陆生植被对河流沉积作用的影响：生物沉积作用研究的一个重要主题*

河流是大陆景观最为动态化的地貌构成单元,地质学家经过长期的研究,得出了一个引人注目的假说,即古生代中期曲流河的显著发育与陆生植被的繁盛存在紧密的联系,从而导致了在陆生植被对河流沉积作用影响方面的深入研究。尽管还存在一些不同的认识和争论,陆生植被对河流沉积作用的影响,得到了越来越多的地质事实的支持。立足于前人的研究成果,从陆生植被阶段的划分以及植物在古生代早中期关键的演变事件入手,介绍植被的起源和演化与河流沉积作用尤其是河流样式演变之间的耦合关系。厘清上述科学理念的变化和进步,将有助于河流相沉积的正确解释,从而为现代和古代河流过程的进一步研究提供重要的思考线索和研究途径。更为重要的是,在地球历史长河之中,有胚植物（陆生植物）在陆生大陆景观上的古生代繁殖是最为壮观的变化之一,由此而造成的全球变化包括：（1）由于岩石风化作用和碳储存的增强,将造成的大气圈二氧化碳含量的降低;（2）晚古生代冰川作用;（3）陆生营养物径流量的增加与海洋生物的灭绝事件之间的联系等。所以,陆生植被的起源与演化对河流沉积作用的影响,就成为生物沉积作用研究的一个重要主题。     

1957-2010年天山玛纳斯河流域夏季径流及洪水过程对极端气候事件的响应

利用玛纳斯河流域肯斯瓦特站1957-2010年的气温、 降水和洪水径流等资料, 分析了该流域自1957年以来的气候变化以及夏季洪水径流过程对极端气候的响应. 结果表明: 玛纳斯河流域自1957年以来平均气温呈明显的上升趋势, 1979年是年均温由下降趋势转为上升的转折点, 并且1978年之后极端高温天气增多, 主要出现在7月份.玛纳斯河年降水量总的变化趋势是波动减少的, 1986年以后降水有所增加, 但只是恢复到多年平均降水量水平的上下波动.降水主要集中在4-8月, 约占年降水量的70%.气温高的月份与降水量多的月份并不完全对应, 如5月份气温较低, 但降水较大; 7月气温最高, 但6月降水量最大; 8月气温较高, 但降水量较少.玛纳斯河年径流主要集中在6-9月, 4个月的总径流量约占全年总径流量的80%, 7月份径流量最大, 约占全年总径流量的28.8%.历年最大洪峰流量呈显著增加趋势, 1993年是最大洪峰流量由下降变为增多的转折点, 而1994-2010年最大洪峰流量基本保持在高位上下波动.最大15日洪量占年径流量的比例较大, 说明洪水过程持续时间较长, 汛期水量较为集中.最大洪峰流量出现时间基本都在7月和8月上旬.玛纳斯河夏季月径流与夏季月气温和降水的关系并不密切, 低度相关, 说明玛纳斯河流域自1993年以来夏季洪水频繁发生, 尤其超标准洪水次数增多、 量级增大主要是由于夏季极端高温和极端降水天气增多引起的.     

基于AVHRR/NOAA影像的天山北坡近10a植被变化

提出一套基于遥感和GIS技术的干旱区植被变化和生态环境质量初步评价的研究方法,在天山北坡及其典型区域三工河流域应用取得满意结果.研究表明:1)1992—1998年天山北坡植被覆盖度和生物量持续增加,与同期温度和降水变化趋势一致,从植被角度响应了天山北坡气候向暖湿发展的态势.2)1987—1998年三工河流域从前山带到北部沙漠区植被覆盖度和生物量显著增加,尤其是绿洲外围的北部沙漠区和荒漠过渡带;从增加的幅度看,平原区增幅明显大于山区,后期大于前期;植被指数与6～7a温度、降水的均值呈现出明显的正相关,和6～7a蒸发潜力的均值表现出负相关,三工河流域植被变化显著地响应了6～7a时间尺度的气候变化.     

神农架全新世东亚季风演化及其热带辐合带控制*

文章基于湖北神农架山宝洞3支石笋的13个²³⁰Th年龄和505个氧同位素数据,建立了全新世8.45~0.46kaB.P.东亚季风降水序列,其长期演化趋势与33°N夏季太阳辐射能量变化曲线基本一致。神农架山宝洞与阿曼Qunf洞和贵州董哥洞的石笋高分辨率δ¹⁸ O记录整体相关(r 分别为0.75和0.94), 说明全新世东亚季风、印度季风系统的演化主要受控于同一驱动机制,即北半球夏季太阳辐射控制下赤道热带辐合带逐渐南移,导致亚洲季风降水持续减弱。功率谱分析表明:5ka以来山宝洞石笋记录具有显著的550a周期旋回,与树轮Δ¹⁴ C和北大西洋温盐环流周期基本一致。     

青藏高原中、东部全新世以来多年冻土 演化及寒区环境变化*

古冻土存在的依据和判别标志主要是古冻土遗迹(深埋藏多年冻土层、古冻土上限、融化夹层、厚层地下冰)和古冰缘现象(古冻胀丘、古融冻褶皱、砂楔、土楔、冰楔假型、风成沙丘、黄土层、厚层泥炭和腐殖质层等)。文章结合大量的测年数据,利用古代和现代冻土以及冰缘现象的时空分布差异综合分析对比,将全新世以来青藏高原多年冻土演化过程和环境变化划分为6个较明显的时段:早全新世的气候剧变期(10800aB.P.至8500~7000aB.P.)、中全新世大暖期(8500~7000aB.P.至4000~3000aB.P.)、晚全新世寒冷期(4000~3000aB.P.至1000aB.P.)、晚全新世温暖期(1000aB.P.至500aB.P.)、全新世末小冰期(500aB.P.至100aB.P.)及近代升温期(100aB.P.至今);同时,概述了各时段高原冻土的发育条件、分布范围及总面积,和当时高原上的古气候、古地理环境。     

陕西洛川地区全新世中期土壤与气候变化*

在洛川城东全新世中期古土壤剖面中采集了66块样品,利用气量法、磁化率测定、颗粒分析和显微镜观察方法,对土壤层中的CaCO₃含量、磁化率、颗粒成分、微结构进行了分析和鉴定。粒度成分显示洛川中全新世土壤可分为两层,中间为薄层黄土层。实验资料表明,洛川中全新世早期土壤CaCO₃含量低,平均为0.34 ％ ,具有显著淋溶土壤的特征; 小于0.005mm的粘粒含量比马兰黄土高约12 ％ 。粘化层(Bt层)中光性粘土胶膜有一定的发育,而且可见少量块状粘土胶膜存在,表明该层古土壤具有粘粒迁移和粘粒淀积的特征,指示中全新世早期发生的成壤作用比洛川现今成壤作用显著强。由此可以确定,中全新世早期土壤类型应为淋溶褐土, 当时夏季风活动增强,气候比现今明显温湿,年平均降水量至少比现今多100mm余。中全新世晚期古土壤CaCO₃平均含量为2.5 ％ ,淀积型粘土胶膜发育差,以残积粘土为主。中全新世晚期古土壤比早期土壤发育弱,但比该区现代土壤发育强,土壤类型应为典型褐土,当时气候也比现代温湿。中全新世中期6000~5000年间为气候冷干和沙尘暴活动加强的环境恶化期。研究结果对揭示黄土高原中部全新世中期土壤性质和气候变化具有重要意义。     

潮滩沉积记录正演模拟初探*

以江苏中部海岸潮滩沉积为原型,提出了获取潮滩沉积记录中沉积层保存潜力信息的正演模拟方法。模拟结果显示,在沉积物供应恒定的条件下,随着潮滩的不断淤长,岸线淤进速率逐渐减小,潮滩滩面的沉积速率逐渐降低,而潮滩层序中的泥质沉积的厚度向海逐渐增厚。沉积层保存潜力的计算结果显示,潮滩上保存潜力在高潮位附近和潮下带的较低部位为最高,可达80 ％ 以上,潮间带下部存在着低值区,保存潜力低于20 ％ ,与前人在潮间带进行的现场观测结果相近。对研究方法经进一步细化(如考虑滩面坡度和粒度分布变化、波浪和风暴潮作用、潮沟摆动等因素),并与反演方法相结合,可望更好地解释沉积记录中的环境演化信息。     

中国全新世分区气温序列集成重建及特征分析*

按照气温变化规律将中国气温变化划分为东北、华北北部、华东华南、华南、陕甘宁、川黔桂、新疆和滇藏高原区等8个分区。搜集有确切年代和气温数值的古气温记录1397条,以8个分区为单元进行整理,以日历年时间为坐标系,采用单样本区域订正—多样本平均集成法重建了东北、华北北部、华东华南、华南和滇藏高原区的全新世200 a分辨率连续集成气温序列。结果表明：5条分区连续气温序列与所在区域的高分辨率环境记录变化趋势基本一致,主要的百年尺度冷暖事件有较高的可比性;5条分区连续序列指示全新世气温变化可以分为明显的早期升温、中期大暖期和晚期变冷3个阶段;气温变化幅度区域差异较大,但主要的冷暖事件基本一致,暖期盛期发生在8～6ka BP,当时滇藏高原约比现代高2℃,东北高出3℃,华北北部高1.5℃,华东华南接近1℃,华南区仅高出0.5℃;主要冷事件发生在9.2、6.2、4.0和0.4 ka BP,其中,4.0 ka BP冷事件规模较大,滇藏高原、东北、华北北部、华东华南和华南区降低幅度分别为1.5、2、1、0.5和0.5℃。全新世期间各分区气温变化幅度也表现出纬度从北向南、海拔从高到低、气温变化幅度依次递减的特征。     

岱海沉积记录的季风/干旱过渡区全新世适宜期特征*

岱海两支岩芯独立的高分辨率代用指标序列揭示了季风/干旱过渡区全新世适宜期的气候环境特征。研究表明,在约7.9~3.5kaB.P.期间,岱海流域出现植被繁盛、生产力相对增强和降水丰富的状况,显示气候条件相当适宜;而在约10.0~7.6kaB.P. 期间,流域气候以相对干燥为特征。这与早先认为的岱海流域全新世初期为适宜期,且降水丰富的结果明显不同。比较岱海与鄂尔多斯-内蒙古高原中部其他湖沼记录,季风/干旱过渡区的气候适宜期基本集中在约8~3kaB.P.的全新世中期,尽管各记录在适宜期的起止时间、表现特征上存在一些差异。这些差异的产生,一方面可能体现了不同的局地地形、植被、水文条件等对区域水热条件的不同反馈,另一方面则可能暗示不同的沉积序列、测年材料之间难以进行精细的对比。沉积序列的连续性、稳定性及高分辨率、测年材料的适用性是进行全新世气候、环境特征研究的前提。     

东昆仑断裂带西大滩段全新世古地震研究*

对东昆仑断裂带西大滩段进行了断错地貌填图和古地震探槽揭露,共揭露出6次古地震事件,它们的年龄分别为10302±651aB.P. , 8650±500aB.P. , 7160±506aB.P. , 2830±170aB.P. , 1985±121aB.P.和1540±92aB.P. ;古地震重复间隔分别为1652±820a,1490±711a,4330±534a,845±209a和445±152a。研究发现,西大滩段全新世古地震活动具有丛集现象和重复间隔时间的分段性,第1丛集期在10300~7100aB.P.期间,平均重复间隔1571±543a,第2丛集期在2800~1500aB.P.期间,重复间隔400~800a左右,平均重复间隔645±129a,两个丛集期间隔4300a。西大滩段全新世地震活动规律对昆仑山地区未来地震危险性评估具有重要意义。     

天山玛纳斯河源鹿角湾冰川地貌与冰期序列

在鹿角湾冰川区40 km²的考察范围内,共发育了18个冰斗.按斗底高度的不同,可以将18个冰斗分成3个高度等级,分别代表了3次雪线高度不同的冰进.冰斗朝向以偏北为主,说明水热条件对冰斗发育是限制因素.18号冰斗和2号冰斗朝向偏南,说明其所代表的冰进阶段水热条件组合有利于冰川的长期存在,从而发育了大规模的向阳冰斗.鹿角湾冰川共发育了10道保存比较完整的冰碛垄,按冰碛垄表面特征和产出位置,结合测年资料,将10道冰碛垄划分为5套冰碛地层.对冰碛垄上所采冰碛土样品进行年代测试的结果是:冰碛丘陵上组地层属于小冰期沉积,较早的两次冰进结束时间为(680±60)a BP和(250±60)a BP;冰碛丘陵组地层属于新冰期沉积,3次冰进结束年代分别为:(4.2±0.4)ka BP,(2.9±0.3)ka BP,(1720±60)a BP;末次冰期晚期结束年代为1.1~1.2 ka BP.其它几次冰进阶段未能取得可信的测年数据.     

天山北坡玛纳斯河355a来年径流量的重建与分析

玛纳斯河树轮年表序列与该河肯斯瓦特水文站年径流总量相关显著,使用5个树轮年表序列较好地重建出天山北坡玛纳斯河肯斯瓦特水文站355a来的年径流总量,解释方差达61%.355a重建流量变化表明:1)玛纳斯河年径流总量355a来大致经历了11个偏枯水期和10个偏丰水期,最长的偏丰水期为1670-1699年,持续了30a,最长的偏枯水期为1949-1994年,持续了46a;2)最显著的两个百年流量变枯趋势为1872-1995年和1671-1775年,径流量减少率分别为0.19×10⁸m³·(10a)^-1和0.26×10⁸m³·(10a)^-1;3)在1711-1712年、1872年重建流量发生过两次突变,前者年径流量由多到少突变,后者相反;4)重建流量最丰水的年代为17世纪80-90年代,比现今偏多17.9%～18.1%,最枯水的年代为19世纪60年代,比现今偏少16.7%;5)重建流量存在着58～59、9.6、27.2、16.9、4.8、4.3、2.9～3.0a的变化周期.     

天山托木尔峰国家级自然保护区垂直自然带景观特征分析

根据实地考察和相关参考资料,运用历史文献和统计分析的方法,对托木尔峰国家级自然保护区垂直自然带景观特征进行分析,结果显示：对托木尔峰自然保护区垂直自然带的形成,地形地貌因素起着主导作用,纬度起着次要作用,受地形地貌因素制约的水热条件是形成各垂直自然带景观特征的最重要的物质和能量来源,随着水热条件的垂直变化,从低山带至高山带有规律的出现暖温带荒漠带、温带荒漠草原带、山地草原带、亚高山草甸带、高山草甸带、高山垫状植被带和高山冰雪带.东西走向的天山山脉,南北向深切的冰川和流水地貌,对来自北大西洋和北冰洋的湿润气流起了显著地屏障作用,致使托木尔峰南、北坡具有不同的气候特点,南坡形成了暖温带半干旱和干旱气候.自然景观以温带荒漠、荒漠草原和草原为主,植物种类贫乏,具有耐旱特点,随着海拔高度的增加,植物的荒漠成分逐渐减少,草原和草甸成分逐渐增加,土壤的有机质含量提高,碳酸盐的淋溶作用增强.     

天山地区冰川物质平衡的突变探测

据世界冰川监测处收集，编辑和出版的全球冰川物质平衡序列资料，用Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄｅｌｌ与滑动平均ｔ检测法探测了天山地区６条冰川１０ａ尺度的物质平衡突变，结果表明，７０年人或它们曾发生过突变，约三分之一的突变量系年积累减少引起的，另外三分之二由消融量加剧导致的，所以，本次突变系夏季温度升高，消融剧增为主导，叠加年降雪量递减的综合结果。     

天山北麓晚全新世环境演变及其人类活动的影响

在天山北麓(坡)不同海拔、不同植被带、不同沉积相选取剖面, 进行14C测年和沉积相、孢粉、粒度、磁化率及烧失量分析, 探讨晚全新世的环境演变. 通过对比艾比湖、大西沟、东道海子、桦树窝子和四厂湖等剖面反映的环境信息, 结果表明: 晚全新世以来, 气候有冷暖干湿波动, 但干旱的总面貌未发生根本变化. 反映在植被上, 山区森林、低山丘陵区草原-荒漠草原、平原区荒漠-荒漠草原的植被景观无根本变化, 但是在森林的上下界限、平原河谷林的发育程度、平原低地草甸的面积上, 随气候的变化而发生波动.平原湖泊受环境变化的影响十分明显. 晚全新世以来, 平原湖泊水面变化频繁, 3.1～2.4 ka BP, 1.7～1.3 ka BP和1.27～0.3 ka BP时期是高湖面阶段.1.7～0.6 ka BP的中世纪, 气候比较湿润, 温暖, 平原湖泊处于高水位期, 1.7～1.3 ka BP期间天山的云杉林带下限下移, 林带加宽, 自然环境处于最好阶段.人为活动只是在近代对环境产生较大影响, 主要表现在对平原地区水系和自然绿洲的影响上, 河流流量减少、流程缩短、尾闾湖消亡、扇缘溢出带北移、地下水位降低, 泉水流量减少等成为普遍现象.人工绿洲取代自然绿洲, 自然绿洲大面积减少, 尾闾湖滨绿洲大面积消亡, 平原河谷绿洲面积减少, 扇缘溢出带绿洲和大河三角洲绿洲为人工绿洲取代.     

天山末次冰期以来干旱化过程的冰川证据

依据天山7个有确切年代学资料的典型地区进行冰川面积和平衡线高度等重建,揭示天山地区末次冰期以来冰川经历的扩张和收缩过程。冰川规模在MIS 4~MIS 3大幅度扩张,形成大规模的复合型山谷冰川和山麓冰川;MIS 2冰川扩张显著,但远不及MIS 4~MIS 3,许多山区形成大型山谷冰川;全新世新冰期NG和小冰期LIA都略有扩张,冰碛垄分布在现代冰川外围,冰川类型与现在一致。冰川平衡线高度的降幅亦表现为MIS 4~MIS 3最大,MIS 2以后降幅递减。MIS 4~MIS 3天山冰川大规模扩张与欧亚冰盖演化,巨大冰前湖泊、广阔的湿地的形成为西风提供更多水气带到天山有关;MIS 2至今,随着欧亚冰盖减小到消失,西风带来的水气渐少,干冷的蒙古高压逐渐加强,制约了冰川规模扩张。     

天山夏特河流域晚第四纪冰川沉积序列与地貌演化

夏特河源于天山最大现代冰川作用中心托木尔一汗腾格里峰的东北坡,流域内保存有形态较为清晰的四套冰川沉积.这些地形记录了夏特河流域的古冰川变化,对它们进行研究可获得该地晚第四纪以来的冰川时空演化规律.在第三套冰碛夹层中的砂质透镜体里采集了 5个OSL年代学样品,应用单片再生(SAR)测年技术测得它们的年龄为(13.3±0....     

天山北坡乌鲁木齐至沙湾地区富硒土壤地球化学特征及成因探讨

通过开展多目标区域地球化学调查,发现新疆天山北坡乌鲁木齐至沙湾地区分布大面积的富硒土壤,硒含量水平较高,且富硒土壤中多种肥力元素含量较丰富。研究发现硒主要富集在表层土壤中,与有机质含量呈正相关关系;认为硒主要来源于成土母质,但决定硒富集的主控因素是当地典型河湖沉积相的表生地球化学环境。     

杭州湾钱塘江两岸全新世以来的古植被及古气候研究

根据杭州市三个钻孔的孢粉资料对杭州市地区全新世以来的植被和古气候演变进行讨论。这三个钻孔分别位于钱塘江两岸的三盈村(HZ1)、新街三星(HZ2)和下沙镇市场(HZ3),笔者对其进行了孢粉样分析和地层年代学研究。研究结果表明,该区自晚更新世晚期以来的植被演化可以划分为4个阶段:第一阶段为针叶林,气候温凉较湿,海平面低于现今海平面;第二阶段为针叶林或针阔叶混交林,气候温和较湿,海平面接近现今海平面;第三阶段为针阔叶混交林,枫香、榆花粉明显增多,气候温暖较湿,出现高海面;第四阶段为针叶林,气候暖和较湿,海平面接近现今位置。其中第一阶段为末次冰期,第二、三、四阶段为全新世。根据第三阶段的孢粉组合特征、岩性特征以及微体化石可知,全新世中期的气候比较适宜,气候温暖湿润。