西宁黄土堆积记录的最近13万年高原季风气候变化

青藏高原对于大气的热力和动力作用形成了高原季风气候现象.青藏高原东北部西宁盆地位于高原季风控制区,末次间冰期以来的黄土堆积记录了高原季风气候变化过程.对西宁盆地湟水阶地上的黄土堆积进行了地貌观查、地层对比和探槽及探井采样,完成了热释光和光释光测年,测量了古地磁定向样品以及磁化率、频率磁化率、CaCO3含量和粒度等古气候代用指标.结果表明,西宁黄土堆积记录的高原夏季风环流在相当于深海氧同位素阶段5e特别强,在5a和5c阶段接近于阶段3.高原夏季风和冬季风变化存在位相差以及冬季风强的时候夏季风不一定弱,夏季风弱的时候冬季风不一定强的变化模式.     

1100万年以来中国北方风尘堆积与古气候变化的周期及驱动因素分析

中国北方连续堆积的晚新生代风成红粘土-黄土,是气候干湿变化的良好地质记录.对第四纪黄土的研究,揭示了中国北方干湿的周期变化,但是中新世以来的古气候变化规律及其驱动机制还不清楚.通过对具有代表性的红粘土-黄土序列的粒度测试,并根据独立的古地磁地层年代控制,建立了我国北方1100万年以来气候变化的时间序列.在此基础上,应用传统谱分析和小波变换的方法,对1100万年以来的干湿变化进行了分析,讨论了11～7.3 Ma,8.0～5.0 Ma,5.3～2.5 Ma,2.5～1.2 Ma和1.2～O Ma期间我国北方和亚洲中部干湿变化的周期,发现在不同时间段分别存在着～20 ka的岁差周期、～40 ka的黄赤交角周期和～100 ka的地球轨道偏心率周期,获得了地球轨道运动变化引起太阳辐射变化驱动晚新生代亚洲内陆干湿变化的新证据.同时,还发现风尘沉积的粒度时间序列存在非轨道周期,可能是轨道周期谐振和时间标尺不确定性造成的.地球轨道运动变化引起的北半球太阳辆射量的变化,从而引起北半球冰期-间冰期旋回、西风带位置移动和亚洲季风强度的共同变化,可能控制着晚新生代我国北方粉尘沉积过程和古气候变化.加强粉尘堆积记录和古气候模拟研究,可深入认识我国北方晚新生代干湿变化的规律和机制.     

青藏高原第四纪泛湖期与古气候

对青藏高原不同位置的17个湖区进行地质调查,并结合卫星照片和地形图解译的基础上,笔者对高原泛湖区形成时间、范围和古气候进行了深入的研究。青藏高原第四纪最晚的两次高湖面(溢流面)时间约为40～30/35ka和65～53ka;在该时段高原为巨大的相互连通泛湖系所覆盖,总面积约达360000km2,湖水总体积约达53×108km3,分别较现代湖泊的总面积和总体积大38倍和659倍。在该泛湖期之前晚更新世还有3次高湖面:132～112ka、110～95ka和约91～72/83～75ka。说明青藏高原晚第四纪气候变化具有不稳定性和快速变化的特点。约40～30ka高湖面还出现在青藏高原以北腾格里沙漠,说明该时期存在特强的南亚夏季风;岁差周期20ka的太阳高辐射变化对位于地球低纬地带、高海拔地区的青藏高原有着特殊的重要性。在30ka前后,伴随青藏高原的快速抬升和古气候变冷,青藏高原周缘泛湖突然外泄,在短时间内巨量冰冷湖水倾泄入印度洋和西太平洋。该泛湖倾泄事件已造成高原周缘江、湖等环境变化。     

轨道调谐建立西宁厚层黄土堆积时间标尺的探索

青藏高原东北部西宁-互助地区堆积的厚层黄土是认识高原第四纪环境演化和气候变化的重要信息载体。对西宁泮子山厚层黄土钻孔（181.7m）进行了间隔5cm的采样,在实验室测量了全部样品的粒度,以粒度和北半球高纬太阳辐射数据为材料,选择古地磁年龄作为独立年代控制点,采用改进的自动轨道调谐方法,建立了西宁黄土早更新世以来天文轨道调谐的时间标尺。调谐后的粒度时间序列与ETP曲线在轨道周期上高度相关,在一定程度上证明了轨道调谐方法建立西宁厚层黄土堆积年代标尺的可行性。泮子山厚层黄土的沉积速率在1.0Ma前后发生了明显变化,1.0Ma以来沉积速率的相对高值可能反映了粉尘源区的干旱化程度增强,也指示了亚洲中部和青藏高原干旱环境的急剧发展。西宁厚层黄土年代标尺的建立,对深入认识晚新生代亚洲干旱气候发展过程和青藏高原的环境演化具有积极意义。     

青海湖地区冰消期以来气候变化的黄土记录

青海湖周围堆积着很多黄土和风沙沉积,这些风成沉积序列是过去气候变化的良好记录.相对于湖泊沉积,这些沉积物受到的研究较为薄弱.对青海湖南岸的黄土堆积进行了光释光年代学、磁化率、Fe/Mg值、粒度和有机质含量等气候替代性指标测量.在具有绝对年代标尺控制的基础上,结合气候替代性指标变化特征的分析,表明冰消期以来青海湖地区的古气候经历了多次的冷暖和干湿变化过程:14～9 ka间气候前期相对冷干,后期转为凉干,其中可能在11 ka左右存在一次暖湿事件;9～2.5 ka间气候呈暖湿状态;2.5 ka以后的地层扰动较大.黄土和湖泊沉积记录的环境变化过程具有可比性.     

青藏高原东北部泥炭沉积粒度与元素记录的全新世千年尺度的气候变化

通过对青藏高原东北部共和盆地泥炭沉积的粒度与地球化学元素分析, 重建了区域全新世千年尺度的气候变化过程. 结果显示: 10.0~8.6 cal ka BP区域暖湿程度逐渐增加, 但在8.6~7.1 cal ka BP气候相对寒冷干燥, 7.1~3.8 cal ka BP 暖湿程度总体上为全新世最佳, 但也出现明显的气候波动, 3.8~0.5 cal ka BP气候向冷干方向发展, 0.5 cal ka BP以来气候又逐渐转向暖湿. 这一特征与中国东部季风区的气候变化有很好的一致性. 此外, 区域全新世气候变化过程中存在10次千年尺度的寒冷事件, 并与高原冰芯、 湖泊、 泥炭和风成沉积记录的古气候变化, 甚至与北半球高低纬度的气候变化都具有良好的可比性. 因此, 认为区域全新世气候变化具有"季风模式"与"千年尺度震荡"的双重特点.     

高原黄土Sr、CaO的古气候意义以及记录的环境变化

青藏高原东北部的西宁盆地紧邻柴达木盆地戈壁沙漠，沉积了厚层的、序列完整的黄土物质，对其进行研究可望得到高原古气候演化信息。通过对西宁盆地盘子山黄土剖面酸溶相Sr,CaO含量变化的测试分析，获得了自末次间冰期以来多次不同时间尺度变化的信息，证明Sr,CaO可以作为该地区黄土研究更为灵敏的气候代用指标。     

距今220 ka以来大同盆地沉积物磁化率反映的气候变化

大同盆地地处我国季风影响的北部边缘, 第四纪以来盆地内发育厚层的河湖相地层, 其上覆盖马兰黄土或全新世沉积, 蕴含着丰富的气候环境变迁信息, 是研究气候环境变化的理想场所. 在对盆地内地层考察的基础上, 对晚近地质时期河湖相与风成相互层沉积剖面的磁化率、粒度变化进行了分析. 结果表明: 220 ka BP以来大同盆地气候变化经历了中更新世(220~199 ka BP)暖湿期、中更新世(199~138 ka BP)干冷期、末次间冰期(138~71 ka BP)暖湿期、末次冰期(71~11 ka BP)干冷期、全新世(11 ka BP至今)频繁的干冷暖湿波动变化过程, 每个阶段仍有次一级的气候波动. 大同盆地这种气候变化与深海氧同位素以及我国北方萨拉乌苏河地区、岱海等地揭示的气候变化有很好的对应, 反映出本区气候变化是对全球冰期-间冰期气候波动的响应.     

六盘山东麓泾河上游河流阶地的形成年代及新构造运动意义

六盘山是研究青藏高原东北缘隆升与构造变形的关键部位,其东麓泾河河流阶地是第四纪以来六盘山构造隆升的地貌载体。通过对泾河上游河流阶地的剖面实测,厘定了河流阶地的级序,泾河上游主要发育5级河流阶地T5-T1,不同地段阶地的形态类型不同,柳树沟T5、T4和T3为堆积阶地,T2和T1为基座阶地,高家山均为侵蚀或基座阶地;利用光释光(OSL)、电子自旋共振(ESR)测年并与黄土-古土壤序列进行对比,建立了河流阶地的年代格架,T5-T1年代分别为541 ka B.P.、477 ka B.P.、279 ka B.P.、60 ka B.P.和8 ka B.P。阶地的形态类型、形成年代与气候阶段的对应关系研究表明,泾河上游河流阶地以构造隆升驱动为主,气候变化影响为辅;541~279 ka B.P.期间柳树沟地区为堆积区,堆积速率为0.31 m/ka,而高家山为构造隆升区,河流下切速率为0.37 m/ka,堆积速率与侵蚀速率基本一致,说明T5、T4和T3阶面上较厚的砾石层是六盘山隆升的相关沉积;279 ka B.P.时期由于六盘山快速隆升驱使山前柳树沟地区由堆积区转为侵蚀区,河流侵蚀作用加强造成T2、T1平均下切速率增大为1.13 m/ka,这次地貌转换事件是在青藏高原扩展隆升的背景下六盘山向东挤出隆升的结果。研究结果为青藏高原东北缘以面积和体积扩张的观点提供了新的依据。     

五台山北麓南峪口段晚第四纪洪积作用与影响因素分析

山前洪积作用受控于构造活动、气候变化与基准面变化等因素,区分各因素的贡献是河流地貌学的研究热点.山西地堑系五台山北麓地区,山前断裂活动强烈,晚第四纪垂直滑动速率不小于1mm/a;另外,研究区为半干旱地区,第四纪黄土地层中黄土与古土壤颜色反差大,反映该地区第四纪气候波动显著,为开展研究热点提供了理想的条件.本研究通过野外调查与探槽建立了五台山北麓晚第四纪洪积台地与全新世洪积扇的地层层序,并通过碳同位素测年对沉积地层进行精细断代,发现距今3.5万年以来山前洪积作用具有强弱交替的特征,较强的洪积作用发生在距今32ka至29ka之间、距今7.5ka至4.7ka之间和距今1ka以来,在山前形成了粗碎屑堆积,沉积速率高;其他时间段为弱洪积期,在山前形成了细粒堆积,沉积速率低,地层土壤化程度高.与中国北方高分辨率晚第四纪气候记录的对比表明,这3个较强的洪积期在时间上对应于气候从温暖期到寒冷期的快速转变阶段或温暖气候鼎盛期后的剧烈波动阶段,其共同特点是气候波动剧烈,波动幅度远大于其他时期.根据前人对五台山北麓断裂全新世古地震研究,2次地震在时间上对应强洪积期,1次地震在时间上对应弱洪积期.尽管地震可能导致崩塌、滑坡等地质灾害,增加山区河床碎屑物源,有助于山前洪积作用,但根据目前有限的古地震研究资料尚看不出大地震对山前洪积作用的显著影响.初步认为,断层活动为山前洪积作用提供了空间与河床坡降,气候变化则是控制山前洪积作用强弱交替的主导因素.进入气候波动最剧烈的时期,地表植被退化严重,物理风化强烈,在暴雨作用下易发山洪,有利于山区的侵蚀作用和山前的洪积作用.该项研究深化了对半干旱地区山前洪积作用影响因素的认识.     

黄土高原的地理信息系统(GIS)试研究

黄土高原水土流失举世瞩目,现在的侵蚀继承和发展了古代的侵蚀,受自然和社会双重因素制约.随着人类社会进步和历史演进,自然与社会因子影响侵蚀的比例不断发生改变.本文从数字黄土高原的角度研究黄土的分布特征和堆积、侵蚀过程,建立了地貌、地质、黄土剖面、水文等空间数据库,研制数字黄土分布图件,展示黄土分布特点,构建黄土的三维分布模型,模拟主要地质时期黄土分布,探讨了侵蚀过程和人类活动对侵蚀的影响.     

郑州邙山桃花峪高分辨率晚更新世黄土地层

风成邙山黄土分布于河南郑州西北黄河南岸。黄土序列较完整,初步研究了桃花峪剖面S₂以上黄土地层,S₀、L₁、S₁、L₂和S₂分别厚0.6m、70.8m、9.9m、12.4m和1.0m。特别有意义的是晚更新世马兰黄土厚度巨大,分辨率高。以10cm间距对邙山桃花峪剖面进行了磁化率测量,并与海洋氧同位素时间序列进行对比,按Kukla等的磁化率年龄模式,获得相应的年代时间标尺。对末次冰期黄土以40cm间距进行了粒度分析,不同冰期或冰阶的平均沉积速率和分辨率有很大的差异。特别是末次冰期晚冰阶黄土粒度所反映的冬季风振荡的频率和幅度都超过了格陵兰冰芯记录。邙山晚更新世黄土地层是进行高分辨率黄土地层与短时间尺度过去全球变化研究的极好对象.      

泥河湾盆地剖面顶部黄土沉积及其古地理意义

选取泥河湾盆地郝家台、小长梁和东谷坨三个典型剖面顶部的黄土沉积进行磁化率和粒度特征的研究，以期揭示盆地晚更新世以来的古地理状况。结果表明，黄土沉积可以划分为S1、L1和S0三层，与我国西北地区典型剖面的黄土堆积和深海氧同位素阶段MIS1-MIS5可以很好的对比。它记录了这一地区130Ka.B.P.以来至少千年尺度的气候和环境变化历史，也说明这一地区对东亚季风气候的变化是十分敏感的。剖面黄土沉积说明盆地在更新世晚期的发育具有差异性，由于断块抬升作用使盆地西部继续接受湖相沉积，而东部则湖盆消失，接受黄土堆积。这些初步成果对研究盆地晚更新世时期的演化具有重要意义。     

中国黄土研究新进展 (二)古气候与全球变化

本文扼要介绍最近几年来在中国黄土高分辨率气候地层、第四纪古气候演化型式以及冷期和暖期中黄土高原古气候空间格局研究方面的一些新进展。根据土壤地层学与地球化学、地球物理学手段的结合,2.5 Ma来的中国黄土系列可划分出37个大的气候旋回,其中含74个气候阶段,这74个气候阶段又可细分为110个次级阶段。第四纪气候振荡的幅度受气候周期长短所控制。从冷期到暖期的气候转换具有突变性,从暖期到冷期的气候转换具有渐变性。冷期堆积的黄土与暖期形成的土壤在性状上都有地带性分布的特征。     

黄土频率磁化率与古气候冷暖变换

本文详细研究和对比了几个区域的黄土剖面,证明中国黄土地层发育的一致性;根据第5阶段以来黄土磁化率和深海氧同位素曲线特征的比较,证明中国黄土地层的连续性和全球气候变化的一致性。黄土地层的古气候信息强度与分辨率成反比,是全球信号和区域信号的叠加。黄土高原各地厚度或沉积速率的差别主要是1.7 Ma以来形成的。黄土地层频率磁化率数值随黄土和古土壤层的出现,分别呈波谷和波峰对应,说明在温湿条件下有许多细小(<0.03 μm)的铁磁性矿物形成,它可能是导致古土壤磁化率增高的最主要原因。这些磁颗粒的含量反映古气候温湿程度的强弱和持续时间的长短。黄土频率磁化率对古气候的突变或渐变研究可能具有十分重要的意义。     

东秦岭南洛河中游地区发现的旧石器和黄土堆积

对2006～2007年在东秦岭南洛河中游地区河南省卢氏和洛宁两县发现的8处旷野类型旧石器地点的160余件石制品进行了初步研究,并对产出石制品的黄土堆积剖面进行了地层学分析和光释光测年。初步结果表明,南洛河中游地区的旧石器工业很丰富,石制品的加工技术与上游洛南盆地一致,同样采取硬锤直接打击法;加工石制品的原料来自于河流堆积物中的石英岩和石英砾石等;石制品中有相当数量的小型石片和由小型石片二次加工修理而成的工具,还有直接由砾石加工而成的重型工具,如手镐等;除此之外,大型石片以及以大型石片加工而成的重型工具,如重型刮削器也多有所见。由于工作范围和力度的局限,南洛河中游地区目前尚未发现上游洛南盆地旧石器遗址中广泛存在的手斧、三棱手镐、薄刃斧和大型石刀等Acheulian类型两面加工技术生产的工具。新发现的南洛河中游旧石器地点分布在不同时期形成的河流阶地和黄土地层中。地层分析和光释光年代测试表明,南洛河中游地区的黄土堆积至少从中更新世便已经开始,并一直持续到全新世,至少在黄土剖面中S₁,S₃和S₄的3个层位有石器分布;其黄土-古土壤旋回不仅可以用于石制品产出层位的准确定年,还指示了早期人类石器工业演化和人类生存环境变化的过程。     

三趾马红土与西北黄土高原滑坡

本文在前人和作者以往研究成果的基础上总结了黄土高原大中型滑坡的形成发育规律;滑坡发生的土体结构效应;指出三趾马红土（N2）是控制和影响黄土高原滑坡形成的重要因素,并对其物质成分、工程特性及古风化带（不整合面）与滑坡的关系,及其在滑坡发生中的作用进行探讨。     

中国黄土高原第四纪构造运动

<正> 早在二十多年前,黄汲清教授在《中国新构造运动的几个类型》中首次将中国新构造运动划分为:1、大面积的升降运动;2、升降运动与大断裂伴生;3、翘起及断裂运动;4、拱曲运动;5、拗折、褶皱及冲断五大类型。并在论及第一类型大面积的升降运动时,明确指出,西北地区黄土高原新构造运动的特点是:“显著的幅度很大的,大面积的上升运动,自第三纪晚期以来直到现在,即在中国北方,特别在黄河流域的陕北、陇西等地区不断地进行着”。二十多年来,这些科学的论断,对中国新构造运动的研究及其类型的划分,对了解我国黄土高原地区新构造运动的特点及其表现性质等方面均起着积极的指导作用。     

黄土高原马兰黄土记录的MIS 3温湿气候

对位于关中盆地的大荔地区甜水沟和垣雷两个剖面末次冰期盐和有机质碳同位素组成、磁化率和频率磁化率进行了系统研究,初步讨论了MIS3后期(即MIS3a)的"高温大降水事件"对黄土高原南部气候和植被的影响.在40～30kaB.P.的MIS3a时期,大荔地区气候总体表现为湿润、温暖,植被覆盖程度高,植被中C4植物的相对含量增加,土壤发育较好.中国大陆黄土-古土壤序列在MIS3的磁化率较之末次冰期的其他时段均有所增加,但不同地区的增幅各不相同.     

晋东南黄土

本文论述了晋东南榆社一带的各期黄土。这里是黄土自西而东分布的过渡地带,黄土的性状有共性也有各自的特性。晋东南的黄土分为早更新世老Ｒ红土、早至中更新世新Ｒ红土、中更新世上离石黄土、晚更新世马兰黄土和全新世黄土。古地磁年代学测试和剖面观察获得的各期黄土年龄为：老Ｒ红土形成于２．５－１．５ＭａＢ．Ｐ,新Ｒ红士形成于０．９—０．６ＭａＢ．Ｐ,离石黄土形成于０．６—０．１ＭａＢ．Ｐ。它们彼此之间都有不整合面相隔。自Ｒ红土开始出现,就意味着榆社古湖开始消失,气候环境向半干旱－半湿润方向发展。但比黄土高原略为湿润,夏季风的影响更强些。