中国历史耕地变化及其对自然环境的影响*

农业开发已经直接或间接地影响并正在影响自然环境的许多方面,中国农业开发历史悠久,对自然环境造成的影响广泛而强烈,对认识人类活动导致的全球与区域环境变化具有代表性。文中总结了近年来基于考古和历史文献记录的中国历史耕地变化定量重建和耕地开发环境影响的研究成果。主要结论包括: (1)中国在历史耕地变化重建方面具有独特的优势,主要数据源包括田亩、税赋、人口等与耕地数量相关的数值记录,考古遗址点、聚落、路网、行政建制等与农业活动相关的信息,有关土地开发和农业生产的描述性记录等三大类。 (2)对全国尺度的耕地面积推断始于春秋战国时期,过去1000年以来已重建了省(路)域的垦殖率,过去300年基于历史记录重建的东北、华北等区域垦殖率的分辨率已到县,在重建基础上利用分配模型获得的过去300年格网化垦殖率的分辨率可达10 km×10 km甚至1 km×1 km。相比于当前广泛使用的国际数据集,这些区域定量重建结果更为准确。(3)历史时期中国耕地的3次大规模扩张分别主要出现在西汉、两宋和清中叶,与此相对应,植被破坏和水土流失从北方地区扩展到南方地区,从平原低地扩展到低山丘陵、深山地区;过去300年耕地变化导致了碳排放的增加和可辨识的区域气候变化。未来中国的历史耕地变化重建及其对环境影响研究,应与国际过去土地利用/覆盖研究衔接,研究重点为延长历史耕地重建时限、提高重建单元的空间分辨率和改进耕地格网化分配模型。     

中国历史时期气候变化对社会发展的影响*

历史时期气候变化对社会发展的影响与人类适应问题,是当前全球变化领域的研究热点之一。近年来,在利用丰富的历史文献资料研究中国历史时期(特别是过去2000年时段)气候变化与人类社会相互作用的过程机理方面取得了一系列新成果。本文将其归纳为3个方面: 理论上,构建了基于粮食安全的气候影响传递过程分析框架;方法上,实现了服务于气候变化影响研究的、基于语义差异的历史社会经济序列定量重建;科学认识上,总结出“冷抑暖扬”而又福祸相依的宏观韵律。在此基础上,对未来研究需要进一步深化的方向进行了展望。     

山西太原盆地全新世地貌演化及其对古人类聚落分布的影响*

人地关系是现代地理学重要的研究课题,其中地貌是影响古人类文化进程的重要因素。基于研究区野外地貌考察和沉积物的光释光年代测定,并利用地理信息系统分析技术,探讨山西省太原盆地全新世地貌演化过程、人类聚落分布变化规律及两者之间的关系。研究结果表明: 从仰韶到夏商时期,太原盆地平原区一直是不适宜人类居住的河流和湖泊环境,而在盆地边缘有一圈环绕盆地的黄土台地,所以人类文化遗址一直呈环状分布于太原盆地边缘。晚更新世,盆地边缘以洪积过程为主,盆地中部以河流过程为主,形成了盆地边缘高、中间低的地势;晚更新世末期到全新世早期,由于盆地中部构造下陷与气候转变为暖湿的共同影响,盆地边缘地带下切形成黄土丘陵或台地。此时,太原盆地的仰韶文化遗址就分布在环盆地边缘的黄土台地和黄土丘陵上。到了龙山早期,盆地东侧中部陷落平原边缘地势稍高的地区,由于河流进一步下切而高出洪水水位,龙山早期先民开始进入这些地势稍高的平原地区活动;盆地西侧清徐—文水一带也转为下切,形成低台地,开始有人类在此台地上活动。到了龙山晚期,盆地平原区及各河流均发生向上加积,导致盆地平原区水位上升,洪水影响扩大到平原边缘地区,太谷—介休一带,龙山晚期先民开始退出平原地区。夏商时期,先民也从清徐—文水一带低台地上退出。约距今3,ka之后,随着灵石隆起段汾河干流的下切,太原盆地边缘地带及中部平原区河流均有不同程度的下切,人类聚落才又开始向平原地区扩展。全新世太原盆地的地貌演化是影响古人类聚落分布的主要因素。     

1929—1930年中国极端冷冬事件的重建*

气候变暖背景下,极端寒冷事件仍有发生且常伴随严重的经济、社会影响,需要更为深入的研究。1929—1930年极端冷冬事件作为增暖背景下的极端冷事件,对其研究相对缺乏。通过收集并分析民国时期的气象器测资料和报刊资料,对1929—1930年中国极端冷冬事件进行探讨。结果表明: (1)本次冷冬的空间范围包括华北地区、长江流域(重庆至入海口段)和北疆地区,西北地区可能存在冷冬;寒冷的核心时段为1929年12月到次年1月。(2)本次冷冬时空范围内的地区月平均气温极端性强,华北、长江流域的12月份均温都超过十年一遇的冷事件水平,长江流域、北疆地区的1月份均温均超过五十年一遇水平;但月最低气温的极端性较弱,大部分站点月的最低温达到五年一遇水平,部分站点月超过十年一遇水平。(3)本次冷冬至少经历了7次区域性或全国性的降温事件,其中有3次降温事件达到全国性寒潮事件标准,时段分别为12月1—5日、12月16—20日和1月1—5日;其中第1次和第3次是影响中国的典型中路寒潮路径,第2次降温过程的时空特征不显著。(4)综合本次冷冬前旱后涝气候特点、该时段内ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)指数的变化以及前人对ENSO和中国气候变异的关系研究,推测1920s末到1930s初期的气象灾害很大程度受影响于ENSO事件。     

中国北方烧变岩的分布、特征及研究意义*

中国北方烧变岩分布广泛,见于以昆仑山—秦岭—大别山为界的中国北方地区多个沉积盆地边缘,但地质学家对其研究较为薄弱。野外调查显示中国北方烧变岩主要以4种方式分布: (1)大面积连片分布,(2)沿山脉走向的线状分布,(3)沿河流下切河谷分布,(4)为第四系黄土覆盖。烧变岩主要为侏罗系、石炭—二叠系煤层自燃所致。各类型的烧变岩在中国烧变岩区不同程度发育,具瓷化结构、白化结构、烧熔结构、残余构造、气孔构造、微柱状节理、角砾状构造、垮塌构造、裂缝充填等结构和构造。其颜色以砖红色、赭红色、棕色、钢灰色最为典型,岩石中发育鳞石英、方石英、堇青石、铁堇青石、莫来石等典型高温矿物。中新世以来,中国西部、北部地区构造活动强烈,干旱气候加剧,烧变岩也主要形成于这一时期,但煤层自燃与构造运动、环境变化、古野火事件的耦合关系还鲜有提及,其所蕴含的各种地质信息值得在今后的研究中予以关注。     

环境变化对长江三角洲地区“北方海上丝绸之路”始发港变迁的影响*

“北方海上丝绸之路”作为中国古代与东亚各国进行贸易往来的重要海上通道,促进了宋元时期海上丝绸之路的大发展并成就了明朝大航海的辉煌,研究其始发港的变迁与原因对“海上丝绸之路研究体系”的完善和“21世纪海上丝绸之路”的建设具有重要意义,但目前鲜有研究。基于古代典籍、地方志和历史地图的记载,结合前人对历史时期中国环境变化的认识,对隋唐至明清时期长江三角洲地区“北方海上丝绸之路”主要始发港的变迁与原因进行研究。结果表明: (1)隋唐—明清时期中国长江三角洲地区先后兴起了3个“北方海上丝绸之路”主要始发港,扬州港盛于隋唐,上海港盛于唐宋,明州港(今宁波港)盛于宋元; (2)气候变冷引起的北方少数民族南犯,中原地区经济和政治中心南迁,北方海上丝绸之路的始发港由登州(今蓬莱)迁到了长江三角洲地区; (3)随泥沙堆积,雁形式沙洲发育,河口分汊东伸南移,长江河口海岸由喇叭形的河口湾演化为三角洲,这是引起始发港由扬州港向东迁往上海港、乃至明州港的根本原因; (4)长江河口沙洲的发育,引起了长江扬州港段和上海港段水系的变化,使得2个港作为始发港时,港口的具体位置不断地随河势变化而调整; (5)对外贸易政策的变化亦对始发港的兴衰与变迁起到一定的促进或阻碍作用。     

环境变化对长江三角洲地区“北方海上丝绸之路”始发港变迁的影响*

“北方海上丝绸之路”作为中国古代与东亚各国进行贸易往来的重要海上通道,促进了宋元时期海上丝绸之路的大发展并成就了明朝大航海的辉煌,研究其始发港的变迁与原因对“海上丝绸之路研究体系”的完善和“21世纪海上丝绸之路”的建设具有重要意义,但目前鲜有研究。基于古代典籍、地方志和历史地图的记载,结合前人对历史时期中国环境变化的认识,对隋唐至明清时期长江三角洲地区“北方海上丝绸之路”主要始发港的变迁与原因进行研究。结果表明: (1)隋唐—明清时期中国长江三角洲地区先后兴起了3个“北方海上丝绸之路”主要始发港,扬州港盛于隋唐,上海港盛于唐宋,明州港(今宁波港)盛于宋元; (2)气候变冷引起的北方少数民族南犯,中原地区经济和政治中心南迁,北方海上丝绸之路的始发港由登州(今蓬莱)迁到了长江三角洲地区; (3)随泥沙堆积,雁形式沙洲发育,河口分汊东伸南移,长江河口海岸由喇叭形的河口湾演化为三角洲,这是引起始发港由扬州港向东迁往上海港、乃至明州港的根本原因; (4)长江河口沙洲的发育,引起了长江扬州港段和上海港段水系的变化,使得2个港作为始发港时,港口的具体位置不断地随河势变化而调整; (5)对外贸易政策的变化亦对始发港的兴衰与变迁起到一定的促进或阻碍作用。     

中国南方网纹红土元素地球化学特征及其对网纹化过程的指示意义*

中国南方网纹红土是在季风气候条件下形成的一种特殊地层,对重建南方第四纪气候环境具有特殊重要的意义,但长期以来对网纹化过程的物化特点缺乏足够的认识。对江西九江、彭泽与湖南岳阳3个剖面的黏土质网纹红土中白色网纹和红色基质分离后进行了地球化学元素、游离铁含量等测试,结果表明:(1)白色网纹中,发生了Fe、Mn、Th、Ga、Cu、Zn、Co、Ni、Cr、 V等元素的显著亏损,SiO₂、Zr、Hf及轻稀土元素的显著富集,游离铁含量较低;红色基质中则完全相反;(2)网纹中Fe²⁺含量较高,基质中含量较低,揭示了网纹倾向于还原环境,基质倾向于氧化环境。研究认为网纹和基质这种氧化还原差异,是Fe、Mn、Co、Ni、Cr、V、Zn、Th、Ga、Cu等元素在网纹中游离淋失,并在基质中的沉淀富集,造成Zr、SiO₂及轻稀土等在网纹中的相对富集、在基质中“稀释”而呈现亏损的主要原因。     

历史文献记载的1757—1774年天山北麓东部地区温度升高

通过整理历史文献中有关天山北麓东部地区18世纪中后期的相关记载,发现1757—1774年的历史文献记载了巴里坤作物物候和霜雪事件,根据物候学原理,确认1757—1774年巴里坤存在有温度升高的现象。并根据同时期历史文献中乌鲁木齐的冷暖感应记载,认为1757—1774年的温度升高发生在整个天山北麓地区。结合已有的树木年轮研究成果,并根据当时的人文社会背景进行分析,进而从更宏大的时空尺度上认识此次温度升高在历史文献记载中的具体内涵,认为历史文献记载的1757—1774年温度升高是相对于18世纪10—20年代,而非30—50年代。根据历史文献重建温度变化,必须结合文献形成的历史背景,因为同时期的人文社会背景,会影响到历史文献记载的可靠性。     

Study on the geochemical characteristics of ocean-ridge and oceanic-island volcanic rocks in the Nan-Uttaradit zone,northern Thailand

Field investigations and laboratory integrated research as indicated that ophiolite mélange in the Nan-Uttaradit zone, northern Thailand, consists of fragments of tectonites such as metamorphic peridotite (extremely silicified serpentinite), cumulates (pyroxenolite, gabbro, and gabbro-diorite), ocean-ridge basalt, oceanic-island ba-salt and radiolarian silicalite, and it was formed during D3-P. The rock series, rock types and petrogeochemical characteristics of metamorphic tholeiites in the Nan area of the Nan-Uttaradit zone are similar to those of ocean-ridge basalts (C1) in China's Ailaoshan zone. As for the Hawaiites in the Nan area of the Nan-Uttaradit zone, their major elements, REEs and trace elements are similar to those of oceanic-island basalts in China's Jinshanjiang zone (P11). In the Uttaradit area of this zone the metamorphic alkaline basalts show transitional petrogeochemical characteristics between ocean-ridge basalts and oceanic-island basalts, which were still formed in oceanic-island environments. The above-described basalts are all oceanic volcanic rocks and they are the most important part of the Paleo-Tethys oceanic crust in the Nan-Uttaradit zone.     

青藏高原北羌塘盆地东部二叠纪高Ti玄武岩的地球化学特征

在北羌塘盆地东部莫云地区早二叠世栖霞期尕笛考组中首次发现高Ti玄武岩。在当郎寨剖面上,火山岩主要产于尕笛考组第2和第4岩性段,第3岩性段中火山岩呈夹层产出,火山岩形成于浅海环境。岩石类型包括杏仁状玄武岩、粗玄岩、块状玄武岩、橄榄玄武岩和安山玄武岩,属碱性玄武岩系列。该火山岩岩石地球化学特征表现为高FeO,极高TiO2,较高FeO/MgO值,而Al2O3、MgO和Mg″值则低,LILE(Rb、Sr、Ba)和HFSE(Nb、Ta、Zr、Hf、Th、P2O5)富集,REE总量高,显示出LREE富集的配分型式,Eu表现为弱的负异常或无异常,具板内碱性玄武岩的地球化学特征。以上特征表明,火山岩形成于陆块边缘拉张带(初始裂谷)环境。