古土壤干湿特征指示晚古生代气候演化

古土壤是地质历史时期气候变化的重要记录者,通过古土壤记录的信息,可以定性和定量重建深时古环境和古气候,为认识地质历史时期的各种地质事件提供依据。前人大多对特定区域展开古土壤研究,对全球性古土壤数据的整理和古气候、古环境研究相对较少。基于古土壤的干湿情况对古气候环境的指示作用,我们按照植物根迹、根系结构与根化石、黏土矿物以及古土壤的结构构造等依据,将前人报道的古生代(410～255 Ma)古土壤分为干旱古土壤和湿润古土壤两种类型。将古土壤干湿特征与其他气候敏感性沉积物进行对照,显示为干旱古土壤分布与钙质结核以及蒸发岩等指示干旱气候带的敏感性沉积物分布一致,湿润古土壤分布与高岭石、煤以及铝土矿等指示湿润气候带的敏感性沉积物分布一致。干旱古土壤大都分布在晚古生代中低纬度干旱地区;湿润古土壤大都分布在晚古生代赤道附近及中纬度湿润地区。通过以上分析认为,古土壤干湿特征可以作为一个新的气候敏感指标指示古气候环境,进而作为划分气候带的有力依据。     

中国西北地区晚第四纪黄土中镁铝地球化学与古气候意义

研究我国干旱半干旱区第四纪黄土剖面中镁铝含量比（ｍ值）的变化特征及所反映的古气候古环境意义。表明黄土－古土壤的ｍ值大小变化反映出黄土堆积－古土壤发育时期的气候干湿变化。     

黏土矿物古气候意义研究的现状与展望

系统地分析了利用海洋沉积物、古土壤、湖盆沉积物中黏土矿物进行古气候环境研究的现状、存在问题和发展趋势。海洋沉积物的物源范围广,影响因素复杂,其中的碎屑黏土矿物所指示的古气候参数只能用于解释母源区的气候变化,而只有自生黏土矿物才能指示沉积区的气候;古土壤形成于特定的地质背景条件下,尤其是发育于火山物质母岩之上的风化自生黏土矿物,可以准确地指示该区的古气候条件;湖盆沉积物的物源范围小,沉积物中的黏土矿物可以更有效地运用于古气候环境的分析。对于沉积物中黏土矿物来源的分析,可以借助晶体中cv空位和tv空位的精细结构特征进行判断;在风化改造的红土剖面研究中,因强烈的化学风化、淋滤和迁移,黏土矿物方法具有独特的优势。风化过程中形成的一些亚种或过渡性黏土矿物,以及同生沉积过程中形成的黏土矿物,对气候环境的变化更加敏感,应加强这方面的研究。此外,在造山带的气候环境演化研究中,自生黏土矿物稳定同位素可以更可靠地指示气候环境的变化。     

天山北麓黄土记录的30万年以来古气候演变

对天山北麓黄土分布特点与形成年代的研究,以及以此为载体应用各代用指标的古气候重建已经取得了不少进展。在前人工作的基础上,选取黄土—古土壤序列分明,底部S3古土壤发育的鹿角湾剖面为主要研究对象,结合天山北麓的其他多个典型黄土剖面,运用色度、粒度、常量地球化学元素含量和环境磁学参数等指标,探讨大约30万年以来的古气候演变。鹿角湾黄土实验结果显示,各古气候代用指标随剖面深度变化与黄土—古土壤更替大概一致,剖面上部（L2及其以上）与下部区别明显。粒度分布揭示黄土物源输入主要受控于两股不同风系,随黄土古土壤的更替两者的主次地位发生变化。环境磁学实验结果显示,剖面下部磁性弱,频率磁化率低,但古土壤层稳定单畴含量较高,反映湿润成壤环境下超顺磁亚铁磁性矿物溶解或转化为弱磁性矿物;剖面上部比剖面下部的磁性要强,磁性矿物粒度更粗;S0为磁性成壤增强模式,与其他黄土古土壤层不同。再结合其他典型剖面的记录,可以推断研究区30万年以来有干旱化的趋势,但S2发育阶段总体上可能比S3发育阶段略为湿润,这一阶段之后气候明显变干,S1发育阶段明显比S2与S3发育阶段干旱,干旱化趋势一直保持至全新世开始之前。     

川西峨眉地区古近纪早期气候特征:来自名山组下段地球化学及磁化率的证据

古近纪早期是显生宙典型的"温室气候"期,也是气候向"冰室气候"转型前的最后温暖期。川西峨眉地区发育有完整的古近系名山组湖相地层,对该地层的古气候研究可以为了解和探索新生代重大地质事件和气候的演化过程提供参考依据。在前人研究的基础上,以常量元素与微量元素比值和磁化率为依据,结合宏观沉积特征和岩石薄片镜下特征,对峨眉地区古近纪早期气候演化与磁化率形成机理进行讨论。研究结果表明:川西峨眉地区古近纪早期总体为热带—亚热带炎热干旱气候,该气候为晚白垩世炎热干旱气候的延续,但较晚白垩世干热程度明显降低,期间出现多次炎热干旱—温暖湿润变化,并存在气候波动较为剧烈的时段。气候的干湿变化是造成研究区磁化率变化的主要原因,磁化率高值反映气候趋于湿润,低值则反映干旱程度增加,剖面中磁化率出现明显波动的位置可能对应东亚季风开始对峨眉地区产生影响的时期。     

川西峨眉地区古近纪早期气候特征:来自名山组下段地球化学及磁化率的证据*

古近纪早期是显生宙典型的“温室气候”期,也是气候向“冰室气候”转型前的最后温暖期。川西峨眉地区发育有完整的古近系名山组湖相地层,对该地层的古气候研究可以为了解和探索新生代重大地质事件和气候的演化过程提供参考依据。在前人研究的基础上,以常量元素与微量元素比值和磁化率为依据,结合宏观沉积特征和岩石薄片镜下特征,对峨眉地区古近纪早期气候演化与磁化率形成机理进行讨论。研究结果表明: 川西峨眉地区古近纪早期总体为热带—亚热带炎热干旱气候,该气候为晚白垩世炎热干旱气候的延续,但较晚白垩世干热程度明显降低,期间出现多次炎热干旱—温暖湿润变化,并存在气候波动较为剧烈的时段。气候的干湿变化是造成研究区磁化率变化的主要原因,磁化率高值反映气候趋于湿润,低值则反映干旱程度增加,剖面中磁化率出现明显波动的位置可能对应东亚季风开始对峨眉地区产生影响的时期。     

新疆北部地区第四纪沉积地球化学特征

本文主要讨论了北疆地区晚更新世以来沉积物中化学成分的含量、分布和组成特点,并应用元素地球化学信息,探讨晚更新世以来古气候的演化,为预测未来气候、环境发展趋势提供一定的依据。     

青海湖东岸全新世风成沉积地球化学特征及其古气候意义

青海湖地区因独特的地理位置,其古气候演化一直为学者们所关注。由于各类环境替代指标的多解性,以往研究中对青海湖地区末次冰消期以来特别是早全新世的气候特征存在不一致的认识。对青海湖东岸种羊场风成沉积物的元素地球化学特征及其古气候意义进行分析,结合磁化率、粒度和色度指标重建了过去约11 ka青海湖地区古气候演变过程。结果表明:1）化学蚀变指数（CIA）值和Al₂O₃-（CaO*+Na₂O）-K₂O（A-CN-K）三元图指示种羊场风成沉积经历了弱风化、中等程度的风化强度。CIA值的波动变化反映青海湖地区全新世期间经历了较大的干湿变化。2）亮度（L*）与总有机碳（TOC）含量呈高度负相关（R2=0.71,P<0.01）,可以间接地反映研究区古气候演变过程。3）种羊场（ZYC）剖面的多指标分析结果和剖面地层特征揭示青海湖地区在11.0~6.5 ka B.P.时期,风化作用较弱,气候可能相对温暖干旱;6.5~1.1 ka B.P.时期风化作用可能较强,为暖湿期,与古湖岸堤记录的湖面变化较为一致;1.1 ka B.P.至今,气候变得干旱。4）亚洲季风和太阳辐射的强弱变化可能造成有效湿度的高低变化,从而导致青海湖地区全新世气候干湿交替变化。     

华北板块晚古生代古气候变化对聚煤作用的控制

在研究华北板块晚古生代煤炭资源的地质地理分布基础上,对生态域和其他具古气候含义的地质记录的综合分析表明,该板块的煤为无季节性分化的热带雨林气候条件下的产物。由于二叠纪的全球性升温事件和热带一亚带热干旱带向低纬度扩张以及华北板块的向北漂移,使得晚石炭世一亚丁斯克期早期广泛存在的聚煤作用,在亚丁斯克斯晚期一卡赞期收缩至该板块的东南一隅。     

河北南部石炭-二叠纪古气候演化特征

通过对河北南部的石炭二叠纪含煤岩系的岩石学、矿物学及地球化学等特征的研究表明,河北南部晚石炭世到早二叠世早期气候温暖潮湿,早二叠世晚期逐渐向半干旱气候转变,晚二叠世气候又再次向温暖潮湿转变,气候为半湿半干,至晚二叠世末则变得较为炎热、干旱.整体上研究区晚古生代气候由温暖潮湿向炎热干旱转变,但其中又存在着一定程度的波动.这种古气候演变与华北板块所处位置以及晚古生代古地中海的逐渐闭合有关,同时,华北板块晚古生代发生了多次海侵,这种海水的进退所带来的周期性湿气变化,导致了气候的波动,并于晚古生代末海水最终退出华北板块时,气候变得较为干旱.     

Early Cretaceous Paleoclimate Characteristics of China: Clues from Continental Climate-indicative Sediments

The Cretaceous was one of the most remarkable ‘greenhouse' climate periods in geological history. Most of the reported studies of the Cretaceous paleoclimate are based upon marine sedimentary records. Large spatial scale paleoclimatic reconstruction, which has a higher time resolution based upon continental sediments in China, is rarely found. This study presents paleoclimate reconstruction for the six time periods of the Early Cretaceous in China by employing continental climate-indicative sediments, including calcareous deposits, coal, oil shale, gypsum, halite, desert sedimentary systems, ferruginous deposits and laterite, copper-bearing deposits, limestone and dolomite. Based on the distribution of the association of climate-indicative sediments and the influences of paleotopography and orogenic belts(or important structural belts) on climate, seven climatic zones have been identified: 1) a warm and humid zone; 2) a warm and humid-warm and arid zone; 3) a warm and arid zone; 4) an arid and hot zone; 5) the Tibet hot and humid zone; 6) a hot and arid-semiarid zone; and 7) a hot and humid-hot and arid one. It is found that the Early Cretaceous climatic zones of China were nearly latitudinally distributed from northwest to southeast. The aridhot climatic zone expanded in the Aptian, suggesting that a hotter and drier climate prevailed in later period of the Early Cretaceous. Conversely, the humid climatic zone expanded in the Albian, indicating that a wetter climate appeared at the end of the Early Cretaceous. The overall distribution pattern of the seven climatic zones indicates that a hot-warm and arid climate was predominant in China; this coincides with a global ‘greenhouse climate' background. However, palaeogeographic features and specific geologic events, such as the existence and disappearance of the eastern high plateau, and the uplift and denudation of Yinshan, Yanshan, Tianshan, Qinling and Dabie Mountains, led to distinctive regional climatic features of the Cretaceous in China.     

济阳坳陷古近纪的古气候区分析

古气候分区是古湖泊学研究的一个重要方面,对古湖泊生产力和有机质的保存有重要影响.本文尝试利用孢粉、沉积地球化学、沉积学等手段,根据不同气候带冷热干湿组合和碳酸盐矿物δ18O与古气候干湿对应关系,结合古风向,来恢复济阳坳陷古近纪的古气候分区.分析结果表明济阳坳陷在沙河街组沉积时孢粉组合表现出温暖与湿润、寒冷与干燥同步,碳酸盐矿物δ18O增高与古气候干旱同步的规律,东营组孢粉组合则表现为寒冷与湿润同步,碳酸盐矿物δ18O增高与古气候湿润同步的规律.这些特征揭示出,在沙河街组沉积时期,济阳坳陷主要处于东亚季风气候区;在东营组沉积期,济阳坳陷则更多地处于西风带的控制下.此外,古近系碳酸盐礁滩、碎屑浅滩的沉积规律也表明,济阳坳陷在沙四上-沙一段沉积时期盛行东亚季风.湖相优质烃源岩主要发育于季风气候带中由干冷向暖湿过渡的时期.     

柴达木盆地尕海湖区冰消期晚期以来的气候环境演变

通过对柴达木盆地东部尕海湖沉积物碳酸盐含量、自生碳酸盐碳氧同位素等指标的综合分析,建立了尕海湖地区自冰消期晚期以来的气候环境演变特征。结果表明,冰消期(12710～11360aB.P.)气候环境变化较大;进入全新世(自11360aB.P.开始)后,早全新世(11360～8370aB.P.)气候波动明显,整体较为干旱,温度有所回升;中全新世(8370～3200aB.P.),早期为湿润气候环境,是全新世气候环境最稳定的阶段,晚期气候环境仍较湿润,但环境条件变差;在晚全新世(3200aB.P.以来),早期湖泊水体仍然较淡,但气候环境明显趋向干旱,后期气候变得干旱,气候环境存在波动变化。约1500aB.P.存在一次湿润事件。     

北黄海盆地中侏罗世-早白垩世构造体制转换期的古气候演化及元素地球化学响应

中侏罗世-早白垩世华北地台东部的北黄海盆地受古亚洲构造体制向滨太平洋构造体制转换的影响,其构造演化经历了伸展-反转挤压-伸展的转变.构造体制的差异不但表现在大地构造性质及其产生的地质效应上,也表现在盆地沉积特征、古生物及古气候等方面.本文以北黄海盆地东部坳陷X1井中侏罗统至下白垩统为研究对象,利用泥岩元素地球化学特征对古气候的指示,结合盆地沉积特征及古生物资料,对古气候演化展开研究.研究显示,中侏罗世-早白垩世X1井泥岩样品的Sr/Cu比值（2.12~34.10）、Sr/Ba比值（0.16~1.60）、Rb/Sr比值（0.13~1.23）、Fe₂O₃/FeO比值（0.22~11.10）、V/Cr比值（0.91~1.78）、V/Sc比值（4.89~8.33）、Ni/Co比值（1.14~3.85）、δU比值（0.50~0.84）和U/Th比值（0.11~0.24）的纵向变化反映古气候经历了温湿→整体湿润、短暂干热→干热的演化.沉积物经历了暗色细粒沉积物为主→灰色、灰色夹灰绿色、灰色与红褐色互层细粒沉积物为主→灰色粗粒沉积物和红褐色、灰黄色细粒沉积物为主的变化.古生物经历了喜湿植物丰富→喜热植物出现→喜热植物丰富的过程.结果表明,受古亚洲构造体制和滨太平洋构造体制的影响,华北地台向北漂移,北黄海盆地古气候经历了由中侏罗世-晚侏罗世早期以温湿气候为主,至晚侏罗世晚期-早白垩世早期整体相对湿润,出现短暂干热气候,到早白垩世中期-早白垩世晚期为干热气候的演化.北黄海盆地中侏罗世-早白垩世古气候由温湿向干热的转变正是对华北地台东部晚中生代两大构造体制转换的响应.      

藏北安多晚侏罗世古环境、古气候与地球化学元素关系研究

藏北安多地区毗邻羌塘盆地南界,属于藏北地层分区。研究区沙木罗组地层为一套稳定的浅海相碎屑岩和碳酸盐岩建造,依次发育风化壳沉积,潮坪相沉积以及混合台地相沉积,有大量生物礁产出。本文通过对沙木罗组地层中采集到的18件样品进行常量、微量元素及碳氧同位素测试,结合沉积相分析,旨在探索本区晚侏罗世古海平面升降、氧化还原条件以及古气候的演化规律。研究发现,Ni、Sr、Cu、V、Cr、Ni/Co及δ~(13)C等变化能反映氧化还原环境的变化,而Mn、Na、Sr/Cu、P、Ti及δ~(18)O和Z值的波动能指示古气候的变化。研究结果表明:研究区的古环境演化共经历了3个阶段:(1)风化壳阶段的强氧化环境;(2)潮坪阶段的半氧化半还原环境;(3)台地区与三期生物礁建造相对应的3次氧化与还原环境转换。古气候演化也经历了3个阶段:(1)风化壳区的干旱气候;(2)潮坪区的半干旱半湿润气候;(3)台地区3次干湿气候的频繁转换,分别与本区的3个造礁期相对应。     

循化盆地中新世沉积物粘土矿物的特征及其古气候指示

为揭示循化盆地沉积物对古气候及青藏高原隆升过程的指示作用, 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)方法对循化盆地中新世沉积物中粘土矿物组成、微观形貌进行了深入研究.结果表明, 沉积物中粘土矿物以伊利石、蒙脱石为主, 绿泥石、高岭石和坡缕石含量较低; 粘土矿物相对含量及伊利石结晶度变化特征指示, 在23.1~21.2 Ma期间, 古气候以温暖潮湿为主; 21.2~14.3 Ma期间古气候以冷干为主, 出现短暂的相对暖湿时段; 14.3~10.6 Ma期间, 古气候以相对暖湿为主; 10.6~9.3 Ma时期, 气候以冷干为主; 9.3~5.2 Ma期间, 气候虽有冷干与暖湿波动, 但总体上以暖湿为主.在21.2 Ma和5.8 Ma时期发生的明显强降温事件, 可能与青藏高原的阶段性隆升有关.      

湖泊沉积物粒度的气候指示意义--以江汉平原江陵剖面为例

在湖泊沉积的古气候研究中,沉积物粒度的气候指示意义常被解释为,粗粒沉积物指示低水位时期的干旱气候,而细粒沉积物则反映高水位时期的湿润气候。通过对江汉平原江陵剖面湖泊沉积物多环境指标的综合对比及相互印证,揭示出湖泊沉积物粒度的另一种气候解释,粗粒沉积物指示降水量较大的湿润气候,而细粒沉积物则对应降水量相对较少的干旱气候。由于湖泊沉积环境的复杂性,湖泊沉积物的粒度指标存在多解性,因此,在利用粒度组成判别气候环境的演化时,必须考虑湖泊自身的环境因素,同时结合其它指标来综合判识。     

柴达木盆地北缘古-新近纪河湖相沉积物颜色的气候意义

柴达木盆地厚达万米的新生代沉积物记录了青藏高原东北部隆升和古气候变化信息.本文基于盆地北缘大红沟剖面高分辨率的磁极性年代标尺,对该剖面古—新近纪河湖相沉积物进行了颜色测量,首次获得了柴达木盆地长时间尺度（52~7 Ma）的色度参数变化序列.在此基础上,综合沉积相与区域构造和古气候记录,探讨了影响河湖相沉积物颜色参数的因素及柴达木盆地古—新近纪的气候演变.结果表明,大红沟剖面沉积物颜色的变化与全球温度变化趋势基本一致,说明温度是影响颜色参数,特别是红度（a*）的主要因素;沉积相变化,尤其是水面上、下的氧化—还原环境变化对颜色参数也有重要影响.根据色度参数在时间标尺上的变化,将柴达木盆地的气候变化划分为8个阶段:（a）52.0~44.2 Ma湿热,（b）44.2~33.7 Ma在干湿波动中逐渐变干,（c）33.7~27.1 Ma进一步变干,（d）27.1~19.7 Ma逐渐变湿,（e）19.7~17.0 Ma较干旱,（f）17.0~13.3 Ma气候湿润,（g）13.3~9.5 Ma快速变干,（h）9.5~7.0 Ma进一步变干旱.影响柴达木盆地古—新近纪气候变化的主要因素包括全球温度、副特提斯海、青藏高原构造隆升和东亚夏季风.