中国东部(105°E以东)第四纪冰川研究回顾、进展及展望

中国东部(105°E以东)第四纪冰川及其演化可为中国东部乃至东亚地区古气候环境重建提供基础信息及关键证据,正确认知冰川发育条件及正确运用冰川遗迹判别标准又是重建中国东部第四纪冰川及其演化的关键。中国东部中低山地第四纪期间冰川发育与否,即泛冰川论与有限冰川论的争议由来已久。近年来,山东与周边地区中低山及沿海丘陵带的"第四纪冰川"研究波澜再起。在较系统地回顾中国东部第四纪冰川研究历史及新近出现争议的基础上,结合冰川发育条件、山地冰川地貌组合、判别原则与识别依据、中国东部数座中高山地存在无争议且形态清晰的冰川地形及其测年资料以及东亚古气候环境演化记录等再次指出:中国东部仅有台湾山地、长白山、贺兰山与太白山等数座主峰海拔超过2 500 m的中高山地保存有晚更新世以来的冰川作用地形。其余山地及海拔更低的丘陵带在第四纪期间任何一次冰川作用中均未达到与当时冰期气候相耦合的高度,不存在泛冰川作用。已报道的"冰川遗迹"皆为各种形似地质地貌现象的系统误判,其确切成因及环境意义有待深入探讨。     

中国第四纪冰川研究的回顾与展望

自从20世纪30年代李四光先生提出庐山和中国东部山地的第四纪冰期理论以来, 关于中国东部山地是否发生过第四纪冰川的问题困惑着国内外的地学工作者, 并为此展开了旷日持久的争论. 20世纪80年代, 经过大量的实地考察和室内分析工作, 在施雅风、崔之久和李吉均等撰写的<中国东部第四纪冰川与环境问题>一书中, 对中国东部第四纪冰川得到以下基本认识: 1)确认在中国东部有确切证据的古冰川遗迹仅在陕西太白山、吉林与朝鲜接壤的长白山、台湾的雪山和玉山等, 而在庐山及中国东部海拔2 000 m以下的山地在第四纪期间从来没有发生过冰川; 2)"泥砾"是"混杂堆积"的一种, 某些疑似的古冰川地形完全可以用其它非冰川成因予以解释, 所谓的冰川沉积多数情况下是季风气候条件下的古泥石流堆积; 3)中国东部第四纪环境发生过很大变化. 第四纪冰期中中国北方多年冻土南界向南扩展约10°, 到达长城一线, 中国东部地区年平均温度降低10～12 ℃. 喜冷动物群如猛犸与披毛犀则向南分布得更远, 到达长江口一带. 海平面下降约140 m, 古海岸远离现代海岸达600 km. 由于冬季风加强, 气候以干冷为主, 不利于冰川发育; 4)根据过去几十年的资料, 中、晚更新世中国西部山地发生过3～5次冰期, 但不存在统一的大冰盖. 因为青藏高原非常年轻, 只是在0.8 Ma BP之后才抬升到海拔3 000 m以上, 进入冰冻圈并发育冰川. 中国在全球变化研究特别是古全球变化研究中处于得天独厚的地位, 中国学者在黄土研究、青藏高原隆升、山地冰芯等方面已取得丰硕成果.     

中国第四纪冰川研究的现状与争议——兼记首届“中国第四纪冰川与环境变化”研讨会

冰川是塑造地表形态最积极的外营力之一, 对第四纪冰期与间冰期旋回中冰川进退留下的丰富且形态独特的冰川地形的研究, 不仅能重建古冰川时空演化的规律, 在构造活跃的山区还可为山体抬升提供重要的理论参考. 2012年8月, 中国从事冰川地貌与环境变化研究的学者相聚兰州, 总结了以技术定年为主要特征的第四纪冰川研究新阶段取得的成绩与突破, 并探讨了现阶段工作的重点及未来的发展方向. 与会代表认为, 可对冰川地形进行直接定年的测年技术的发展与应用, 促进了我国第四纪冰川研究的发展, 现阶段及今后应着重加强与开展如下几个方面工作: 1)精确年代学框架的建立是现阶段我国第四纪冰川研究的重点; 2)青藏高原及周边山地最老冰碛的追溯及其年代测定是回答我国第四纪冰川开始发育的关键, 也是理解青藏高原构造抬升与冰期气候耦合的内在要求; 3)我国东部(105° E以东)第四纪冰川与环境问题需作进一步的研究与澄清, 科普工作亟待加强.     

中国东部中低山地有无发育第四纪冰川的可能性?

1 研究历史 第四纪冰川是第四纪研究的一个特殊方面,由于已经消失,必须推理阐明.不同的研究者只能提出不同认识,这在科学界应属正常现象.人们经过长期深入研究,以真理为依归,扬长避短,弃伪存真,认识终会改进与趋同.中国东部海拔2500m以下中低山地是否流行过第四纪冰川,是地学界长期以来争论的关键问题.2500m这个界线是周廷儒院士(1982)首先提出的.     

近20年来中国第四纪冰川研究的进展

本文从宏观和微观两个方面介绍了第四纪冰川作用的新发现，指出第四纪早冰期即可能是第四纪的开始，其下限年龄为３．４－２．５ＭａＢ．Ｐ．，并将我国某些地点的冰期进行了对比，提出了第四纪冰期今后的研究方向。     

贡嘎山第四纪冰川遗迹及冰期划分

在对贡嘎山现代冰川和古冰川考察研究的基础上，结合定位观测分析，对该区第四纪冰川遗迹进行了深入讨论，划分出三次冰期，即中更新世早期的倒数第三次冰期，中更新世晚期的倒数第二次冰期和晚更新世的末次冰期，以及全新世的新冰期和小冰期。提出在早更新世时，由于山体未达到当时冰川发育的雪线高度，所以未发育冰川；中更新世早期的冰期冰川为半覆盖式冰川类型，规模不大；中更新世晚期的冰期冰川是本区最大冰川作用时期，形成网状山麓冰川，东坡冰川曾达磨西台地；晚更新世冰期冰川以山谷冰川为主，以后规模逐次缩小。     

西康高原东部第四纪冰川之初步观察

西康高原东部之地貌已达壮年中期或晚期,宽谷缓山在在皆是。惟其中常有较高之山拔海达四千公尺以上。最高者如世界闻名之木雅唝噶山高达七千余公尺。在此高山中拔海五千公尺以上之区多有现代冰川,终年积雪不化。而在五千公尺以下四千公尺以上之区则常有第     

第四纪冰川年代学以及新技术研究的现状、问题与趋势

一百多年来,新技术的运用和认识水平的不断提高,给第四纪冰川研究带来重大变化,研究方法和内容大致经历了两个阶段：早期的研究者采用野外地质地貌调查方法,定性描述冰川地貌和冰碛物沉积特征及其分布,根据冰川遗迹的相对位置和风化程度划分了4~6次经典冰期;20世纪80年代开始到21世纪初的近30年间,采用放射性碳、光释光和电子自旋共振、宇宙成因核素暴露年代,以及火山灰钾氩法/裂变径迹等测年技术测定冰川地貌及其相关沉积物的数值年代。其他新技术的不断涌现,定量化描述冰川遗迹,解决了许多以往第四纪冰川研究不能解决的问题,还发现了不少新的科学问题。结果表明：1）相当于深海氧同位素3阶段的大规模冰进、末次冰盛期（Last Glacial Maximum,简称LGM）、末次冰期早阶段的时代和倒数第二冰期的时代在全球范围内可以对比;北美洲、南美洲和青藏高原最老的冰期时代大约1 Ma。2）采用3S技术（GPS、GIS和RS）并结合野外调查,发现海洋性冰川作用区冰下磨蚀量与冰流速成2次方的定量关系,定量描述古冰川分布和平衡线的空间变化,最近和未来将采用数值模型并结合野外调查模拟山地冰川的面积、体积和平衡线等对气候变化的响应和反馈作用,并进一步提高实验室测年水平,对冰碛物精细测年,以利全球冰期对比和古冰川气候模拟。

     

梵净山第四纪冰川地质研究

屹立在黔东湘西低山丘陵上的梵净山,第四纪历史上发生过多次冰川流行,从山上到山下保存有一套完整的冰川遗迹.根据此次所作冰碛物ESR测年资料分析,确认梵净山冰川有过六次冰期(含一次冰缘期),其年代下限依次是133 Ka、236 Ka、392 Ka、654 Ka、960 Ka及1 728 Ka.梵净山地区各冰期的ESR测年数据,与喜马拉雅及青藏高原各冰期的ESR年代十分吻合;同时该区最近两次冰期的年代,还与黔桂地区25万年来两次冰期旋回的铀系法测年数据高度一致.因此梵净山极有可能成为中国东部第四纪冰川研究的热点.     

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.     

东天山黑沟流域冰川沉积序列及OSL测年研究

黑沟源于东天山最大现代冰川作用中心博格达峰的南坡. 在第四纪冰期与间冰期旋回中,该流域的冰川均发生过多次规模较大的进退,在谷中留下了较为完整的冰川沉积序列. 这些冰川地形包含有重要的古气候变化信息,对其研究可重建黑沟流域的冰川演化史. 应用OSL对该流域的冰川沉积物进行定年,测定结果表明冰水沉积物（沙质透镜体）比冰碛物更适宜应用单片再生剂量（SAR）测年技术进行测定. 基于测得的年龄并结合地貌地层学原理可初步得出：晚第四纪期间,黑沟流域共发生了5次规模较大的冰川作用,分别为全新世期间的小冰期（16世纪以来冷期的冰进）与新冰期（距今3~4 ka的冰进）,末次冰期晚冰阶（MIS 2）与早冰阶（MIS 4）以及倒数第二次冰期（MIS 6）.     

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。     

新疆阿尔泰山哈纳斯河流域及其邻域第四纪冰川作用

根据新疆阿尔泰山哈纳斯河流域及其邻域第四纪冰川遗迹的类型和特征,哈纳斯河流域第四纪时期至少发生过5次明显的冰川事件,即倒数第三冰期,倒数第二冰期,倒数第一冰期(末次冰期),新冰期和小冰期。其中,更新世的3次冰川作用规模巨大,倒数第三冰期的冰川呈半覆盖式,倒数第二冰期和倒数第一冰期时发育了长达96km以上的大型山谷冰川。古冰川属于冰温高、活动性大和侵蚀能力强的温冰川。从新到老,每次冰期的雪线下降幅度一次比一次大。     

Climatic and environmental variability during the termination of the Last Glacial Stage in coastal eastern Australia: a review

By comparison with the Northern Hemisphere, there is a paucity of high-resolution, continuous records extending into the Last Glacial Maximum from the Southern Hemisphere. With specific reference to coastal eastern Australia, there are long records of paleoclimatic and paleoenvironmental variability available from the tropical north and temperate south. However, there are significant spatial gaps between such records: in particular, until relatively recently, little attention had been paid to the subtropics. This review paper summarises understanding of regional paleoenvironmental and paleoclimatic variability in coastal eastern Australia during the termination of the Last Glacial Stage, with the aim of highlighting gaps in the current state of knowledge. Recommendations for future research are prioritised to answer knowledge gaps in understanding climate variability in eastern Australia between ca 33–18 kyr BP.     

The morphology and late Quaternary paleogeomorphology of the continental shelf off Sydney,NSW

Shallow seismic-reflection profiling and proton-precession magnetometry have been conducted over the continental shelf off Sydney between Broken Bay (in the north) and Bate Bay (in the south) as well as over part of the upper continental slope in the area east of the coastline between Narrabeen and Port Hacking. In this area, four major paleodrainage channels incise the bedrock, within the coastal estuaries and on the inner and mid-shelf:

1. the Hawkesbury paleo-watercourse, which is joined offshore by four lesser paleochannels, that we call the Newport, Mona Vale, Narrabeen and Long Reef paleo-watercourses;

2. the Parramatta paleo-watercourse, which is joined by the Bondi paleo-watercourse;

3. the Botany paleo-watercourse and

4. the Georges paleo-watercourse, which is joined under the Kurnell Peninsula land isthmus by the Cooks paleo-watercourse, and then by the Hacking paleo-watercourses in Bate Bay.

Of these paleodrainages, only that of the Hawkesbury River has discernible expression at depths >120 m, the sea-level low and inferred paleo-shoreline of the Last Glacial Maximum (LGM) at ca 20 ka. Some of the lesser paleo-watercourses are manifested only at depths shallower than the ?120 m paleo-shoreline and include those of the Maroubra paleo-watercourse and the combined Manly/North Head paleo-watercourses. Paleochannels detected below the LGM shoreline are those of:

• the ancestral Hawkesbury River;

• the minor Peak paleo-watercourse east of Coogee, which is discernible at depths shallower than the ?100 m isobath and is maintained to depths greater than ?210 m; and

• the minor Island paleo-watercourse whose head terminates at ～?140 m east of Bronte, lies entirely below the LGM paleo-shoreline, and can be traced to a depth of ?260 m.

Based on the paleotopographic and sediment-infill geophysical records obtained, 10 stages in the evolution of the paleo-watercourses are proposed.     

Late Quaternary environmental phases in the Eastern Cape and adjacent Plettenberg Bay-Knysna region and Little Karoo, South Africa

Four major climato-environmental phases have been identified in the Eastern Cape, Plettenberg Bay-Knysna region and Little Karoo between somewhat before ∼40 000 cal. a BP and the present: the Birnam Interstadial from before 40 000 cal. a BP until ∼24 000 cal. a BP; the Bottelnek Stadial (apparently equating with the Last Glacial Maximum) from ∼24 000 cal. a BP until before ∼18 350 cal. a BP; the Aliwal North (apparently equating with the Late Glacial) from before ∼18 350 cal. a BP until ∼11 000 cal. a BP; the Dinorben (apparently equating with the Holocene) from ∼11 000 cal. a BP until the present. The evidence for, and the characteristics of, these phases is briefly described.