全新世南海气候环境变化的珊瑚地球化学记录

重建全新世以来南海气候环境演变记录对了解我国乃至东亚地区气候环境的演变规律具有重要的意义。造礁珊瑚在热带海洋气候环境演变研究方面具有独特的优势。最近二十年来,基于珊瑚地球化学记录的全新世南海气候环境演变研究取得了大量成果。本文对在季节-年际-年代际-千年际尺度的气候变化、海水pH、生态演化和人类活动等研究方面获得的代表性成果进行了总结,提出传统的珊瑚古气候研究需要从重建气候环境记录、探讨气候变化问题上升到研究珊瑚对气候环境变化的适应性演变机制、珊瑚礁生态系统和气候环境协同演化过程,以适应地球系统科学发展的要求。     

大陆科学钻探开展古气候研究进展

当前气候变化问题已经引起全社会的广泛关注。地质历史时期(包括第四纪和"深时")的古气候研究可为了解现代气候变化提供借鉴,大陆科学钻探成为开展此研究的重要手段。文中对大陆科学钻探开展古气候研究的进展作一综述。获取连续沉积记录是大陆科学钻探的最大优势,地质学家通过对岩心建立高分辨率年代地层框架和应用多种古气候替代性指标,重建地质历史时期不同时间尺度上的陆地古气候变化,发现并精确厘定陆地古气候-古环境快速变化事件,进而通过精细对比陆地-海洋古气候记录,揭示气候变化的过程和机制。这些研究成果将加深人类对地球气候系统的认识,并为未来气候预测提供科学依据。可以预见,大陆科学钻探将成为古气候研究的一种常用手段,在未来的古气候研究领域,特别是"深时"温室气候研究中发挥更加重要的作用。     

太湖地区第四纪孢粉组合特征及其古环境意义

随着全球气候逐渐变暖,海平面上升,给人类带来了诸多灾害,研究古气候变化可以辅以预测未来气候变化规律,达到减灾防灾的目的。本文运用将古论今的方法,依据太湖东岸SZ03孔孢粉植物群的组合特征和各科属含量变化的特点,参考碳屑、低等菌孢子、水生藻类的绝对浓度变化,将钻孔第四纪沉积物划分为四大孢粉组合。研究结果表明,该地区更新世早期气候变化为暖湿-暖相对湿-冷干的过程;更新世中期气候环境开始出现显著波动,经历了相对冷干-冷湿-较暖湿-暖湿-较暖湿的气候;更新世晚期本区经历了最大海侵,全新世时期,处于冰后期,气候回暖,降雨充沛,与现在的气候条件具有相似之处。     

快速气候变化与高分辨率的深海沉积记录

通过高分辨率海洋古气候序列研究快速气候变化的机制是大洋钻探ODP及相关的国际海洋古全球变化研究IMAGES的重要贡献。研究发现,千年、百年尺度的古气候事件具有全球性,不仅见于冰芯和北大西洋高纬区,也发生在热带太平洋等其它海区和地球的其它部分;不仅见于末次冰期,也发生在全新世和早、中更新世。尽管这些快速气候变化的原因和机理尚无定论,但至少说明存在有别于冰期／间冰期冰盖体积变化的因素（如热带过程、太阳活动等）在起作用,从根本上改变了学术界对地球气候环境系统历史的认识。     

干旱区内流河流域长时间尺度水循环重建与模拟——以石羊河流域为例

干旱区内流河流域水循环是干旱区古气候研究的热点,前人做了大量研究,但大部分研究主要利用气候代用指标重建古气候与古环境演化规律,长时间尺度模拟与重建对比研究较少。以石羊河流域为研究对象,在石羊河流域古环境记录基础上结合古气候模拟、全新世古季风模拟、湖泊能量与水量平衡模拟,古降水量和古径流量定量重建等方法,系统地模拟重建全新世时期石羊河流域水循环。可以看出模拟结果与重建结果具有很好的一致性,均指示中全新世是全新世"气候适宜期"。为干旱区流域性气候变化重建与模拟研究提供了新的视角。     

千百年尺度气候快速变化及其数值模拟研究进展

千百年尺度全球气候快速变化是古气候研究中的一个重要内容。研究发现，末次冰期和全新世都存在着千年、百年尺度的快速气候变化，其变化幅度可以达到典型的地质变化或天文因子所造成的冰期/间冰期的气候振荡幅度，同时这些古气候事件具有全球性。对冰期和全新世气候变化的数值模拟揭示了气候系统对地球轨道参数变化的响应以及海洋、植被、冰盖、温室气体等反馈因子的重要性,其中大洋温盐环流对北大西洋淡水注入的敏感性与末次冰期和全新世气候快速变化密切相联。利用中等复杂程度的气候模式（EMIC）CLIMBER 2模拟了末次冰期典型时段（60~20 ka BP）D/O和Heinrich事件以及东亚气候的响应过程。模拟研究揭示了全新世青藏高原冰雪环境对亚洲—非洲季风气候的显著影响。今后的古气候模拟研究将在改进模式分辨率、结合古气候代用资料确定更加符合历史时期边界条件以进一步改善气候模式的基础上,更加注重气候突变机制的研究以及加强全球变化背景下的区域气候的长期变化研究。     

山西宁武地区全新世以来气候与环境变化

根据野外实测剖面、室内测试分析,笔者通过对山西宁武地区全新世以来的湖相沉积地层的孢粉、易溶盐、pH值、磁化率、碳酸盐和粒度分析,探讨了该区全新世以来的气候与环境变化过程。结果表明该区全新世以来的气候变化可划分为4个阶段112400~10000aB.P.期间,显示气候干冷,但有逐渐变暖的趋势;210000~8000aB.P.期间,气候较温湿;38000~3000aB.P.期间,气候温暖;4距今3000aB.P.~现代,气候出现3次波动,整个气候向干凉方向发展。对山西宁武地区湖相沉积地层的进一步深入调查与研究,将会确定华北地区的全新世以来环境与气候变化的基本规律。     

青海湖东岸全新世风成沉积地球化学特征及其古气候意义

青海湖地区因独特的地理位置,其古气候演化一直为学者们所关注.由于各类环境替代指标的多解性,以往研究中对青海湖地区末次冰消期以来特别是早全新世的气候特征存在不一致的认识.对青海湖东岸种羊场风成沉积物的元素地球化学特征及其古气候意义进行分析,结合磁化率、粒度和色度指标重建了过去约11 ka青海湖地区古气候演变过程.结果表明...     

甘肃西峰红粘土地层中蜗牛化石记录的古气候变化周期

米兰科维奇理论从地球轨道要素周期性变化驱动气候波动的角度出发,对第四纪时期古气候的周期性特征做出了成功的解释。近年来对更长尺度的贝加尔湖古气候记录的研究结果表明,晚中新世-上新世的气候变化具有40ka的周期性变化,气候环境演变和太阳辐射量的变化密切相关^[1,2]。古气候的周期性演化研究要求研究材料具有较准确的时间标尺、连续记录的地层和较高的样品分辨率。中国黄土高原地处中纬度地区,对太阳辐射的变化比较敏感,保存连续完整的晚第三纪风成沉积为研究长尺度的气候变化周期提供了可能,但限于一些气候代用指标在晚第三纪地层中的适用性,古气候变化周期方面的研究还比较少。蜗牛对气候的变化非常敏感,蜗牛化石是风成沉     

松嫩平原北部全新世黑土剖面孢粉组合及其对环境演化的制约

古气候和古环境演化是研究黑土形成演化最关键的问题之一。重建古植被、古气候、古环境,预测黑土区气候环境的演变已成为黑土地研究的热点。在松嫩平原北部克山县典型黑土剖面中采集到15件孢粉样品进行孢粉学研究,并对部分相同层位土壤样品中总有机碳进行了AMS¹⁴C测年。系统分析、鉴定和研究表明,克山县黑土剖面自下而上可划分为3个孢粉组合,下部孢粉组合以Planted Poaceae-Echinate Asteraceae-Tamarix-Polypodiaceae为代表,中部孢粉组合以Tamarix-Chenopodium-Polypodiaceae-Echinate Asteraceae为代表,上部孢粉组合以Pinus-Chenopodium为代表。综合第四纪地质地貌、孢粉、AMS¹⁴C、元素地球化学分析认为,典型黑土主要形成于中全新世7500 a B.P.以来的大暖期,形成于松嫩平原温暖半湿润的气候环境,植被为以草本灌木为主的草原植被。新构造运动是控制典型黑土区自然环境演变的主要内动力,晚更新世黄土状亚粘土为克山县典型黑土的成土母质,黑土发育过程即为...     

中国北方晚更新世以来地质环境及未来生存环境变化趋势

我国北方晚更新世以来古环境变化在总趋势上有一致性,但又有地区上的差别.青藏高原古气候变化有其特殊性,末次冰期寒冷气候开始早于其他地区;全新世暖期开始晚于其他地区1500年左右.除受全球性气候变化影响外,青藏高原的迅速上升也是影响我国北方晚更新世以来古环境的因素之一;华北平原未来生存环境变化中水资源的变化受人类活动影响很大.目前水资源开发利用程度高,预测于21世纪前半个世纪内缺水状况是严峻的,平原区缺水将大于80×108m3/a;我国北方在全新世大暖期后,气候环境的变化是在大暖期期间形成的环境基础上演变的.总的趋势是向以冷干为主的气候和向干旱化环境演化.     

沙漠/黄土过渡带杨桥畔全新世地层微量元素特征及其所揭示的古气候变化

通过对沙漠-黄土过渡带杨桥畔全新世地层中20种微量元素的地球化学特征分析,结合年代学资料,探讨了该地区13.0ka B.P.以来的气候环境变化过程。研究表明,微量元素地层分布规律明显,化学成分具有很高地一致性,Cr、Cs、Co、Cu、Mn与I可作为衡量东亚夏季风强度的古气候替代性指标。根据主要微量元素演替所揭示的古气候变化特征,将该地区气候变化可划分为5个阶段:13.0~11.7ka B.P.气候干燥寒冷;11.7~10.0ka B.P.气候略温偏干;10.0~6.4ka B.P.气候温暖湿润;6.4~1.60ka B.P.偏冷干气候恶化期;1.6ka B.P.以来气候继续朝冷干方向发展,并且冷暖干湿交替频繁。通过与黄土、石笋等记录变化对比,发现杨桥畔地区全新世气候演化过程与全球气候环境的变化基本一致。     

“深时”（Deep Time）研究与沉积学

近百年来全球气候正在经历一次以变暖为主要特征的显著变化,人类文明的发展迫切要求我们对这种变化的发展趋势及其环境与资源效应有更加深入的了解。仅仅对现代和第四纪气候研究是有局限性的,全面了解地球表层及气候系统需要研究整个地质历史时期地球表层系统的发展演化。基于这样一种需求,从沉积记录研究前第四纪地质历史时期的地球古气候变化及重大地质事件,并为未来气候预测提供依据的“深时”（Deep Time）研究计划在国际地球科学界逐渐形成。“深时”研究将聚焦地球气候系统中的重大科学问题,通过地质历史时期极端气候事件探讨气候变化的极限和速率、大气成分和大洋成分变化、大气环流和大洋环流以及生物圈、固体地球与太阳的联系等,最终揭示地球气候系统与地球系统的联系。“深时”研究将通过解译、定年和模拟的基本方法,发展完善大陆科学钻探项目,获得保存良好、高分辨率的沉积记录是重中之重。可以预见,“深时”研究将与“深空”（Deep Space）、“深海”（Deep Sea）和“深部”（Deep Interior）研究计划一样,成为未来国际和国内地球科学重大研究领域。同时,在开展“深时”研究过程中,沉积学也将扮演核心学科的角色发挥重要的作用。     

后记

第四纪地质与环境的研究是人类为认识自身生存的地球环境二百多万年来演化历史而开展的基础性研究 ,但了解历史的最终目的还是要为现实服务。随着我国经济的快速发展 ,国家急需对最近 ,也就是短尺度的人类生存环境发生过 ,以及正在发生的变化进行详细了解。第四纪相对于整个地质历史是十分短暂的 ,但第四纪研究大约以十万年为周期的冰期 -间冰期交替对解决当前的环境问题确实还是太遥远了 ,即使末次冰期最盛期、全新世温暖期环境的研究对从事现代气候变化的学者来说 ,也不是他们十分关心的问题。在一些人眼中 ,第四纪研究如何直面国民经济发…     

乌伦古湖全新世气候变化的环境磁学记录

对位于新疆北部阿勒泰地区福海县的乌伦古湖WLG10C孔岩芯进行了环境磁学分析,以平行孔(WLG10B) AMS14C测年为年代框架,重建了该地区全新世以来气候环境变化.结果显示:1)乌伦古湖磁性矿物以细颗粒亚铁磁性矿物为主,并含有少量不完整反铁磁性矿物和富铁绿泥石类粘土顺磁性矿物,磁学参数xARM和xARM/x可用作气候变化代用指标,记录了研究区气候环境变化;2)研究区在全新世早期(7300cal.aB.P.以前)为冷干气候,中、晚全新世(7300cal.aB.P.以来)为暖湿气候.在4600cal.aB.P.左右为该湖高湖面时期,在3500 ～2500cal.aB.P.之间存在与全球范围一致的突发冷事件.乌伦古湖全新世气候变化与周边环境记录较一致,气候变化模式符合中亚干旱区全新世气候变化西风模式.     

晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释

湖泊沉积物中矿物组合是古气候环境研究的敏感性指标之一, 充分认识湖泊沉积物中各类矿物组合类型、沉积过程, 对正确解释矿物学指标有重要意义. 我国晚第四纪湖泊沉积记录中, 盐类矿物与碎屑矿物含量普遍存在反相关关系, 影响了矿物组合作为气候指标的解释和应用. 从地球科学的角度正确理解这种关系, 可以为湖泊动力学以及古气候环境定量研究提供重要的科学依据. 选择甘肃民勤盆地石羊河下游终端湖猪野泽不同位置5个全新世剖面, 在明确湖泊沉积物来源、搬运方式和沉积动力机制的基础上, 研究了以碳酸盐矿物为主的盐类矿物含量与粒度指标之间的关系. 结果表明:猪野泽各剖面砂层富含的中砂、细砂沉积物主要是来自于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的风成砂; 水动力作用主导了湖相沉积层200 μm以下沉积物的沉积, 风力作用对20~70 μm粉砂组分沉积也有所贡献. 同时, 猪野泽湖相沉积层中高含量的碳酸盐主要来自于流水搬运, 湖相沉积层位200 μm以下的粉砂和极细砂是碳酸盐的主要富集区. 综上所述, 干旱区湖泊沉积物中盐类矿物含量与其沉积过程密切相关, 盐类矿物在全球变化研究中的应用要建立在充分研究其沉积动力机制的基础上.     

小珠山文化发展的气候环境背景初探

气候环境对古文化的发展影响深远,是环境考古研究的重要内容。小珠山文化是辽东半岛新石器时期以来最重要的一支考古文化,其发展过程与全新世气候环境的关系并不明晰。为了研究小珠山文化发展的气候环境背景,本项研究分析了以辽东半岛为主的全新世气候变化过程,结合主要遗址的考古记录,探讨气候环境变化对小珠山文化的发源、发展、衰落过程、文化交流、遗址分布、生业模式方面的影响。研究表明：全新世气候环境变化对小珠山文化发展的不同阶段具有显著影响。早全新世8.2 ka B. P.冷事件可能促进了兴隆洼文化的南下,是小珠山文化发源的有利条件;中全新世早期,温暖湿润的气候为小珠山文化发展提供了先决条件;中全新世晚期,不稳定的气候条件促进了小珠山文化第三期的文化交流以及农业发展,4.2 ka B. P.气候事件则可能是导致小珠山文化走向衰落的重要气候因素。小珠山文化遗址分布呈现出由海岛到陆地的特点,气候变化引起的海岸线和可利用资源等变化是导致小珠山遗址分布变化的重要因子,同时对文化交流和生业模式的改变也起到了重要作用。该研究对揭示长时间尺度下古文化发展对气候变化的应对策略与规律提供参考。     

后记

后记在许多主要的第四纪环境地质问题中，本期选择了有关末次冰期以来我国干旱一半干旱地区的古气候和环境变化作为主题，希望大家对我国西北地区的未来发展给予注意。晚第四纪以来，古环境记录中大量关于地球过去环境与气候变化的信息，是对未来气候变化预测评估的重要依...     

开展“人类世”环境研究,做新时代地学的开拓者——纪念黄汲清先生的地学创新精神

第四纪环境这门科学,是地质学的一个横截面,是地质历史时期的最新一章,它是一门探索时间的科学。环境问题是关系人类社会的全面问题和应当涉及的人类未来的现实问题,它要求第四纪环境工作者思考自己的科学问题时具有强烈的社会意识。所以它又是一门属于人的科学。从国际上看,“Science”和“Nature”两杂志都在2003年度的科学进展中把环境中古气候变化研究列为年度的进展。而在国内,从1999～2003年5年来地质大调查取得了一系列重大的阶段性成果,其中有10个方面成果具有划时代的意义。其中4项是直接与第四纪环境有关。地质学目前正在进行学术上的转型,从单一的地质问题研究向综合的地球系统科学研究转变,从主要提供资源保障向资源和环境保障并重转变。这种转变把第四纪环境研究从学术水平上被提升到社会需求水平。这要求它积极考虑最近诺贝尔奖获得者P.J.Crutzen等科学家所提出的“人类世(Anthropocene)”这一新的研究方向。作者提出,“人类世(Anthropocene)”是研究大约10000年以来人类活动和自然环境构成的地球系统的变化及适应的可持续发展性。这一研究在中国已有了很好的基础和开端,但还不能满足当前国家发展的需求,所以第四纪环境工作者还应像开拓者一样,不断努力     

第四纪是环境地质学研究的重要时代

第四纪是人类及其物质文明形成发展时代.从农业社会以来,人类以比自然严重威胁着人类演化快若干倍速率干预自然界,人与自然之问的平衡在加速破坏,不利的后果正严重威胁着人类.由于全球增温.海面上升,地质灾害.基础被环境资源损害,已出现孕育人类生存危机的前兆.第四纪研究因深海沉积、黄土和冰岩心的研究、年代学方法的应用已提高到一新水平.将近论未来已成为推动第四纪研究的新动力.第四纪历史可以为环境地质事件研究提供了解现状、预测本来事件发生时间、空间和强度规律的历史参考系统.距今1.8万年前气候、中全新世高温期(气候最宜期)和十七世纪小冰期研究,有重要的理论和应用价值.第四纪是环境地质研究的重要时代.