巴丹吉林查格勒布剖面记录的150 ka BP以来的常量化学元素波动

 巴丹吉林沙漠查格勒布剖面150 ka BP以来存在25个由风成沙丘砂与黄土、古土壤、湖相和冲坡积砂土砾石层构成的沉积旋回。剖面常量化学元素分析显示:湖相、黄土和古土壤中的Al2O3、Fe2O3+FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O和TiO含量基本上高于风成沙丘砂,而SiO2则呈相反变化,构成了与沉积旋回相应的150 ka BP以来25个元素变化旋回。剖面中各元素的这种分布和集散规律也与元素的富集系数和淋失系数波动一致。研究表明,暖湿气候作用下稳定性元素Al2O3、TOFe、TiO和非稳定性元素CaO、MgO、Na2O、K2O都能相对富集,与剖面所处的特殊的洼地地貌位置有关。常量化学元素的综合分析表明,这种元素变化旋回是由巴丹吉林沙漠晚更新世以来的干寒多风与温湿至暖湿气候变化所致,其根本原因与冰期、间冰期气候波动影响下东亚冬夏季风的“拉锯式”摆动有关。     

萨拉乌苏河流域150 ka BP以来的粒度旋回

萨拉乌苏河流域米浪沟湾地层剖面150kaBP以来古流动砂丘砂与河湖相和古土壤在粒度上具有多次显著的粗细韵律交替变化，粒度参数-Mz、σ、Sk、Kg和SC/D亦随之响应为多波动峰谷交替的态势，同时，粒度特征值-φ5、φ16φ、φ25、φ50、φ84、φ9相应地表现为非常有节奏地跳动，据此，将米浪沟湾剖面划分为27个粒度粗细沉积旋回，并认为其是150kaBP以来在东亚冬夏古代季风交替影响下沙漠演变的一个颇为完整的气候-地质过程记录。     

巴丹吉林沙漠查格勒布鲁剖面的沉积地球化学特征

根据约128ka BP以来查格勒布鲁剖面沉积地球化学特征的变化规律,研究了末次间冰期以来本区对全球气候波动的响应。随着全球气候的波动,间冰期和间冰阶时,东亚夏季风的降水尾闻到达甚至越过本区向西扩展,给本区带来一定的降水。使之具有生草成壤的粪似于干草原的环境,该时期剖面中发育湖相、黄土和古土壤沉积,SiOz／A12O3比值下降,平均值分别为9．33、7．58和7．51;冰期和冰阶时,东亚夏季风向东南方向退缩,本区受干冷的冬季风控制,降水稀少,植被稀疏,风沙活动强烈,剖面中发育风成砂沉积．SiO2／Al2O3比值上升。据气候干寒程度的差异,风成砂的性状可划分为3类,即风成砂(Ⅰ)、风成砂(Ⅱ)和风成砂(Ⅲ),它们的SiO2／Al2O3比值分别为15．42、15．40和10．32,代表着从流动沙丘砂向固定半固定抄丘砂的过渡。     

150ka B.P.以来萨拉乌苏河流域的CaCO3旋回

以米浪沟湾地层剖面作为萨拉乌苏河流域的典型剖面，探讨了150kaB.P.以来的CaCO3含量分布与气候变化的关系。1）该剖面CaCO3含量及其低-高变化同古风成沙与上覆河湖相或古土壤构成的没积旋回呈现出明显的对应关系。与米浪沟湾剖面的沉积旋回一样，CaCO3在分布上相应地构成了27个含量高低变化旋回。2)CaCO3在风成沙中含量的分布比较稀散，0.8%-7.18%，平均值2.50%；在河湖相和古土壤中土壤中相对富集，2.20%-14.90%，平均值5.74%。从而揭示出其时两者的气候背景是不同的，前者是干旱寒冷气候作用下的风力的侵蚀、搬运与堆积的产物；而后者则与暖湿气候环境下萨拉乌苏河流域地处鄂尔多斯高原和黄土高原这间特殊的低洼地貌位置有关。气候暖湿，河湖沼泽发育、成土成壤作用增强，低洼的集水条件有利于CaCO3的聚集。3）导致米浪沟湾剖面CaCO3的多旋回相对稀钐与聚集的根本原因可能是150kaB.P.以来北半球冰期-间冰期气候波动影响下乌素沙漠冬夏季风的多次更迭所致。     

巴丹吉林沙漠东南缘查格勒布鲁剖面CGS1层段粒度特征及其指示的全新世千年尺度气候变化

位于巴丹吉林沙漠东南缘的查格勒布鲁剖面CGS1层段记录了全新世以来显示风力强弱的沙丘砂与黄土堆积旋回。以Md（Φ）、Mz（Φ）的5 Φ（31.5 μm）为界,可以划分出10个“C1-C10”明显的和1个“C11”较弱的（<5 Φ）旋回变化。其中,有7个属于沙丘砂与之上覆黄土或古土壤构成的旋回。这些旋回在Md（Φ）、Mz（Φ）上显示出多谷峰波动的形式。不仅如此,粒度的σ、SC/D值和>63 μm含量亦随之响应。研究认为,CGS1层段粗粒和细粒层位Md（Φ）等参数和>63 μm含量的变化分别代表了东亚冬夏季风的作用过程;冬季风时期的C1与北大西洋IRD事件的冷期B0和B1,C2、C3、C4依次与B2、B3、B4,C7、C9、C10依次与B5、B6、B7在时间-气候性质上具有很好的对应;北大西洋B8冷期在CGS1中没有明显表现,但仍然能够在Md（Φ）、Mz（Φ）曲线上看到这是一个<5 Φ的低值时期,而>63 μm的含量相应增高;C5、C6和C8寒冷时段虽未见于北大西洋,但在中国一些地点却有发现。这些由若干粒度指标反映出来的寒冷事件表明,在全新世东亚夏季风活动盛行的总的形势下还存在频繁的千年尺度的冬季风波动。而尤为重要的是这些寒冷事件存在的与北大西洋寒冷事件的遥相关的关系表明,除C5、C6和C8以外的CGS1粒度记录的寒冷事件都隐含了北大西洋的强烈信号。从这个意义上来说,笔者讨论的内容可为全新世北半球的D/O震荡及其形成机制提供一个比较理想的东亚季风变化与中国沙漠区域环境响应的地质证据。     

220ka BP来大同盆地常量元素记录的气候变化

大同盆地第四纪以来发育了厚层的河湖相,上覆马兰黄土或全新统,蕴含着丰富的过去气候变化信息。以地层测年数据建立年代框架,结合地层磁化率、粒度测试资料,主要以常量化学元素为气候代用指标,对气候变化进行分析。结果表明:(1)地层沉积物中常量化学元素含量的平均值SiO_2>Al_2O_3>CaO>Na_2O>Fe_2O_3>K_2O>MgO,沉积相不同元素含量存在明显差异,反映出元素聚集时气候环境存在差异。(2)220ka BP以来大同盆地气候变化经历了中更新世220~199ka BP暖湿期、中更新世199~138ka BP干燥寒冷期、末次间冰期138~71ka BP温暖湿润期、末次冰期71~11ka BP寒冷干燥期、全新世11ka BP至今的暖湿冷干交替频繁波动期,在每个时段仍存在次一级的气候波动。(3)这种气候变化过程与纬度位置大体相近的中国北方萨拉乌苏河流域、内蒙古岱海地区有着相似的气候变化过程,反映出本区气候变化是全球气候变化所导致的东亚冬夏季风势力互为消长的区域响应。     

MIS3晚期查格勒布鲁剖面微量元素揭示的千年尺度气候变化

通过对巴丹吉林查格勒布鲁剖面时代上属MIS3晚期的地层层位(CGS3a层段)中14种微量元素的分析发现:除Co、Ba含量呈相反变化外,P、V、Cr、Mn、Ni、Zn、Pb、Y、Zr、Nb、Cu和As含量在风成沙丘砂中基本上表现为谷值,而在不同层位沙丘砂上覆的湖相中则相对为峰,构成与沉积旋回相应的元素变化旋回。元素在沙丘砂中呈现的谷值,主要揭示了干冷气候条件下东亚冬季风的侵蚀、搬运和堆积作用;在湖相中的相对富集,则与东亚夏季风盛行时暖湿气候背景下该地所处的特殊洼地地貌位置有关。元素旋回实际上代表的是东亚冬夏季风的气候变化旋回。分析结果显示:MIS3晚期剖面所在地至少经历了5次冬夏季风交替变化的气候旋回,反映了该时期我国沙漠地区的千年尺度气候变化。     

安徽宣城向阳剖面第四纪红土常量元素地球化学特征及其古气候意义

安徽宣城向阳剖面是我国南方第四纪红土标准剖面,蕴含着丰富的古环境与古气候信息,对其进行常量元素地球化学特征及古气候的研究,对深刻理解该区红土风化成壤强度与古气候演化、充实中国南方第四纪红土的高分辨率研究具有一定意义。本文基于野外地质地貌、岩性调查与加密采样,运用ZSX PrimusIV型X射线荧光光谱仪(XRF),对该剖面进行常量元素测定,并采用地球化学风化参数指标CIA与BA、元素迁移率等分析方法,结合前人的年代数据,探讨了该剖面红土风化特征及古气候意义。研究表明:(1)向阳剖面常量元素以Fe_2O_3、Al_2O_3、SiO_2为主,具有显著的富硅铝铁化特征,约916 ka以来红土堆积处于相对暖湿的古气候背景下,但是气候总体有向干凉方向变化的趋势;(2)约916 ka以来研究区古气候大致存在7次相对暖湿与相对干凉期的旋回变化;其中,阶段I至阶段II暖湿程度与风化强度较大,气候向暖湿方向发展,阶段III暖湿程度与风化强度均有所降低,阶段IV暖湿程度与风化强度达到最大,是最稳定的时期,阶段V至阶段VII气候一直向干凉方向变化;(3)在6.2 m(约534 ka前)以下部分,红土成土沉积动力强度较大,干湿变化比较强烈,沉积环境不稳定,而此后红土成土沉积动力减弱,沉积环境相对稳定。     

13 ka BP 以来黄土高原西部的植被与环境演化

通过对黄土高原西部三个剖面的孢粉记录分析, 重建了该区13 ka BP 以来详细的植被 与气候演化序列。结果表明, 12.1 ka BP 以前, 研究区植被以干草原为主, 气候寒冷干燥。 12.1~9.8 ka BP 植被变化显著。期间出现两次显著的湿润期, 分别为12.1~11.4 ka BP、 11.2~11.0 ka BP, 可与博令暖期和阿勒罗得暖期对比; 两次持续时间和强度明显不同的干旱 期出现在11.4~11.2 ka BP 和11.0~9.8 ka BP, 可分别与中仙女木事件和新仙女木事件对比。 经过短暂的快速变湿后, 9.6~7.6 ka BP 研究区植被以疏林草原为主, 气候波动频繁但总体温 和偏干。7.6~4.0 ka BP 森林和森林草原植被出现, 气候温暖湿润。其中6.6~5.8 ka BP 温带落 叶阔叶林发育, 为研究区全新世最适宜期。自4.0 ka BP 以来研究区草原和荒漠草原交替出 现, 气候在总体干冷的环境下存在次一级的干湿波动。     

南极15ka以来海洋沉积物的环境磁学研究

通过对东南极普里兹湾陆坡区ＮＰ９５－１及西南极长城湾ＮＧ９３－１两柱样系统的环境磁学研究，获得了南极地区１５．０～５．５ｋａＢ．Ｐ．以来的古气候变化序列。结果表明，磁学参数较好地记录了古气候变化及沉积环境变化的信息。ＮＰ９５－１柱样较好地记录了Ｈｅｉｎｒｉｃｈ１事件、新仙女木事件以及波令－阿罗德暖期，其中Ｈｅｉｎｒｉｃｈ１事件发生于１４．３ｋａＢ．Ｐ．，新仙女木冷期为１１．７～１０．３ｋａＢ．Ｐ．，１０．３ｋａＢ．Ｐ．以后，南极地区进入全新世。在全新世，两柱样记录了在１０．０ｋａＢ．Ｐ．及６．０ｋａＢ．Ｐ．前后两个暖期，其间夹有小幅气温下调的时段；６．０ｋａＢ．Ｐ．后，两柱样均有气候颤动变冷的记录。     

150kaBP以来巴丹吉林沙漠东南区域地层序列的新研究

巴丹吉林沙漠东南部边缘查格勒布鲁剖面中更新统/上更新统下部、上更新统下部/上更新统上部和上更新统上部/全新统的地质界线依次发生在59AGS/60L、39FD/40G和9L/10FD之沉积界面上。其时限依次大致为150kaBP、75kaBP和10kaBP,该剖面记录了150kaBP以来25个旋回的沙漠与湖相等沉积交替变更的历史过程。通过该剖面粒度和SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO在地层中的分布特征、软体动物化石指示的古生态等综合研究表明,所述这些沉积旋回是自那时以来,在北半球冰期间冰期气候波动影响下,冬夏古季风往复更迭所导致的非季风沙区沙漠期与间沙漠期多次正逆交替演变的结果。     

Sedimentary cycles of trace elements in Salawusu River Valley since 150 ka BP

The paper makes some analyses on 11 trace elements in the Milanggouwan stratigraphical section in the Salawusu River valley, which is regarded as a prototype geology-palaeoclimate record since 150 ka BP. The results show that the content and variation of trace elements has experienced remarkably regular changes in the pace with coarse and fine sedimentary cycles of palaeo-aeolian sands to its overlying fluvio-lacustrine facies or/and palaeosols. The trace elements with chemical properties of relatively active (V, Sr, Cu, Ni, As) and relatively stable (P, Pb, Rb, Mn, Nb, Zr) are a manifestation of the corresponding 27 changeable cycles between peak and valley values, appearing a multi-fluctuational process line of relative gathering and migration since then. The low numerical value distribution of these two types of trace elements in the aeolian sand facies represents erosion and accumulation under wind force during the cold-dry climate. Whereas their enrichments in both fluvio-lacustrine facies and palaeosols are related to the valley’s special low-lying physiognomic position between the Ordos Plateau and the Loess Plateau under the warm and humid climate conditions. The above relatively migrated and gathered change of the trace elements is the result of 27 climatic cycles of cold-dry and warm-humid, which is probably caused by repeated alternations of winter monsoon and summer monsoon in the Mu Us Sandy Land influenced by the climate vicissitudes in northern hemisphere during glacial and interglacial periods since 150 ka BP.     

Sedimentary cycles of trace elements in Salawusu River Valley since 150 ka BP

The paper makes some analyses on 11 trace elements in the Milanggouwan stratigraphical section in the Salawusu River valley, which is regarded as a prototype geology-palaeoclimate record since 150 ka BP. The results show that the content and variation of trace elements has experienced remarkably regular changes in the pace with coarse and fine sedimentary cycles of palaeo-aeolian sands to its overlying fluvio-lacustrine facies or/and palaeosols. The trace elements with chemical properties of relatively active (V, Sr, Cu, Ni, As) and relatively stable (P, Pb, Rb, Mn, Nb, Zr) are a manifestation of the corresponding 27 changeable cycles between peak and valley values, appearing a multi-fiuctuational process line of relative gathering and migration since then. The low numerical value distribution of these two types of trace elements in the aeolian sand facies represents erosion and accumulation under wind force during the cold-dry climate. Whereas their enrichments in both fluvio-lacustrine facies and palaeosols are related to the valley’s special low-lying physiognomic position between the Ordos Plateau and the Loess Plateau under the warm and humid climate conditions. The above relatively migrated and gathered change of the trace elements is the result of 27 climatic cycles of cold-dry and warm-humid, which is probably caused by repeated alternations of winter monsoon and summer monsoon in the Mu Us Sandy Land influenced by the climate vicissitudes in northern hemisphere during glacial and interglacial periods since 150 ka BP.     

巴丹吉林沙漠南缘土壤微量元素含量及其与植物群落的关系

对巴丹吉林沙漠南缘北大山（A）和雅布赖山（B）附近的土壤微量元素含量分布特征及其对植被分布的影响进行了研究。结果表明：土壤微量元素含量在0~20cm和20~40cm土层间差异不显著,而在研究区A和B之间的分布异质程度较高;0~20cm土层中,Ba、Ce含量与灌木层多样性指数的关系显著,Ni、Cu、Ga、As、Rb、Pb含量与草本层多样性指数显著相关;20~40cm土层中只有Cu与草本层丰富度指数具有显著负相关关系;逐步多元回归分析同样证实了0~20cm土层Ba、Ce含量对灌木层植被的影响及Ni、Cu含量对草本层植被的影响。     

查格勒布鲁剖面CGS3a层段主元素记录的巴丹吉林沙漠35 000~25 000 a B. P.季风环境变化

对巴丹吉林沙漠东南缘查格勒布鲁剖面该层段的CGS3a层段（Chagelebulu Section 3a）139个样品的主元素——SiO₂、Al₂O₃、TOFE（Fe₂O₃+FeO）进行分析,划分出与地层旋回对应的5.5个化学元素旋回。研究认为：沙丘砂和黄土中SiO₂呈现的峰和Al₂O₃、TOFE、(TOFE+Al₂O₃)/SiO₂和CIA呈现的谷是类似于现代干冷的冬季风在过去多次作用的结果,而嗣后的湖相SiO₂呈现的谷和Al₂O₃、TOFE、(TOFE+Al₂O₃)/SiO₂和CIA的呈现的峰是类似于现代暖湿的夏季风在过去多次作用的结果。即35 000~25 000 a B. P.该沙漠经历了5次冬季风和6次夏季风交替的气候波动,这些气候事件与GRIP冰芯氧同位素记录的D/O（Dansgaard/Oeschger）事件相对应,Heinrich事件也在其中有很好体现。CGS3a层段所记录的千年尺度的气候波动可能是受到了北大西洋气候突变的影响。     

Grain-size cycles in Salawusu River valley since 150 ka BP

The palaeo-mobile dune sands and fluvio-lacustrine facies with palaeosols in Milanggouwan stratigraphic section of the Salawusu River valley situated at the southeast of the Mu Us Desert experienced abundant remarkable alternative changes of coarse and fine rhythms in grainsize since 150 ka BP, and the grain-size parameters — Mz,σ, Sk, Kg and SC/D also respond to the situation of multi-fluctuational alternations between peak and valley values. Simultaneity the grainsize eigenvalues — Φ5, F16, Φ25, Φ50, Φ75, Φ84 and Φ95 are respondingly manifested as greatly cadent jumpiness. Hereby, the Milanggouwan section can be divided into 27 grain-size coarse and fine sedimentary cycles, which can be regarded as a real and integreted record of climate-geological process of desert vicissitude resulted from the alternative evolvement of the ancient winter and summer monsoons of East Asia since 150 ka BP.     

220 ka以来萨拉乌苏河流域地层磁化率与气候变化

 萨拉乌苏河流域滴哨沟湾剖面磁化率变化结果表明:近220 ka来我国北方气候变化极不稳定,存在着不同尺度的频繁变化,特别是寒冷气候阶段变化尤为频繁,其中倒数第二次冰期存在5个气候旋回,末次冰期存在10个气候旋回。这些气候变化与深海氧同位素、极地冰芯反映的全球变化具有良好的对应关系,反映了该区气候变化与全球变化的一致性。控制本区气候变化的主要因素是全球冰量变化及太阳辐射影响的东亚季风变化。