河北坝上丰宁黄土剖面记录的230 ka BP以来的环境演化

河北坝上地区位于东亚季风气候边缘区,对气候变化响应敏感。丰宁黄土剖面为研究该区域长时间尺度的环境演化提供了理想材料。通过丰宁黄土剖面地球化学元素和磁化率分析,结合光释光测年结果,恢复了该地区230 ka BP以来的环境演化历史;通过野外观察,识别出了S_1古土壤之下发育的风化淋滤黄土层,探讨了S_1古土壤发育时期的风化淋滤特征及其所揭示的气候变化问题。结果表明:(1)230 ka BP以来的磁化率记录可与深海氧同位素3—8阶段进行细节上的对比,表明丰宁黄土堆积区对全球气候变化有着积极的响应;(2)S_1古土壤发育时期,由于受到强降水的影响,土壤中元素受到强烈淋溶从而向下迁移到L_2黄土中,造成L_2上部地球化学记录与磁化率的差异;(3)从S_1古土壤顶部到钙结核层之间土壤属于酸性淋溶土,可能相当于现今中国北亚热带的黄棕壤,其剖面由土壤层、风化淋滤黄土层和CaCO_3淀积层构成;(4)S_1古土壤发育时期的温度和降水量与现今江苏泗洪和六合地区相当,表明当时研究区为亚热带气候。     

豫西登封地区寒武系第二统朱砂洞组古气候演变记录*

河南登封地区发育完整的早寒武世朱砂洞组地层,记录了该地区气候演变的重要信息。本文通过岩石学、元素地球化学、沉积学和古生物学综合方法对关口剖面早寒武世朱砂洞组碳酸盐岩古气候和沉积特征进行了详细分析。研究表明,研究区朱砂洞组可分为下部的纹层状白云岩段、上部的豹斑灰岩段和顶部的纹层状白云岩段3个岩性段。纹层状白云岩中的顺层溶孔、燧石团块和石膏矿物,豹斑灰岩中的强烈生物扰动构造以及Mn含量、Sr/Cu值、Rb/Sr值、MgO/CaO值均反映出研究区朱砂洞组古气候从下部纹层状白云岩段的炎热干旱,到上部豹斑灰岩段的温暖潮湿,再到顶部纹层状白云岩段的炎热干旱,具有明显的阶段性变化。华北地区同期沉积物也显示出与研究区朱砂洞组具有相似的古气候变化特征。     

黄土剖面中古气候变化的地球化学记录

作者通过对陕西洛川黄土剖面中碳酸盐总量、氧化物比值和元素演化周期性的分析,讨论了黄土高原地区2.4Ma以来古气候的演化模式。对渭南黄土剖面高密度连续采集的样品,着重分析了CaCO3、Fe2O3/FeO值和有机碳的高分辨记录。指出它们的变化彼此同步（但趋势不尽相同）,与黄土一古土壤系列变化一致,井与深海沉积物氧同位素可进行良好的对比。它们综合反映了该区134500年来有五次万年级的暖湿（或凉湿）一冷干的气候波动,其中各期又有若干次级的小颤动。它们的变化与季风影响强弱程度明显有关。     

河北阳原盆地井儿洼剖面常量元素地球化学特征揭示的中更新世晚期以来气候变化*

阳原盆地发育一套第四纪河湖相地层,其中分布着丰富的古人类遗存,是研究古人类生存环境的理想地区之一。利用常量元素氧化物含量及其比值,研究了阳原盆地井儿洼剖面河湖相沉积物地球化学元素特征,以及阳原盆地近220,ka以来的气候变化过程。结果表明:(1)井儿洼剖面沉积物成分以SiO₂ 、Al₂O₃和CaO为主,含量范围分别为27.85%~53.23%、3.38%~12.97% 和 5.43%~28.36%;Fe₂O₃和MgO含量也较高(变化范围分别为2.65%~7.67%和 1.93%~14.42%),整体反映出半湿润—半干旱的沉积环境。(2)该区域中更新世晚期以来的气候表现为暖湿—偏冷偏湿—暖偏湿—凉偏湿—暖干的变化特征;各阶段水热组合特征以及内部明显的次级气候波动,显示了环境演化的复杂性。(3)与深海氧同位素阶段的对比表明,本区气候变化与全球变化具有一致性的同时也存在明显的区域特征。     

珠江三角洲中部晚更新世以来的有孔虫记录与古环境演化*

珠江三角洲中部钻孔PRD20和PRD17晚第四纪以来的沉积记录较为完整,尤其是晚更新世海侵记录良好。以其为研究对象,对两孔的有孔虫微体动物群记录和沉积特征进行了分析和对比,并结合前人研究成果,重建珠江三角洲晚更新世以来的古环境演变,并着重分析了晚更新世海侵事件。约44500 cal a BP以前,研究区为河流环境,发育河道砂砾沉积。约44500—21300 cal a BP,发生晚更新世海侵,形成溺谷型河口湾,两孔沉积物中有孔虫的垂直分布记录了水体条件发生的多次变化,可辨识出2次海侵海退次级旋回;其中PRD20孔中有孔虫以滨岸广盐型占绝对优势,PRD17孔中以滨岸广盐型为主、海相—半咸水型有孔虫占有一定比例,表明研究区位于溺谷湾中径流与潮流共同作用的区域,且PRD20孔受径流影响更大。约21300 cal a BP后,受末次冰盛期海退影响,研究区暴露于地表遭受风化剥蚀,风化产物在PRD20孔表现为1层褐红色砂砾,在PRD17孔表现为1层花斑黏土。约8000 cal a BP,海平面回升导致河水滞留形成沼泽环境,PRD20孔发育1层泥炭层。约8000—5500 cal a BP,PRD20孔发育受径流影响较大的河口湾湾头沉积,仅在全新世海侵最盛时含有少量有孔虫记录。约5500 cal a BP后,研究区发育三角洲平原沉积。受构造抬升影响,PRD17孔地势较高,于约4700 cal a BP才开始重新接受沉积,零星出现潮水搬运而来的有孔虫。     

中国含煤岩系古地理及古环境演化研究进展*

随着含煤岩系沉积学从最初的旋回层理论到沉积模式,再到现阶段层序地层学理论的发展,中国学者已经在含煤岩系沉积学研究领域取得了显著的成果。(1)层序地层格架下基于可容空间增加速率与泥炭堆积速率之间平衡关系的厚煤层聚集模式受到重视,层序地层学提供了等时性地层单元,用于中国六大聚煤区等时性层序地层格架下岩相古地理的重建,为预测各聚煤期聚煤中心及富煤带的分布起到指导性作用。随着层序地层学理论的深入研究,煤相及沉积有机相的发育特征、研究方法以及划分方案也取得了新的进展。(2)近年来,煤系共伴生矿产已经成为当今煤地质学研究的热点问题之一,含煤盆地的煤层气、页岩气、天然气水合物、铀矿、三稀矿产、石墨等矿产资源具有重要的经济价值,部分共伴生矿产潜在的价值甚至超过煤炭本身。古地理作为研究煤系矿产资源的先决条件,与之联系密切,为这些矿产的研究和勘探提供极大的帮助。(3)煤作为泥炭地的产物和重要的沉积载体,其中蕴藏着丰富的“深时”古气候信息。以米兰科维奇旋回作为地层时间的“度量”工具,可以通过分析煤中碳的聚集速率,进而分析泥炭地的碳聚集速率、净初级生产力以及大气CO₂的变化趋势;而随着对煤中惰质组成因的重新认识,蕴含在煤中的古野火信息越来越受到重视,基于煤中惰质组的含量对地质历史中古泥炭地野火事件以及大气氧含量的估算也成为古环境研究的新方向。中国聚煤模式及聚煤古地理今后的研究需进一步加强对不同构造背景下含煤盆地的层序地层模式、各聚煤期的聚煤古地理及聚煤规律、有益煤系共伴生矿产的古地理重建、含煤岩系“深时”古气候信息以及大数据驱动下的含煤岩系古地理定量化研究等方面的探索。     

内蒙古中东部达里湖湖岸堤记录的12.5 cal ka BP以来湖面波动过程*

内蒙古中东部位于东亚夏季风过渡区,对气候变化响应敏感。广泛发育的湖泊沉积物提供了全新世以来的环境变化的理想材料。湖岸沉积物直接记录的古水位,与高分辨率的湖心钻孔记录相结合,有助于全面认识古气候的变化历史和湖面波动的定量重建。运用AMS¹⁴C测年和GPS、DEM及1︰5万地形图等相结合的方法确定了达里湖北侧湖岸堤的年代和高程,并结合湖岸堤剖面的沉积序列指示的湖面变化过程,重建了12.5 cal ka BP以来达里湖的波动历史。12.5 cal ka BP,达里湖湖面海拔高度约为1253,m,至12.3 cal ka BP湖面经历短暂上升,至海拔1266,m左右;之后湖面下降,至全新世早期(11.2 cal ka BP),水位降至1254,m左右;随后湖面开始逐步上升,10.7 cal ka BP湖面水位稳定在1274,m左右;全新世中期湖面继续上升至某一高度(至少在1291,m)后,于全新世晚期4.8 calka BP 湖面高度降至1279,m,并于4.6 cal ka BP湖面继续下降至1275,m的高度。通过对比湖心钻孔记录的湖泊波动历史以及区域湖泊沉积记录,认为达里湖的水位波动受东亚季风活动的影响,具有区域的一致性。达里湖的水位变化较区域内的其他湖泊更为强烈,认为除了受区域气候变化的影响外,达里湖全新世晚期的湖面下降可能还与区域内强烈的构造活动和西拉木伦河溯源侵蚀导致区域水系的改变有关。     

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。     

青藏高原东缘湖相沉积和黄土高原黄土沉积磁化率与粒度相关性对比*

为探讨构造稳定地区(如黄土高原)和构造活跃地区(如青藏高原东缘)粉尘沉积物中磁化率(SUS)与粒度的相关性及其对环境事件的指示意义,本次研究分析了黄土高原蓝田剖面黄土—古土壤样品和青藏高原东缘湖相沉积样品的粒度和磁化率记录。黄土高原黄土—古土壤沉积SUS与2~10 μm粒度组分最强正相关,青藏高原东缘湖相沉积的SUS与2~10 μm粒度组分最强负相关,反映2~10 μm粒度组分为黄土高原和青藏高原乃至亚洲干旱—半干旱地区连续稳定敏感的背景沉积组分。黄土高原黄土—古土壤沉积的SUS与32~63 μm粒度组分最强负相关,青藏高原东缘湖相沉积的SUS与32~63 μm粒度组分最强正相关,反映32~63 μm粒度组分不仅是黄土高原尘暴事件沉积的敏感指标,也是青藏高原东缘湖相沉积记录的地震事件敏感指标。SUS与粒度组分的相关性在青藏高原东缘地区地震事件层开始部分高于结束部分,也较好地反映地震事件为研究区添加新鲜沉积物后随地形地貌恢复逐步减少的过程。SUS与粒度组分相关性也受当地物源的影响。     

青藏高原东缘湖相沉积和黄土高原黄土沉积磁化率与粒度相关性对比*

为探讨构造稳定地区(如黄土高原)和构造活跃地区(如青藏高原东缘)粉尘沉积物中磁化率(SUS)与粒度的相关性及其对环境事件的指示意义,本次研究分析了黄土高原蓝田剖面黄土—古土壤样品和青藏高原东缘湖相沉积样品的粒度和磁化率记录。黄土高原黄土—古土壤沉积SUS与2~10 μm粒度组分最强正相关,青藏高原东缘湖相沉积的SUS与2~10 μm粒度组分最强负相关,反映2~10 μm粒度组分为黄土高原和青藏高原乃至亚洲干旱—半干旱地区连续稳定敏感的背景沉积组分。黄土高原黄土—古土壤沉积的SUS与32~63 μm粒度组分最强负相关,青藏高原东缘湖相沉积的SUS与32~63 μm粒度组分最强正相关,反映32~63 μm粒度组分不仅是黄土高原尘暴事件沉积的敏感指标,也是青藏高原东缘湖相沉积记录的地震事件敏感指标。SUS与粒度组分的相关性在青藏高原东缘地区地震事件层开始部分高于结束部分,也较好地反映地震事件为研究区添加新鲜沉积物后随地形地貌恢复逐步减少的过程。SUS与粒度组分相关性也受当地物源的影响。     

3.50Ma BP以来河北衡水地区古植被与环境演化

依据河北衡水南张庄600 m深HS1钻孔中529块岩心样品的孢粉分析,结合古地磁、光释光测试建立的年代地层格架,初步建立了河北平原中部衡水地区3.50 Ma BP以来孢粉组合的更迭序列。在3.50~2.58 Ma BP期间,研究区沉积环境稳定,主要是极浅水泛滥平原与浅湖相沉积,孢粉不丰富,孢粉组合结构简单,反映降水、气温等变化幅度小,气候由温暖湿润逐渐过渡到冷干;2.58~0.78 Ma BP期间,植被出现频繁波动,我国东部古季风气候格局已经基本形成,表现出气候频繁变化的不稳定性,具有早期温和偏干、中期温暖湿润、晚期温凉偏干的气候演化特征;780~15 ka BP期间,孢粉带组成成分较为丰富且复杂,在不同时期乔木植物与草本-灌木植物互为消长、相互更迭,反映气候变化幅度大、频率高的特点;15 ka BP至今,气候总体表现为干,其波动频率较快,植被属森林和草原兼而有之的类型。     

太湖平原碟形洼地沉积物记录的距今8000年以来植被、气候与地貌演变

利用DGY孔沉积物的岩性、粒度及孢粉分析资料,探讨了太湖平原碟形洼地沉积物记录的8000年以来植被演化、气候波动,流域地貌环境的演变及其对海平面波动的响应。孢粉记录表明:本区距今8000~5000年木本植被由以落叶阔叶乔木和针叶乔木为主变为落叶阔叶乔木和常绿阔叶乔木为主,气候由温和略干转为暖热湿润;距今5000~4000年森林退缩,气候温和偏干;距今4000年左右出现低温事件;距今4000~3,000年木本植被以常绿阔叶乔木为主,气候温暖湿润;距今3000年以来木本植被主要为常绿阔叶乔木、落叶阔叶乔木和针叶乔木,气候总体温暖湿润,有波动变凉干趋势。岩性、粒度及孢粉记录综合显示本区距今8000~5000年发育潟湖相泥质粉砂,反映流域环境开放、与海连通;距今5000~4000年发育淡水沼泽,未受海水作用,反映水域缩小、流域环境封闭;距今4000~3000年水域扩大,并出现海水倒灌,反映内低外高的碟形洼地已经形成;距今3000年以来,发育湖沼平原,发生数次海水倒灌,反映碟形洼地地貌的进一步发育。     

太湖平原碟形洼地沉积物记录的距今8 000年以来植被、气候与地貌演变

利用DGY孔沉积物的岩性、粒度及孢粉分析资料,探讨了太湖平原碟形洼地沉积物记录的8 000年以来植被演化、气候波动,流域地貌环境的演变及其对海平面波动的响应。孢粉记录表明：本区距今8 000～5 000年木本植被由以落叶阔叶乔木和针叶乔木为主变为落叶阔叶乔木和常绿阔叶乔木为主,气候由温和略干转为暖热湿润;距今5 000～4 000年森林退缩,气候温和偏干;距今4 000年左右出现低温事件;距今4000～3000年木本植被以常绿阔叶乔木为主,气候温暖湿润;距今3 000年以来木本植被主要为常绿阔叶乔木、落叶阔叶乔木和针叶乔木,气候总体温暖湿润,有波动变凉干趋势。岩性、粒度及孢粉记录综合显示本区距今8 000～5 000年发育潟湖相泥质粉砂,反映流域环境开放、与海连通;距今5 000～4 000年发育淡水沼泽,未受海水作用,反映水域缩小、流域环境封闭;距今4 000～3 000年水域扩大,并出现海水倒灌,反映内低外高的碟形洼地已经形成;距今3 000年以来,发育湖沼平原,发生数次海水倒灌,反映碟形洼地地貌的进一步发育。     

河北坝上高原小滦河流域古土壤碳库地质成因和稳定性评价

土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库，以往研究主要针对现代土壤碳库，而古土壤的碳库特征研究相对薄弱。本文以河北坝上高原小滦河流域古土壤为研究对象，通过光释光（OSL）年代学、元素地球化学、团聚体分析方法，研究了风成沙地稀疏草地单元和河湖残积灌草混合单元内古土壤碳库特征。结果表明：古土壤形成时代为5. 7~3. 3 ka的全新世温暖期，气候温暖湿润，雨水充足，发育以松和蒿属为主要建群种的针叶林－草原植被。碳库以有机碳（SOC）为主，平均有机碳密度为3. 85 kg/m2，有机碳库储量为153. 1×107 kg。河湖相沉积物微团聚体的含量较高，对古土壤层碳库的物理保护作用较强，碳库稳定性较高；风积相沉积物微团聚体含量相对较低，加速有机碳的分解，碳库稳定性较差。提出不同沉积单元的土地利用保护方式，减少土壤有机碳的分解流失，支撑当地碳达峰、碳中和工作推进。     

新疆天山地区不同海拔黄土记录的末次冰消期以来的环境演变

新疆天山地区是中亚干旱区的重要组成部分,在研究全球环境变化和区域气候方面具有重要意义。选取天山地区不同海拔的3个黄土剖面,结合磁学参数、粒度、碳酸盐、总有机碳含量,探讨该区域地形对粉尘堆积和气候环境的影响以及末次冰消期以来的环境演变。结果表明：1）在天山北麓,磁化率、粒度和总有机碳含量变化指示海拔相对较高的黄土沉积对湿润气候环境更加敏感;2）伊犁盆地由于相对湿润的气候环境,其黄土沉积磁化率高于天山北麓,体现了地形因素的重要作用;3）新疆天山地区海拔较高的黄土沉积响应轨道和亚轨道尺度气候变化,各指标均指示末次冰消期以来气候环境由干冷向暖湿转变;在亚轨道尺度上尤其是中晚全新世,湿度逐渐增加。

     

临夏黄土记录的26万年来季风快速变化

黄土高原西部高分辨率黄土序列开展的多代用指标研究,有助于揭示轨道-亚轨道尺度上东亚冬、夏季风的变化特征及动力机制。但针对同一地质记录提取冬、夏季风多代用指标进行对比和敏感性分析的工作尚不多见,因此制约了对季风快速变化特征和机理的理解。本文利用甘肃临夏85 m黄土岩芯开展高分辨率的粒度、磁化率和元素扫描分析,发现在轨道尺度上粒度和Zr/Rb比值显示的大幅冰期-间冰期波动与深海氧同位素记录有很好的对应关系,表明东亚冬季风的波动响应于北半球高纬冰量的变化。但在千年尺度上,粒度能更敏感地响应冬季风的快速变化;Rb/Sr比值和磁化率均能很好记录轨道尺度上的东亚夏季风波动,但在亚轨道尺度上Rb/Sr的敏感性明显高于磁化率。粒度、Zr/Rb和Rb/Sr所指示的东亚季风快速变化表现出较强的岁差信号,与石笋和北纬65°夏季太阳辐射有较好的对应关系,表明东亚季风变化也受到岁差直接驱动的夏季太阳辐射变的控制。在最后两个冰期-间冰期旋回中(即末期冰期旋回和倒数第二次冰期旋回)Rb/Sr及Zr/Rb比值和粒度记录分别可以辨别出与石笋相同数量级的变暖事件,但粒度记录的暖事件明显要多于Rb/Sr及Zr/Rb比值,且这些暖事件并不能一一对应。粒度及元素比值记录显著变冷的千年尺度的Heinrich(H)事件与石笋记录的夏季风明显减弱的事件有很好的对应关系,但其发生频率明显高于海洋记录。这些指标记录的千年尺度上波动信号的不一致性主要归因指标对不同气候要素敏感性的差异。未来需要进一步开展高分辨率多代用指标敏感性分析,选取对季风快速变化的敏感指标,有助于我们理解季风快速变化的特征(如周期和幅度等)和分析季风快速变化的时空差异性。     

南京老虎山黄土剖面中铷锶地球化学和磁化率与古气候变化的关系

宁镇地区的下蜀黄土记录了古气候变化的丰富信息，作为中国北方风尘堆积的南部边缘相，下蜀黄土在全球环境变化研究中占有重要的地位。本文以10cm间距系统分析了老虎山剖面的Rb、Sr含量和频率磁化率。结果显示，磁化率和Rb含量可以较好地指示东亚冬季风强度变化；Rb/Sr比可以作为下蜀黄土化学风化强度的替代性指标；剖面的Rb/Sr比由下至上升高是南京地区12万年以来化学风化作用增强的结果。     

河北坝上地区植硅体空间分布特征及其环境意义

了解不同区域表土植硅体组合特征及其对气候环境的响应过程，是利用植硅体指标恢复古植被和古气候的基础。本文通过对河北坝上地区103块表土植硅体的分析鉴定，共统计出棒型、尖型、帽型、鞍型、哑铃型、齿型、块状、扁平状、扇型、三棱柱型、锥骨状、导管型、弓型和特殊型14种植硅体类型，其中植硅体类型主要以棒型和尖型为主，而短细胞植硅体的含量较少。通过研究区相对暖湿区、暖干区、冷湿区和冷干区的表土植硅体组合特征对比发现，在相对较冷的区域棒型量含量较高，在相对较暖的区域扇型、扁平状和鞍型含量较高，在相对较湿的区域尖型含量较高，在相对暖湿的区域块状含量较高，在相对冷湿的区域齿型含量较高，这表明研究区表土植硅体组合特征对气候环境响应较为敏感。本研究成果可为重建坝上地区古植被和古气候提供基础资料。     

冀东华尖金矿床流体包裹体特征与成矿作用研究

华尖金矿床是冀东地区典型的石英脉型金矿床之一,金主要产在多金属硫化物石英脉中。流体包裹体研究表明,该金矿床各成矿阶段矿石中的流体包裹体主要有3种类型:H₂O-CO₂包裹体、H₂O溶液包裹体和含子晶多相包裹体。成矿早期的流体为H₂O-CO₂-NaCl体系,均一温度为320℃左右;主成矿阶段的流体为H₂O-NaCl体系,均一温度为280℃左右,不混溶作用以及控矿构造由挤压向拉张的转换是金沉淀的主要原因。氢、氧同位素研究表明,华尖金矿床主成矿期流体既有岩浆水又有大气降水参与,成矿晚期流体是以大气降水为主的混合流体。硫、铅同位素示踪表明,该矿床内的金主要来自在深部重熔的太古宙变质岩,成矿物质直接来源为牛心山花岗岩,间接来源于太古宙遵化群变质岩系,成矿过程与下地壳或上地幔物质的演化和改造有关。华尖金矿床的形成与燕山陆内造山作用的伸展期构造及侵入作用有关,岩浆活动带来了稳定的热源和大量的含金流体,随着成矿流体物理化学性质的改变,含金硫化物在张性构造部位沉淀成矿。