北大西洋IODP U1313站深海沉积中环境敏感粒度组分研究

通过对北大西洋 IODP U1313站深海沉积序列高密度取样和粒度分析,利用粒级-标准偏差变化算法和EMD方法提取了对环境敏感粒度组分并探讨了气候变化的周期。本文粒度组分可分为细组分( 1.73μm,组分Ⅱ),其中粗组分又分为组分Ⅱ a(1.73~34.26μm)和组分Ⅱ b( >34.26μm)。综合分析认为: 组分Ⅰ为西风环流搬运堆积形成,组分Ⅱ为洋流搬运下沉积形成,组分Ⅱ b虽然含量较低,但能指示冰漂砾事件的发生。比值曲线组分Ⅰ/组分Ⅱ和组分Ⅰ/组分Ⅱ a波动幅度较大,可作为反映古气候冷暖波动的敏感指标。对组分Ⅱ、组分Ⅰ/组分Ⅱ进行EMD分解,结果表明: 在本研究时段内,两指标对地球轨道三要素的周期体现均不明显,而2ka(2.12ka和2.15ka)的亚轨道千年周期是主要的周期之一。依据上述多个指标的波动情况,把研究剖面69.93~115.18mcd(1471.53~2415.60ka)分为9个古气候变化阶段: A阶段(1471.53~1640.09ka),对应深海氧同位素阶段(MIS)49~57,冰期和间冰期迅速转换,发生多次IRD事件; B阶段(1640.09~1865.57ka),对应MIS 58~69,间冰期显著而冰期不明显; C阶段(1865.57~1914.70ka),对应MIS 70~72,冰期显著而间冰期不明显; D阶段(1914.70~2021.13ka),对应MIS 73~76,冰期不显著;E阶段(2021.13~2092.21ka),对应MIS 77~78,冰期显著,发生多次IRD事件; F阶段(2092.21~2226.43ka),对应MIS 79~85,间冰期显著; G阶段(2226.43~2261.53ka),对应MIS 86期,发生多次IRD事件; H阶段(2261.53~2384.61ka),对应MIS 87~93,冰期不显著而间冰期显著; I阶段(2384.61~2415.60ka),对应MIS 94~95,发生多次IRD事件。     

长江三角洲东部沉积物粒度特征及其环境意义

本文从沉积物粒度特征讨论不同时期的古地理环境,探讨第四纪时期新构造运动、古气候及海平面等因素控制对沉积环境的控制,建立长江三角洲东部的第四纪沉积环境演化模式.     

胶州湾沉积物中氮的地球化学特征及其环境意义*

通过分级浸取的方法获得了胶州湾沉积物中不同形态的氮,将可转化态氮分为离子交换态(IEF-N)、弱酸浸取态 (WAEF-N)、强碱浸取态(SAEF-N)和强氧化剂浸取态(SOEF-N),讨论了其地球化学特征和控制因素,并结合²¹⁰ Pb测年计算了不同年代氮的埋藏通量。在此基础上,分析了胶州湾沉积物中氮给出的环境信息。结果表明,强氧化剂浸取态氮是胶州湾沉积物中可转化态氮主要赋存形态,NO₃-N是胶州湾沉积物中氮的优势形态,氮的含量及埋藏通量的分布受到pH、盐度、温度、生物扰动、沉积物粒度、沉积速率等多种因素的影响。受人为活动的影响,目前每年排入胶州湾的固体垃圾和污水中的悬浮颗粒物的量已超过河流来沙,成为胶州湾主要的沉积物来源。在20世纪初由于污染情况较轻,并且受人为活动的影响较小,胶州湾沉积物各形态氮的埋藏通量较低,但自从20世纪80年代开始,环胶州湾地区的工农业迅猛发展,氮的埋藏通量急剧增加,胶州湾地区的环境一度恶化,但由于近年来采取的较为得力的治污与排放措施,胶州湾的环境状况已有明显改观。     

东昆仑阿拉克湖早更新世沉积物黏土矿物特征及其古气候环境意义

为了揭示东昆仑阿拉克湖地区早更新世的气候环境演化,利用X射线衍射、扫描电子显微镜以及古地磁对位于东昆仑山系东段的阿拉克湖断陷盆地早更新世沉积物样品进行了分析.结果表明,黏土矿物的成分主要为伊利石和绿泥石,含有少量的高岭石.伊利石结晶度在0.280～0.513°之间,反映伊利石结晶度存在明显的差别.古地磁分析结果显示,磁化率介干14.85×10-6～214.20×10-6SI之间,平均为68.41×10-6SI,也存在着明显的变化.ω(Kao)/ω(I Ch)比值在0.11～0.22之间,反映不同时期沉积物中高岭石与伊利石、绿泥石之间相对含量的变化.ω(Kao)/ω(I Ch)比值、伊利石结晶度以及古地磁分析结果的变化特征,均反映了东昆仑阿拉克湖的古气候经过了从冷干到温湿的气候变化,而沉积物以伊利石和绿泥石为主以及相对较高的伊利石结晶度和偏低的磁化率值则说明早更新世阿拉克湖地区的气候总体以冷干为主.     

乌梁素海湖泊沉积物粒度特征及其环境指示意义

结合放射性同位素测年,在对乌梁素海湖泊沉积物粒度的分析基础上,结合黄河以及河套地区相关文献资料,探讨乌梁素海在自然和人类活动共同作用下的演变过程。乌梁素海沉积物中黏土（<4 μm）平均含量28.7%、细粉砂（4～16 μm）平均含量34.4%、中粉砂（16～32 μm）平均含量17.3%、粗粉砂（32～64 μm）组分平均含量14.1%、砂质组分（>64 μm）含量整体较低,平均含量为5.5%。沉积物不同粒级范围颗粒含量的相关性分析表明,在1965年左右（岩芯深度20 cm）乌梁素海沉积物组分特征发生了明显变化。基于此,结合前期对湖泊沉积物中元素含量特征的分析,利用粒径-标准偏差方法,通过对比黄河泥沙以及流域沉积物的粒度特征,研究了约1965年前后两个时段的沉积物来源。尽管乌梁素海湖泊沉积物主要来源于黄河携带的泥沙以及河套平原灌溉退水携带的大量流域表土侵蚀物质,但同一物源组分在1965年前后这两个不同的演化阶段具有不同的粒级特征。1965年之前,<19.95 μm的粒级组分反映了河套平原灌溉退水携带的流域表层侵蚀物质组分特征,而19.95～181.97 μm的粗颗粒组分反映了黄河径流携带的泥沙,后者决定了乌梁素海沉积物的粒级特征。1965年以来,这两种不同来源组分的粒级变细,灌溉退水携带的流域表土侵蚀物质（<5.71 μm组分）控制了湖泊沉积物的粒度特征,并与总排干入乌梁素海的水量变化、围湖建堤以及扬水站的修建等人类活动强度密切相关。总体来看,上世纪六十年代以来,乌梁素海湖泊沉积物的粒度组成受人类施加的影响已经超越了自然作用的影响。     

内蒙古东乌珠穆沁旗地区湖泊沉积物粒度特征及古气候意义

本文通过沉积物粒度分析,¹⁴C测年,光释光测年等手段,讨论内东乌珠穆沁旗地区晚更新世以来古环境和气候变迁。结果表明：该区近15ka以来经历4个阶段,约15ka.BP～5ka.BP为晚更新世至中全新世温暖湿润气候环境,气候有变干的趋势;5ka.BP～约500a.BP沉积缺失,反映干旱寒冷气候,从暖湿向干冷变化较快;约500a.BP～100a.BP气候由寒冷干旱向温暖湿润变化,中间有多次交替波动;距今近100年干旱到半干旱气候。内蒙古东北地区约15ka.BP以来气候环境变化具有一致性且与全球环境变化基本同步,仅在空间和时间上表现出单一复杂的差异特征。     

南海北缘早-中更新世之交新构造活动 及其区域对比*

文章根据一系列野外调查和年代测定以及地球化学与地球物理测试分析,阐述了南海北部早更新世湛江组和中更新世北海组的沉积相、化学组分、磁化率等特征,并描述了该区构造变形、褶皱、断裂和火山活动特点。研究结果表明,本区在0.9~0.7MaB.P.的早-中更新世转换期间(中国第三大构造-地貌阶梯主隆起期)发生了一系列构造活动,导致了沉积相由海陆交互相向陆相的转变、大陆风化和剥蚀作用的增强、海平面急剧下降、火山强烈喷发以及褶皱、断裂和不整合面的形成。这种事件群发性所指示的构造活化与中国大陆其他地区的记录相似,例如,黄土高原、青藏高原、华北、华东和西部;同时指示,青藏高原的阶段性隆升不仅导致其自身构造-地貌-气候的剧变,而且引起了周边地区乃至中国和东亚大陆环境的剧变。这种构造运动可能是在气候-构造旋回的规律下,受气候-构造耦合系统的控制,即受内外动力系统的控制,或全球构造系统和全球气候系统的控制。     

黄土粒度分布中的超细粒组分及其成因*

多个剖面的粒度测量表明,黄土高原的黄土和古土壤中普遍存在超细粒组分,其平均粒径大致0.4μm,在全样中的含量大致5 ％ ~6 ％。 超细粒组分的含量在黄土中低,在古土壤中高;并且同一地层自西北至东南增加,这些特征都显示超细粒组分的形成与成壤作用强度相关。一般情况下超细粒组分的粒度在黄土中粗,在古土壤中细。黄土高原各季节的现代天然粉尘中同样存在超细粒组分,然而干旱区成壤作用较少的天然降尘中基本不存在超细粒组分。以上特征说明,黄土中的超细粒组分的形成与成壤作用有关,成壤作用中次生矿物的粒度和含量特征也支持这一解释。     

敦煌盆地早更新世沉积物粒度分析、36Cl定年及其构造隆升意义

青藏高原早更新世末期的快速隆升对全球气候变化、中国西部盆山地貌形成与荒漠化的发展有着重大影响。高原东北缘敦煌盆地早更新世河湖相沉积物粒度分析和红色泥岩³⁶Cl 断代法定年结果表明：早更新世晚期（1.164 ~1.087 Ma B.P.）,青藏高原北部党金山快速隆升,砾石层和粗砂层发育,沉积速率加快;1.087~ 0.809 Ma B. P.,山脉隆升速度变缓,沉积速率降低;0.809 Ma B. P.以来,受山脉隆升的影响,敦煌盆地气候逐渐变得干旱,沙漠形成。区域分析表明,沉积速率所反映的中国中西部山脉隆升最新的年代存在差别,不同时期高原的隆升产生不同的气候效应。因此,构造隆升和气候变化的细节尚待进一步研究。     

黄河沉积物中稀土元素(REE)组成的粒度效应*

依据Stokes颗粒沉降原理将黄河利津水文站和汊河清八站的表层沉积物分别提取为<2μm,2~4μm,4~8μm,8~16μm,16~32μm和32~63μm的6个粒级,采用ICP-MS法对各个粒级沉积物的15个稀土元素进行测试。结果表明:黄河沉积物两个样品REE含量随粒度增大的变化趋势有细微差别,但总体随粒度大小呈"高—低—高"的不对称马鞍型分布,其中最高REE含量和最低REE含量分别位于<4μm的粘土粒级和4~16μm细粉砂粒级中; 各粒级沉积物经北美页岩标准化后,REE的配分模式一致,呈平缓的右倾型,相对富集轻稀土,明显的Eu正异常和Ce负异常。对各个粒级样品进行X射线衍射分析及体视镜下观测,石英含量随粒级增大而增加, 长石在8~16μm中含量最高,在16~32μm中,碳酸岩含量最高,随着粒级增大,重矿物含量逐渐增加,黄河沉积物REE随粒度的变化特征与粘土矿物对其吸附及流域碎屑沉积物不同粒级的矿物成分密切相关。     

泰国湾表层沉积物陆源碎屑的粒度特征及其展现的沉积动力环境

海洋碎屑沉积物的粒度特征是海底沉积动力环境的直接体现,是用来研究海洋动力环境变化的重要手段,尤其是陆架海底表层沉积物的粒度分布,对于研究沿岸和水柱底边界层现今海洋动力环境可起到重要作用。该项研究通过调查遍布泰国湾至湄公河口海底表层沉积物陆源碎屑的粒度分布特征,以期获得影响现今特定海域沉积作用的海洋动力环境过程。粒度分析的结果显示,泰国湾表层沉积物的陆源碎屑以细砂-细粉砂为主,分选总体较差,频率分布以正偏为主。其中,细砂-极细砂组分主要分布在曼谷湾和柬埔寨沿岸。湄公河岸外沉积物为细砂,且分选比泰国湾区域的沉积物要好。这些表层沉积物的粒度特征具有良好的环境变化指示作用。湄公河岸外分选较好、近于正态分布的中砂沉积物指示了波浪作用下的沉积环境。曼谷湾和柬埔寨沿岸分选较差的中砂-细砂粗粒沉积物反映了潮汐和波浪的共同作用;泰国湾东西沿岸区域分选中等、呈正偏态的极细砂-中粉砂沉积物体现了潮汐的控制作用;而泰国湾中部分选较差的沉积物则指示了表层洋流作用。研究表明,泰国湾和湄公河岸外表层沉积物陆源碎屑的粒度分布特征可用于区分不同海洋动力因素的控制作用,揭示出泰国湾的沉积动力环境主要受潮汐、波浪和洋流的共同影响,湄公河岸外的沉积动力环境主要受波浪的影响。     

莱州湾海洋沉积物粒度特征及其环境响应分析

基于20个柱状样粒度信息,文章对山东莱州湾海域1~3 m厚度的沉积环境展开了研究。莱州湾海域沉积物粒度组分以砂质和粉砂质为主,整体上分选性偏差,在沉积过程中受周边环境改造明显。莱州湾海洋沉积动力环境在粒度方面有较好的响应,柱状样粒度分布图反映不同海域沉积物所处的外力作用阶段各有不同,但总体上随着搬运距离增大,至中部浅海平原,概率累积曲线斜率逐渐变大,阶段分化愈发明显。莱州湾浅部海域共同环境敏感组分为3≤φ≤4,沿岸河流性质和泥沙输运路径对粒度组分影响明显。综合前人关于沉积速率的研究成果,表明莱州湾东部海域粒度组分阶段性变化与1855年黄河改道在时间上存在一定的对应关系。就沉积物形成环境而言,莱州湾中部海域沉积环境水动力较强,物质来源多样。屺坶岛—刁龙嘴海域沉积物的颗粒略粗,需要的临界起动速度较大,发生再悬浮的几率相对较小。黄河水下三角洲沉积环境比较动荡,能量不稳定,处于重力流后期,能量衰减并向牵引流转化。南部的水下岸坡在波浪、潮流作用下有一定量的泥沙淤积。     

Site formation processes at Donggutuo: a major Early Pleistocene site in the Nihewan Basin,North China

Understanding site formation processes is crucial for interpreting archaeological context patterns and hominin behaviour as these affect the preserved condition of a site and the integrity of archaeological remains. The fluvio‐lacustrine sequences in the Nihewan Basin of North China are rich sources of early Pleistocene archaeological sites, which offer an important opportunity to investigate human evolution and adapted behaviours in East Asia. Although many Palaeolithic sites have been reported from the Nihewan Basin, North China, few of them focus on site formation processes before interpreting the hominin behaviour patterns. Here, we present a site formation study of four archaeological layers (Layers 6D, 6C, 6B and 6A) in Trench 1 from the Donggutuo (namely DGT‐T1) site in the Nihewan Basin with an age of 1.1 Ma. Through the study of sedimentary contexts, spatial distributions of artefacts and fossils, intra‐assemblage category ratios, debitage size distributions, lithic abrasion, artifact orientation and planar dip, our results show that all the layers had been disturbed by low‐energy sheet wash across the lake shore setting, but to differing extents. The post‐depositional disturbance caused by water decreased from the lower to the upper layers, from Layer 6D to Layer 6A. This indicates that the archaeological remains in DGT‐T1 have not been subject to significant natural modifications and are thus suitable for studying early hominin behaviour in North China. Copyright © 2019 John Wiley & Sons, Ltd.     

全新世以来冲绳海槽北部S9孔粒度变化特征及其古气候响应

通过对冲绳海槽北部沉积物柱状样S9进行AMS 14C 测年和粒度分析,获取了全新世以来高分辨率的古环境演化记录.结果显示,千年尺度上,S9柱粒度组成呈现明显的两段式变化特征:10.5~8.0ka B.P.,平均粒径逐渐变粗并达到最高值,粉砂含量逐渐增加并达到最高值; 8.0~1.0ka B.P.,沉积物平均粒径呈现递减的趋势,粘土含量相对增加.S9柱粒度千年尺度上变化与区域海平面变化密切相关,显示了海平面对区域物质输运的控制作用.7.5ka B.P. 以来,海平面趋于稳定,粒度特征呈现出百年尺度上波动.S9柱粒度变化参数与源区指示季风降雨量石笋记录的 δ18O具有良好的相关性,7.5ka B.P. 以来持续减小的平均粒径对应持续减弱的区域夏季风降雨.此外,S9柱记录了约8.2ka B.P.,6.5ka B.P.,4.2ka B.P. 以及3.8ka B.P. 等多期粒度显著变细的百年尺度的气候事件,对应了区域季风降雨的减少时期.S9柱粒度组成信息揭示了全新世以来区域海平面变化及季风降雨的强弱对冲绳海槽沉积物组成的影响,同时也为利用海洋沉积物来重建区域季风降雨提供了有力的手段.     

长江口水下三角洲沉积物粒度组成及其在减沙背景下的响应

近年来长江口水下三角洲对入海泥沙减少的响应问题越来越受到关注。通过分析长江水下三角洲百年沉积速率的分布特征及位于水下三角洲泥质沉积区不同位置4个浅孔的粒度、~(210)Pb和~(137)Cs数据,探讨其对流域入海水沙变化及水动力变化的响应。研究结果显示,1954年后长江口北支萎缩是导致CDZS10孔所在区域沉积物粒度较其他3孔明显粗的主要原因。而CDZS10孔沉积物上粗下细则是由20世纪80年代三峡蓄水后长江入海泥沙显著下降、海洋动力明显增强引起的。另外,北支萎缩及三峡水库调蓄作用导致泥质区南移,并向杭州湾和嵊泗列岛延伸发展。     

淮北平原中更新世以来古气候和沉积环境演变：来自涡河流域沉积物粒度和地球化学的证据

通过对毗邻中国南北地理分界线的第四系标准孔岩芯进行粒度和地球化学研究，探讨了淮北平原中更新世以来的古气候变化和沉积环境变迁。研究表明淮北平原中更新世气候在暖湿与干冷(温凉）频繁交替中总体经历了从暖湿趋于干冷，与中国东部季风区北部的温带季风气候变化趋势属同相位演变，而与受控于亚热带季风气候的长江中下游及淮河源区古气候演变模式总体呈反相位。晚更新世，气候总体经历了干冷(即温干—严寒—干冷）、温湿、转向干冷，却表现出与以长江中下游及淮河源区气候演化格局更相似，而与中国北方气候总体上由暖湿向干旱化转变步调不一致。进入全新世，淮北平原与中国南北方气候均回暖，降水相应增多。涡河流域GBK1标准孔区域沉积环境总体上经历了中更新世早中期从半深湖演化到浅湖、滨湖，到晚期湖泊快速收缩直至消失，演化为泛滥平原或河流；晚更新世以来主要为河流和泛滥平原。淮北平原区域气候变化总体上对全球变化有着积极的响应，或许因其地处中国南北地理分界线边缘，致使其气候又具区域独特性。     

内蒙古黄旗海全新世湖泊沉积物粒度分析及其沉积学意义

对内蒙古黄旗海湖心、湖滨2个现代沉积剖面在前期磁组构研究的基础上,进行了沉积物粒度分析。结果显示,2个剖面从下到上都表现出粗颗粒含量逐渐增加的趋势,反映水动力逐渐增强。对比之前的磁组构结果发现,靠近湖心的HQW剖面,粒度与磁组构具有较好的对比性。HQW剖面的磁各向异性度等磁组构参数从下到上表现出逐渐增大的趋势,显示矿物定向和水流流速逐渐增强。另外,在20cm、40cm、65cm深度附近,粒度与磁组构参数都发生突然变化,表明存在水动力增大的异常沉积事件。HQE剖面的磁组构未能有效指示异常沉积事件,但其粒度分析中的细砂百分比含量和中值粒径在这些位置附近明显减小。若这是由同一异常沉积事件造成的,则表明异常沉积事件的沉积过程比较复杂,在研究异常沉积事件时不同的沉积部位需使用不同的研究方法。     

东阿拉伯海拉克希米盆地浊流沉积序列的粒度变化及其对中更新世气候转型的响应

阿拉伯海印度沉积扇是世界第二大海底扇,保存着来自喜马拉雅和喀喇昆仑等山系的新生代风化沉积物,是研究印度季风和南亚地区环境演化的理想材料。通过对2015年3~5月完成的IODP 355航次U1456钻孔A段总长345.36 m沉积物（约1.8 Ma以来）的沉积特征分析,发现其为典型的浊流沉积。通过对757个样品高分辨率的粒度测试,揭示研究区沉积序列在构造时间尺度上的粒度变化主要受到印度季风降水控制,阿拉伯海深海沉积物的粒度变化可作为一个新的季风演化的替代指标。从1.80~1.18 Ma到1.18~0.10 Ma,浊流沉积物的堆积速率降低,粒度变细,揭示了更新世印度季风强度的阶段性减弱。在沉积序列上,砂组分的变化周期从约41 ka向更长周期转化,推测东阿拉伯海U1456A钻孔沉积物序列在中更新世的粒度变化可能是对印度季风气候转型的响应。

     

The Early Pleistocene Praetiglian and Ludhamian pollen stages in the North Sea Basin and their relationship to the marine isotope record

In this paper, the currently accepted correlation of the Early Pleistocene Ludhamian stage of England with the Tiglian‐A sub‐stage of the Netherlands is challenged. Recent investigations of Early Pleistocene marine North Sea deposits from a borehole near Noordwijk (the Netherlands) yielded evidence from molluscs, dinoflagellate cysts and sporomorphs for an alternation of warm‐temperate and arctic intervals within the Praetiglian and Tiglian stages. Marine equivalents of the terrestrial‐based pollen sub‐stages Tiglian A and B have been recognised in the upper part of the sequence. A Praetiglian age can be assigned to the lower part of the sequence on the basis of mollusc analysis. Within the Praetiglian, an alternation of warm and cold phases has been recognised from both the dinoflagellate cyst and molluscan records. Three cold phases within the Praetiglian are tentatively correlated with marine isotope stages (MIS) 96–100. The molluscan assemblages provide evidence for climate forcing of the sea level: highest sea levels are reached in the warm‐temperate intervals. Within the Praetiglian, an interval with an acme zone of the dinoflagellate cyst Impagidinium multiplexum, is correlated with the Ludhamian and tentatively linked to MIS 97 and/or MIS 96. The cold molluscan assemblages from the Noordwijk borehole include an acme zone of Megayoldia thraciaeformis, the first and only occurrence of this North Pacific bivalve in the North Sea Basin. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.