中国西部末次冰期以来冰川、环境及其变化

晚更新世以来,由于青藏高原及其周围山地的上升,中国西部的气候愈来愈干冷,冰川发育受到抑制。末次冰期最盛时,雪线比今日低300—1500m,古冰缘下限比今日低300—1400m,高山带的气温比今日低3—7℃,高原外围地区低8—10℃。青藏高原从13000aB.P.开始气候变暖,6000aB.P.高温期时冰川强烈退缩或消失,4000—3000aB.P.气候又再次变冷进入全新世新冰期和现代小冰期。目前气候又开始变暖,大部冰川又转入后退时期。     

末次冰期以来中国自然环境变迁及其与全球变化的关系

末次冰期我国西部的冰川长度比现代冰川长2—5倍,雪线低300—1080m;东部多年冻土区南界在33°20′—33°40′N,青藏高原多年冻土区东北部的下界在海拔2200—2600m 处;黄、东海海平面下降130—155m;经向环流加强,北方冷空气增强。末次冰期以后冰川阶段性退缩,多年冻土区阶段性缩小,海平面间歇性上升;8000—6000aB.P.为高温期,出现2—5m 高海面,5600—5000aB.P.气温短暂下降,海平面突然回落,冰川有所前进;3000aB.P.的新冰期和15—19世纪的小冰期,气候、冰川和海平面都有显著变化。哺乳动物的绝灭和迁徙是自然和人为双重影响的结果。这些变化都是全球变化的表现。     

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。     

北美东部威斯康星中、晚期古环境与气候变化的甲虫化石证据

北美Laurentide冰盖于末次冰期的大部分时间在北美东北部一直存在,冰盖的活动对北美东部冰期时的环境和气候有很大的影响。甲虫分析表明,北美东部中纬度地区在威斯康星中、晚期的气候以寒冷为主,中间分别在42000aB.P.,34000aB.P.和28000aB.P.出现3次明显的气候变暖。此区威斯康星中期气候冷暖波动的幅度和出现的时间可以与同期的格陵兰冰芯记录及北大西洋Heinrich事件对比。     

末次冰消期晚期青藏高原东北部气候变化

我国最大的内陆封闭湖泊青海湖的沉积岩芯为研究末次冰期/全新世过渡期间青藏高原东北部的环境变化和季风降水演变提供了连续高分辨率环境档案。对两孔岩芯的多学科研究结果表明:大约14000～11600aB.P.期间气候干冷,湖泊的自生碳酸盐和有机质生产率远低于全新世;季节性入湖径流量在11600aB.P.突然增大;从10700aB.P.起,夏季蒸发量突然增大,干旱化作用导致碳酸盐滩湖环境;区域降水量在10000aB.P.的增大结束了滩湖环境,标志了早全新世温暖较湿气候的开始。全新世早期的青海湖水深比现在要浅20m左右,表明那时的有效湿度显然比现在要低很多。14000～10000aB.P.期间青海湖水深不超过6m,说明在末次冰消期的这一时段中,青藏高原东北部没有形成大规模冰融水。在10700～10000aB.P.期间突发的干旱事件与西欧的新仙女木事件(YoungerDryas)年代相当,但没有气候变冷的证据。青藏高原东北部末次冰消期的气候变化表现了明显的阶段性特征和有效湿度的突然改变。区域季风降水量和夏季温度的变化决定了该过渡期的这种变化格局。     

末次冰消期晚期青藏高原东北部气候变化

我国最大的内陆封闭湖泊青海湖的沉积岩芯为研究末次冰期/全新世过渡期间青藏高原东北部的环境变化和季风降水演变提供了连续高分辨率环境档案。对两孔岩芯的多学科研究结果表明:大约14000～11600aB.P.期间气候干冷,湖泊的自生碳酸盐和有机质生产率远低于全新世;季节性入湖径流量在11600aB.P.突然增大;从10700aB.P.起,夏季蒸发量突然增大,干旱化作用导致碳酸盐滩湖环境;区域降水量在10000aB.P.的增大结束了滩湖环境,标志了早全新世温暖较湿气候的开始。全新世早期的青海湖水深比现在要浅20m左右,表明那时的有效湿度显然比现在要低很多。14000～10000aB.P.期间青海湖水深不超过6m,说明在末次冰消期的这一时段中,青藏高原东北部没有形成大规模冰融水。在10700～10000aB.P.期间突发的干旱事件与西欧的新仙女木事件(YoungerDryas)年代相当,但没有气候变冷的证据。青藏高原东北部末次冰消期的气候变化表现了明显的阶段性特征和有效湿度的突然改变。区域季风降水量和夏季温度的变化决定了该过渡期的这种变化格局     

长白山古冰川、冰缘地貌的研究

白头山是中国东部发育末次冰期冰川的代表性地点之一。它发育在70000aB.P.形成的火山锥体上。遗留有古冰斗、冰川槽谷、终碛垄等遗迹,地形雪线高度为海拔2200m,属火山口(锥)冰川,时代为晚更新世晚期。该区是中国东北两大现代冰缘区之一,属中纬度垂直冰缘带,冰缘营力以寒冻风化为主,发育了十多种冰缘地貌类型。冰缘带的下限可确定在暗针叶林的下界,约与年平均气温0℃的等温线相一致。     

用古植被面貌重建桂林3. 7万年以来的气候变化

末次冰期自37kaB. P.以来至9kaB. P.时段内,对桂林一带的影响主要是降温及降雨量减少,平均气温最低7～ 9℃ ,比现今低10～12℃ ,其间虽有波动,但未发现有冰川的证据。9～ 8kaB. P. ,桂林气候发生突变,在1ka 的时间内,平均气温的变化幅度达12～ 13℃ ; 8kaB.P. 时桂林年均气温升至21～ 22℃ ,比现今高2～ 3℃ ; 3. 69kaB. P. 时,气温升到最高,年均气温达22～ 23℃ ,比现今高3～ 4℃ ,年均降雨量也相应发生一定的变化      

小冰期以来中国季风温水川对全球变暖的响应

中国的季风温冰川主要分布在青藏高原东南部,冰川覆盖面积为１３２０３ｋｍ＾２,占我国冰川总面积的２２．２％。由于这类冰川的特性,对气候变暖极为敏感,自小冰期最盛时（１７世纪）以来,温冰川区平均升温０．８℃,冰川面积减小相当现代面积的３０％,为３９２１．２ｋｍ＾２,预估中国季风温冰川区２１００年的升温值２．１℃,届时冰川面积将减少７５％,达９９００ｋｍ＾２左右,考虑到降水增加趋势等因素,实际冰川退缩比     

基于孢粉的新疆全新世植被重建

本文选择我国干旱的新疆地区为研究区域,运用全球植物功能型分类系统(PFTS)、生物群区化定量技术(Biomisation)和600个地层孢粉样品,重建全新世14个时段的生物群区。以20世纪80年代以来采集的地层孢粉原始记录进行收集、归并和统计分析(主要包括孢粉类群、样品百分比数据、测年记录和与地理坐标有关的信息等),同时利用Digitizer图像数字化软件恢复少数已发表的孢粉学文献的孢粉图式,获得建立孢粉数据库需要的相关数据信息,最终建立起新疆全新世孢粉数据库,共获取29个地层孢粉样点的600个样品,设计了54种新疆植物功能型和13种新疆生物群区类型。共重建出7种生物群区类型: 荒漠草原(DEST)、灌木荒漠(DSDE)、平原草甸(PLME)、草原(STEP)、针阔混合林(NBMX)、山地草甸(MOME)和常绿针叶林(EVNF)。从重建结果看,整个全新世,新疆平原地区一直处于温带干旱、半干旱气候条件控制之下,植被以荒漠、荒漠草原和草原为主,在相对湿润时期,如1000aB.P. ,1500aB.P. ,2500aB.P. ,5000aB.P. ,6000aB.P.和10000aB.P.等时段,植被多以荒漠草原或草原类型出现; 在更加干旱时期,如500aB.P.,2000aB.P.,3000aB.P. ,4000aB.P. ,7000aB.P. ,8000aB.P. ,9000aB.P.和11000aB.P.等时段,植被多以荒漠类型出现。新疆的山地植被随气候波动及冰期、间冰期的交替,森林界线上下移动。在冷期(1000aB.P. ,1500aB.P. ,2500aB.P. ,5000aB.P. ,6000aB.P.和10000aB.P.),由于山地冰川扩大,气温降低,森林线下移,而海拔太低处又缺乏森林生长的足够湿度,因此森林带变窄,原来森林带的一部分被寒冷类型的草原代替; 在暖期(500aB.P. ,2000aB.P. ,3000aB.P. ,4000aB.P. ,7000aB.P. ,8000aB.P. ,9000aB.P.和11000aB.P.),气温升高,森林线上移,森林扩展。植被对应于气候变化最敏感的是在平原区,尤其是以荒漠、荒漠草原以及草原的演替更为明显。在平原区荒漠广泛发育的干旱期,如500aB.P.,2000aB.P.,3000aB.P. ,4000aB.P. ,7000aB.P.,8000aB.P.,9000aB.P.和11000aB.P.等时段基本上气候相对温暖; 在平原区荒漠草原和草原广泛发育的相对湿润期,如1000aB.P. ,1500aB.P. ,2500aB.P. ,5000aB.P.,6000aB.P.和10000aB.P.等时段,则基本上处于相对较冷的气候条件下。     

龙门山古冰川作用

汶川地震中央区域龙门山主山九顶山海拔4 984 m,山脊北坡有三处成排分布不少规模较小的冰斗-冰川谷地形,恢复当时雪线高度在4 100 m高度。根据其形态保存程度、古今雪线高度差等情况判断,应当是2阶段冰川作用遗存。据气温和降水资料,现在九顶山雪线高度在5 000 m,刚好超出九顶山顶部。故而九顶山3 800 m以上目前处于冰缘环境,石冰川、石环、融冻泥流等冰缘现象比较突出。九顶山不存在更老的冰川作用及其地貌遗存,是青藏高原以东5 000 m上下的高山只是在末次冰期时抬升跨越冰期雪线而发育冰川这一新观点的又一证据,也是青藏高原第四纪晚期剧烈抬升的又一证据。     

阿尼玛卿山第四纪古冰川与环境演变

阿尼玛卿山是黄河上游现代冰川和第四纪古冰川最发育的地区.其中出现时间最早、发育规模最大的是倒数第三次冰期,东坡的古冰川末端下伸到海拔3600m,古雪线较现代雪线降低801m,冰川面积扩大了381km²,是现代冰川面积的16.2倍;西坡的古冰川末端下伸到海拔4100m,古雪线较现代雪线降低了635m,冰川面积增加了80.8km²,是现代冰川面积的5.8倍.之后,气候类型由海洋性逐渐过渡到大陆性,经历了湿冷-干冷-干暖的演变过程,冰川面积渐次缩小,特别是在晚末次冰期之后,进入全新世大暖期,气候急剧趋于干暖化.     

中国第四纪冰期数值年表初步划分

20世纪70年代以前,我国第四纪冰川冰期主要是根据第四纪冰川遗迹的侵蚀-沉积地貌特征和沉积物的物理化学风化程度的差异划分的相对年代;80～90年代开始有放射性碳和地衣法的测年;90年代以后,采用热释光和电子自旋共振技术测年,获得了我国第四纪冰川的一些数值年代,划分了5次冰期,其时代初步定为:小冰期Ⅲ(1871±20A.D.),小冰期Ⅱ(1777±20A.D.),小冰期Ⅰ(1528±20A.D.);新冰期Ⅲ(1550±70aB.P.,1580±60aB.P.),新冰期Ⅱ(2.8～2.5kaB.P.),新冰期Ⅰ(3.1kaB.P.);末次冰期Ⅳ(YD)(11.5～10.4kaB.P.),末次冰期Ⅲ(24～16kaB.P.),末次冰期Ⅱ(56～40kaB.P.),末次冰期Ⅰ(73～72kaB.P.);倒数第二冰期(相当于MIS6～10),Ⅲ阶段(154～136kaB.P.),Ⅱ阶段(277～266kaB.P.),Ⅰ阶段(333～316kaB.P.);倒数第三冰期(相当于MIS12～16),Ⅱ阶段(520～460kaB.P.),Ⅰ阶段(710～593kaB.P.)。未来的研究趋势是采用宇宙成因核素暴露年代方法和光释光技术在更大的空间尺度上对冰川地貌精细定年,分析第四纪冰川发育的空间差异和异时性机制。     

青藏高原东南巴松措流域和派山谷末次冰盛期冰川与气候重建

末次冰盛期(LGM)时全球大范围降温,青藏高原冰川大规模扩张,重建LGM时期古冰川规模对认识高原冰川水资源演化及古气候条件有重要的科学意义。根据青藏高原东南巴松措流域及派山谷两地的冰川地貌及其10Be暴露年代数据,本文应用冰川纵剖面模型定量重建了两地冰川在LGM时期的范围、冰储量和平衡线高度(ELA)等参数,并通过冰川气候模型恢复了LGM时的气候条件。结果表明：巴松措流域LGM时期的冰川面积约为982.3km²,是现代冰川面积的4.5倍,冰储量约为274.4km³;派山谷无现代冰川分布,LGM时期的冰川面积达5.76km²,冰储量约为0.51km³;LGM时期两冰川的平衡线高度分别为4 460～4 547m和3 569～3 694m,与现代冰川相比分别降低了535m和1 034～1 184m。在降水减少60%的情况下,考虑LGM以来的构造剥蚀对平衡线高度变化的影响,LGM时期巴松措流域和派山谷冰川的夏季平均气温分别比现在低约2.96～4.89℃和5.09～6.99℃。     

末次冰期以来松嫩盆地东部榆树黄土堆积及其环境意义

通过对松嫩盆地东部末次冰期以来榆树黄土剖面的粒度、磁化率等指标分析研究后认为:(1)该地区的黄土至少于4万年前的末次冰期开始沉积,沉积物类型为黄土与河流沙混合沉积,粒度可有4个组分,其中46kaB.P.以前主要是以第④组分为主导的水成河流沙,46kaB.P.以后主要以第③组分为主的黄土粉尘。(2)松嫩盆地东部的黄土粉尘主要来源于科尔沁、松嫩等西北广大沙地,末次冰期是科尔沁等沙地大规模发育的时期。(3)东北地区全新世气候演化可分成5个阶段:10000aB.P.左右,9000aB.P.左右,6000aB.P.前后,4500aB.P.左右,2500aB.P.以后。     

青藏高原末次冰期盛冰阶的时限与干盐湖地质事件

本文根据高原盐湖原生石盐矿物包裹体流质的氢、氧稳定同位素分析以及包裹体流质的Na+、Mg2+测定讨论了青藏高原北部近五万年来的气候环境演变,论述了末次冰期盛冰阶在高原地区的时限问题,初步确定盛冰阶的时限为21000-15000aB.P.,该期的平均温度比现今低约6-7℃。由于高寒的气候环境,促使高原盐湖补给水锐减,在其盛冰阶的晚期普遍形成干盐湖地质事件,这从各不同时间形成的原生石盐包裹体的流质中Mg2+/Na+值的分布得到充分的证实。     

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.     

念青唐古拉山羊八井附近古仁河口冰川的变化

利用GPS测量冰川不同时期的相关位置,结合地形图和航空照片的分析,在2004-2006年连续监测了念青唐古拉山羊八井古仁河口冰川的变化.结果表明:自小冰期以来,古仁河口冰川表现出较强的退缩状态,小冰期最盛期冰川末端海拔比现在降低100 m;小冰期后期到1970年,冰川末端退缩幅度约为7.0 m.a-1,1970-2004年平均退缩幅度为8.3 m.a-1.观测得到2004-2005年的平均退缩量约9.5 m.a-1,2005-2006年的平均退缩量为17.0 m.a-1.古仁河口冰川变化的现状,显示出冰川退缩幅度呈增大趋势.这预示着在全球气候变暖影响下,羊八井地区的冰川消融在逐渐增大,冰川水资源锐减,由此引起冰川面积的缩小.     

新书介绍

王照波著.2021.中国新生代冰川与环境演化.北京:地质出版社.本书以清晰的图片展示了在中国东部发现的冰川成因的平行擦痕、交叉擦痕、钉头鼠尾擦痕、磨光面、颤痕、新月形凿口、新月形断口、新月形裂纹、冰臼、河曲状冰川岩溶槽、鼓丘、巨型流线构造、终碛条带构造、冰碛垄、漂砾、冰筏坠石、冰石河、冰川袭夺、冰蚀夷平面、多成因U谷、冰斗等各类冰川遗迹;涵盖了山谷冰川、兴安冰帽、松辽冰盖、华北冰盖、云贵冰盖、青藏高原大冰盖等请多地貌;根据最新获得的冰碛堆积年龄,结合深海氧同位素气候演化曲线,从渐新世到全新世初步划分出13个冰期,建立了中国新生代冰期划分方案。重点论述了山体冰蚀过程与三角脊链、冰川滑动过程与各类擦痕、冰川堆积过程与垄槽序列、冰期气候过程与东亚冷槽、风成堆积过程与太行山隆起、青藏高原的降升与青藏高原大冰盖、冰期—间冰期对我国大陆架海陆变迁、古人类演化的影响、冰岛阀门效应与北极冰盖的形成等内容。这是一本极具探索趣味又引人思考的书,其中许多地貌现象的解释在地质、地理学术界尚存在相当尖锐的争论。     

青藏高原第四纪冰川的早期记录及其构造与气候含义

综合青藏高原第四纪冰川早期记录的研究进展和典型盆地地层、沉积、古生物、古环境研究的系统成果,扎达盆地香孜组上部冻融层的出现代表了区域的古海拔达到了高原冰缘的高度,即3 500 m以上.这一段地层的时代可能从2.3 Ma前后开始.并与贡巴砾石层下部冰水沉积层的时代基本一致.卓奥友冰期和希夏邦马冰期的时代与扎达盆地沉积结束后,直接覆盖其上的终碛垄和冰碛垄的时代大致相当,展现了这一时期喜马拉雅山脉的山岳冰川进一步发育,也说明喜马拉雅山脉作为青藏高原海拔最高的地区开始冰冻圈的环境很可能在早更新世早中期.川西地区的早更新世的冰川沉积说明东喜马拉雅构造结附近地区这一时期已经抬升至冰冻圈高度,但是,海拨高度与气候环境与喜马拉雅山脉应有不同.具体的时代仍需要深入工作.青藏高原普遍开始冰冻罔记录是在中更新世早期.伴随着全球冰期的到来,这一时期的冰川作用在青藏高原最为发育和广泛.这些暗示着青藏高原在中更新世早期整体性地较快速抬升进入冰冻圈,即海拔3 500 m以上.详细的过程仍有待深入研究.