冰期出露的巽他陆架:重要的陆地碳储库?

冰期旋回中的碳循环是一个复杂的地球系统科学问题。尽管取得了很大进展,但是定量精细的循环过程仍未解决。其中一个重要的限制因素就是对于陆地生物圈碳储库及其变化的估算尚存在很大的不确定性。位于热带东南亚的巽他群岛是当今陆地生物量最丰富的三大热带森林区之一,对全球陆地生物圈碳储库有重要贡献。在冰期海平面下降时临近的巽他陆架出露成陆地,使得该区域陆地面积增大1倍。出露陆架上的植被状况有可能对冰期旋回中的碳循环产生重要影响。对冰期旋回时的碳循环进行了介绍和讨论,认为应加强对冰期巽他陆架地区古气候和古生态的研究,为定量分析和模拟冰期旋回中的碳循环提供关键数据。     

末次冰期以来巽他陆架东北部陆坡区正构烷烃分布特征及其古植被意义

为了讨论末次冰期以来巽他陆架东北部植被情况及巽他陆架在冰期时的碳循环意义.对位于南海西南部陆坡的18252-3站位岩心柱沉积物中长链正构烷烃组分的平均链长(ACL27-33)、碳优势指数(CPI27-33)、烷烃含量(∑oddC27-C33)、及烷烃比值等指标进行了分析.结果显示:末次冰期以来CPI27-33表现出与海...     

氢氧同位素记录揭示的巽他陆架末次冰期以来古降水量变化

巽他陆架因其独特的地理位置,在冰期循环中发生的变化和发挥的作用一直受到科学界的关注。目前对区域内的古温度变化已有一致认识,但对古降水重建的结果却一直存在争议。在巽他陆架区域现有末次冰期以来氢、氧同位素记录的基础上,结合其他资料,将区域内的降水记录大致分为南、北两区。北区冰期时降水量变化不大,气候仍然湿润;而南区降水量下降,气候变干。冰期时巽他陆架南、北区的降水同位素差异可能与区域内的大尺度环流,及南、北降水同位素的主要控制因素不同有关。受目前数据记录的局限,区域内古降水变化的这一划分和降水同位素的差异机制还需要更多工作的补充和完善。     

南海巽他陆架末次冰期以来的孢粉记录初步研究

通过分析沉积速率较高、且有同位素准确测年的南海南部巽他陆架18323柱状样的孢粉记录,分析重建该地区31 ka BP以来的植被和气候变化历史。结果表明,末次冰期以前植被主要组成是热带低地雨林,到末次冰期温度降低,热带低地雨林含量减少,草本植物含量剧增,红树林几乎绝灭;再从末次冰期到融冰期气温升高,热带低地雨林回升,对海平面变化反应敏感的红树林含量稳定增加。研究认为末次冰期前到末次冰期气温降低,湿度下降,到融冰期气温波动性回升,海平面升高。     

末次冰期时暴露的巽他大陆架可能被热带稀树草原覆盖吗?

迄今为止,末次冰期低海平面时南海南部暴露的巽他大陆架被稀树草原或是热带雨林覆盖的问题仍然存有争议。来自于东南亚的孢粉证据表明,末次冰期时南海南部没有出现持续而广泛的草本花粉增多现象,主要的孢粉成分仍为低地雨林和山地雨林。草本花粉占主导的证据多出现在澳大利亚北部,这可能指示了草本植物以现代稀树草原分布区为中心进行扩张。据此,可以认为,尽管末次冰期气候有所变干,但南海南部周边陆地以及暴露的巽他大陆架上可能仍然被热带森林所覆盖。这一推断不仅得到了该区域植被—古气候模拟的支持,也与热带南美洲的很多孢粉证据相对应。通过当前孢粉证据的总结,发现东南亚古植被重建工作存有一些不足,例如海洋孢粉记录数量稀少,缺乏对海洋孢粉组合与内陆植被关系的了解。     

上新世以来巽他陆架海平面变化研究

海平面变化是全球变化的重要组成部分,不仅涉及自然环境和生态的变化,而且对人类社会的经济和发展也有重大影响。只有了解海平面变化历史,发现和掌握海平面变化规律,才能建立可靠的海平面变化模型,提高未来海平面变化的预能力。巽他陆架地处太平洋和印度洋的交界,位居世界陆架面积第二,陆架宽,坡缓水浅,对海平面变化敏感,是研究海平面变化的理想之所。简要介绍了海平面重建的方法,回顾了巽他陆架区域不同地质时期海平面变化的研究成果:总体而言,上新世巽他陆架海平面比现在高50~100 m,之后随两极冰盖发育海平面逐渐下降,在第四纪海平面受冰盖消涨影响而周期性升降,波动幅度达130 m,记录较多的全新世研究显示了末次冰消期以来海平面的快速上升以及中全新世高海平面时期,近代观测表明最近200多年海平面呈上升趋势并且自20世纪开始上升加速。同时不同的研究方法和区域造成的结论差异说明海平面重建影响因素的复杂性和时空分布的多变性。     

低纬西太平洋末次冰期以来海洋孢粉记录对海平面变化的不同响应

通过对菲律宾南部MD06-3075和婆罗洲东北部MD98-2178两个深海钻孔的孢粉分析,结合氧同位素记录以及西太平洋地区已有的孢粉记录,得到末次冰期研究区域海洋孢粉中的红树林花粉和蕨类孢子含量比间冰期时要低,特别是在末次冰盛期.这可能体现了冰期时海平面较低,湿度较低等环境和气候条件.同时,西太平洋一系列海洋孢粉记录的对比发现,南海南部陆坡地区冰期时的红树林含量仍然较高,巽他陆架等地区冰期时的蕨类孢子含量则表现为明显高值.这些记录的差异可能说明了由于不同地区的地形分布特征不同,在冰期海平面下降时,导致陆架出露的幅度存在明显的差异.如果陆架较宽,则海平面波动会显著改变植被分布范围和孢粉传播距离等,从而对孢粉数据的气候、环境指示意义产生影响.因此,海洋孢粉数据解释时需要结合多种沉积记录指标以及地球物理调查等,提高海平面变化以及相应的沉积环境演化对孢粉搬运沉积的了解程度,增强海洋孢粉中古气候、古环境信息的有效提取.     

西北干旱区石羊河流域末次冰期晚期气候不稳定性记录

通过对我国西北干旱区石羊河流域三角城末次冰期最盛期晚期-晚冰期地层剖面沉积物中有机质碳同位素分析,表明在季风边缘带的沉积地层中较详细地记录了这一时期气候快速颤动,发生千年至百年尺度的冷干-温湿变化,高分辨的有机质碳同位素组成与GRIP氧同位素组成有较好的可比性,表明与全球古气候变化有明显的联系,也反映在末次冰期最盛期与晚冰期过渡期气候温湿,陆地植被比较发育,可能与东亚季风有关。有机质碳同位素这一指标对气候记录较敏感,是重建干旱区高分辨古气候演化模式十分有效的手段,在季风交汇带能灵敏地记录到气候快速变化。     

南海南部巽他陆架氧同位素3期粘土矿物记录及其古环境意义

南海南部低海平面时期巽他陆架陆源碎屑的物源区变化,对于研究海陆变迁过程古环境演化具有重要意义.选择巽他陆架外缘对海平面变化影响非常敏感的氧同位素3期岩心记录（18282-2孔）,开展高分辨率陆源碎屑粘土矿物分析,以期获得海平面变化影响下的物源区演化历史.研究结果显示,在氧同位素3期44.5~36.0 cal ka BP期间,巽他陆架外缘含有较高的蒙脱石（29%~44%）与中等含量的高岭石（21%~27%）、伊利石（19%~27%）和绿泥石（14%~20%）.物源区分析表明,这个时期的蒙脱石主要由苏门答腊岛和泰国中部河流提供,高岭石主要由马来半岛、苏门答腊岛和婆罗洲西部河流提供,而伊利石和绿泥石主要由湄公河提供.在此期间,海平面长时间位于-80 m以下,巽他出露陆架上发育的大型古河流（北巽他河、古昭披耶河及古湄公河）可将来自周边物源区的陆源碎屑物质直接输送到陆架外缘.研究岩心的蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值与海平面变化具有良好的对应关系:当海平面下降时,蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值增大;反之亦然.这一现象表明海平面变化是影响巽他陆架外缘氧同位素3期沉积环境演化的最重要因素,即海平面升降引起的海陆格局变化,特别是古岸线的迁移可显著影响古河流与研究站位间的搬运距离,从而导致周边物源区对陆架外缘的陆源碎屑物质相对贡献量发生变化.      

中国陆架第四纪地质学研究的最新进展

自本世纪５０年代以来，中国的陆架地质学的研究已经取得了长足的进步。尤其是９０年代以来对于晚第四纪的陆架环境的研究，出现以“陆架沙漠化”为首的一系列最新理论和重大发现。综述和总结了这一领域的最新成就：①末次冰期盛时中国陆架区的环境演变特点；②末次冰期盛时出露的陆架平原上的沙漠化现象、成因及证据；③陆架区海底埋藏黄土的发现与沿岸出露黄土的对比分析及意义。     

泛巽他盆山体系北部湾古泥沼旋回与古生态效应

南海西北部北部湾在地质环境方面与狭义巽他陆架相似而成为一体构成泛巽他,同属青藏高原及其挤出阶梯地貌盆山体系。然而,关于其指示环境变化和碳循环的古泥沼分布及其气候-构造驱动机制、作用与联系等缺乏关注,其研究滞后于上述热点巽他陆架相关进展。为加强对这些内容的认识,本文的研究在北部湾北部华南陆缘沉降带进行了80.05 m进尺第四系全岩心钻取,立足于沉积物微体古生物、粒度、碎屑矿物组分、微量元素含量等基础沉积环境指标的实验测试、鉴定以及测年数据,并结合前人相关资料和结果进行综合分析。结果表明,岩心底部年龄为中更新世后期171.0 ka,孢粉化石呈热带和亚热带植被面貌,主要有栲属、栎属等以及鳞盖蕨属、水龙骨科等,其含量变化显示出3个主要气候变化阶段,与倒数第二冰盛期、末次间冰期、末次冰期以及冰消期等相联系,从56.0 ka始见有半咸水种硅藻化石条纹小环藻、柱状小环藻等,有孔虫化石出现于中全新世6.0 ka接受海进。总体上以砂为主,但局部粉砂和黏土(泥)含量较高,最高依次可达65.78%、59.71%,元素含量为2.6×10^-6～347×10^-6,碎屑矿...     

温度影响东北地区更新世植被变化的黄土记录

温度、降水(湿度)和大气CO2含量被认为是影响C3植物生长的主要因素.大量的现代植物和土壤有机质碳稳定同位素(δ13C)研究表明,温度升高可使C3植物的碳同位素变重(正),降水增多(湿度增大)和大气CO2含量升高可使C3植物的碳同位素偏轻(负);同时,C4植物可明显地影响土壤的有机碳同位素组成.基于这些认识,以前对黄土高原的黄土-古土壤序列有机质碳同位素和植被组成变化进行过不少研究.但是,相关的研究在我国东北地区的黄土中还未开展.本文对我国东北地区厚度36m的喀喇沁旗牛样子沟黄土-古土壤剖面进行了间隔10cm的采样和总有机碳含量(TOC)、有机质稳定碳同位素的测试分析.结果表明,在间冰期发育的古土壤有机质含量高、δ13C值偏正;反之,在冰期堆积的黄土有机质含量低、δ13C值偏负.通过分析表明,研究区的植被类型是以C3植物占主导地位,C4植物对土壤有机质δ13C变化的贡献有限,并且气候变化具有冰期-间冰期季风气候变化的特点,据此推断温度是决定东北地区植被碳同位素组成变化的主要因素,超过了降水(湿度)和大气CO2含量对植被(植物碳同位素组成)变化的反向影响.这一发现揭示了温度对我国东北地区长时间尺度植被变化的控制作用.这些认识对于在未来全球变暖背景下,东北地区的林木和小麦、大豆、水稻等C3作物的种植有借鉴意义.     

土壤碳动力学同位素示踪研究进展

土壤是陆地生态系统中最大的碳库。土壤碳动力学旨在研究土壤有机碳库的大小及更新速率。土壤有机碳库可分为 3个亚碳库："活动"、"缓慢"和"稳定"碳库。碳同位素特别是 14 C可作为研究土壤碳动力学的理想示踪剂;δ 13 C值是定量研究C3和C4植被更替历史的有效手段; 14 C示踪及年代测定与 13 C信号联合使用,可以估算土壤碳库的大小和驻留时间。碳同位素示踪应用于土壤碳动力学研究取得了较大进展,但是由于缺乏可靠的全球数据库和标准方法来量化土壤有机碳库,导致对土壤各亚碳库的大小和更新速率以及土壤CO2的估算仍存在较大的不确定性,从而难以估计土壤碳库大小的变化对大气CO 2浓度和全球气候变化的潜在贡献。     

全球变化与陆架沉积

晚更新世末期中国陆架的古环境与北美洲和欧洲都不相同,前者发育了劳伦泰德冰原,后者出现了斯堪狄纳维亚冰原;亚洲大陆不但未生成大陆冰源,反而出现规模更大、范围更广的沙漠和黄土分布区(也包括中国陆架的大部分地区)。最后冰期结束以后,北美和欧洲的大陆冰盖逐渐融化,给北美和欧洲的陆架提供足够的水源,当地地壳的回弹又加大了河流的冲刷能力,而一旦大陆冰原的冰完全消融以后,这些通过和流入陆架的河流,又失去了径流。全新世海侵发生以后,在那里的陆架区,自然会留下许多埋藏古河道的遗迹。中国陆架沉积环境(特别是北方陆架区)则以干旱和寒冷为特征。在冰期最盛时的中国陆架不仅得不到大陆冰盖的保护,出露了的陆架反而要遭受风暴的吹蚀作用。所以风力吹蚀作用是晚更新世末期中国陆架的基本动力。因此,最后冰期最盛时的中国陆架区发生沙漠化沉积及其衍生沉积是其最重要特征,据目前所知:陆架沙漠化的主要沉积类型有(1)漫长的风蚀基面;(2)大面积的混杂堆积;(3)“休止角型”沉积结构;和(4)典型的埋藏沙丘沉积。     

末次盛冰期以来陕北黄土高原的植被和气候变化

本文对黄土高原靖边和富县末次盛冰期以来的黄土沉积做了系统的孢粉分析.结果显示,末次盛冰期以来两地一直发育以蒿为主的草原植被,但植被组成在时间和空间上都有明显的差异.全新世早-中期植物种类比末次盛冰期丰富,沙漠植被减少,落叶阔叶树增加,表明气候变得温暖湿润.末次盛冰期靖边地区是以蒿、藜和其他菊科(非蒿属)为主的荒漠植被,...     

黄土高原马兰黄土记录的MIS 3温湿气候

对位于关中盆地的大荔地区甜水沟和垣雷两个剖面末次冰期盐和有机质碳同位素组成、磁化率和频率磁化率进行了系统研究,初步讨论了MIS3后期(即MIS3a)的"高温大降水事件"对黄土高原南部气候和植被的影响.在40～30kaB.P.的MIS3a时期,大荔地区气候总体表现为湿润、温暖,植被覆盖程度高,植被中C4植物的相对含量增加,土壤发育较好.中国大陆黄土-古土壤序列在MIS3的磁化率较之末次冰期的其他时段均有所增加,但不同地区的增幅各不相同.     

中国西北干旱区湖泊沉积物中有机质碳同位素组成的环境意义--以民勤盆地三角城古湖泊为例

通过对中国西北干旱区石羊河流域民勤盆地三角城古湖泊沉积物有机质碳同位素组成(^δ13Corg)分析,表明末次冰期与全新世时气候和植被有明显的差异,末次冰期^δ13Corg总体偏轻(-30‰～-25‰),而全新世碳同位素组成则有较大的变化,在早全新世碳同位素组成有多次短期快速变重(-10‰左右)的变化,中全新世碳同位素组成总体偏重(-20‰～-10‰),晚全新世碳同位素组成偏轻(-25‰左右)。分析表明湖泊沉积物有机质碳同位素组成反映了陆生C₃植物和湖泊内源水生植物变化的关系,末次冰期以来西北干旱区C₄植物不发育,偏重的有机质碳同位素值与C₄植物无关。从沉积物中有机质组分、元素等分析表明,末次冰期时主要以河流相沉积为主,湖泊中有机质主要来源于上游祁连山的陆生C₃植物,有机碳含量较低,表明当时的上游的陆生植被不繁盛,区域气候较干冷;从全新世开始,三角城古湖泊开始形成,沉积物中碳同位素组成偏重的有机质主要来源于湖泊中的沉水植物,此时湖泊水体较大,湖泊生产力较高。而沉积物中有机质碳同位素组成偏轻时期的有机质主要来源于挺水植物、陆生C₃植物,较低的有机碳含量说明该时期陆生植被不发育,气候较干冷,湖泊水体较小     

巽他区域地质气候环境演变与陆地生物多样性形成与变化

巽他地区位于东南亚热带环境,是世界最主要的三大热带雨林分布区之一,也是世界生物多样性最高的区域之一,同时也是受到物种绝灭威胁最强烈的区域。该区域多样性的形成主要是因其位于温暖湿润的热带、地质历史上位于欧亚板块与印度—澳大利亚板块之间,另外该区域主要为陆架区,被海水分割成分散隔离的众多岛屿,在冰期—间冰期的气候旋回中受到气候与海平面变化的强烈影响加速物种与基因的交流,从而累计大量的物种。在第四纪气候变化时期,温度与海平面变化强烈地影响了物种的分布范围与彼此间的隔离与融合,使得它们的多样性受到较大影响。冰期时海平面的下降使得大面积陆地出露,利于物种的传播与扩展及基因的交流,间冰期时上升的海平面隔离了许多生境,隔离的环境有利于新物种生成,但是绝灭也更容易发生。生物避难所对于物种的存续起着重要作用。而在当前快速气候变暖与人类活动的影响下,避难所显得更加重要,然而,一部分物种虽然可以由此延续,但是大多数物种面临的生存危机可能更大,这是未来该地区生态保护的一大挑战。     

江西修水地区震旦系南沱组冰成岩研究

通过对江西修水地区震旦系南沱组地层、沉积相的研究，识别出5种沉积相类型：碎屑流沉积相、滑塌沉积相、冰筏海洋沉积相、陆架砂泥互层相和陆架泥岩相，重力流沉积分布在该组下部。确定其主要为一套叠加在陆架、陆坡背景沉积之上的冰成岩系。按演化自下而上可分为：先驱冰期、间冰期、主冰期及余冰期几个阶段，与邻区能很好的对应。     

白令海北部陆坡100ka来的古海洋学记录及海冰的扩张历史

白令海北部陆坡B2-9柱状样中生源组分的研究显示, 自MIS5.3期以来表层生产力指标的粗组分和蛋白石含量呈阶梯状增加, 反映表层生产力阶段式的增长.全新世表层生产力达到最高, 并且MIS3.2~2期高, 比MIS5.3~3.3期最低.高有机碳含量对应于高C/N比值, 显示有机碳混合来源, 不能作为表层生产力的指标.MIS5.1, 3.3~3.2期和全新世高的有机碳含量和C/N比值反映间冰期陆源有机物质输入量的增加.MIS5.3期至中全新世, 不断增加的陆源砂级和粉砂级颗粒组分说明随着气候的逐渐变冷, 陆架海冰在不断扩张.伐冰碎屑和碳屑颗粒冰期、间冰段和末次冰消期升高, 而间冰期降低, 反映冰期白令海陆架海冰扩张和间冰期海冰消融的过程.冰期海冰扩张与北美大陆气候的相互关联, 揭示了晚第四纪冰期旋回中白令海海冰扩张及其对全球气候变化的响应.