中国黄土研究新进展 (三)时间标尺

作者对宝鸡黄土剖面的粒度组成以10cm 为间隔进行了系统的采样和分析,并以这条粒度曲线为基础,建立了一条适合黄土高原各代表性剖面的轨道调谐时间标尺。据此对37个古土壤的顶、底年龄作了估计。在建立这条时间标尺的过程中,各古地磁界线的K-Ar 年龄值基本保持不变。时间标尺建立后,对地轴倾斜度和岁差的特征周期进行了滤波,发现滤波曲线与理论计算值有很好的匹配。对比已有的两条深海轨道调谐时间标尺,宝鸡剖面时间标尺在时间分辨率及滤波曲线与理论计算值相匹配方面具有一些明显的优点。     

云南鹤庆钻孔揭示的西南季风轨道尺度演化

文章在运用自动轨道调谐方法确定鹤庆钻孔时间标尺的基础上, 首先分阶段探讨鹤庆钻孔碳酸盐指标的 演化特点, 然后采用频谱分析和滤波分析方法, 通过对鹤庆钻孔碳酸盐沉积记录的分析, 探索西南季风轨道尺度的 演化规律。综合分析结果显示: 天文因素是影响西南季风演化的重要因素, 但并非惟一因素, 西南季风的演化中存在着中更新世转型和1. 55MaB. P. 附近的转型, 后者推测与青藏高原隆升及全球冰体积变化有关; 在西南季风演化的不同阶段出现100ka, 73ka, 66ka, 54ka, 41ka, 30ka, 23ka, 19ka,15ka 和10. 7ka 等周期。     

长江三角洲上新世以来磁性地层及天文调谐年代标尺

长江三角洲地区的磁性地层认识存在很大不确定性.为建立一个可靠的年代标尺,为区内沉积环境和气候演化研究提供约束,在年代地层和磁性地层基础上,以频率磁化率为信号源、ETP为靶曲线,通过轨道调谐方法对区内LZK1孔开展了天文年代标尺研究,建立了年代序列框架.结果显示,M/B界线埋深约为143.0 m、Ga/M界线埋深约为219.0 m、Gi/Ga界线埋深约为296.6 m.受气候和沉积环境控制,沉积旋回特征清楚,沉积速率具有明显的阶段性.调谐后的频率磁化率显示了显著的125 ka、96 ka、41 ka、23 ka、22 ka、18 ka等轨道周期,并在轨道周期上与ETP曲线高度相关,相关性超过了95%检验标准.100 ka、41 ka和23 ka周期的带通滤波曲线与偏心率、斜率和岁差在振幅和相位上吻合较好,但局部时间段有差异,可能与低沉积速率、沉积速率突变或短时间尺度的地层缺失等因素有关.研究表明,在具有短暂沉积缺失的持续沉降区域,只要保证样品分辨率,可以通过轨道调谐方法建立可靠的年代框架.      

轨道调谐建立西宁厚层黄土堆积时间标尺的探索

青藏高原东北部西宁-互助地区堆积的厚层黄土是认识高原第四纪环境演化和气候变化的重要信息载体。对西宁泮子山厚层黄土钻孔（181.7m）进行了间隔5cm的采样,在实验室测量了全部样品的粒度,以粒度和北半球高纬太阳辐射数据为材料,选择古地磁年龄作为独立年代控制点,采用改进的自动轨道调谐方法,建立了西宁黄土早更新世以来天文轨道调谐的时间标尺。调谐后的粒度时间序列与ETP曲线在轨道周期上高度相关,在一定程度上证明了轨道调谐方法建立西宁厚层黄土堆积年代标尺的可行性。泮子山厚层黄土的沉积速率在1.0Ma前后发生了明显变化,1.0Ma以来沉积速率的相对高值可能反映了粉尘源区的干旱化程度增强,也指示了亚洲中部和青藏高原干旱环境的急剧发展。西宁厚层黄土年代标尺的建立,对深入认识晚新生代亚洲干旱气候发展过程和青藏高原的环境演化具有积极意义。     

泥河湾盆地基于粒度气候指标的轨道调谐时间标尺

泥河湾盆地东部出露一套厚近百米的以湖相为主的地层.我们测量了洞沟剖面的粒度和磁化率.通过磁化率记录的对比, 我们可以将前人确定的古地磁界线转移到我们的深度坐标上来, 并建立了初步的时间标尺.样品中粒径在20~50μm之间的颗粒含量时间序列可以与ETP曲线对比, 即低含量对应高ETP值.这样的对比意味着在北半球夏季太阳辐射量相对增加的时期, 进入泥河湾盆地沉积物中的风尘物质减少了.这与已知的北方风尘的演化历史是吻合的, 所以我们认为粒度(20~50μm) 含量是泥河湾盆地沉积物中比较可靠的古气候变化的替代性指标.对于沉积速率相对高的时段, 即 > 780ka的地层, 我们尝试用轨道调谐的方法建立了高分辨率的时间标尺.新的粒度(20~50μm) 含量时间序列滤波获得的20ka和41ka的周期成分与岁差及地轴倾斜度的理论值可以重合.这显示洞沟剖面的粒度(20~50μm) 含量记录可以作为轨道调谐的气候曲线.      

大洋铁锰结壳年代框架模型的天文调谐校正：方法与应用

海山铁锰结壳是记录古海洋环境演化的重要载体,建立可靠且高分辨率的年代框架是解译其中信息的关键。结壳定年有多种方法,但是在定年范围、定年精度及准确性等方面仍各具局限性。地球轨道印记法及天文调谐校正技术是建立结壳高分辨率年龄框架的有效途径,为利用结壳研究万年尺度的古气候与古海洋环境演化提供了可能。首先对结壳的现有定年方法进行了简要回顾和总结,重点综述了地球轨道印记法及天文调谐校正技术,并分析了各种天文检验与调谐方法在结壳中的适用性与可靠性。认为探究结壳记录中天文信号的影响因素、选择合适的环境替代指标并高分辨率提取其空间序列等,是应用地球轨道周期印记法为海山结壳建立可靠年代框架亟待努力的方向。     

南海ODP1148站中中新世(12～18.3 Ma) 天文调谐的年代标尺

ODP1148站深海沉积岩心的磁化率记录显示出较强的周期性变化规律．研究发现,中新世和渐新世的深海地层物性参数具有很强的斜率周期．Shackletoneta1．利用这一规律,以北半球高纬太阳辐射曲线作为天文调谐的目标,以ODP154航次的深海沉积岩心的磁化率记录作为调谐对象,将磁化率的极大值与北半球天文辐射的极小值相对应,建立了14～34Ma的天文调谐的年代标尺．采用相同的方法,利用南海北部ODP1148站深海沉积岩心的磁化率记录和北半球高纬太阳辐射曲线建立了南海中中新世天文调谐的年代标尺．调谐后的磁化率记录显示了很强的斜率周期和较强的岁差周期,并与太阳辐射在这2个记录上高度相关,此外偏心率周期在磁化率记录中也较显著．调谐后1148站的浮游有孔虫事件年龄与ODP154航次采用相同的天文调谐方法获取的事件年龄异常接近,而与传统方法获取的生物地层事件年龄有较大差距,这在一定程度上证明了利用天文调谐的方法建立中新世深海地层年代标尺的可行性．     

洛川黄土序列时间标尺的初步建立

对厚１４０ｍ的洛川坡头黄土剖面黄土层以５ｃｍ，古土壤层以３ｃｍ系统采样，全部样品进行了室内磁化率测量。以黄土序列磁化率变化作为古季风气候变化的代用指标，根据第四纪冰期的Ｍｉｌａｎｋｏｖｉｔｃｈ理论，利用轨道调缠绵的方法初步建立了洛川黄支的时间标尺。通过古地磁场倒转时间的检验以及与宝鸡黄土序列时间标尺对比，表明本文所论述的时间标尺适用于该地区古环境演化的研究。     

始新世以来地球轨道偏心率的演化

地球轨道要素的变化已作为确定地质年表的一种重要依据。应用地球轨道参数变化理论计算值来进行小波分析,结果清楚地展示出偏心率值约100ka、405ka、1Myr和2.3Myr等周期成份的随时间变化特征,100ka和405ka周期的振幅强度的变化成反相位关系,2.3Myr周期对100ka和405ka周期成份有调制作用。0—51Ma范围内变化较为稳定的地球轨道偏心率值的变化分析可以为地质年龄的划分和对比提供一定的参考。     

煤田三维地震勘探测量的技术方法探讨

以实例介绍了三维地震勘探测量中各项作业限差的关系、复测校差的关系以及测点坐标系转换关系.依照规范及限差控制标准,讨论了控制点布设、导线布设的精度计算以及作业方法.通过对极坐标法误差的计算论证了放样点误差主要是由测角误差引起.     

柴达木盆地自然伽玛曲线记录的古气候变化对太阳辐射响应关系的对比研究

采用柴达木盆地达参1井自然伽玛(GR)曲线,建立了2 85MaBP以来的轨道调谐时标.对GR曲线、深海记录和黄土记录与太阳辐射曲线时频域的多维谱分析及奇异谱分析结果表明:达参1井GR曲线相对于太阳辐射的滞后时间短于深海及黄土记录3～4ka,GR曲线记录的岁差周期成分更为显著,且与太阳辐射在岁差周期上显示了更强的相关性.表明盆地古气候演化受到太阳辐射岁差周期强烈影响,具有低纬陆地记录的特征,而与深海记录和黄土记录受轨道倾斜周期和全球冰量变化的重要影响有别.     

2.5Ma以来地球轨道参数变化对黄土粒度变化的线性驱动

本文对2.5Ma以来宝鸡黄土剖面粒度曲线与ETP曲线做了互功率谱和凝聚函数分析,以期反映风力强度与地球轨道参数变化的关系。结果表明,2.5Ma以来粒度记录中始终存在着与地轴倾斜度、岁差呈线性响应的41000a、23000a和19000a周期;同时,在0.6—0.0MaB.P.时段存在与偏心率呈线性响应的0.1Ma周期,在2.5—1.6MaB.P.时段存在与偏心率0.4Ma呈线性响应的周期。上述结果佐证了地球轨道变化对内陆古气候变化的线性驱动作用,但该理论不能解释在约0.9—0.6MaB.P.和1.6MaB.P.前后出现的二次较大的主导气候周期转型事件。     

青藏高原冰芯研究进展

青藏高原习研究是恢复该地区古气候、环境变化的有力手段,近年来取得了显著的成就。对青藏高原冰芯研究在稳定氧同位素、冰川积累量、冰芯的断代以及冰芯记录的环境指标等四个方面的研究进展进行了详细的评述,总结了冰芯记录所恢复的气候、环境变化研究成果,并对当前青藏高原冰芯研究中存在的问题和今后的发展趋势进行了探讨。     

East Asia winter monsoon variations on a millennial time‐scale before the last glacial–interglacial cycle

Grain size and magnetic susceptibility measurements on samples from a typical loess–palaeosol sequence on the central Chinese Loess Plateau are used to reconstruct the Pleistocene East Asian monsoon climate. The coarse‐grained fraction, i.e. the weight percentage > 30 μm of the bulk grain‐size distribution, is used as a sensitive proxy index of the East Asia winter monsoon strength. On the basis of an absolute time‐scale, time‐series variations of this proxy show that winter monsoon strengths varied on millennial time‐scales during the periods 145–165, 240–280, 320–350, 390–440, 600–640, 860–890, 900–930 and 1330–1400 kyr BP. The wavelength of these climatic oscillations varied between 1.89 and 4.0 kyr, as is shown by spectral analysis using the multitaper method. Although numerical simulation experiments show that high frequencies also can arise from measurement errors in the grain‐size analysis, the frequencies prove to be sufficiently stable when the spectral analysis is repeated with a different number of tapers. For the time being, we do not correlate these climatic oscillations with palaeoclimatic records in the North Atlantic deep‐sea sediments because both time‐scales need to be further improved. Our data, however, certainly demonstrate that millennial‐scale East Asian winter monsoon variations in the last 1.4 million years can be detected from terrestrial loess records. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

洛川黄土记录的最近2500ka东亚冬夏季风变化周期

对厚约１４０ｍ的陕西洛川坡头村黄土剖面进行间距３～１０ｃｍ的系统采样,测量了全部样品的磁化率和粒度,选择〉３０μｍ颗粒百分含量和磁化率分别作东亚冬,夏季风强度变化的替代性指标,以新建立的时间标尺为基础,分析了最近２５００ｋａ以来东亚季风变化的周期特征。结果表明,第四纪东亚冬,夏季风变化时间序列包括含有１００ｋａ,４１ｋａ和２３ｋａ地球运动轨道要素变化的周期,同时包含有约８０ｋａ,５６ｋａ和３０ｋａ     

第四纪时期东亚季风变化的动力机制

本文作者主张：古气候演化的动力机制研究应从动力因子和动力过程两个方面人手。通过对比东亚冬季风、夏季风、印度季风及全球冰量变化的时间特征和频率特征，我们得到以下认识：１)大致在过去０．８Ｍａ这个时段，东亚冬、夏季风基本上具同相位、同周期的互为消长演化特征；２)东南季风演化具０．１Ｍａ的主导周期，而印度季风变化则以较短周期为主；３)东亚冬、夏季风与全球冰量变化在时间范畴上可作很好的对比，尤其是这三者均含有主导性的０．１Ｍａ周期。在此基础上，本文提出东亚季风演化的“全球冰量驱动模式”，并初步讨论了东亚季风变化对全球冰量变化响应的动力过程。     

渭南黄土剖面的年龄测定及十五万年来高分辨时间序列的建立

作者对渭南黄土剖面连续采取的样品进行了系统的_１４Ｃ和ＴＬ年龄测定，测得的_１４Ｃ年龄做了δ_１３Ｃ校正和日历年龄校正，并与ＳＰＥＣＭＡＰ比较，取得了很好的结果。根据测得的年龄，Ｓ０底部１４３ｃｍ处的_１４Ｃ年龄为１０３００ａＢ．Ｐ，即全新世起始于１０３００ａＢ．Ｐ．；Ｌ１可划分五层，其中Ｌ(１－２)和Ｌ(１－４)为古土壤层，Ｌ(１－２)顶部_１４Ｃ年龄为２２０００ａＢ．Ｐ．，深度为３６１ｃｍ，Ｌ(１－４)．底部有一层明显的碳酸盐结核，其ＴＬ年龄为５１９１０ａＢ．Ｐ．，深度为６４０Ｃｍ；Ｌ１底部的ＴＬ年龄为７３０００ａＢ．Ｐ．，深度为８５５ｃｍ，这便是马兰黄土的起始年龄；Ｓ１底部为１３４５００ａＢ．Ｐ．，深度为１２１６ｃｍ。与深海沉积物氧同位素阶段对比，马兰黄土相当于１—４阶段，Ｓ１相当于５阶段。