青藏高原及周边地区MIS 3中期冰进探讨

随着ESR,OSL以及CRN等新技术被应用到第四纪冰川测年,青藏高原及周边山地的许多地区建立起了第四纪冰川演化的年代序列,研究人员在青藏高原南缘和东缘发现末次冰期最大规模古冰川作用出现于末次冰期的间冰阶(MIS 3),而不是末次冰期晚阶段(MIS 2)。对该区域内已获得的测年资料进行总结,发现在兴都库什山、喜马拉雅山、昆仑山、念青唐古拉山、唐古拉山、喀喇昆仑山、横断山、祁连山、天山、帕米尔高原以及台湾山地等(共30个点)都存在MIS 3山地冰川前进的年代数据,其中,虽有部分点的数据精度和可靠性不高,但不可否认青藏高原及周边山地曾发生MIS 3山地冰川前进的事实,且多数年代数据都集中于MIS 3中期。通过年代学资料与古环境记录的综合分析,笔者初步得出: 在季风环流控制区,MIS 3(中期)冰进可能是由于该阶段中期的冷期(也可能是古里雅冰芯记录中47~43kaB.P.两次冷事件的直接作用)结合较丰富的亚洲季风降水造成; 在西风环流主要控制区,如天山、帕米尔地区与西昆仑山,虽然在MIS 3时由于冰盖退缩,高纬度的冷高压减弱,使得西风急流北支北撤,西风强度有所减弱,但相对LGM时大洋的温度还是较高,蒸发旺盛,因而西风环流可为上述地区带来较多的降水,配合MIS 3中期的低温致使冰川前进。用多种技术方法交叉对冰川遗迹进行系统定年,是现阶段第四纪冰川研究面临的重要内容,还应注意季风与西风气候系统下冰川演化模式可能存在的异同。     

青藏高原第四纪冰川作用及其气候响应的讨论

关于青藏高原和周边山地第四纪冰川作用及其气候响应存在不同观点。一些学者认为老冰期主要发生在氧同位素奇数阶段; MIS 3和早全新世存在规模较大的冰川前进; 南亚季风对青藏高原冰川作用起主导作用(水汽驱动)。另一些学者则认为青藏高原冰川作用主要对应于氧同位素偶数阶段; 冰川发育是构造隆升-冰期气候耦合的产物(低温驱动)。本文基于现有的陆地生成宇宙核素(TCN)和光释光(OSL)等年代结果总结了不同时间尺度和不同类型冰川波动与气候变化历史的对比, 并对几个关键的争议问题做了讨论。结果表明, 在不同类型冰川区和不同时间尺度下, 冰川作用在湿润期和低温期都有可能发生, 但总体上主要与低温相对应。青藏高原冰川对气温的响应似乎更为敏感。MIS 3冰进规模较大可能是降水较多结合冷期(或冷事件)降温所致, 显示了印度季风降水和气温波动对高原冰川的共同作用。早全新世冰进也与印度季风和北半球冷事件关系密切。目前的测年数据还没有推翻"冰期发生在氧同位素偶数阶段"这种传统认识。当前急需更多精确的数字定年工作, 以不断更新对青藏高原冰期时代及其气候响应机制的了解。     

滇西北山地末次冰期冰川发育及其基本特征

对滇西北海拔4 000~4 500 m 山地的第四纪冰川发育和平衡线高度进行了研究. 结果表明: 古冰川发育主要依托海拔4 000~4 300 m的夷平面,早中期发育小型的冰帽以及流入四周谷地的山谷冰川,晚期主要发育规模较小的冰斗冰川. 冰川主要发育期为末次冰期,古冰川平衡线、山体最高峰以及夷平面的高度显示,冰川发育所依托的夷平面在末次冰期时超过古平衡线,二者差值为50~400 m,为冰川发生提供了良好的地形与地势条件. 冰川规模演化表明,滇西北地区多处山地MIS 3中期的冰川规模大于末次冰盛期（LGM）,可能与MIS 3中期较强南亚季风带来较丰富的降水有关. 古气候研究资料以及研究区的冰期系列表明,滇西北海拔4 000~4 500 m山地末次冰期的冰川作用是构造和气候相耦合的结果.     

中国冰川积累与水汽来源补给分析

利用冰川编目数据和NCEP/NCAR再分析资料, 对中国及周边地区水汽通量、中国冰川地理分布情况、大气环流途径和降水分布进行分析, 发现中国冰川水汽来源复杂, 不同地区各季节存在不同的大气环流控制. 这说明不同地理位置的冰川所指示的气候信息是不同的, 大约以30° N和100° E为界, 中国西北部主要受西风环流影响, 冰川发育的水汽主要源于西风环流. 以横断山脉为界, 横断山脉以西, 即30° N以南和100° E以西的区域, 主要受印度季风控制, 冰川发育水汽主要源于印度洋、阿拉伯海和孟加拉湾; 横断山脉以东区域, 受东亚季风控制, 冰川发育水汽主要来源于太平洋和南海; 横断山脉、念青唐古拉和青藏高原东部地区受印度季风和东亚季风共同控制, 冰川发育水汽主要来源于孟加拉湾和南海. 不同地区冰芯积累量的变化与该地区夏季季风环流指数的变化具有较好的一致性.     

中更新世全球最大冰期与中国沙漠扩张

位于青藏高原和西北干旱区交界带的沙沟黄土剖面, 详细记录了0.8 Ma BP以来东亚季风系统和沙漠演化的历史. L6黄土层中, 中值粒径和砂粒含量表明当时冬季风极端强盛, 沙漠大规模扩张, 其范围仅次于末次冰期最盛期. 在0.6～0.7 Ma BP以前(即深海氧同位素MIS16阶段), 北半球高纬度大陆冰盖大规模扩展, 全球冰量达到最大, 并且西伯利亚冰盖的扩展, 还使得西伯利亚高压增强; 同时, 青藏高原上也发育了最大规模的冰川, 从而强化了西风和东亚冬季风. 其结果造成了中国季风边缘区的沙漠扩张. 虽然全球冰量和青藏高原是影响沙漠演化的重要因素, 但在不同的时段其机制可能有所不同, 也不能忽略其它因素的影响.     

中国现代冰川平衡线分布特征与末次冰期平衡线下降值研究

青藏高原及周边山地拥有地球上最高大且最广阔的高山高原,是除两极外最大的现代冰川作用中心,这也使得中国成为中低纬度地区现代冰川最发育的国家之一. 现代冰川平衡线分布具有纬度地带性特征,在青藏高原上还呈不对称的环状. 根据相关研究资料估算,中国末次冰期最盛期时的冰川面积约为50×10⁴ km²,是现代的8.4倍. 基于平衡线处年降水量和夏季平均气温（6-8月）之间的相关关系重建的中国西部（105° E以西）末次冰期最盛期时的平衡线分布图与现代的相似. 在青藏高原内部与西北部,平衡线下降值在500 m以内,小的仅为200~300 m;在青藏高原东南边缘下降值约800 m,最大可达1 000~1 200 m. 天山与阿尔泰山平衡线下降值均在500 m左右. 中国东部（105° E以东）没有发育现代冰川,仅有数处中高山地,如贺兰山、太白山、长白山与台湾山地保存有确切的末次冰期冰川地形,末次冰期最盛期时的平衡线下降800~900 m,大于青藏高原、天山与阿尔泰山地区的下降值. 根据中国东部末次冰期的平衡线分布图以及相关的古气候与古环境研究资料,海拔2 000 m以下的中低山地在第四纪期间任何一次冰川作用中都不具备冰川发育所需的地势条件.     

青藏高原若干地点的第四纪冰川年代学* ——深切怀念孙殿卿院士

青藏高原第四纪冰川时空演化问题广受关注。应用宇宙成因核素暴露年龄测定方法开展高原古冰川的年代学研究,对青藏高原聂拉木、唐古拉山、义敦海子山和折多山等4个地区的第四纪冰碛物进行了\{¹⁰ Be\},²⁶ Al和²¹ Ne暴露年龄测定,获得了青藏高原不同地点第四纪冰川发育的年代学数据,结果表明青藏高原出现了多期第四纪冰期,分别为YD事件、末次冰期晚阶段、末次冰期早阶段、倒数第2次冰期和倒数第3次冰期。     

MIS 3时期青藏高原东南部稻城古冰帽冰进事件研究

深海氧同位素3阶段（Marine Isotope Stage 3,MIS 3）是全球气候演化过程中特殊的时期,对深入认识区域古气候、古环境演变具有重要意义。青藏高原东南部稻城古冰帽是第四纪冰川作用历史和古气候研究的理想区域,许多学者在该区进行了冰川地貌学和年代学研究。目前,该区域在MIS 3阶段是否存在冰川前进事件仍存在争论。现着重从洞穴石笋、高原冰芯、海洋沉积、古湖孢粉等记录来总结我国MIS 3阶段的气候环境状况,并搜集高原及周边地区MIS 3阶段冰进事件的记录,结合稻城古冰帽区已发表的MIS 3阶段的年代数据来探讨稻城古冰帽区MIS 3阶段的冰川前进的可能性。结果表明：稻城古冰帽区MIS 3阶段（43~53 ka）发生了大规模冰进事件,这可能是由于该冰帽区处于相对冷湿环境且受到了西南季风的影响。本研究可为区域气候重建与环境演变提供新的依据。     

季风亚洲末次冰期的古冰川遗迹

季风亚洲末次冰期可统一称为大理冰期,古冰川首次出现于东亚海岸山地,内陆高山高原则冰川规模缩小。早期大理冰期冰川规模大于晚期,是季风亚洲的特色。古雪线在亚洲东海岸形成向南弯曲的大槽,是大理冰期夏季风衰弱、海陆的干湿对比加剧以及东亚大槽南移的结果。53000—27000aB.P.之间为萨拉乌苏-卡尔金斯克大间冰段,气候冷暖多变,西伯利亚冻土融化,华北平原为喜冷云杉林占据,内陆湖水面普遍升高。构造运动对古冰川发育有明显影响。青藏高原大冰盖是不存在的。     

黔西高原末次冰期晚期古植被及西南季风演变

黔西高原的长时间序列孢粉记录比较少,限制了对该地区末次冰期晚期古植被及西南季风演化过程和机制的认识。本研究通过对黔西高原一个连续的古湖泊沉积物孢粉记录的分析,并结合AMS14C测年,重建黔西高原末次冰期晚期古植被及西南季风演化。结果表明:轨道尺度上,MIS3 (氧同位素3阶段)中晚期,黔西高原主要为木本、草本植物,喜湿的针叶树种较多,西南季风较强。MIS2 (氧同位素2阶段)期间,喜湿的针叶树种减少,而草本、蕨类植物增多,指示气候冷干,西南季风减弱。千年尺度上,黔西高原西南季风响应于北大西洋冰漂碎屑事件及H3 (Heninrich 3)、H2 (Heninrich 2)和LGM (Last Glacial Maximum)事件,导致西南季风减弱,喜湿的针叶树种减少。通过对比发现,东亚夏季风和西南季风在轨道及千年尺度上协同演化,二者均响应于北半球高纬度太阳辐射变化及北大西洋冰漂碎屑事件。在19～18 cal ka BP,黔西高原经历最冷干气候,西南季风减弱,木本、草本植物近乎消失,而同期东亚夏季风增强,说明西南季风和东亚夏季风在冰后期上存在反相位关系。     

Timing and style of Late Pleistocene glaciation in the Queer Shan,northern Hengduan Mountains in the eastern Tibetan Plateau

Glacial landforms and sediments provide evidence for the existence of two Late Pleistocene major glacial advances in the Queer Shan, northern Hengduan Mountains in the eastern Tibetan Plateau. In the current study, optically stimulated luminescence and electron spin resonance dating results reveal that the two glacial advances occurred during Marine Isotope Stage (MIS) 3 and the Last Glacial Maximum (LGM) in MIS 2, respectively. Geomorphic evidence shows that the glacial advance during MIS 3 was more extensive than that in MIS 2. This glacial advance is synchronous with other glaciated areas in the Himalaya and Tibet, but contrasts with global ice volumes that reached their maximum extent during the LGM. Glaciers in the Queer Shan are of the summer accumulation type and are mainly fed by precipitation from the south Asian monsoon. Palaeoclimate proxies show that during MIS 3 the south Asian monsoon strengthened and extended further north into the Tibetan Plateau to supply more precipitation as snow at high altitudes. This in turn led to positive glacier mass balances and caused glaciers to advance. However, during the LGM, despite cooler temperature than in MIS 3, the weakened south Asian monsoon and the associated reduced precipitation were not as favourable for glacier expansion as in MIS 3. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

沙鲁里山更新世冰川作用及西南季风波动对末次冰期冰川作用的影响

地处南亚季风区的沙鲁里山地区保留有丰富的第四纪冰川作用遗迹。文章通过ESR对冰碛物直接定年,结合冰碛地貌形态及其风化程度差异,结果表明沙鲁里山地区可能经历了4次规模较大的冰川作用。它们的ESR年代大约为19～16kaB.P.,48～43kaB.P.,135kaB.P.和571kaB.P.,分别与深海氧同位素第2、第3、第6、第16阶段对应。自沙鲁里山最早冰川作用(571kaB.P.)以后,该区经历了较大规模的抬升作用。MIS2和MIS4期间西南季风微弱,降水稀少,气温严寒,南亚季风区冰川发育受到一定限制。MIS3早期和晚期夏季风强盛,降水丰富,温度较高,水热平衡状况有利于冰川发育;MIS3中期气温较低,夏季风较强盛,降水较丰富,这种冷湿组合的气候条件有利于冰川发育。南亚季风区,MIS3期间的冰川前进规模不亚于甚至在某些区域超过了末次盛冰期,其主要原因可能是受制于夏季风的降水差异。     

玉龙雪山冰川沉积序列OSL定年

位于青藏高原东南缘的玉龙雪山分布有欧亚大陆纬度最低的海洋型冰川,其主峰及周边地区保存了大量清晰完整的第四纪冰川遗迹。研究该区第四纪冰川作用遗迹及其冰川作用史,具有重要的理论与实际价值。应用光释光（OSL）测年技术对玉龙雪山冰川沉积物进行了定年,结合前人研究资料,重建玉龙雪山冰川作用史。研究结果表明：玉龙雪山东麓的末次冰期冰碛物主要形成于晚更新世末次冰期最盛时期,其平均年代约在25ka,西麓末次冰期冰碛物形成年代约为50ka,对应于深海氧同位素3阶段中期（MIS3b）。而倒数第二次冰期的年代在240ka左右,处于中更新世晚期,对应于MIS8阶段,当时玉龙雪山存在多条复式山谷冰川。该研究可为玉龙雪山第四纪冰川作用历史的重新认识以及光释光测年技术在该区的应用提供基础资料。     

中国冰川分布的地理特征

中国冰川分布，在西北形成了冰水绿州景观，在塔里木盆地和雅鲁藏布江周围形成5个巨大的冰川集结中心，用“冰川覆覆盖度”评价，干旱山区的高山有较大的冰川发育能力。“冰川中值”标志的冰川分布高程，向青春高原内部逐渐抬升。冰川的进退幅度，向低能量冰川区域小，冰川形在型因地而异，分化成“高山型”和“高原型”两大类型组合。     

Palaeoglaciation of Bayan Har Shan,northeastern Tibetan Plateau: glacial geology indicates maximum extents limited to ice cap and ice field scales

Key locations within an extensive area of the northeastern Tibetan Plateau, centred on Bayan Har Shan, have been mapped to distinguish glacial from non‐glacial deposits. Prior work suggests palaeo‐glaciers ranging from valley glaciers and local ice caps in the highest mountains to a regional or even plateau‐scale ice sheet. New field data show that glacial deposits are abundant in high mountain areas in association with large‐scale glacial landforms. In addition, glacial deposits are present in several locations outside areas with distinct glacial erosional landforms, indicating that the most extensive palaeo‐glaciers had little geomorphological impact on the landscape towards their margins. The glacial geological record does indicate extensive maximum glaciation, with local ice caps covering entire elevated mountain areas. However, absence of glacial traces in intervening lower‐lying plateau areas suggests that local ice caps did not merge to form a regional ice sheet on the northeastern Tibetan Plateau around Bayan Har Shan. No evidence exists for past ice sheet glaciation. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Estimation and analysis of the surface velocity field of mountain glaciers in Muztag Ata using satellite SAR data

Muztag Ata is a mountain known as the “Father of glaciers” in the west of China. However, its glacier flow pattern has never been studied. In this paper, the velocity of mountain glaciers on Muztag Ata is mapped by two methods (InSAR and offset-tacking) using SAR data. This map provides a detailed view of the features of glacier motion on Muztag Ata. A special effort was also made to assess the accuracy of the glacier velocity estimates. To ensure the accuracy of the derived results, the validation of the results was conducted over two glaciers (Saliymek Glacier and Kuksay Glacier). The two methods yielded similar results that agree well with each other. The patterns of glacier velocity on Muztag Ata suggest that mountain topography, westerly winds and the monsoon have a strong influence. Our results show that motion of glaciers in the southern and western regions of Muztag Ata is faster than that in the northern and eastern regions. Eleven glaciers were identified, along which glacier velocities exhibited distinctive behavior in terms of the spatial variability of the glacier motion. The occurrence of the local flow maxima and minima at consistent locations over different parts of different glaciers suggests that the subglacial topography, glacier size and glacier orientation affect the overall flow patterns. The velocities are very low in the surface debris cover of some glaciers, which suggests debris cover has an impact on glacier motion.     

中国西部山岳冰川MIS3b冰进的初步探讨

对横断山的沙鲁里山、祁连山东段的冷龙岭、天山西段托木尔峰南麓的阿特奥依纳克河流域等3个地区7个研究点的第四纪冰川作用开展了深入研究,应用ESR测年技术在7个研究点特定的地貌部位共获得12个对应于MIS3(56~36 ka BP)的测年结果,且年龄基本上都对应于MIS3b(54~44 kaBP).结合已有的研究资料,并对MIS3气候特征进行综合分析,研究表明:MIS3强大的季风环流带来的丰富降水与MIS3b冷阶段的组合是川西高原的沙鲁里山与祁连山东段冷龙岭MIS3b冰进的主要原因,而天山西段阿特奥依纳克河流域MIS3b冰进则是不稳定的西风波动带来的丰富降水所致.这3个地区沉积有该次冰进的冰碛物.