高海拔干旱区湖泊沉积物多指标记录的环境变化研究——以阿克赛钦湖为例

青藏高原西北部湖泊沉积物记录了丰富的区域气候环境变化信息,对于揭示青藏高原西风-季风环流系统变化及其相互作用过程具有重要意义.通过对青藏高原西北部高海拔干旱区典型湖泊阿克赛钦湖沉积岩芯粒度、总无机碳(Total inorganic carbon,TIC)、总有机碳(Total organic carbon,TOC)、总...     

青藏高原东部黄土沉积的基本特征及其环境

青藏高原东部黄土沉积分布广泛。本文对青藏高原东部较大范围内黄土沉积从地层学、年代学和沉积学等方面做了初步研究。结果表明:高原黄土属典型的风成沉积,其物质主要来源于高原本身,高原冬季风是粉尘搬运的动力。研究区黄土沉积虽始于中更新世,但目前分布最广泛的黄土沉积主要是末次间冰期以来的产物。高原黄土沉积地层的黄土-古土壤序列中蕴藏着丰富的环境变化信息,是研究高原季风演化的良好地质记录。中更新世以来,末次间冰期以前,研究区经历了11次高原冬季风强盛和11次高原夏季风占优势的时段;末次间冰期以来,共经历了6次夏季风占主导地位和5次冬季风强盛时期。     

黄土高原黄土稳定同位素与古季风研究进展

黄土高原黄土-古土壤完好地记录了过去环境信息,进入90年代以来,在利用碳、氧同位素作为气候替代指标研究古植被、降雨量、古环境温度及古季风演化方面取得了长足的进展,文章就这方面的主要研究成果作了综合分析与评述。     

南京下蜀黄土红外释光地层年代学

下蜀黄土地层年代学对于理解季风环流时空格局演化及其与青藏高原阶段性隆升的关系十分重要。作者基于下蜀黄土红外释光测年和下蜀黄土及黄土高原洛川;剖面磁化率序列的对比分析,认为下蜀黄土第一层黄土层形成于末次冰期,最底部的黄土层与洛川的 L5相当。因而下蜀黄土应相当于黄土高原LS以来的风成堆积,其底界年代约为 500 ka。也就是说,在 500 ka左右黄土堆积的南界已达长江下游地区。这可能是因为其时青藏高原的隆升已到达一特殊高度,对东亚季风演化的影响成为一个转折点,加强了东亚季风的强度。     

1899—2011年青藏高原南部枪勇错沉积物磁性矿物的环境意义

重金属污染物因具有持久性和难降解性,严重影响生态系统健康。青藏高原湖泊远离人类污染区,是研究人类污染物远端效应的理想区域。基于定年数据,湖泊沉积物可以追踪近百年内的人类污染物变化趋势。环境磁学具有经济、快捷和无损耗的特点,被广泛证实可以有效指示重金属污染;但目前还缺乏对青藏高原湖泊沉积物中的相关环境磁学研究。为此,选取青藏高原南部枪勇错1899—2011年的沉积物,进行系统的环境磁学分析,探讨磁性矿物与重金属Hg的相关关系及环境指示意义。结果表明：1899—2011年磁性矿物的类型没有发生变化,可分为4类组分,其中：组分C1（赤铁矿）占比不断增多,C2（针铁矿）占比相应减少,C3和C4（磁铁矿）的占比基本保持不变。样品的饱和等温剩磁和低频磁化率与Hg含量相关性较低。然而C1组分与Hg含量呈现良好的正相关关系。本文认为在近百年全球和青藏高原气温不断增高的趋势下,枪勇错的主要补给——枪勇冰川融化加速,导致原来被冰川或冰尘封存的人类污染产生的Hg重新释放。在这个过程中,C1（赤铁矿）组分因表面积大而易于富集Hg,最终二者一同随融水进入到枪勇错。本研究表明,环境磁学可以应用于青藏高原南部湖泊的重金属研究,并为揭示Hg在青藏高原南部湖泊中的富集过程提供新的视角。     

藏南沉错湖泊沉积多指标揭示的2万年以来环境变化

通过对藏南沉错湖芯TC1孔的研究,分析了TC1孔的粒度、TOC、TN、C/N、Fe/Mn、Sr/Ba以及环境磁学参数等环境代用指标,基本上获得了这一地区2万年以来的环境变化记录。结果显示约19 800~18 000 Cal aBP的温度下降在各指标中具有明显的反映;约16 000 Cal aBP左右,温度在一次跃动上升之后,随即出现急剧下降;约15 200~12 000 Cal aBP,是降温之后的缓慢回升过程;约12 000~9 500 Cal aBP,各种指标均显示湖区环境处于不适宜阶段,特别是11 600~10 400 Cal aBP,湖区环境显著恶化。进入全新世后,湖区环境经历了3次明显的暖期(约9 500~7 600 Cal aBP、约6 800~5 800 Cal aBP、约4 800~3 800 Cal aBP) 和2次冷期(约7 600~6 800 Cal aBP、约5 800~4 800 Cal aBP),呈现出暖干/冷湿的交替规律,具有南亚季风(西南季风) 区气候变化的特征。沉错湖区2万年来的气候环境变化序列中的某些特征时段与格陵兰冰芯记录和青藏高原其他记录相比具有较好的一致性,反映了湖区及藏南地区的气候环境演变特征具有全球性特征。     

16 ka以来黄土高原东亚夏季风变化的环境磁学记录

末次冰消期以来的气候变化是第四纪古气候研究的重要内容.本文对黄土高原西部和平镇剖面16 ka以来的黄土沉积序列(厚度为3.5 m)进行了高分辨率环境磁学研究.结果表明:该黄土序列的磁性颗粒主要由细颗粒磁铁矿主导.其磁化率和频率磁化率具有相同的变化特征,与黄土高原中部和东部的黄土磁化率变化机制一致,即黄土高原西部和平镇黄...     

环境磁学及其在地理环境研究中的应用

环境磁学兴起于20世纪70年代，是一门介于地球科学、环境科学和磁学之间的边缘学科。其原理是测量土壤、岩石和沉积物等自然物质和人类活动产生的物质在人为磁场中的磁性响应，提取地理环境的信息。由于系统磁性测量技术本身的优点，高灵敏度测试仪器，以及计算机处理磁测数据，使环境磁学广泛应用于湖泊及流域古地理研究、土壤形成和分类、黄土－古土壤研究和环境污染研究等许多研究领域。近年来环境磁学有一些新的发展趋势。     

青藏高原腹地湖泊沉积对第四纪晚期古季风变化的响应

通过对青藏高原腹地的综合科学考察和对中心钻孔岩芯剖面的最新研究,用层序地层学与年代地层学和气候地层学相结合的方法,分辨出可可西里地区湖泊沉积记录(孔深7.25 m)的第四纪晚期距今3万余年以来的古气候变化,沉积物磁化率等因子综合表征的高原古季风变化是波动发展的,发生在仙女木期地质环境事件中的季风活动具有强烈暴发的特点,是高原季风发展中的突变事件,而且地表热点效应对其起到了激发作用。综合分析的研究成果表明,它的变化频谱与激变因子及其运行机制是伴随着青藏高原地质效应的演变而发展的,为研究第四纪冰消期以来的气候变化提供了新的信息。     

山东章丘黄土粒度指示的粉尘堆积过程及古气候意义

山东黄土堆积过程记录了中国东部季风区大气环流的变化信息,对揭示东亚季风变化规律与古气候环境演变具有重要价值.本文采用参数化粒度端元分析方法探讨山东章丘剖面沉积物的沉积特征、沉积动力及其环境意义.结果表明:①章丘剖面光释光年代(OSL)介于42.24-0.26 ka之间,为晚更新世以来的沉积物.②章丘剖面沉积物粒度组分分...     

青藏高原东北部晚第四纪黄土-古土壤元素组成数据集

为研究青藏高原东北部晚第四纪黄土-古土壤的物质来源及记录的环境变化过程,于2012—2016年在研究区较大的空间范围内采集了黄土、古土壤、风成砂等样品,并于2013年9月在青海湖东岸的种羊场（ZYC）、2019年8月在青海湖北岸的刚察县（GC）和热水村（RS）采集了黄土-古土壤剖面样品。经过标准的XRF测试,得到青藏高原东北部晚第四纪黄土-古土壤元素组成数据集。该数据集包括：（1）青藏高原东北部小于75 μm组分的黄土-古土壤元素组成数据（ELE_NETP_LP）;（2）ZYC剖面的黄土-古土壤元素组成数据（ELE_NETP_ZYC）;（3）GC剖面的黄土-古土壤元素组成数据（ELE_NETP_GC）;（4）RS剖面的黄土-古土壤元素组成数据（ELE_NETP_RS）。数据集存储为.xlsx格式。该数据集可为青藏高原东北部黄土-古土壤的物质来源及记录的环境变化过程提供数据支撑。本数据集的相关研究成果发表在《中国沙漠》2020年第40卷第6期,《Quaternary International》2021年第580卷和《沉积学报》2021年第39卷第5期。     

青藏高原东缘风成黄土的多源性——以九寨沟黄土为例

黄土是研究环境变化的重要材料,揭示其物源及成因有利于解译其蕴含的环境信息。分析位于青藏高原东缘的九寨沟自然保护区黄土地层的矿物组成、粒度、稀土和微量元素、石英砂表面形态,进而探讨九寨沟黄土的物源及成因意义。结果表明:研究区黄土属风成沉积物,黄土物质既有来自邻近地区的冰缘沉积物,也包含北方远源的风尘物,具有多源性特征;青藏高原东缘黄土与南缘黄土的物源明显不同,揭示出青藏高原内部的冷高压对其边缘地带黄土沉积并无直接作用,而局地的山谷风对黄土沉积可能贡献更大。因此,利用青藏高原边缘地带的黄土研究环境变化需重视地形因素,同时应加强多剖面的对比。此外,稀土元素分配模式对黄土物源的指示意义具有不确定性。     

陇西黄土沉积记录反映的末次间冰期以来青藏高原东北部季风的演化过程

对黄土高原西部的陇西盆地中断岘黄土剖面地层中的磁化率、粒度、CaCO3含量和有机碳含量等气候代用指标进行了综合分析。研究表明,青藏高原东北部地区在末次间冰期以来,其冬、夏季风的变化分别经历了多次相对增强的时期;其演化阶段基本可与深海氧同位素曲线(SPEC-MAP)对比,并且与同期的印度洋季风强度变化存在着较高的一致性。由此可以认为,全球冰量变化可能不是控制青藏高原季风演变的决定因素,而其它因素如太阳辐射变化及高原下垫面状况对高原季风演化可能具有更为重要的意义。     

云南点苍山全新世以来的冰川湖泊沉积

根据对点苍山冰川湖泊沉积的粒度、磁化率、元素地球化学以及孢粉等环境指标的综合分析,结合冰川地貌特征,以点、面两方面资料结合的方式综合分析,试图建立该地全新世以来的气候变化系列,共划分为6个气候阶段,以冷湿与暖干的组合为其特征。与其他西南季风区的环境变迁对比表明,点苍山受西南季风影响加强的时间晚于阿拉伯海而早于青藏高原,可以认为是联系以上两者的纽带。当西南季风在青藏高原逐步强盛以后,因地形作用致使本区湿度有所降低     

阿拉善地区古水下沉积物与风沙沉积物磁学特征及意义

风力搬运过程中存在的物质分选极可能导致沉积区与物源区沉积物性质出现差异,对于研究物源示踪具有重要的意义。选取阿拉善地区古水下沉积物和风沙沉积物,进行磁学参数测定,调查分选作用对沉积物性质的影响,并探讨对中国黄土高原黄土物源研究的启示。结果表明：古水下沉积物与风沙沉积物的细砂组分磁学性质基本一致,但粉砂组分则存在明显差别,古水下沉积物的磁性矿物浓度显著低于风沙沉积物,风力分选作用可能是风沙沉积物粉砂组分磁性强的主要原因;古水下沉积物中高矫顽力矿物浓度较低,受沉积后改造作用微弱,指示古水下沉积物可用于黄土物源示踪研究。阿拉善地区沉积物和黄土高原黄土的磁学性质对比表明：风沙沉积物与黄土高原黄土磁学性质存在明显差别,但古水下沉积物与黄土高原黄土磁学性质却十分相似。这一地质证据支持阿拉善地区是黄土高原黄土沉积物的重要物源区,同时暗示古水下沉积物在黄土物源示踪方面的巨大潜力。     

苦海沉积物有机质反映的过去840年来青藏高原东部环境变化

青藏高原对全球气候变暖响应敏感,研究青藏高原近千年来环境演化过程、规律与驱动机制对预测其未来气候变化有重要意义。本文通过位于青藏高原东部的苦海沉积物总有机质相关指标(总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总有机碳与总氮比值(TOC/TN)和总有机碳同位素(δ¹³Corg)的研究重建了该区域过去840年来环境演化过程。结果表明,苦海沉积物中的有机质主要来自于内源水生植物。由于暖期(冷期)时黄河上游径流量较高(低),苦海水位随之升高(降低),湖泊水动力增强(减弱),浅水区沉水植物对研究岩芯中的有机质贡献率提高(降低),导致沉积物TOC、TN、TOC/TN升高,δ¹³Corg值正(负)偏。人类活动导致的青藏高原近50年气候异常变暖可能是~1950 AD之后δ¹³Corg反映的黄河上游径流量变化与重建的中国温度记录之间的关系发生转变的原因。苦海沉积物δ¹³Corg记录与万象洞石笋δ¹⁸O记录和太阳总辐射强度记录变化特征的相似性说明青藏高原东部地区气候变化的控制因素为太阳辐射驱动下的季风降雨量变化。     

基于动力反演方法的亚洲季风机制探讨

为探求董哥洞石笋δ18O值所指示的亚洲季风的驱动机制,用非线性动力反演的方法建立亚洲季风的动力方程。研究发现:董哥洞石笋δ18O值所指示的季风为印度季风,印度季风系统是由南极温度和其他驱动因子共同驱动的复杂非线性动力系统;太阳活动、北极温度和青藏高原温度对印度季风起稳定作用,太阳活动越强烈,稳定作用越弱;北极温度和青藏高原温度越高,稳定作用越弱;印度季风背景值对下一刻印度季风起稳定作用,且强度越大,稳定作用也就越强。     

山西南部1.2 Ma B.P.的地貌转型事件

研究山西南部柴庄剖面和杨范剖面上部的黄土地层的磁化率、古地磁、黄土古土壤序列,发现这两个剖面记录了发生于120×10⁴ a B.P.的由河流湖泊环境转变为黄土环境的转型事件。分析沉积环境和构造背景,认为这次事件是山西地堑系盆地间横向隆起发生强烈构造抬升的结果,可能与青藏高原的隆起对本地区的影响有关。     

西北干旱环境始于何时

湖泊、黄土、沙漠及动植物群等第四纪发展历史表明,西北现代干旱环境并非始自第三纪末第四纪初,而是从距今1.4～1.2百万年的第四纪中期开始,其原因在于青藏高原及西北诸大山系上升的年青性与加速性。     

红黏土磁化率增强机制

对于黄土-古土壤序列,磁化率增强机制已经被大家认可,并且磁化率被广泛作为古夏季风强弱变化的代用指标。红黏土伏于第四纪黄土之下,同为风成沉积物,对红黏土磁化率增强机制的研究程度不高,且对强发育红黏土获得比较低的磁化率值的原因不清楚。本文通过对佳县红黏土进行系统岩石磁学分析得出：(1) 红黏土磁性矿物种类以磁铁矿为主,同时含有一定量磁赤铁矿、赤铁矿;磁性矿物平均粒径为PSD颗粒;强发育层含有较多的软磁性矿物,弱发育层含有较多的硬磁性矿物。(2) χ、χfd和χARM两两之间表现出很好线性正相关关系,说明红黏土中含有大量SP和SD颗粒亚铁磁性矿物,这些细小磁颗粒是在成壤过程中产生,成壤作用导致古土壤层磁化率升高。(3) 红黏土χfd、χfd%值较高,说明经历较强的成壤过程,成壤环境与黄土高原黄土-古土壤序列类似,与阿拉斯加、西伯利亚黄土-古土壤明显不同。