西峰黄土剖面碳酸盐变化及其古气候记录意义

在连续沉积的黄土剖面中蕴藏中丰富的古气候变化的信息,中国的黄土沉积一直以来是重建古环境演化重要的信息库.自20世纪80年代以来,研究者确立了各种古气候的替代性指标[1-2],黄土中的磁化率指示着夏季风强弱变化的重要替代性指标,黄土中风化程度主要受控于夏季的降水量和温度的变化,因此黄土中成壤程度与夏季风具有显著的关系.     

青藏高原黄土堆积典型元素相对含量变化与古气候意义

青藏高原东北部黄土分布广厚,较好的记录了第四纪古气候变化的信息。为了从地球化学的角度寻找能更好指示高原气候变化的代用指标,本文对西宁盆地湟水河高级阶地之上的大墩岭黄土剖面顶部末次间冰期以来(S1古土壤层之上)沉积的黄土—古土壤系统取样,并做了易迁移元素(Sr、Ca)与难迁移元素(Rb、Zr、Ti)的含量变化分析。结果发现,水迁移能力差别较大,矿物组成不同的元素(或氧化物)比值Rb/Sr、Ti/Sr、Zr/CaO比较灵敏的指示了高原末次间冰期以来古气候,特别是古降水变化信息,而且其与常用的磁化率指示的中国北方古气候变化及深海沉积氧同…     

黄土高原风尘沉积物中纳米矿物

由黄土-红黏土序列组成的风尘沉积是全球最完整、最连续的陆相古气候载体之一,蕴含了丰富的东亚古季风信息。解读黄土记录的信息以及透彻理解黄土替代指标与古气候的内在联系,都需要从纳米尺度揭示黄土成壤作用过程中碎屑矿物、成壤自生矿物形成与演化。本文利用高分辨透射电镜和场发射扫描电镜,研究了风尘沉积物中磁铁矿氧化的粒径制约、自生磁赤铁矿形成机制,建立了古土壤磁化率增强的成因矿物学理论,为磁化率与古气候的内在联系奠定了矿物基础;发现了第四纪黄土中广泛分布纳米棒状方解石及其含量和微结构显著的规律变化,从生物诱导矿化理论阐述了其形成机制;查明了凹凸棒石在黄土-红黏土序列中的分布规律,提出了古气候变化的黏土矿物响应机制。     

中国第四纪黄土环境磁学研究进展

中国黄土分布广泛、沉积连续性好,是进行磁性地层研究和重建古环境、恢复古气候的理想材料。中国黄土高原黄土—古土壤序列的环境岩石磁学性质详细地记录了2.5 Ma BP以来古气候和古环境变化的信息,尤其是黄土和古土壤的磁化率作为很好的气候代用指标已得到广泛应用。古土壤磁化率增强成因机制一直在争论中,其中,与气候变化关系密切的成壤作用对古土壤磁化率增强起主导作用的观点已被普遍接受,目前利用不同方法建立了磁化率气候转换函数,从而使重建古降水量和古温度成为可能。     

陕西蓝田段家坡黄土剖面地球化学元素特征及古气候效应分析

地球化学元素在剖面上的变化能够反映当时沉积时期的古气候环境。通过对陕西蓝田段家坡剖面的24件样品进行系统分析,段家坡剖面中各元素含量存在一个明显的变化点。0.57~0.37 Ma的元素含量波动较大,0.37 Ma以来的各元素含量变化较小,反映出不同时期的古气候变化趋势不同。0.57~0.37 Ma的黄土剖面总体上反映了冷暖间或的古气候特征,0.37~0.13 Ma的黄土剖面总体上反映了温暖湿润的古气候环境,0.13 Ma以来至马兰黄土沉积结束时期(10ka BP)的气候变得较为干冷。这一变化规律与深海氧同位素、古植被、古气候的变化规律具有较好的一致性,并且符合米兰科维奇旋回的变化规律。     

黄土高原古气候变化定量重建的新进展

中国黄土- 红黏土沉积是可与深海沉积媲美的陆相沉积载体,记录了晚新生代东亚大陆气候环境变化历史。基于中国黄土的多种理化指标,重建了黄土高原地区构造- 千年尺度东亚季风变化历史,为探讨区域与全球气候的联系提供了关键证据。近年来,黄土高原古气候变化研究逐步从定性描述拓展到定量重建,本文旨在回顾基于中国黄土定量重建古温度和古降雨变化取得的重要进展。首先,梳理了古气候要素定量重建的指标和方法,古温度重建指标包括植硅体、碳酸盐耦合同位素、微生物脂类代用指标等;古降水变化敏感指标包括磁化率、白云石/方解石含量、生物微钙体Sr/Ca比值、有机碳同位素以及10Be等。然后,汇总了典型黄土剖面定量重建的古气候变化序列,分别从构造、轨道及千年时间尺度上探讨了古温度和古降雨的变化特征。结果表明,基于生标重建的不同时间跨度的土壤古温度变化序列,在冰期—间冰期尺度上的波动特征基本一致,但在冰盛期—冰消期时段出现了增温超前现象,说明陆地植被对土壤温度变化有重要调制作用。然而,不同指标重建的降水变化幅度差异较大,主导周期也存在差异,说明定量重建降水变化仍有较大挑战。最后,简要总结了黄土高原古气候定量重建存在的问题,明确了区分温度和降水季节性变化的重要性,指出加强地质记录与模拟结果的对比同化,将有助深化对多尺度季风变化动力学的理解。     

湖泊古气候、古环境重建与生物标志物

正全球变化与区域响应一直是人类生存所面临的重大科学问题,是维系当今社会可持续发展的关键。通过一系列高精度的仪器分析,重建高分辩率的古气候、古环境记录可以系统探究历史时期的气候变化过程及驱动机制,从而理解现代气候的变化模式,并为全球变暖背景下未来气候变化趋势预测提供重要的历史依据(图1)。古气候、古环境变化的信息来源与带有时间属性的介质有关,如树木年轮、冰芯、石笋、黄土、湖泊沉积、海洋沉积和沼泽泥炭沉积等(图2)。这些重要地质材料的一个     

山东黄土堆积中砾石层的研究进展

山东地区黄土堆积中自西向东存在一期或多期明显的砾石层,该砾石层记录了山东地区晚第四纪以来气候环境演变的信息,对认识山东风尘堆积的环境背景具有重要的指示意义。以往山东黄土堆积中砾石层的研究比较薄弱。在地层层序、沉积特征指标、年代学等方面对该砾石层进行研究,取得其蕴含的区域的古水系—古水文—古地貌—新构造和古气候的环境信息,今后应加强其沉积年代学、物源研究及其多学科综合集成研究等。     

冰期—间冰期气候旋回中古火灾的变化规律及其控制因子

火对气候、生物地球化学循环和人类健康产生广泛影响,为了避开人类活动的干扰,在整体上把握古火灾、古植被和古气候之间的相互作用关系,并为进一步的深入研究古火灾提供框架,本文聚焦冰期—间冰期时间尺度,整理了深海沉积、湖泊沉积、黄土等沉积物中的古火灾信息,并与对应的古气候、古植被情况结合讨论,总结归纳在冰期—间冰期尺度上不同地区的火灾机制情况,并分析其异同及原因。全球不同海域的深海沉积物中黑碳记录所指示的古火灾没有统一的规律和解释,自然火灾发生机制存在区域性差异。长时间尺度的湖泊记录反映的冰期—间冰期火灾活动情况较一致,今后更多长时间尺度的湖泊沉积物研究可以为火灾活动的轨道驱动研究增添有力证据。黄土中的冰期—间冰期的火灾演化规律存在不同观点,这可能是选用火灾代用指标不同导致,黄土中的黑碳沉积通量可能更准确的揭示古火灾历史。     

中国黄土环境磁学

中国陆相风成沉积序列蕴含了晚新生代以来丰富的古地磁场和古气候信息.第四纪黄土-古土壤序列的岩石磁学性质可以揭示第四纪亚洲内陆地区干旱化过程和东亚古季风演化历史以及末次冰期-间冰期旋回的气候不稳定性特征.文章主要评述近年来中国黄土环境磁学研究所取得的一系列重要进展,同时提出目前需要深入研究的几个重要问题,如成土作用对黄土沉积物沉积剩磁的影响、微生物对磁性矿物的改造、亚洲内陆地区气候过程和环境演变的磁气候学记录等.     

青藏高原东缘晚新生代地质特征与古环境变化

青藏高原东缘地区发育了完整的晚新生代湖相、黄土、红土和冰川沉积系列,不同成因的沉积物记录了晚新生代以来古环境时空变迁的信息。上新世昔格达湖相沉积发育于4.2～2.6MaBP,具有9个冷—暖气候环境变化阶段。川西风尘堆积始于1.15MaBP,连续记录了14个古季风变化旋回,成都平原红土记录了1.13Ma来的5个古环境演化阶段。青藏高原东缘发育了约4.3MaBP的老冰期,第四纪时期出现了5次极端古气候事件,对应为5期冰期。     

黄土沉积与地球圈层相互作用

黄土是地球上分布最为广泛的沉积物之一,黄土的分布区也是旱作农业起源地和古文明的发祥地,养育了地球上数以亿计的人口。作为一种风力搬运的沉积物,黄土也是古气候变化的重要信息载体。长期以来,中外科学家已经对黄土的物理学、地球化学、沉积学、古气候学等开展了多学科的综合研究,取得了瞩目的成就。本文旨在从地球系统科学角度出发,将黄土物质的产生、搬运、堆积及沉积后的成土过程与地球岩石圈、水圈(包括冰冻圈)、大气圈、生物圈的演化联系起来,将黄土作为一个窗口,揭示出看似单一的地质事件(黄土沉积)与地球圈层相互作用之间的内在关联。     

马兰黄土和离石黄土的磁学性质

中国黄土-古土壤系列的磁学性质,如磁化率等被广泛用于古气候和古环境研究,这必须建立在对黄土-古土壤的剩磁的性质和获得剩磁的机制以及古土壤磁性增强的原因有深入了解的基础之上。作者通过对洛川和吉县剖面马兰黄土和离石黄土的磁学性质的深入研究,对黄土与古土壤磁学性质差异的各种表现,对它们剩磁的性质,对古土壤磁性增强的原因以及磁性变化对古气候、古环境研究的意义进行了讨论,并对利用某些磁学性质建立的黄土-古土壤形成的时间模式提出了质疑。     

十万大山盆地东部侏罗纪古气候与铀成矿关系

古气候控制着砂岩型铀矿含矿建造的形成,对厘定找矿目的层有重要的指导意义。沉积岩中元素地球化学研究是研究沉积时古气候的有效手段。在总结古气候指示元素含量变化特征基础上,结合十万大山盆地区域构造演化、宏观沉积特征推算了古盐度变化特征,重建了侏罗纪古气候演化。研究表明:沉积旋回转换时往往伴随古气候变化,微量元素含量及比值变化具有旋回性。侏罗纪古水体整体为淡水-微咸水,古气候演化为早侏罗世为潮湿气候,到中侏罗世气候逐渐变为半干旱半潮湿频繁波动,晚侏罗世气候逐渐变为干旱。中侏罗统那荡组发育杂色碎屑岩建造,可作为砂岩型铀矿找矿目的层。     

柴达木盆地自然伽玛曲线在古气候及沉积环境研究中的应用

应用自然伽玛测井（GR）曲线反演古气候和古环境的方法在国际上逐渐得到重视并取得了进展，柴达木盆地第四纪应用其反演2.85Ma B.P来的古气候变化也取得了成功。本文以柴达木盆地侏罗系冷科1井和雨33井自然伽玛曲线并结合孢粉等地质资料进行了古气候与沉积环境分析，证明GR曲线是有价值的古气候研究参数。GR值的大小及古气候的干湿变化和沉积水体的深浅变化均有内在联系，GR曲线振幅与频率的变化快慢反映出沉积环境动荡与稳定的相对特征，据此对两口井的沉积环境演变作了具体分析。结合古气候与沉积环境综合分析，GR曲线的异常波动还具有特殊的指相意义。GR值增大-古气候加湿-沉积水体加深的同步表现特征是一般性规律，构造-古地理背景的变动可改变这一对应关系，因而提供了研究古地理演变的信息，进一步丰富了GR曲线研究的地质涵义。说明在侏罗纪古气候和古环境研究上，GR曲线是一有价值的参考指标。     

中国西北地区晚第四纪黄土中镁铝地球化学与古气候意义

研究我国干旱半干旱区第四纪黄土剖面中镁铝含量比（ｍ值）的变化特征及所反映的古气候古环境意义。表明黄土－古土壤的ｍ值大小变化反映出黄土堆积－古土壤发育时期的气候干湿变化。     

马兰黄土沉积速率及其地质意义

马兰黄土平均沉积速率为0.078毫米/年.但又可分为三个沉积速率层段,即上部中等,中部最大,下部最小.沉积速率的变化与黄土颗粒粒径有关.粒度粗,分选好.沉积速率最小.反之.沉积速率则大.更重要的是,沉积速率受控于古气候的演化.气候愈旱干、寒冷.沉降黄土的次数增多.沉积速率就愈大.相反.暖湿气候则不利于黄土沉积.黄土-古土壤系列反映了这期间气候韵律和黄土沉积速率的关系.     

晚第四纪黄土古温度定量重建研究进展

中国黄土是古气候研究的重要陆相沉积载体。定量重建黄土记录的古温度变化信息对于理解气候变化的机制具有十分关键的作用。过去主要借助磁化率、植硅体、游离铁与全铁、甘油二烷基甘油四醚(GDGT)等代用指标对黄土高原地区黄土记录的古温度变化进行定量研究。在简述晚第四纪黄土古温度定量重建常用方法的基础上,对各种指标的局限性进行了分析。准确定量重建黄土记录的古温度序列需要开展多指标、多方法的交叉检验。     

宁镇地区下蜀黄土粒度特征及其古环境意义

黄土的粒径对于反映古季风强度变化、物源区环境变迁和黄土沉积后改造作用等具有重要的意义。中国东部宁镇地区位于东亚冬、夏季风交汇地带,在晚第四纪普遍发育下蜀黄土,它是研究东亚气候及季风演化的良好载体。对南京周家山、镇江圌山典型下蜀黄土剖面进行了系统的粒度特征分析,结果表明下蜀黄土风尘沉积是由"近源"粗颗粒物质和"远源"细颗粒物质共同作用的产物。周家山剖面粒度组分含量变化记录指示了下蜀黄土所经历的古气候环境较之西北黄土更为暖湿,经历了较之更强的后期风化成壤作用,大致上经历了2次完整的干冷-暖湿气候旋回。     

中国黄土高原红粘土环境磁学研究进展

黄土高原地区的红粘土沉积序列蕴含着晚新生代气候变化和高原隆升的信息.最近的研究表明,红粘土与上覆的黄土-古土壤序列具有相似的磁学性质,用环境磁学的方法可以成功地提取红粘土中的古环境、古气候信息.文章评述了近年来红粘土环境磁学研究所取得的一系列进展,对黄土高原红粘土的磁学性质、磁学参数的古环境意义以及红粘土磁化率所记录的米兰科维奇气候周期和东亚夏季风的演化历史等问题进行了回顾和讨论.