中亚黄土沉积与西风区末次冰期快速气候变化

气候快速变化过程与机制一直是古气候研究的热点科学问题,随着不同地区高分辨率地质记录的增多,年代学方法的改进,此类快速气候变化事件的区域差异性日益突出,对比和认识这些区域之间的变化细节,有助于认识快速气候变化的规律和驱动机制。文章以中亚黄土为主要研究对象,根据黄土沉积特征与现代气候特征,将中亚黄土分为西部、北部和东部3个亚区,在总结中亚西风区黄土古气候研究进展的基础上,回顾了近年来中亚地区末次冰期西风区气候突变事件研究现状与问题,初步探讨了在亚轨道尺度上末次冰期快速气候变化发生过程和机制。结果表明,粒度、矿物学、地球化学等指标均指示中亚这3个黄土亚区末次冰期确实存在千年尺度的快速气候波动信号,但在年代和变率上存在区域差异,这种差异除了缺乏精确的年代学控制外,还与区域水热组合和区域地形结构有关。这些冷暖的快速气候变化与北大西洋高纬地区冰盖收缩扩张、西伯利亚高压强度和范围的变化导致风动力变化和西风带南北迁移有关。今后需进一步加强高分辨率年代序列的建立,进一步遴选中亚黄土中有效的、能够独立反映风力强度、源区信息、古温度、古降水等代用指标,并结合古气候模拟试验研究其驱动机制。

     

川西高原黄土记录的末次冰期气候变化

川西高原位于高原气候区和季风气候区的过渡位置,该地区的气候特征对于认识青藏高原对周边气候的影响具有重要意义。通过对漳腊黄土剖面的¹⁴C年代测试、地层对比,结合粒度-年龄模型建立了剖面的年代序列。测试了粒度、色度、磁化率和碳酸盐等指标,建立了剖面的气候演化序列。结果表明,剖面记录了104 ka以来的气候变化过程。漳腊黄土粒度在MIS（深海氧同位素阶段）3和MIS4阶段的中值粒径接近,分别为17.6 μm和17.7 μm,反映了期间有一次高原隆升。漳腊黄土粒度曲线记录了多个粒度变粗和变细事件,粒度在H（海因里希）2时明显粗于H1,表明受到了高纬气候系统的影响。另外还存在2个明显的粒度变细事件,分别发生在处于MIS3的28~31 ka和42~45 ka,是低纬气候系统影响的结果。漳腊黄土研究结果表明川西高原气候系统影响因素的复杂性。     

北京西山末次冰期旋回次生黄土初步研究

北京西山是中国末次冰期旋回风成黄土与古气候研究的经典地区除风成黄土外,该区各种次生黄土也十分发育,由于后者的堆积速率较大,其环境变化的分辨率更高。次生黄土中Ｓ１古土壤由３层古土壤夹两层黄土构成,Ｌ１中的古土壤由两层古土壤夹１层黄土组成。经年代测定和古气候分析,Ｓ１中的３层古土壤分别可与深海氧同位素５阶段中的３个暖期对比,Ｓ１中的两层黄土可与５阶段中的两个次阶段对比。     

北京西山末次冰期旋回次生黄土初步研究

北京西山是中国末次冰期旋回风成黄土与古气候研究的经典地区。除风成黄土外 ,该区各种次生黄土也十分发育 ,由于后者的堆积速率较大 ,其环境变化的分辨率更高。次生黄土中S1古土壤由 3层古土壤夹两层黄土构成 ,L1中的古土壤由两层古土壤夹 1层黄土组成。经年代测定和古气候分析 ,S1中的 3层古土壤分别可与深海氧同位素 5阶段中的 3个暖期对比 ,S1中的两层黄土可与5阶段中的两个次阶段对比。     

末次间冰期以来对宁黄土剖面的热释光测年

利用细颗粒热释光技术对陇西黄土高原会宁黄土剖面末次间冰期以来黄土、古土壤的8个样品进行了年龄测定,并在此基础上分别利用线性内插和多项式回归方法建立了会宁剖面深度-年代时间模式,以2种模式计算的S0/L1、L1/S1、S1/L2界线年龄与SPECMAP深海氧同位素1/2、4/5、5/6阶段的界线年龄可较好对比,这为末次间冰期以来会宁地区古气候演化的深入研究提供了基本时间框架。     

末次间冰期以来沙漠-黄土边界带移动与气候变化

位于现代季风区边缘的沙漠－黄土边界带，具有高度不稳定性。末次间冰期以来历经多次北进南退移动和暖湿、冷干变化。依据古风成砂－黄土－古土壤叠覆更替的沉积序列和磁化率等气候代用指标分析，对末次间冰期以来，尤其是特征时期边界带的位置进行了讨论。其中，盛冰期时移动幅度最大，南界可能达３０°Ｎ左右；末次间冰期和全新世气候鼎盛期最靠西北，南界在古长城以北。全球冰期－间冰期波动导致的气候变化以及东亚冬夏季风强弱变化是控制边界带移动和气候变化的根本因素。     

倒数第二次冰期气候不稳定性的黄土记录

自格陵兰冰芯的氧同位索曲线发表以来,有关“轨道”以下尺度(即千年级)气候变化历史的研究工作,在全球范围内已做了许多。这些工作较为一致地证明,尽管不同区域内短尺度气候变化的特点不一定相互一致,但冰期气候不稳定性现象还是普遍存在的。但是,迄今为止,有关这方面的研究工作主要集中在末次冰期,因此,气候不稳定性是否存在于第四纪的其它冰期尚不得而知。最近,我们对会宁李家源剖面黄土沉积的S2～L2段落做了详细的采样和粒度分析,样品间距为2cm,粒度分析结果如图l。会宁李家源剖面位于黄土高原西部,S2～S2的总厚度为45m。其中L2的厚度约17m,与L1的厚度大致相当。L2堆积期为倒数第二个冰期,从深海和其它地质     

末次冰期苏北平原和东延海区的风尘黄土沉积

长江三角洲北翼苏北平原和东延海区,晚更新世晚期顶部地层普遍为一层暗绿色至黄褐色的硬质粘土层。本文通过对苏北平原硬质粘土层与西部丘陵区下蜀黄土的地层对比以及粒度、地球化学、矿物组合、微体古生物和抱粉、石英颗粒表面电子显微镜扫描、１４C测年等实验分析的综合研究,讨论了其成因和年代问题,指出该硬质粘土层为末次盛冰期风尘黄土堆积物经次生变化而演变形成,同期的风尘黄土在黄海、东海海底和陆架区也有堆积,为下蜀黄土在东部平原区和海区的延续。     

天山乌鲁木齐河源末次冰期以来气候变化与多年冻土的形成

末次冰期以来,乌鲁木齐河源气候变化幅度较小,一直处于较为稳定的寒冷气候条件下。埋藏腐殖质土的存在说明末次冰期以来河源区的地层在加积,在寒冷气候条件下,地层的加积导致了共生多年冻土的形成。根据轻矿物学方面的证据及与前人工作的对比,认为末次冰期时乌鲁木齐河源区多年冻土下界的位置应在2100ma.s.l.附近,约比现代多年冻土的下界低900m。     

漓江流域末次冰期以来气候环境变化研究进展

为更好地认识漓江流域过去气候环境变化,更好服务于漓江流域未来气候环境预测、生态环境建设及资源环境可持续发展,本文对漓江流域末次冰期以来的气候环境研究现状进行了总结和综述。总结了年代学、现代过程研究、古气候环境重建和古人类演化方面的进展及存在的问题,并对下一步的研究方向进行了分析和探讨。希望能促进华南地区过去气候环境变化研究,并对经济社会可持续发展提供借鉴和参考,助力桂林可持续发展创新示范区建设。     

陇西盆地末次冰期黄土粒度特征及其环境意义

顺着风成堆积物搬运的主导方向,对黄土高原西部的末次冰期以来的24个风成堆积物剖面的粒度进行了系统分析,对比各个粒度指标,分析了粒度的空间分布特征,提取了最为敏感的粒度指标,并在南北向大断面上建立了砂的百分含量与沙漠距离的数学模型,该模型与黄土高原中部有所不同。     

中原末次冰期间冰阶以来的古季风气候变迁

中原邙山黄土地层以巨厚的马兰黄土为特色。本文研究了末次冰期间冰阶以来邙山黄土－古土壤序列的粗颗粒含量和磁化率值曲线反映的冬夏季风变迁及其相互关系,发现在万年尺度上夏季风增强对应于冬季风减弱,冬季风增强对应于夏季风减弱,但在千年尺度上冬季风变化比夏季风强烈得多,而且末次间冰段开始时冬季风减弱明显早于夏季风增强。通过中原黄土记录与深海及冰芯Ｏ同位素记录的对比,发现短时间尺度气候变化阶段明显具有很大的区域性特征,它们不能简单地进行等时性全球对比,而应该通过各自独立的时间标尺来建立古气候变化的远距离联系。     

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     

青海湖地区冰消期以来气候变化的黄土记录

青海湖周围堆积着很多黄土和风沙沉积,这些风成沉积序列是过去气候变化的良好记录.相对于湖泊沉积,这些沉积物受到的研究较为薄弱.对青海湖南岸的黄土堆积进行了光释光年代学、磁化率、Fe/Mg值、粒度和有机质含量等气候替代性指标测量.在具有绝对年代标尺控制的基础上,结合气候替代性指标变化特征的分析,表明冰消期以来青海湖地区的古气候经历了多次的冷暖和干湿变化过程:14～9 ka间气候前期相对冷干,后期转为凉干,其中可能在11 ka左右存在一次暖湿事件;9～2.5 ka间气候呈暖湿状态;2.5 ka以后的地层扰动较大.黄土和湖泊沉积记录的环境变化过程具有可比性.     

苏北盆地浅钻沉积物磁化率与粒度记录的末次冰消期以来的环境变化

通过对苏北盆地YZ浅钻沉积物磁化率和粒度指标的分析,揭示了区域气候环境的变化过程和特征。研究结果表明,16.7～13.5 cal kaBP气候相对温暖湿润;13.5～11.2 cal kaBP为一个较为显著的冷干期;11.2~1.1 cal kaBP为一整体气候相对稳定期,以温暖湿润为特征;另外,还记录到了多次的气候波动事件,其中较为显著的为YD事件和发生于3.0 cal kaBP的气候事件。研究结果与中国西南贵州董歌洞石笋和格陵兰GRIP冰芯等记录有着较好的对比,但在细节上存在着一定的差异,这反映了研究区的气候环境变化具有自身的区域性特征,同时也反应了与全球气候变化的一致性。     

末次冰期河流下切行为对气候变化的响应模式

末次冰期是距离人类最近的一次冰期,气候异常寒冷且存在高频高幅波动,河流系统如何响应冰期气候的变化值得关注与研究。基于河流系统对气候变化的敏感响应,传统的经典地貌理论认为河流下切在河流阶地形成过程中起着至关重要的作用,河流的下切行为发生在间冰期或者冰期向间冰期的过渡阶段,堆积行为发生于冰期,然而近年来最新的河流地貌研究成果表明,末次冰期河流下切较为普遍。首先对河流阶地形成的传统模式进行总结分析,认为单纯的构造驱动模式存在不合理性,气候也发挥着重要的调节作用;单一的气候变化无法驱动多级且高差较大阶地的形成,地壳抬升往往是必要因素;气候变化是引发河流堆积-下切行为转换形成河流阶地的关键因素。其次通过前人的研究案例总结出末次冰期河流下切行为响应气候变化的三种模式：(1)气候的高度不稳定性引发大规模的洪水事件驱动河流快速下切;(2)快速隆升区气候高频波动叠加构造抬升驱动河流下切;(3)沿海平原地区海平面大幅度下降驱动河流下切。这三种模式对于理解末次冰期河流系统对短尺度高频气候变化的响应以及对河流阶地成因的判断具有十分重要的指导意义。     

末次冰期东亚季风快速波动的模式与成因

通过对位于东亚季风区中东部与西部边缘的两个高分辨率黄土剖面记录的对比研究，发现它们不仅捕捉到了20个Dansgaard Oeschger事件与6个Heinrich事件，而且黄土记录与GRIP冰芯记录的这些快速气候波动基本上是同步的。暗示在整个末次冰期，东亚季风气候同样存在千年—百年尺度上的快速波动。所不同的是，西面的沙沟剖面对这些快速气候波动的反应比东面的王官剖面敏感。结合末次冰期中国黄土记录的先前研究结果，我们发现，自西向东Dansgaard Oeschger旋回的幅度逐渐变小，推测这主要是由西风与东亚夏季风共同作用所造成的。     

最后4个冰期旋回中国黄土记录的东亚冬季风变化

开展高分辨率的黄土记录研究, 是揭示过去气候变迁和变率的主要途径.选择黄土高原中部的灵台和赵家川剖面, 对L5以上的黄土-古土壤序列进行了石英颗粒的提取和粒度分析.结果表明, 石英粗颗粒(> 43μm) 体积分数变化揭示了最后4个冰期旋回东亚冬季风存有的快速变化特征, 并同深海氧同位素记录具有良好的对应关系; 然而, 在每一个冰期时段, 石英粗颗粒体积分数的变化幅度和频率存有较大差异, 可能意味着对应的冰期下垫面状况和气候系统内部的非线性响应机制并不相同.值得注意的是由石英粗颗粒体积分数反映的东亚冬季风变化, 在某些时段不仅同磁化率记录的夏季风变化不协调, 而且同深海氧同位素记录存有明显差异.深入研究这种由不同代用指标反映的古气候变化间的差异, 对理解黄土记录的全球性意义显得尤为重要.      

末次间冰期以来洛川黄土天然剩磁记录的可靠性

地磁倒转和漂移不仅是研究地球动力学的重要手段之一,也能使地磁年代框架更加准确。通过对洛川黄土剖面L1、S1进行详细的岩石磁学、古地磁研究,结果表明:L1、S1中主要的载磁矿物是磁铁矿,但赤铁矿也可能携带稳定的特征剩磁;洛川黄土剖面能够记录Blake漂移,并发生于(123±2)ka。通过S1中1 092~1 240cm处6套平行样品的古地磁结果,表明洛川黄土难以记录Blake漂移的形态学特征;L1未记录到Mono Lake和Laschamp漂移,但是在175cm处识别出1次明显的地磁异常事件,年代约17.9ka。我们认为该地磁异常事件应为Hilina Pali/Tianchi漂移。此外,导致同一极性事件在不同地区记录产生差异的可能原因有中国黄土存在千年尺度的沉积间断、较低的沉积速率及黄土剖面所处地理位置的不同。同一剖面平行样品间地磁漂移形态学存在差异,可能是由于极性漂移期间较低的古地磁场强度抑制了黄土剩磁记录能力所致。