中国黄土高原红粘土序列的磁性地层与气候变化

对西峰和西安红粘土剖面作了磁性地层研究,表明黄土高原风成堆积和东亚古季风的发育至少自6.SMaBP前开始,青藏高原在此时也许达到了有意义的高度;初步重建了磁化率变化反映的晚第三纪东亚夏季风气候的时间序列,6.5～2.5Ma红粘土磁化率值的逐步升高可能与青藏高原的隆升过程密切相关.黄土高原的风尘堆积速率在距今3.2Ma以后显著增大,反映了冰量对东亚冬季风和风尘堆积的影响.中国黄土高原风成红粘土序列记录的晚第三纪东亚古季风变迁可视为青藏高原隆升、太阳辐射与全球尤其是北半球冰量变化等多种因素相互作用的结果.     

中始新世晚期以来东亚气候变化的渭河盆地黏土矿物记录

获得新生代连续的东亚气候变化记录,是认识东亚气候变化和季风起源、演化及其驱动机制的关键.文章基于渭河盆地连续的新生代河湖相沉积序列,开展黏土矿物含量及晶体参数研究,重建了中始新世晚期以来东亚气候变化过程.结果表明,蒙皂石、伊利石是渭河盆地河湖相沉积物中的主要黏土矿物;伊利石结晶度、伊利石化学指数、蒙皂石与伊利石和绿泥石比例的阶段性降低,指示了在半干旱半湿润的气候背景下,中始新世晚期以来渭河流域化学风化阶段性减弱的特征.坡缕石的形成可能受到成岩作用影响,相应时期流域风化导致的蒙皂石含量和伊利石结晶度实际可能更高.以上结果表明,中始新世晚期到上新世渭河盆地可能处于一个相对暖湿的气候条件.随着新生代全球温度降低和渭河盆地沉积物的不断加积,渭河盆地的化学风化强度阶段性减弱,东亚季风气候阶段性演化并在第四纪变干.黏土矿物的证据还表明,渭河盆地晚始新世到渐新世气候变干,可能是对全球变冷事件(EOT转型)的响应.     

大陆漂移、高原隆升与新生代亚-非-澳洲季风区和干旱区演化

亚-非-澳洲季风区和干旱区的面积约占这三大洲陆地总面积的60%以上.基于新生代以来亚-非-澳洲季风和干旱环境以及东半球海陆分布和青藏高原等地形显著变化的地质事实,利用全球海-气耦合模式开展新生代5个特征地质时期气候模拟试验,系统探讨了新生代亚-非-澳洲季风区和干旱区形成演化及其受大陆漂移和高原隆升的影响.结果表明,亚-非-澳洲季风区和干旱区形成的时间和原因明显不同.北非与南非季风在古新世中期已经存在,南亚次大陆季风在始新世印度大陆移入北半球热带后开始出现,而东亚和澳大利亚北部季风在中新世才建立.北非、南非、南亚和澳大利亚热带季风的建立是大陆漂移的位置和热带辐合带季节性迁移共同决定的,而青藏高原的位置和高度则是东亚季风建立的关键因素.北非、南非、亚洲和澳大利亚副热带干旱区的存在取决于大陆的位置和行星尺度副热带高压的控制,阿拉伯半岛和西亚干旱区的发展与区域尺度海陆变迁,特别是古特提斯海的退缩密切相关,而亚洲内陆中纬度干旱区的形成则是青藏高原隆升的结果.这一研究揭示了地球构造边界条件在地质时期区域气候环境形成演化中的重要作用.     

中国黄土高原的风积证据:晚新生代北半球大冰期开始及青藏高原的隆升驱动

据黄土高原最近 7.2Ma风积黄土 红粘土序列的磁化率曲线和沉积速率变化 ,并分别与赤道东太平洋δ18O曲线和北太平洋风尘石英沉积通量变化对比 ,将晚新生代北半球大冰期的发生、发展过程分为 :约 7.2～ 3.4MaBP的来临期 ,3.4～2 .6MaBP的初始期 ,2 .6Ma以来的大冰期 ;相应地将以冬季风和夏季风组合为特征的东亚季风形成演变过程分为 :冬、夏季风均偏弱的初显期 ,冬、夏季风同步增强的过渡期和冬、夏季风彼此消长的盛行期 .晚新生代全球构造隆升 ,尤其是青藏高原隆升以及与隆升有关的大气CO2 浓度的变化 ,在很大程度上控制着北半球大冰期的发生过程和东亚季风气候长时间尺度的变迁 ,其中约 3.4～ 2 .6MaBP时段青藏高原的加速隆升起着重要驱动作用     

临夏盆地新生代沉积物粒度记录与亚洲内陆干旱化

临夏盆地毛沟剖面高分辨率粒度记录研究表明,29-7.4Ma间,临夏盆地的古气候一直保持相对稳定,而其中短暂的沉积相的改变是盆地对该期间青藏高原构造隆升事件的响应;从7.4Ma开始,流域外的风尘物质开始逐步被带人盆地,并经过了6.4Ma和5.3Ma的两次加速过程,揭示了我国西北内陆干旱气候可能从7.4Ma左右开始,且在6.4Ma和5.3Ma左右经过两次加强.通过与青藏高原构造隆升事件记录和全球气候记录对比。揭示高原在9-7Ma开始的逐步隆升和期后的阶段性加速隆升以及同期开始的全球变冷,尤其北极冰盖的形成和扩张可能是亚洲内陆干旱化的重要驱动机制.     

祁连山东段0.83 Ma以来的构造-气候事件

根据祁连山北麓季风西北边缘区的河流阶地系列和风成黄土的研究, 重建了该区中更新世以来的构造隆升和气候演化历史. 研究发现, 中更新世以来青藏高原的数次隆升事件与本研究区及其他地区的气候记录有一定的耦合性, 发生于0.83和0.14 Ma的构造事件, 可以分别与0.64 Ma时沙漠的显著扩张及沙漠周期性进退的开始、末次冰期以来中国西北的极端干旱相对应. 这些构造-气候耦合事件可能暗示了构造隆升对气候的驱动, 从而反映青藏高原对东亚季风气候系统的重要影响.     

巴颜喀拉地块东北端第四纪隆升量研究

正青藏高原于新生代在亚洲大陆崛起,成为地球上最雄伟的高原。青藏高原的隆升对于季风气候的形成、过去全球气候变化有着重大的影响,是造成新生代晚期全球气候变冷、北半球冰量变化、亚洲季风形成的根本原因。于是,青藏高原变形的时代、幅度、形式、机制,以及其演化过程和环境效应的研究,成为国际地学界研究的热点和争论的焦点。巴颜喀拉块体属于青藏亚板块东北部的次级块体,北邻秦祁昆块体,南接唐古拉块体,东与扬子块体接触。巴颜喀拉块体东北端(以下简称研究区)地处3个块体交接区,是青藏高     

上新世以来构造隆升对亚洲夏季风气候变化的影响

大量地质证据表明,上新世以来(最近5 MaB.P.)青藏高原北部及非洲东部和南部地区出现过显著的构造隆升,而与此同时亚洲季风也经历了显著变化,这两者之间是否存在着因果联系一直是地学界所关心和争论的一个重要科学问题.本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)的公用大气模式(CAM 3.1)就上新世以来青藏高原北部及东-南非高原的构造隆升对亚洲夏季风气候变化的影响进行了数值试验研究.结果表明,上新世以来亚洲夏季风的增强与两地构造隆升密切相关,但两者隆升对于亚洲季风子系统的作用是有区别的.青藏高原北部隆升主要造成东亚北部夏季风的增强及季风降水的增多,但对南亚夏季风的作用较小;东-南非高原的隆升明显增强南亚夏季风,但对东亚北部夏季风的影响有限.     

黄土高原8.1 Ma以来方解石记录的夏季风演化

黄土-红黏土中的碳酸盐主要由方解石和白云石组成, 通过对粉尘堆积不同粒级碳酸盐的EDTA滴定分析及与磁化率的相关分析表明方解石主要反映了夏季风的演化, 是一种有潜力的夏季风代用指标. 黄土高原中部朝那黄土-红黏土剖面的碳酸盐化学分析表明, 8.1 Ma以来方解石所反映的夏季风演化可以5.5, 2.8和1.5 Ma为界明显分为4个演化阶段, 夏季风依次阶段性增强, 波动性增大, 揭示了晚新生代以来青藏高原隆升和全球变化的共同影响.     

黄土高原黄土-古土壤序列与青藏高原隆升

根据地层记录,对黄土高原黄土-古土壤序列所反映的构造气候旋回与青藏高原冰碛-古土壤序列所反映的隆升过程进行对比,表明它们在地球轨道偏心率的准0.4Ma周期变化方面具有大致同步的相位关系。在此基础上,初步探讨了黄土-古土壤序列记录的东亚古季风变迁和古季风气候递变,对青藏高原隆升及其下垫面变性的响应。     

最近7 Ma黄土高原风尘通量记录的亚洲内陆干旱化的历史和变率

通过对黄土高原灵台剖面风尘序列的容重和碳酸盐含量测定, 建立了以灵台剖面为代表的最近7 Ma黄土高原风尘沉积通量变化时间序列. 结果与北太平洋ODP885/886孔风尘通量记录对比表明, 最近7 Ma以来亚洲内陆粉尘源区存有阶段性增强的干旱化趋势和有意义的干湿气候波动. 尤其是3.6～2.6 MaBP时段海陆风尘通量显著增大, 反映了亚洲内陆干燥度的急剧增加, 可能与青藏高原在这一时段的加速隆升阻隔了水汽向亚洲内陆的输送相关. 2.6 MaBP后黄土高原风尘通量的平均值及其变率较其前晚第三纪的平均值和变率显著增加, 与北半球大冰期来临后的全球冰量变化关系密切. 最近0.6 Ma灵台和西北太平洋V21-146孔的风尘记录对比表明, 海陆风尘通量变化在104～105 a时间尺度上基本同步, 与全球冰量变化所诱导的冰期-间冰期气候的大幅度波动相一致.     

中国哺乳动物区系的演变与青藏高原的抬升

基于哺乳动物具有演化速度快和对环境变化反应灵敏的特点, 通过对已知哺乳动物化石的分析, 结合含化石地层的岩石学特征, 概述了中国新生代哺乳动物群的演替,探讨了青藏高原隆升和动物地理区系的演变历史. 哺乳动物的演化趋向及其地史、地理分布资料表明, 青藏高原开始隆升、季风出现和哺乳动物地理分布的分异可能始于渐新世. 青藏高原的隆升似乎是个逐渐和相对稳定的过程, 其升起使亚洲的气候和自然环境发生了很大的变化, 导致我国哺乳动物分布自中新世以来出现了明显的分异, 并最终形成现代的动物地理区系.     

从相位差探讨更新世东亚季风的驱动机制

南海南部ODP1143站和北部ODP1144站的深海有孔虫氧碳同位素、蛋白石和孢粉记录第一次揭示了更新世轨道尺度上东亚季风演变与轨道驱动及全球冰量变化的关系. 1143站和1144站的Globigerinoides. ruber δ¹³C、蛋白石百分含量、松类花粉(Pinus)和草本花粉的百分含量均表现出很强的偏心率、斜率和岁差周期. 1143站的G. ruber δ¹³C与地球轨道参数(ETP = 正交化的偏心率+正交化的斜率-正交化的岁差)在偏心率、斜率和岁差周期上都相关, 然而大部分的相关关系都集中在岁差周期上; 其他的季风替代性指标与ETP只在岁差周期上相关. 这说明更新世热带地区的气候变化主要受地球轨道的岁差控制. 东亚季风替代性指标与有孔虫δ¹⁸O曲线的对比以及它们之间的交叉频谱分析表明, 更新世全球冰量变化对东亚季风至少是东亚冬季风产生了重大的影响, 这与印度季风的驱动机制显然不同. 东亚季风, 至少是东亚冬季风在岁差周期上的演化, 部分地受控于地表的感热对太阳辐射的响应, 也受控于南海表层海水的潜热对太阳辐射的响应.     

东亚季风边缘带上的植被变化

早期的工作在全球和区域尺度上对气候与植被之间的关系进行了研究,表现在区域上存在差异. 本文集中于东亚季风边缘带上植被变化与季风季节与年际变化的关系分析,分季风区、非季风区和季风边缘区等3个区域做比较分析,结果得出季风边缘区域的植被生长对气候变化的响应较为敏感.     

青藏高原-天山地区岩石层构造运动的地幔动力学机制

利用全球重力大地水准面异常、板块绝对运动及全球地震层析成像数据,计算了青藏高原-天山地区岩石层下部地幔大尺度对流格局以及此种尺度对流驱动下岩石层内应力场分布;同时,利用区域均衡重力异常数据反演青藏高原中、北部到天山地区上地幔小尺度对流模型．结果表明,大尺度的地幔物质运移过程可能驱动着中国大陆岩石层整体从西部以南北方向为主的运动转向东部地区以北东和南东方向的运动;而该区域上地幔小尺度上升流动支持了现代青藏高原和天山地区的抬升运动．提出和讨论了青藏高原隆升的“断离隆升-挤压隆升-对流隆升”三阶段模式,并探讨了大陆岩石层构造运动的地幔深部动力学背景．     

南海北部ODP1146站粒度揭示的近20 Ma以来东亚季风演化

运用粒级-标准偏差和粒度端元模拟算法两种方法, 对南海北部ODP1146站陆源沉积物粒度数据进行了分析和对比, 探讨了东亚季风近20 Ma以来的演化历史. 选用粒级-标准偏差法提取出的两个敏感粒度组分含量的比值即10~19 μm/1.3~2.4 μm用来指示东亚冬季风相对夏季风强度的变化. 粒度端元模拟法得出的粗端元组分EM1(风尘)堆积速率用来指示东亚冬季风强度及相应的风尘源区——亚洲内陆干旱地区的干旱程度的变化, 而EM1/(EM2+EM3)比值可以指示冬季风相对夏季风强度的变化. 组合指标变化显示出东亚冬季风强度和冬季风相对夏季风的强度在8 Ma BP左右显著加强, 而3 Ma BP左右冬夏季风可能同时增强, 结果可以与黄土、北太平洋风尘沉积、南海微体古生物记录等很好对比. 青藏高原的阶段性隆升可能促进了东亚季风的这两次加强.     

青藏高原东南缘递进式构造与地貌演化及其动力机制

<正>1研究背景新生代以来,印度与欧亚板块的碰撞驱动了青藏高原向东南方向的扩展和挤出,活化了青藏高原东南缘的先存构造带（哀牢山—红河断裂带等）。青藏高原东南缘的构造变形和地表隆升,不仅影响亚洲季风气候的演变,而且可能与南海的形成与演化存在一定的成因联系。因此,青藏高原东南缘构造变形、地壳加厚与地表隆升的过程与动力机制,一直是国际学术研究的前沿和热点。相关学术观点主要包括以下2种：     

三千万年以来西太平洋黏土矿物记录的亚洲干旱及构造-气候驱动

亚洲内陆是全球第二大风尘源区,其构造和气候演化对区域和全球气候环境有重要影响.西太平洋是亚洲风尘向东输送的主要沉积汇.黏土矿物作为容易长途搬运的细颗粒大陆风化产物,被广泛应用于古气候和风化历史重建,但亚洲大区域范围、长时间尺度黏土矿物记录的整体演化趋势及响应机制还不甚清晰.我们利用西太平洋深海钻探计划(DSDP)292和296站位两个长尺度、连续、高分辨率沉积物岩芯的黏土矿物和Sr-Nd同位素组成,约束了沉积物来源,并重建了渐新世以来风尘源区的干旱演化历史.结果表明,菲律宾海黏土粒级沉积物主要为亚洲内陆风尘和西太平洋岛弧风化产物的混合.基于黏土矿物组成及风尘通量等指标重建,揭示出中亚风尘源区自晚渐新世以来持续干旱化,在约20、14、7和3Ma出现阶段性干旱化加剧.综合已发表的亚洲黏土矿物记录与其他地区记录对比,发现亚洲地区伊利石和绿泥石相对含量在晚新生代的增长更为显著,这种不一致性明显出现始于约20Ma,而约3Ma之后出现全球一致的伊利石快速增加.综合构造与气候记录,我们认为20～3Ma期间来自亚洲物源的伊利石和绿泥石增加主要响应于喜马拉雅-青藏高原的构造隆升,而3Ma以来主要响应于北...     

青海湖二郎剑钻孔的粘土矿物学研究

位于青藏高原东北边缘的青海湖盆地拥有巨厚的新生代沉积,较好地记录了湖盆形成以来的古气候和古环境演化历史,对认识青藏高原东北部隆升过程和东亚气候变化具有重要的科学意义.但迄今为止,对青海湖沉积物长时间尺度的研究尚不多见,对沉积矿物学的研究较少涉及.利用X射线衍射分析技术,基于麦夸特算法对青海湖1108.95 m长的二郎剑钻孔岩芯开展了系统的粘土矿物学研究,获得了该钻孔沉积物中粘土矿物的组成、相对含量、化学指数和结晶学特征等方面的信息.结合钻孔的粒度指标,探讨了晚中新世以来高原构造隆升事件和青海湖地区的风化历史与古气候演化过程.研究表明,麦夸特算法在粘土矿物含量计算中能取得较好的效果,二郎剑钻孔中的粘土矿物以伊利石和绿泥石为主,高岭石和蒙脱石的含量较低;粘土矿物主要为碎屑成因,指示了化学风化作用较弱而物理风化作用强.各项粘土矿物学指标和粒度组分的变化特征揭示了自钻孔底部沉积以来青海湖地区处在总体相对寒冷干旱的气候环境下,并经历了5次大的环境演化阶段.其中在晚中新世早期气候相对温和湿润,之后具趋冷趋干的特点;在晚中新世晚期到上新世早期经历了一个短暂的温暖期之后,一直到第四纪气候持续变得寒冷干旱.各项指标可能也蕴含了自晚中新世以来青藏高原东北部发生过多次构造隆升事件的信息.     

晚新生代黄土高原风尘堆积序列的磁性地层年代与古气候记录

对黄土高原较完整的晚新生代风尘堆积序列的磁性地层研究表明 ,风尘堆积成壤序列开始发育的时代约为 7.2Ma,如果认为亚洲季风气候的起源与青藏高原的高度密切相关的话 ,风尘堆积在 7.2Ma的出现则可能意味着青藏高原在此时达到了有意义的高度 ,东亚古季风环流基本建立 .黄土高原的红粘土序列由 7个显著的红色黄土层以及与其相间的 7个古土壤组合组成 ,它们记录了 7.2～ 2 .6Ma的晚第三纪东亚古季风演变的历史 .