to emphasize the synchronicity between global ice-volume and glacier change.     

Source of major anions and cations of snowpacks in Hailuogou No.1 glacier, Mt. Gongga and Baishui No.1 glacier, Mt. Yulong

Snowpacks samples were colleted from two glaciers: Baishui No.1 glacier and Hailuogou No.1 glacier in June, 2006. The method of sea-salt ions tracer, correlation analysis and trend analysis were used in this research in order to confirm the source of main ions, it is indicated that Na+ is mainly from marine moisture and other ions mainly originate from land dust. The non-marine source percent of Cl-, NO-3, SO2-4, K+, Ca2+ and Mg2+ is 52%, 99%, 100%, 98%, 99.9% and 83%, respectively, in Hailuogou No.1 glacier, while the corresponding value in Baishui No.1 glacier is 68%, 99%, 100%, 98%, 99% and 59%. The non-marine source of ions is from dust of Central Asia arid regions carried by westerly circulation and the plateau borne-areas with Qinghai-Tibet Plateau winter monsoon in two glacial areas. How-ever, the import of local dust in glacial area has made a great contribution to ions concentra-tion in Baishui No.1 glacier, which accounts for the reason why the ions concentration in Bai-shui No.1 glacier is much higher than that of Hailuogou No.1 glacier. It is obvious that the source of each ion is different between Hailuogou No.1 glacier and Baishui No.1 glacier. There are three reasons which can explain it: firstly, the difference in the internal environment of glacial area, such as lithology, mountain-valley wind system, topographical relief and so on; secondly, the influence exerted by ions elution in snowpacks section, and ions elution in Hailuogou No.1 glacier is very strong; and thirdly, the difference caused due to varying ions transporting styles, deposition modes, chemical characteristics and post-ions-deposition process.     

青藏高原东部黄土沉积的基本特征及其环境

青藏高原东部黄土沉积分布广泛。本文对青藏高原东部较大范围内黄土沉积从地层学、年代学和沉积学等方面做了初步研究。结果表明:高原黄土属典型的风成沉积,其物质主要来源于高原本身,高原冬季风是粉尘搬运的动力。研究区黄土沉积虽始于中更新世,但目前分布最广泛的黄土沉积主要是末次间冰期以来的产物。高原黄土沉积地层的黄土-古土壤序列中蕴藏着丰富的环境变化信息,是研究高原季风演化的良好地质记录。中更新世以来,末次间冰期以前,研究区经历了11次高原冬季风强盛和11次高原夏季风占优势的时段;末次间冰期以来,共经历了6次夏季风占主导地位和5次冬季风强盛时期。     

巴丹吉林沙漠及其高大沙山研究评述

亚洲内陆干旱化是国际古环境研究的热点问题。巴丹吉林沙漠是亚洲内陆第二大流动沙漠,拥有世界最高大的风积地貌——沙山,是亚洲内陆干旱化研究的重要载体。沙山的形成演化与其所在沙漠的环境变迁有关,且真实地记录了区域与全球的气候变化。沙山形成过程研究应从区域地质和环境演化入手。本文从地质演化、环境演化、沙漠沉积、沙漠水文、沙山地貌和沙山形成发育等6个方面阐述了有关巴丹吉林沙漠的高大沙山、沙漠湖泊和沙漠自身的形成演化。认为构造-气候事件是亚洲内陆干旱化的一级控制,地球运行轨道变化是二级控制。自新构造运动始至其趋缓,构造-气候事件始终是巴丹吉林沙漠环境气候的主控因素,地球运行轨道变化也起很大的作用。此时西风环流是中国北方沙漠带环境气候的主要驱动力。新构造运动趋缓后,地球运行轨道变化是中国北方沙漠带环境气候的主控因素,青藏高原对大气环流的影响逐渐显现,东亚季风环流是该地区环境气候的主要驱动力。古水说可以很好地解释沙漠湖泊水的来源问题,沙漠湖泊是通过浅层的地下水路依靠保存在地下的古水来相互补给的。宏观上沙漠湖泊是风蚀湖,高大沙山的维持与沙漠湖泊之间不存在必然的因果关系。风成说可以较好地解释沙山的成因。未来的重要研究方向之一是将沙山、沙漠及其演化一同进行研究,重建沙山和沙漠的演化历史,并探讨它们之间的关系。     

中国干旱、半干旱区末次冰期以来气候变化规律

以临夏塬堡末次冰期中晚期黄土剖面为基础,选用我国干旱、半干旱区末次冰期以来同期异相或同期同相的气候记录与研究剖面进行对比分析后表明：位于西风气流控制的新疆地区全新世气候总体表现为偏干偏冷,晚期较为温暖的特点．其气候波动的幅度和频率较低。而位于季风环流控制的其它地区．全新世气候变化反映了同样的变化规律,即早全新世的升温波动期、中全新世的温暖稳定期和晚全新世的变冷期,其气候波动的幅度和频率较快。而无论是西风气流控制的新疆地区,还是季风环流影响的其它我国干旱、半干旱区,末次冰期气候变化均表现为早晚期的干冷期和中期的温湿期,尽管其干冷和温湿的程度不尽相同。