长江三角洲末次盛冰期的气候波动

通过对长江三角洲东部地区鹤鸣孔第一硬黏土层的孢粉、藻类分析,研究了该地区末次盛冰期的气候波动。结果表明,鹤鸣孔第一硬黏土层含种类较丰富的孢子、花粉和藻类化石,并可以划分为3个孢粉、藻类组合,代表了该地区末次盛冰期气候变化的3个阶段,反映了该地区末次盛冰期并不是一个持续的干冷状况,第一硬黏土层沉积的早期和晚期气候较温暖湿润,针阔叶混交林发育,而中期阶段气候偏冷,植被贫乏。     

末次盛冰期巽他大陆北部草本植被扩张

末次盛冰期(Last Glacial Maximum, LGM)全球低海平面时,巽他陆架大面积暴露,其上的植被类型对于生物多样性演化和全球陆地碳储库有重要影响。但目前植被重建结果仍存在很大争议:一种观点认为LGM时巽他陆架主要分布稀树草原植被,雨林只零星存在于少数区域;而一些数值模拟结果和沉积记录显示巽他陆架上不存在大面积跨赤道的稀树草原,雨林植被仍占主导。LGM时巽他大陆北部可靠的植被记录十分有限。本研究依据靠近巽他陆架北部古河流入海口的沉积物岩芯,利用叶蜡烷烃含量和正构烷烃平均链长指标重建LGM时北巽他大陆的植被信息,结果显示平均链长在22～14.5 kaBP期间出现最大值,推测相对于全新世,冰期时巽他大陆北部草本成分增加。海平面降低使得冰期太平洋沃克环流减弱,呈现类厄尔尼诺状态,导致巽他大陆地区干旱加重,特别是赤道外围区域(南北纬7°以外)降水季节性增强,这种气候状态可能是草本植被成分增多的主要因素。     

日本海末次冰期以来沉积作用和环境演化及其控制要素

基于对日本海南部、中部和西部3个沉积岩芯的综合研究,探讨了末次冰期以来日本海不同区域的沉积作用、环境演化特征及其控制因素。结果发现：在距今8ka以前,日本海南部、中部和西部陆源碎屑物质分别由河流物质、西风携带的风尘物质和海冰输运的物质组成;8ka以来日本海西部沉积物中存在连续分布的火山物质,推测与利曼寒流形成有关,标志着现代日本海表层环流格局的形成。在末次冰期,日本海中部和南部因为水体层化较强,导致底层水通风较弱,而日本海西部则由于盐析作用,通风较强。在冰消期早期,随着海平面上升,东海北部高盐水团再次入侵日本海,改善了日本海深层水体通风条件,但在日本海西部因受到常年海冰覆盖的影响,沉积物氧含量显著减小;在冰消期晚期和早全新世,日本海南部深层水体通风减弱,而在日本海中部和西部通风较好;但8ka以来日本海通风普遍增强。日本海的沉积作用和环境演化受海平面、东亚季风(西风环流)和对马暖流控制,但不同海域对上述3个因子的响应程度存在差异。海平面变化是控制日本海环境变化的首要因子,它直接制约着日本海与周围水体的交换程度;东亚夏季风影响日本海表层水体层化,而东亚冬季风则控制着日本海西部海冰的形成和深层水体垂向对流;8ka以来对马暖流成为控制日本海环境演化的重要因子,它的入侵增强了表层和底层水体交换,提高了日本海深层水体和沉积物溶解氧的更新速率。     

黄河三角洲地区末次盛冰期以来浅地层划分与海平面变化的响应

通过对黄河三角洲几个钻孔的分析.将其自上而下划分成3个海相层和3个陆相层,并且划分为1个4级层序(准层序)和4个5级层序。每个层序代表了一次海平面的升降旋回。4级层序的海退沉积与末次冰期的后期对应,海平面下降最大时期是末次冰期最盛期(LGM)的反映。     

南黄海西部陆架区末次盛冰期古河谷体系地貌形态特征

以高分辨率浅地层地震剖面解译资料为基础,对南黄海西部陆架区埋藏古河谷体系进行地貌形态特征分析。结果表明,在南黄海西部陆架浅海区海底以下几米到十几米埋藏着末次冰期最盛期形成的两大树枝状古河道网,主干河道断面向海逐渐变宽、加深;研究区末次盛冰期古河道除了具有其他海域古河道的U形和V形特征外,还有W形、箱形(近似矩形)和倒梯形河道断面。复合式和双层(多层)河道以及不对称型河道断面形态也比较常见,反映了研究区末次盛冰期古河道具有复杂的断面形态组合形式。     

U^K37指标在南海末次盛冰期表层海水古温度研究中的应用

根据1998年6～9月采集于南海海域沉积岩芯中的浮游有孔虫氧、碳同位素和SiO2、CaCO3地球化学地层序列,标定了南海的年代框架,并应用UK 37指标重建了南海南、北部末次盛冰期以来表层海水的古温度.结果显示:南海南部冰后期和末次盛冰期时UK 37海水表层估温分别为24.5～27.4℃和23.8～25.3℃,平均水温分别为26.3℃和24.3℃.南海北部冰后期和末次盛冰期时UK 37海水表层估温分别为23.3～26.9℃和22.2～23.8℃,平均水温分别为26.6℃和22.8℃.南海北部温差比南部大,也比同一纬度的其它观察点大得多,充分表明南海对气候变化响应的敏感程度远大于开放性大洋,同时也进一步证实了边缘海对于冰期旋回的环境信号具有放大效应.     

闽北近岸海域末次盛冰期古河道体系平面展布以及垂向反射特征

根据采集的3 500 km浅地层剖面资料,对闽北近岸海域末次盛冰期古河道体系的平面展布特征(宽度、深度变化特征)和垂向剖面反射特征(反射界面、层序内部反射特征)进行了详细的描述,系统地分析了研究区在末次盛冰期古河道体系的平面展布和古河道典型断面反射特征,初步推测了其起源及形成时的地质环境。结果表明：①研究区内存在一个古河道体系,结合当时古地形及地理位置综合分析,古河道分布与当时海底的地形变化大致对应,推测其中一条走向大致为EW向的古河道可能来源于闽江,另外一条走向为SN向的古河道可能来源于长江支流,具体起源尚待进一步探讨;②进一步验证了自末次盛冰期以来,研究区从发生海退裸露地表发育古河道到再次遭受海侵形成浅海环境的历史变迁。     

末次冰期以来日本海陆源沉积的地球化学记录及其对海平面和气候变化的响应

通过对日本海Ulleung盆地KCES-1岩心中的主微量元素、稀土元素及粒度的综合分析,探讨了沉积物来源及其控制因素。结合地层年代模型,恢复了研究区48ka以来的古环境记录。结果显示,日本海Ulleung盆地沉积物以陆源碎屑为主,沉积物中主微量元素(Al、K、Fe、Mg、Na、Ti、Th、Sc、Rb、Sr、Cr、Co、Hf、Zr)含量普遍低于平均页岩。稀土元素丰度(ΣREE)为80～213μg/g,与长江、黄河及中国黄土接近,高于日本上地壳。球粒陨石标准化显示,沉积物中轻稀土显著富集,有显著的Eu负异常(0.6～0.8),Ce异常不显著。元素比值(La/Th、Th/Sc)及La/Th-Hf物源性质判别分析显示,研究区沉积物主要来源于上地壳,母岩落入长英质源岩区。在11～18ka,主微量元素的分布特征与11～0ka及48～18ka有显著差异。海平面和全球气候变化是控制主微量元素时空分布的重要因素。化学蚀变指数CIA(45～61)显示沉积物源区化学风化程度较弱,18ka以前风化程度低于18ka以后风化程度,暗示气候由干冷向暖湿转移。这与全球气候变化和东亚夏季风强度变化趋势一致。     

末次冰期以来南海东北部陆源有机碳埋藏通量演变:海平面和季风驱动

大陆边缘盆地是大陆风化剥蚀产物的主要沉积汇,其中有机碳的埋藏通量及其控制机制的研究对于理解全球碳循环具有重要科学意义。本研究基于南海东北部台西南盆地TWS-1岩芯的AMS14C测年、总有机碳、总氮含量和稳定碳同位素组成的分析,探讨了末次盛冰期23ka BP以来南海东北部陆源有机碳的来源、历史和影响机制。与潜在物源端元对比表明,台湾是研究站位沉积物陆源有机碳的主要物源,相对海源其贡献比例约为58%,陆源物质可能主要通过海底峡谷水道和低海平面时期陆架河流输入。重建的陆源有机碳通量在末次冰消期早期(19—13kaBP)和中全新世(7—4ka BP)期间有两个峰值,分别约0.16g/(cm2·ka)和0.09g/(cm2·ka)。综合分析表明,二者分别受控于冰期低海平面时期增强的陆架风化剥蚀和全新世季风强盛期降水驱动的古台湾岛剥蚀。我们的工作表明冰期-间冰期循环中海平面和季风分别驱动的大陆边缘有机碳埋藏可能对全球碳循环和大气CO2浓度演变有重要影响。     

末次盛冰期巽他陆架海平面和植被变化对陆表碳通量影响的数值模拟研究

末次盛冰期巽他陆架陆地暴露面积比现代增加将近一倍,该时期东南亚的碳汇能力是否比现代更强?本文利用GOSAT现代卫星数据集、实测碳密度数据集,对现代森林和草原生态系统碳通量(陆表碳通量)进行分析,发现二者的固碳能力相差较大,与地球系统模式的结果一致.本文基于末次盛冰期巽他陆架上植被分布类型的争议,为量化末次盛冰期巽他陆架...     

南海南部末次冰期以来的沉积物特点及其古环境意义

对南海南部接近湄公河三角洲中陆坡上的MD01 2392站样品进行了地球化学和粒度分析,揭示出该站位上部12 8m地层包含了完整的末次冰期约7万年以来的沉积旋回。其MIS4期以来的沉积速率是南海南部已知站位柱状样中最高的,呈现冰期高而间冰期低的特征;并发现沉积物中Ti、Si、Fe和Al等元素含量在冰期时高,推测与低海面时期具较高的陆源物质输入有关。元素Sr、Ba、Ca的含量分布与CaCO3的相似,冰期低、间冰期和全新世高;推测冰期低值是陆源和非CaCO3物质稀释作用的结果。粒度分析表明粉砂(2～63μm)是该站陆源物质的主要成分,粗组分(>63μm)主要出现在MIS2的早、晚期,指示有浊流沉积存在。     

末次冰消期以来黄海海平面变化与黄海暖流的形成

ＹＳＤＰ１０２孔和ＹＳＤＰ１０３孔位于南黄海东南侧冷涡所对应的泥质沉积区,它们揭示了自末次冰消期以来的海侵沉积序列：海侵滞留沉积→潮流砂脊／潮坪～海滩沉积→陆架泥质沉积。该沉积序列上部的陆架泥质沉积厚度可达５０余米,在浅地震剖面上其内部存在一个明显的反射界面,从而将泥质沉积体分为上、下两个单元。泥质沉积体呈灰绿色调,含少量自生黄铁矿,但其内反射界面以上的沉积物含水量高。根据两个钻孔岩心中有孔虫的分布规律、泥质沉积层的化学组分、沉积磁组构特征以及现有测年数据,得到如下结论：（１）黄海暖流形成于大约６ｋａＢ．Ｐ．,（２）泥质沉积层内反射界面以上的沉积物是与黄海暖流伴生的冷涡沉积,（３）黄海地区末次冰消期海侵自略早于１４ｋａＢ．Ｐ．之前开始,至约６ｋａＢ．Ｐ．海平面达到最高位置。从６ｋａＢ．Ｐ．至今,海平面经历了几次波动,即在６～４ｋａＢ．Ｐ．和３～１．９ｋａＢ．Ｐ．海平面超过现今海平面位置;在４～３ｋａＢ．Ｐ．和１．９ｋａＢ．Ｐ．～现代,海平面有所降低,可能与现今海平面高度相当。     

长江南京段末次盛冰期以来的古河谷沉积

末次冰期盛冰期海平面大幅度下降,长江发育古深槽。根据沉积物的颗粒状况,南京段古河谷的充填可以分为3期明显的由粗到细的沉积韵律:末次盛冰期深切古河谷,河床窄陡,沉积物颗粒粗,为卵砾石到中砂、粗砂;冰后期河床较宽,沉积物为砾石、粗砂到中砂、细砂;全新世,河流进一步展宽,沉积物为粗砂、中砂到细砂、粉砂,细砂沉积厚度很大。全新世中期河床有数次左右摆动,两侧形成了细砂—砂质黏土互层的沉积。根据不同时期沉积物的颗粒级配情况,推算出各时期河流的起动流速和平均流速,验证不同时期的沉积环境,认为剖面的深切河槽是局部深切的结果。各期河床形态和沉积物的特征,反映了末次盛冰期、冰后期、全新世的气候变化和环境演变。     

倒数第二次冰期晚期东亚季风气候演变的石笋δ18O记录

基于南京洞穴2支石笋的11个230Th年龄、658个氧碳同位素分析数据,建立了倒数第二次冰期晚期(155-128 kaBP)东亚季风高分辨率的气候演化序列。在岁差尺度上,石笋δ18O记录与65°N夏季太阳辐射量曲线变化基本一致,说明北纬夏季太阳辐射对该地区气候演变起宏观调控作用。石笋δ18O变化曲线千年尺度上显示了8个明显的峰谷变化,δ18O值平均变幅约为1.5‰,平均频率在2 ka左右,十分类似于末次冰期东亚季风Dans-gaard-Oeschger旋回,说明东亚季风气候在末次冰期的千年级不稳定波动也可能存在于更久远的冰期过程中,冰期气候的不稳定性很可能是第四纪冰盖、大尺度海洋/大气环流共同作用的结果。     

中国东部陆架沉积环境对末次冰盛期以来海面阶段性上升的响应

到目前,还缺乏关于大型陆架系统对全球海面变化响应的研究,5年来我们对中国东部宽阔的陆架海底进行详细制图研究,结果表明:现代中国东部陆架海底沉积环境分布与末次冰盛期以来的海面变化之间有很好的响应关系;目前的陆架海底被3个沉积体系覆盖,即低海面期的古滨带、冰消期的海侵体系和高海面期的涡漩及近岸带沉积体系;末次冰期后期以来,可区分出3个快速海面上升期和3个慢速上升期。在快速上升期,海底形成了代表海岸快速移动的混杂沉积-海侵边界层,海岸平均移动速度10~22 cm/a (最大64 cm/a),缓慢上升期,形成了陆架广泛分布的潮流沙脊体系,三期沙脊体系之间有继承性演化关系。     

日本海西部大陆坡自生碳酸盐的特征与成因

对日本海西部大陆坡沉积物柱状样中的自生碳酸盐样品进行了X射线衍射、扫描电镜、地球化学和碳氧同位素组成的系统研究。X射线衍射和扫描电镜分析结果表明,碳酸盐主要组成矿物为颗粒状自生高镁方解石微晶,放射状自生文石微晶仅在一个层位出现。结合碳酸盐的地球化学组成,认为研究区碳酸盐来自于富Ca2+、Mg2+和HCO3-流体的沉淀。中度亏损的13C (-33.85‰~-39.53‰)表明碳来自于甲烷的厌氧氧化,同时,这也是研究区海底存在甲烷冷泉的重要证据。重氧同位素比值(5.28‰~5.31‰)则指示着富18O流体来源,而该流体应源于天然气水合物的分解。综上可知,研究区碳酸盐来自于研究区甲烷冷泉上升流的沉淀,指示着海底更深处天然气水合物的存在与分解。     

东海北部泥质区敏感粒度组分对东亚季风演变的响应

运用粒级-标准偏差方法对FJ04孔146 cm以上部分进行敏感粒度组分分析与提取,证明选取的敏感粒度组分是本区重要的环境替代性指标,其平均粒径的变化可以用来指示东亚季风的强弱.获得了东海北部泥质区3 kaBP以来东亚冬季风强度的演化过程,结果表明东亚季风经历了两个主要的演变阶段:①3～1.15 kaBP为东亚冬季风较弱,中等程度波动阶段,期间也存在几次冬季风加强期;②1.15 kaBP到现代为东亚冬季风强盛、高频率波动阶段.1.15 kaBP是一个明显的转折点,此外,3 kaBP来敏感粒度组分平均粒级的变化还记录了11次冬季风增强事件,与全球其他地区的气候记录具有极好的对应关系,但在不同的地区的响应程度不同,说明气候变化存在全球一致性和区域响应的特殊性.     

东海海域海表温度场的EOF分析

本文利用EOF分析方法,分析了东海26.5°N~33.5°N,122.5°E~129.5°E范围内自1984-2003年的年平均海表温度,结果显示出代表厄尔尼诺和黑潮、对马暖流、伸入黄海的高盐暖水舌的各种空间模态和时间演变情况。     

晚更新世以来古气候与海平面变化在东海地区的响应

第四纪特别是晚更新世以来气温的大幅度冷暖变化,导致全球海平面的变化,引起陆架海侵和海退。东海陆架的气候和海平面变化与全球变化基本同步。晚更新世以来,东海陆架随全球气候变化发育多次海进海退旋回。东海陆架上的古河道、古三角洲和潮流沙脊等沉积体系的形成和演化与海平面升降变化存在耦合关系。