倒数第二次间冰期以来黄河下游冲洪积物释光年代及其古气候意义

黄河下游沿岸黄土中沉积的冲洪积物,记录了当时水文和气候变化过程。目前对于黄河流域冲洪积事件的判别和水文重建研究多集中于中游和上游,下游地区冲洪积物研究较少。在鲁中山地北麓和黄河下游南岸之间的黄土沉积中,普遍保存着典型的冲洪积物,选择4个代表性剖面的10个释光样品(小章庄剖面约635 cm厚,采集4个释光样品;直东峪剖面约450 cm厚,采集2个释光样品;九龙峪剖面约290 cm厚,采集2个释光样品;陶峪村剖面约350 cm厚,采集2个释光样品),采用石英单片再生剂量法(SAR)或钾长石红外后红外释光测年法(pIR₂₀₀ IR₂₉₀)进行释光年代学研究,释光测年结果与野外地层顺序基本一致。根据冲洪积层沉积时代划分为间冰期(248～196 ka、 110～73 ka)沉积、冰期-间冰期转换时期(177～94 ka、 142～94 ka)沉积和冰期(26～18 ka)沉积,表明强降水事件在间冰期和冰期-间冰期过渡的气候转换期多发,特别是110～94 ka时段内。研究结果与中国各地多种载体所记录的气候变化过程相互佐证,进一步说明研究区水文、气候变化过...     

海南岛东北海岸风沙沉积的光释光年代学意义

选取海南岛东北部JSD2和PQR2两个典型海岸沙质沉积剖面进行研究,共采集10个测年样品和89个指标分析样品,在室内进行了光释光(OSL)测年和粒度分析.结果表明:1)JSD2和PQR2剖面砂样以中细沙为主,粒度众数在225～400μm之间.风沙沉积后受化学风化作用呈现淡红棕色至红棕色;2)JSD2剖面OSL年龄范围为...     

毛乌素沙漠东南缘全新世剖面光释光年代及古气候意义

在毛乌素沙漠东南缘锦界地区发现的具有3层深棕色至黑色古土壤的全新世剖面,记录了至少3次大型沙地固定与活化的交替演化.在锦界剖面厚约5m的全新世地层中采集了10个光释光样品,利用石英光释光测年单片再生法(SAR),建立了锦界剖面全新世(>7.5-0.2ka)年代格架.结合粒度、磁化率气候变化代用指标和光释光年龄序列,得到...     

钾长石矿物在全新世样品光释光测年中的应用与校正问题

使用钾长石进行释光测年时,由于长石的释光信号存在异常衰减,会导致沉积事件年龄的低估。对中国北方4个全新世样品分别使用石英和钾长石矿物组分释光测年,通过测量钾长石的衰退系数(g值)对钾长石使用再生剂量法获得的表征年龄进行了校正。发现对于本文所研究的年轻样品钾长石表征年龄与石英年龄相比系统偏小约2％～9％,钾长石校正年龄与石英年龄相比则严重偏大约16％～40％,表明使用g值无法校正年轻样品的钾长石年龄。对于年轻样品,钾长石IRSL信号异常衰减现象对测年结果的影响是可以忽略的。     

MIS 5以来长江三角洲地区沉积环境演变的光释光年代证据

长江三角洲是我国东部陆架-海岸沉积体系的重要组成部分, 是研究三角洲环境演化和人类活动的理想区域之一。前期大量的研究成果主要聚焦于冰后期和全新世长江三角洲响应海面上升的演进过程, 而冰期-间冰期尺度的长江三角洲地区沉积环境变化的研究因年代学工作薄弱而进展缓慢。本文在近年来对长江三角洲地区晚第四纪沉积物开展一系列石英OSL和钾长石(混合矿物)红外释光(pIRIR)测年研究, 且已取得一定的释光测年数据的基础上, 简要地梳理和总结长江三角洲末次间冰期以来区域沉积环境演化的研究进展, 着重分析晚更新世以来长江三角洲南北两翼沉积地层的年代框架异同、释光年代约束下末次冰期长江古下切河谷的演化历史及成因。释光测年及区域地层对比研究结果表明: 1)氧同位素(MIS)5e阶段(130~120ka)和全新世, 长江三角洲地区沉积环境受海洋作用影响比较明显。2)MIS 3阶段是否存在海侵环境, 不同测年技术得出了不同的年代学结论。且认为¹⁴C和常规的石英OSL测年得到的末次冰期早期地层(MIS 3~4)的年龄很可能都存在低估, 而钾长石或混合矿物红外释光测年可以发挥一定的测年优势。这也需要后期继续强化区域地层的年代学测试和对比研究。3)在MIS 4/2阶段, 长江三角洲南北两侧及主体平原均以陆相沉积环境为主。本研究结果可为全球或区域性大河三角洲及海岸系统响应末次间冰期以来海面变化的沉积历史对比研究提供参考。

     

中国北方晚第四纪气候变化的沙漠与黄土记录* ——以光释光年代为基础的直接对比

中国北方有约200×10⁴km²的面积被黄土、沙漠和荒漠戈壁沉积物覆盖,这些地区堆积物的形成变化与第四纪气候变化密切相关。关于中国北方沙漠与黄土记录晚第四纪古气候变化的研究不少,但是,由于受到方法和条件等限制,系统的(高密度的)和独立的年代学工作比较薄弱,从而使诸多已经发表的关于沙漠-黄土记录的亚轨道时间尺度气候变化的结论受到质疑。文章通过对黄土高原代表性的4个末次冰期以来的黄土剖面以及毛乌素、浑善达克和科尔沁沙地的20多个末次冰期-全新世的沙-砂质古土壤剖面的研究,获得了150多个独立的光释光年龄数据。在此基础上,结合200多个样品的粒度、有机质含量和磁化率数据,重建末次冰期以来中国北方气候变化过程,对比分析沙地与黄土古气候记录的联系。结果表明,中国北方古气候在57.5~52.5kaB.P.相对干旱,41.5~37.3kaB.P.相对湿润,26~22kaB.P.逐渐干旱,22~18kaB.P.极端干旱,15~10kaB.P.干旱,10~8kaB.P.为干旱减弱的时期,8.0~2.4kaB.P.相对湿润,而2.4kaB.P.以来气候为相对干旱。其间,在8.0~2.4kaB.P.的湿润时期有几次干旱事件,而2.4kaB.P.以来气候变化频繁。具有独立年代控制的黄土和沙漠记录表明,中国北方的气候变化对轨道时间尺度的太阳辐射变化有大约3~4ka的滞后。     

渭河中游全新世黄土剖面光释光测年及记录的古洪水事件

通过对渭河流域进行广泛的考察,在中游咸阳附近一处阶地发现保存完好的全新世黄土-古土壤剖面里夹有古洪水滞流沉积层,对其进行了年代学和沉积学研究。对于采集的全新世地层样品,进行粒度、磁化率测量分析,证明所夹沉积物是典型的古洪水滞流沉积物,该层记录了古洪水事件发生的气候水文信息。应用红外后蓝光的SAR光释光测年技术,获得该剖面9个OSL年龄值,确定渭河在距今3.2～2.8ka之间为一个洪水多发时期,并建立了渭河古洪水事件的年代序列。这一结果揭示了古洪水的频发与全新世中期向晚期过渡的转折时期,气候由温湿向干旱化发展,大气系统失稳,气候变化剧烈,降水量异常变化,变率增大,是导致渭河流域特大古洪水多发的主要原因。     

光释光测年揭示的科尔沁沙地末次晚冰期-全新世沙漠空间格局变化

对中国东北地区科尔沁沙地13个风成沙剖面和3个黄土剖面进行了研究,测试分析了黑色砂质土壤和下伏古风成沙的OSL年龄及粒度、磁化率、色度数据;OSL测年获得的古风成沙数据位于末次冰期晚期-全新世期间(13 ～1Oka),小于26.5 ～19.Oka的末次冰盛期时段.末次冰盛期干冷气候背景下沙丘持续不断的活化翻动,风成沙在进入全新世气候转暖后才被固定,沙地内全新世黑色砂质土壤下伏的疏松流沙为末次冰盛期产物,其分布范围可代表末次冰盛期流动沙丘的分布范围.现今科尔沁沙地面积约为42000km2,活动沙丘面积约占10％.在末次冰盛期不仅原固定沙丘活化,沙质平原与部分甸子也被流沙覆盖,面积约85000km2,活动沙丘或流沙面积相对目前扩大了约20倍.末次冰盛期沙地活化扩张的控制因素主要有两方面:一方面冰期气候干旱寒冷,降水减少,地表植被覆盖下降,地表松散沉积物遭受风力剥蚀而活化成流沙;另一方面科尔沁沙地内部水系发育,河流流经途中会沉积大量松散物质.在冰期干冷环境下,河流水位下降,河流沙暴露并遭受风蚀改造,为流沙扩张提供物源,沙漠沿西拉木伦河流域扩展.     

河西走廊西段南北向左行逆冲活动断裂的发现及其意义

在河西走廊西段酒西盆地中心偏北部的阴洼山西侧发现了南北走向的阴洼山西缘左行逆冲断裂。该断裂长约4km,近南北走向,倾向东,倾角中等,是发育于北西向阴洼山右行逆冲断裂近北西端部附近的一条次级活动断裂。沿该断裂奥陶系灰绿色浅变质砂岩逆冲于白垩系紫红色砂砾岩、新近系桔红色泥岩和晚第四纪上更新世末期松散坡积层(热释光年龄10,3ka)之上。在剖面上断裂表现为自东向西的逆冲作用,其最新一次新构造活动时间在全新世中晚期（距今3～5ka）。在平面上该断裂断错自东向西从阴洼山山体流向西侧低丘斜坡戈壁地带的小冲沟致使冲沟呈“S”形拐折,反映出断裂具有明显的左行走滑。该断裂沿断层面的左行斜冲总位移达3000m,其中垂向位移为1800m左右,与阴洼山断裂垂向位移及阴洼山隆升幅度相当。该断裂的形成是阴洼山断裂右行逆冲活动所引起的局部构造应力场作用的结果,也对阴洼山断裂右行逆冲所形成的巨大位移在短距离内起到了消减和平衡作用。     

涠洲岛北港海滩岩的铀系年代及其海平面指示意义

海滩岩是古海平面高程的重要标志。本文利用高精度铀系测年技术对北部湾涠洲岛北港海滩岩中保存完好的珊瑚枝进行了测年,得出珊瑚枝的年龄分布范围介于距今(2017 A.D.) 1780～836年,表明涠洲岛北港海滩岩是晚全新世时期的产物。电子探针元素含量分析得出该海滩岩的胶结物是低镁方解石,其成岩环境为大气淡水环境,但相对高含量的锶则指示其成岩过程中经历了海水的冲刷作用。综合铀系年代、海滩岩的高程及邻近区域的古海平面数据,涠洲岛北港晚全新世时期的海滩岩指示出距今1780～836年海平面高于现今海平面约为0.91～1.16 m,为晚全新世时期高海平面提供了新的信息。     

巴丹吉林沙漠石英δ18O值及其物源意义

巴丹吉林沙漠是世界上沙丘最高大的沙漠,其沙源研究对认识沙漠形成、高大沙山发育和防沙治沙工程有重要意义。石英是沙漠沉积物中常见的矿物,其氧同位素值可示踪物源。采集沙漠西北部、东部、东南部高大沙山、丘间低地与湖泊以及雅布赖山前的表层沉积物,测定了样品不同粒级的石英δ18O值。结果表明:①石英δ18O值随粒级减小有增大趋势,同一样品不同粒级石英δ18O值存在较大差异,相同粒级石英δ18O值也有变化。②石英δ18O值介于9.4‰~19.3‰,均值为13.3‰（n=55）;其中沙丘沙的石英δ18O值介于9.5‰~16.6‰,均值为12.9 ‰（n=39）;湖相沉积物的石英δ18O值介于9.4‰~19.3‰,均值为14.2‰（n=16）。③区域内,<16 μm粒级的石英δ18O值与16~64 μm、125~154 μm、200~250 μm、> 300 μm粒级的石英δ18O值都存在显著差异,但200~250 μm与 > 300 μm粒级的石英δ18O值没有显著差异;经区域对比,巴丹吉林沙漠 < 16 μm粒级的石英δ18O值与柴达木盆地沙漠、蒙古戈壁风成沉积物 < 16 μm石英δ18O值无显著差异,但巴丹吉林沙漠16~64 μm粒级的石英δ18O值与蒙古戈壁风成沉积物16~64 μm石英δ18O值存在显著差异;这似乎暗示研究区的细颗粒物质可能是远源的。巴丹吉林沙漠沉积物的石英δ18O值位于火成岩石英、砂岩和变质岩石英δ18O值分布阈值内,受区域地质条件、物源混合、粒级效应等因素的影响,砂粒级的石英δ18O值所指示的母岩成份特征与祁连山区岩石的岩性有较好吻合。     

巴丹吉林沙漠季节冻土特征

通过巴丹吉林沙漠腹地连续的地温观测和2014年1月的专题考察,发现巴丹吉林沙漠属于季节冻土区,年冻结时间长达4个月.沙漠内部的局地地形和湖泊分布是影响季节冻土分布差异的重要因素.迎风坡和背风坡冻土冻结深度显著大于丘间地冻结深度,湖泊的存在使湖泊周边地区最大冻结深度显著变浅.通过沙漠及其周边地区地温、气温、地气温差的分析,结合我们在巴丹吉林沙漠外围发现的末次冰期砂楔群,表明我国北方沙漠在末次冰期属于不连续的多年冻土区.     

巴丹吉林沙漠高大沙山粒度组成及其意义

选取巴丹吉林沙漠东南部全球高差最大(约420m)的诺尔图湖东大沙山和较高的苏木巴润吉林湖西大沙山(高差约400m),对其迎风坡沉积物进行系统采样分析,讨论了高大沙山迎风坡沉积物粒度成分特点、变化规律、原因及其活动性.结果表明,全球高差最大的诺尔图东沙山和苏木巴润吉林湖西沙山迎风坡沉积物具有双层结构,表层沉积物的粒度组成...     

巴丹吉林沙漠潜水蒸发的数值模拟研究

为了确定巴丹吉林沙漠潜水蒸发强度与地下水埋深的关系,基于巴丹吉林沙漠的气候背景、砂土特征和不同地下水埋深时的典型植被特点设计了54种情景,利用Hydrus-1D建立不同情景下的SPAC水分运移模型,对周期性气象条件驱动下的潜水蒸发开展数值模拟。模拟结果表明:多年平均潜水蒸发量有着随地下水埋深增大而非线性减小的趋势;不同情景的极限埋深都大于3m,在埋深等于3m时潜水蒸发量都小于最大值的5%;当地下水埋深为0.5~1.5m时,潜水蒸发量对地下水埋深的变化最为敏感;当地下水埋深为1m时,潜水蒸发量对包气带岩性的变化也很敏感;在地下水埋深小于0.5m和大于1.5m的区间,气候、岩性、地下水埋深的变化对潜水蒸发量的影响变得微弱。另外,多年平均潜水蒸发量和地下水埋深的这种非线性关系可以用一个新提出的经验公式进行较为准确的拟合,将这个研究结果用于评价巴丹吉林沙漠湖泊集中区地下水的蒸发消耗,发现潜水蒸发总量显著大于湖面蒸发总量,前者约为后者的2.5~2.6倍,必须在沙漠水分平衡的分析中加以考虑。     

Conceptual model of recharge to southeastern Badain Jaran Desert groundwater and lakes from environmental tracers

Sources of groundwater recharge to the Badain Jaran Desert in China have been investigated using geochemical and isotopic techniques. Stable isotope compositions (δ¹⁸O and δ²H) of shallow groundwater and surface water from oasis lakes evolve from a starting composition considerably depleted compared to local unsaturated zone moisture, confirming inferences from chloride mass balance that direct infiltration of precipitation is not a volumetrically important source of recharge to the shallow aquifer in the study area. Shallow phreatic and deeper confined groundwater bodies appear unconnected based on chemical composition and radiocarbon activities. Hydrogeologic evidence points toward a bordering mountain range (Yabulai) as a likely recharge zone, which is consistent with tracer results. A mean residence time in the range of 1–2 ka for the desert’s southeastern margin is inferred from radiocarbon. These results reveal that some replenishment to the desert aquifer is occurring but at a rate much lower than previously suggested, which is relevant for water resources planning in this ecologically sensitive area.     

巴丹吉林沙漠降水稳定同位素特征与水汽再循环

了解沙漠降水稳定同位素特征,有助于研究干旱区水循环过程.根据2015-2016年取自巴丹吉林沙漠4个站点的降水样品,分析了δ2H、δ18O的时空分布特征及影响因素;借助后向气团轨迹模型分析了降水水汽来源;采用氘盈余模型计算了水汽再循环比.结果显示,降水δ2H、δ18O均表现出季节效应,夏高冬低;沙漠腹地较外围山区δ2H...     

New Phenotypes of Limnocythere inopinata from Lakes in Badain Jaran Desert,Northern China

正Objective Limnocythere inopinata(Baird, 1843) is an ostracod widely distributed in recent non-marine waters and in Quaternary sediments, where it comprises various phenotypes(Yin et al., 1999; Zhang et al., 2015). Based on the nodation patterns, five phenotypes were described in previous publications, namely, the unnoded, the phenotype with one node in the postero-ventral part of the valve, one with two nodes in the antero-ventral and postero-ventral parts of the valve, another with three nodes in the antero-ventral, postero-ventral and postero-dorsal parts of the valve,     

Groundwater and lake evolution in the Badain Jaran Desert ecosystem, Inner Mongolia

The amount and timing of aquifer recharge and the evolution of lakes and groundwater in the south-eastern Badain Jaran desert of Inner Mongolia, with high megadunes, has been investigated using stable isotopes and hydrochemistry. Unsaturated zone moisture profiles down to 22 m have recorded recharge over 1185 years. Small but finite amounts of recharge are recorded with mean recharge rates of 0.95-1.33 mm year^?1, determined using a chloride mass balance technique. The unsaturated profile also acts as a unique archive of hydrological and climate change. Before 1300, it was relatively dry but distinct wet periods may be recognised during 1340-1450, 1500-1610 and 1710-1820. Since the mid 1800s, the climate shows a trend towards greater aridity. The interdune lakes are generally fresh but locally, hypersaline lakes are found in juxtaposition. This implies that in general, the lakes have low residence times and flow back into the dune system, but sedimentary obstruction locally prevents outflow and extreme evaporation occurs. The stable isotope records show that the lakes are fed by palaeowaters which on the basis of other proxy data must predate the Last Glacial Maximum. Their recharge source is problematic but most likely this derives from a diminishing water table extending some 30 m south to the Yabulai Mountains.     

内蒙巴丹吉林沙漠成因的粒度分析和热发光测年新证据

巴丹吉林沙漠位于中国内蒙古自治区的西部,是中国第三大沙漠。过去通常认为该沙漠中沙丘的可能沙源来自附近的各种沉积物和岩石,包括弱水河扇的沉积物,弱固结的二叠纪页岩、白垩纪砂岩和砾岩以及戈壁阿尔泰的古老岩石。根据对风成砂的粒度观测,有证据表明在沙漠内部的风成砂沉积朝东南方向具有较弱的但又确实的变细趋势。这与沙丘横脊线的SW-NE向排列以及坡面的南东指向是一致的。因此,可以认为西北部的弱水河冲积扇是巴丹吉林沙漠风成砂的最可能的沙源。在西北部风成床沙覆盖了较老弱水河扇起源的冲积物。这种沉积物的热发光测年范围在190～100 ka BP之间。由于测量中对沉积物漂白可能不完全以及对其中平均古水含量估算均存在不确定性,同时由于对沙漠该地区风成作用开始之前堆积的沉积物进行了测年,这一数据范围代表了最大的年龄。另外三个风成砂测年结果分别接近133.66和22 ka,代表有关巴丹吉林沙漠西北部风成作用开始的最小年龄。沙漠的沙丘高度平均为200～300m,但在东南部偶尔可达450m。一些学者曾提出风成床沙覆盖了一个陡峭岛山突起的假说,来解释这些异常的空间。本次研究发现,在研究区之下是一个产状水平的白垩纪扇砾岩和砂岩的台地,可以断定在沙漠东南部呈现台地地貌,但进一步向北该台地明显延伸到这些沙丘之下。因此现在可以认为巴丹吉林沙漠中高的沙丘是不同区域气候和地貌因素相互作用的结果,而不是覆盖一个陡峭的岛山突起。对弱水河冲积扇作为巴丹吉林沙漠的主要源区的证实强调区域环境的重要性。在全新世,沿河流的绿洲植被在某种程度上阻碍了冲积扇提供沙源。现在,河西走廊的农业用水量极大地危及沿河森林,因此沿着作为天然拦沙阱的弱水河,维持足够的河水流量来保护区域性密集的沙丘植被,一定会避免具有重大威胁的沙的活动性增加。