南海北坡ODP1146站第四纪粘土矿物记录:洋流搬运与东亚季风演化

南海北部ODP1146站第四纪粘土矿物学分析表明, 伊利石、绿泥石和高岭石含量在冰期时增高, 而蒙脱石含量在间冰期时增高. 蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比率和蒙脱石丰度变化可以作为东亚季风演化的矿物学标志. 在万年时间尺度上, 间冰期盛行的西南表层洋流将更多的蒙脱石由南部和东部向北搬运, 表现为加强的夏季风; 冰期盛行的逆时针表层洋流将大量伊利石和绿泥石由台湾以及流经吕宋海峡的长江物源搬运至南海北坡, 表现为强盛的冬季风. 就10万年时间尺度而言, 蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比率与沉积速率的对应关系, 指示2000~1200和400~0 ka期间南海北部盛行冬季风, 而1200~400 ka期间表现为加强的夏季风. 夏季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系, 表明东亚季风演化的天文驱动机制.     

南海西部越南岸外晚第四纪黏土矿物记录: 物源分析与东亚季风演化

南海西部越南岸外MD05-2901孔晚第四纪450 ka以来黏土矿物和氧同位素的高分辨率分析表明, 伊利石、绿泥石和高岭石含量表现出明显的冰期-间冰期旋回变化, 而蒙脱石含量呈现频率更高的周期性变化. 物源分析表明, MD05-2901孔黏土矿物中的蒙脱石主要由巽他陆架及其主要源区印度尼西亚岛弧提供, 伊利石和绿泥石主要由湄公河和红河提供, 而高岭石则主要由珠江提供. 高岭石/(伊利石+绿泥石)比值的变化显示强烈的100 ka偏心率周期, 指示了冰盖驱动的冬季风演化; 而蒙脱石含量的高频变化除了具有冰盖驱动的41 ka斜率周期以外, 还具有23和19 ka岁差周期、以及13 ka半岁差周期, 指示了热带驱动的夏季风演化. 东亚冬季风的演化基本上与冰期-间冰期旋回一致, 冰期时强盛, 间冰期时明显减弱; 而夏季风的演化则与北半球低纬夏季日射量吻合较好, 日射量高时强盛, 低时减弱. 研究认为, 高纬冰盖和低纬热带分别驱动了晚第四纪东亚冬季风和夏季风的演化, 反映了东亚季风演化的双重和独立的驱动机制.     

南海第四纪的生源蛋白石记录: 与东亚季风、全球冰量和轨道驱动的联系

据南海中部1993~1996年颗粒通量的研究表明, 蛋白石通量可以用来指示初级生产力的变化, 这一结果为追溯南海第四纪冰期旋回中表层生产力的变化与东亚季风的演化关系提供了依据. 通过南海ODP184航次等6个站位生源蛋白石含量及其堆积速率的研究发现, 北部站位蛋白石含量及其堆积速率自470~900 ka以来明显增加, 并且冰期升高, 间冰期降低; 而南部站位自420~450 ka以来明显增加, 并且间冰期升高, 冰期降低. 这种晚第四纪冰期旋回中蛋白石含量及其堆积速率的变化反映了南、北部表层生产力呈现“跷跷板”式的变化, 即冰期冬季风加强, 北部表层生产力增加, 南部表层生产力降低; 间冰期夏季风加强, 南部表层生产力增加, 北部表层生产力降低. 北部ODP1144站和南部ODP1143站第四纪以来蛋白石含量与全球冰量(δ ¹⁸O)和轨道参数(ETP)的时间序列交叉频谱分析和以前的研究结果显示, 东亚冬季风和夏季风的变化可能有不同的驱动机制. 在轨道时间尺度上, 全球冰量的变化可能是东亚冬季风强度和时间变化的主要控制因素, 而岁差和斜率相关的北半球夏季太阳辐射量的变化可能是东亚夏季风强度和时间变化的主要控制因素.     

晚更新世以来南海中央海盆沉积物的磁学特征：对物源和东亚季风演化的指示

南海沉积物记录了丰富的高原隆升剥蚀、古海洋、东亚季风和区域构造演化信息,是研究东亚季风和古环境演化的理想材料.但是,由于南海沉积环境复杂,物质来源多样,使得沉积物定年和环境气候探讨的难度加大.为此,本文选取南海中央海盆的SCS-01钻孔作为研究对象,建立其准确的年代框架,综合利用磁学和地球化学分析方法,探讨沉积物物源及其对东亚季风演化的指示.首先,通过对沉积物样品的岩石磁学特征分析,表明沉积物的主要载磁矿物为低矫顽力的假单畴磁铁矿,载磁矿物颗粒大小均一、含量变化小,基本符合建立地磁场相对古强度(Relative Paleointensity, RPI)曲线的“均一性”标准.在此基础上利用磁化率和非磁滞剩磁对天然剩磁进行归一化处理得到RPI,将钻孔的RPI曲线与全球或区域的标准RPI曲线(Sint-200, NAPIS-75和SCS-PIS)进行比较,得到了6个年龄控制点,并结合AMS-¹⁴C测年结果,建立了南海中央海盆75 ka以来的时间框架.SCS-01钻孔的RPI记录和其他全球性观测结果的一致性表明,南海的沉积物记录了全球尺度的地磁场古强度行为模式.综合稀土元...     

南海北部ODP1146站粒度揭示的近20 Ma以来东亚季风演化

运用粒级-标准偏差和粒度端元模拟算法两种方法, 对南海北部ODP1146站陆源沉积物粒度数据进行了分析和对比, 探讨了东亚季风近20 Ma以来的演化历史. 选用粒级-标准偏差法提取出的两个敏感粒度组分含量的比值即10~19 μm/1.3~2.4 μm用来指示东亚冬季风相对夏季风强度的变化. 粒度端元模拟法得出的粗端元组分EM1(风尘)堆积速率用来指示东亚冬季风强度及相应的风尘源区——亚洲内陆干旱地区的干旱程度的变化, 而EM1/(EM2+EM3)比值可以指示冬季风相对夏季风强度的变化. 组合指标变化显示出东亚冬季风强度和冬季风相对夏季风的强度在8 Ma BP左右显著加强, 而3 Ma BP左右冬夏季风可能同时增强, 结果可以与黄土、北太平洋风尘沉积、南海微体古生物记录等很好对比. 青藏高原的阶段性隆升可能促进了东亚季风的这两次加强.     

从相位差探讨更新世东亚季风的驱动机制

南海南部ODP1143站和北部ODP1144站的深海有孔虫氧碳同位素、蛋白石和孢粉记录第一次揭示了更新世轨道尺度上东亚季风演变与轨道驱动及全球冰量变化的关系. 1143站和1144站的Globigerinoides. ruber δ¹³C、蛋白石百分含量、松类花粉(Pinus)和草本花粉的百分含量均表现出很强的偏心率、斜率和岁差周期. 1143站的G. ruber δ¹³C与地球轨道参数(ETP = 正交化的偏心率+正交化的斜率-正交化的岁差)在偏心率、斜率和岁差周期上都相关, 然而大部分的相关关系都集中在岁差周期上; 其他的季风替代性指标与ETP只在岁差周期上相关. 这说明更新世热带地区的气候变化主要受地球轨道的岁差控制. 东亚季风替代性指标与有孔虫δ¹⁸O曲线的对比以及它们之间的交叉频谱分析表明, 更新世全球冰量变化对东亚季风至少是东亚冬季风产生了重大的影响, 这与印度季风的驱动机制显然不同. 东亚季风, 至少是东亚冬季风在岁差周期上的演化, 部分地受控于地表的感热对太阳辐射的响应, 也受控于南海表层海水的潜热对太阳辐射的响应.     

孟加拉湾西南季风与南海热带季风的气候特征比较

本文运用NCAR/NCEP再分析数据和APHRO_MA_V1003R1降水数据,对比分析了孟加拉湾西南季风和南海热带季风的气候特征异同以及对降水分布的影响,得到如下结论:(1)孟加拉湾西南季风比南海热带季风爆发更早、强度更强、持续时间更久、向北推进更北.(2)孟加拉湾西南季风建立过程缓慢,主要是索马里越赤道西南气流的逐渐加强和热带印度洋ITCZ(赤道辐合带)的逐渐北移;而南海热带季风建立过程迅速,主要是东亚大槽的一次替换过程伴随西太平洋副热带高压的突然东撤和热带西太平洋ITCZ的突然北跳.(3)孟加拉湾西南风纬向分量较强,季风建立前后主要变化在于偏西风的强度;而南海西南风经向分量较强,季风建立后风向突然逆转,东南风由于副高东撤而迅速被西南风取代.(4)孟加拉湾西南季风撤退较快,而南海季风则撤退较慢.(5)根据季风进程将夏季风期划分为季风发展期(5月)、强盛期(6-8月)和减退期(9-10月).其间对流活跃区的发展和推进、季风槽的位置以及对应降水区域均有明显差异.(6)在夏季风期,孟加拉湾和南海经度上分别存在着由ITCZ北抬引起的、在季风槽对流活跃区上升而在南北两侧下沉的、南北对称分布的季风经向次级环流.由于孟加拉湾和青藏高原强大热源的存在,孟加拉湾上升区南北跨度比南海的更大;孟加拉湾经圈环流更加稳定,而南海经圈环流的南北摆动更明显;孟加拉湾上升中心区比南海的偏北;在季风减退期,由于南海ITCZ撤退较慢,其上升区比孟加拉湾上升区偏北.     

东亚季风的气候变化及其时间序列模型

本文运用统计方法分析了东亚季风指数的观测序列;同时还揭示了不同时期的东亚季风变化趋势和年代际变化.自1873年以来,东亚季风逐渐减少,同时年代际的变化也十分明显.在1891-1900年间和1971-1980年间,夏季季风指数的十年平均达到极大,另外还出现两个极小值,它们分别出现在1921-1930年和1991-2000年.为了对东亚季风变化进行模拟,我们首先简要地介绍了动力系统的自忆性原理,然后叙述了一个新的时间序列分析方法——基于数据的机制自记忆模型(DAMSM).DAMSM被应用于东亚季风指数研究并且证明了它对东亚季风的拟合及预报能力.     

高分辨率黄土剖面记录的末次间冰期东亚季风的不稳定性特征

选取高分辨率黄土剖面是深入研究末次间冰期东亚气候变化的首要前提. 通过对六盘山东、西部两个高分辨率S1地层记录的对比研究, 发现两剖面S1地层均发育5层古土壤、堆积4层黄土, 指示MIS5阶段存在5次强夏季风事件和4次强冬季风事件. 这些气候事件与东亚季风区的其他记录及NGRIP冰芯记录、北大西洋钻孔记录中的冷、暖事件呈现良好对应关系, 暗示在末次间冰期, 北半球气候存在较大的不稳定性. 地层中与5a, 5c亚阶段相对应的层位, 均发育有两古土壤亚层及堆积一黄土层, 与5e相比, 5a, 5c则表现出更大的波动幅度和更多千年尺度上的快速波动, 而5e亚阶段的气候则较为稳定.     

甘肃北山地区晚第四纪构造变形特征及演化趋势

通过对甘肃北山地区ETM影像的细致分析和初步野外考察,对北山地区晚第四纪以来断裂活动时代和运动性质进行了研究。结合附近地区天山构造带、青藏高原北部边缘断裂的演化过程和区域构造应力场状态,对北山地区晚第四纪以来变形机制和演化趋势进行了研究。认为北山地区现今构造格局是在印度板块与欧亚板块相碰撞形成的北东向挤压构造应力场的作用下,重新激活东西向的晚古生代、中生代断裂,并产生北东向新生断裂而形成。晚第四纪以来,北山地区构造变形以南北向缩短为主,伴随有东西向伸展。随着印度板块的向北运移,北山地区的构造变形将进一步增强,即南北向缩短和东西向的扩展将进一步增强。     

末次冰盛期以来东亚季风变化历史——中国北方的地质记录

全球变暖对中国北方气候的影响已经引发了学术界的广泛关注,地质增温期东亚季风变迁历史可为理解未来气候变化提供重要参考.文章主要基于中国北方夏季风边缘带的湖泊、黄土等记录的古植被信息,探讨了末次冰盛期至全新世全球增温过程中东亚季风的变化历史.地质记录显示,末次冰盛期东亚冬季风增强,夏季风减弱,中国北方气候干冷,大部分地区呈现荒漠草原或干草原景观,贺兰山以东沙地的东南边界和现代沙地边界接近或略向东南方向小幅扩张.在由冷转暖的末次冰消期,东亚冬季风逐渐减弱,夏季风逐渐增强,但在快速变冷的Heinrich 1(H1)和Younger Dryas(YD)事件期间,中国北方气候变干.全新世冬季风减弱,夏季风显著增强,季风雨带向西北推进至少300km,中国中东部干旱区范围大幅度缩小,北方喜暖喜湿植物显著增加.从夏季风边缘带的记录看,中全新世夏季风最为强盛.显然,古增温有利于东亚夏季风的增强,从而极大改善中国北方的生态环境.如果全球变暖持续下去,中国北方将变得湿润.与轨道尺度记录相比,高分辨率的古植被记录较为缺乏,全新世气候突变事件以及百年-十年尺度气候旋回尚需深入研究,应作为今后研究的重点.     

东亚季风边缘带上的植被变化

早期的工作在全球和区域尺度上对气候与植被之间的关系进行了研究,表现在区域上存在差异. 本文集中于东亚季风边缘带上植被变化与季风季节与年际变化的关系分析,分季风区、非季风区和季风边缘区等3个区域做比较分析,结果得出季风边缘区域的植被生长对气候变化的响应较为敏感.     

山西中条山断裂带的晚第四纪分段模型

山西南部的中条山断裂是鄂尔多斯断块周边活动断裂系东南部分的 1条断裂。有关断层活动性的最新研究结果表明 ,中条山断裂的活动性水平较低且重复间隔较长。在这个认识的基础上 ,根据构造不连续性、构造地貌学、探槽古地震学和断层运动学证据 ,进一步提出了晚第四纪中条山断裂的分段模型及其定量参数     

新疆富蕴地区晚第四纪松散沉积的孢粉研究

据对新疆富蕴吐尔洪及干沟等剖面的孢粉分析,揭示这些剖面沉积时期的气候温和干燥,植被为荒漠草原或稀树草原。孢粉分析结果及14C年龄数据说明,这些沉积物的地质时代属全新世。通过对取自断层两侧沉积物的孢粉分析研究,获知此断层的形成时间不会早于全新世     

龙门山断裂带晚第四纪活动性分段的初步研究

NE向展布于松潘-甘孜造山带与扬子陆块之间的龙门山断裂带,是由后山断裂等4条主干断裂及其控制的冲断构造岩片组成的具前展式发育特点的推覆构造带。它形成于印支运动,此后多次活动,第四纪以来活动强烈,但不同地段活动程度具有明显的非均一性。根据地貌、地质构造、布格重力异常和地震活动等资料的综合分析研究认为:1)以位于虎牙—北川—安县一线的近SN向虎牙断裂和擂东断裂为界划分出断裂带西南段和东北段,其活动性迥然不同,西南段晚更新世以来活动强烈,中小地震频繁;东北段第四纪活动微弱,仅偶有小震分布。2)在青藏高原被挤压隆升和块体侧向滑移的作用下,川青地块向SEE滑动,使它东缘发育的岷山隆起与被其截切的龙门山断裂带西南段一起构成了川青地块东部的活动边界,而龙门山断裂带东北段则被遗弃     

新疆孔雀河北岸72-51 ka BP湖相沉积物中粘土矿物特征

对新疆孔雀河北岸LX02剖面湖相沉积物开展光释光和粘土矿物样品X射线衍射分析,根据样品中的粘土矿物成分及质量分数对本区古气候演化进行了探讨.结果显示,该剖面湖相沉积自72 ka BP延续到51 ka BP.这期间,研究区粘土矿物以伊利石占绝对优势(56%~64%,平均为61%),其它粘土矿物有绿泥石(18%~26%,平均为22%)、高岭石(7%~12%,平均为8%)和伊/蒙混层(5%~15%,平均为9%),这与塔里木盆地粘土矿物组成颇为一致.具体来说,72.4—66.8 ka BP,伊利石和绿泥石含量之和较高,同时绿泥石含量较高,对于高岭石而言,除了一个样品外,其它样品的平均值较低,伊/蒙混层含量较低,指示该时段为冷干气候环境;66.8—56.1 ka BP,伊利石和绿泥石含量之和最低,同时绿泥石含量亦最低,高岭石、伊/蒙混层含量较高,指示该时段为暖湿气候环境;56.1—51.0 ka BP,伊利石和绿泥石含量之和增大,同时绿泥石含量亦增大,高岭石、伊/蒙混层含量较低,指示该时段为较冷干气候环境.这与孢粉植物群、地球化学元素含量及其主成分F1和粒度、色度及碳酸盐主成分F1'所反映的古气候特征及其变化一致,亦与柴达木盆地东部介形类丰度特征研究、柴达木盆地东部古湖泊高湖面光释光年代学研究、北京平原区有机碳同位素研究等结果吻合较好.研究表明塔里木盆地东部晚更新世气候仍以暖湿-冷干气候变化模式为主.     

安宁河断裂带晚第四纪活动的基本特征及强震危险性分析

通过影像解译,结合野外地质调查,利用第四纪地貌填图、样品采集和差分GPS地貌面的测量等研究手段,对安宁河断裂带及其附近地区第四纪地貌特征与断层活动关系进行了研究,分析了安宁河断裂带晚第四纪以来的活动特征,探讨了该断裂上强震的危险性。结果表明,晚第四纪以来,安宁河断裂带有强烈左旋走滑和逆冲的双重运动特征,由此可将其划分为南、北两段,北段最后一次活动时间大约在公元15世纪,南段最后一次活动时间为1536年。安宁河断裂带北段的强震危险性大于南段,且未来地震的强度在7.5级左右。     

南海南部约80 ka以来的古地磁记录

晚更新世以来以一系列地磁漂移事件是区域地层对比和确定沉积物年代框架的重要工具.但是在海相沉积物中,识别这些地磁漂移事件多依赖相对磁场强度（RPI）的变化,在地磁方向异常方面鲜有报到,从而影响对这些事件可靠性的讨论.本文选择南海南部巽他陆架附近重力活塞钻孔BKAS2PC的沉积物,进行系统的岩石磁学和古地磁研究,获得该钻孔沉积记录的RPI和磁倾角变化信息.岩石磁学及扫描电镜结果表明沉积物的原生主要载磁矿物为单畴（SD）和假单畴（PSD）钛磁铁矿.在一些层位,沉积后发生的还原作用形成胶黄铁矿等铁硫化物.磁性矿物的浓度和粒度等参数呈现显著的两阶段变化特征,上部（约220 cm以上）含量低而粒度细,下部含量高但粒度相对较粗,整体上均在一个数量级范围内波动.样品的交变退磁特征显示当交变场超过60 mT时,受胶黄铁矿影响产生旋转磁化,剩磁强度反而上升.因此,在20~60 mT之间确定原生特征剩磁,并把RPI定义为NRM_{（20-40）mT}/ARM_{（20-40）mT}.通过¹⁴C限定,并与其他有良好年代控制的相对磁场强度曲线进行对比,建立了钻孔的年代框架.结果显示,钻孔沉积物记录了几次显著的地磁漂移事件,这为联合应用RPI与磁场方向异常构建海相沉积物年代学框架提供了新的依据.

     

夏季东亚和印度热带季风环流系统动能和对流扰动的纬向传播特征

使用1980~1997年NCEP/NCAR再分析资料及日本的TBB/GMS资料讨论了亚洲季风系统中印度和东亚两个子系统中热带季风变化(扰动)源地及变化后的纬向传播特性. 18a的结果表明, 在夏季热带季风主体的5º~15ºN范围内, 东亚夏季风系统中纬向风虽然为西风, 但绝大多数动能扰动和对流扰动均起源于140º~150ºE, 向西经南海传播到孟加拉湾(90º~100ºE). 而在印度夏季风系统中, 18a中有12a动能扰动起源于阿拉伯海向东传播到孟加拉湾, 东端抵达90ºE, 其余年份并无明显东西向传播特征. 因而, 在亚洲5º~15ºN夏季风主体区域内, 虽然均由西南季风控制, 但存在传播特性相反的东亚和印度两个子系统, 两个系统交界约在90º~95ºE, 比过去提出的交界经度105ºE更偏西一些. 以上结果也表明东亚夏季风环流系统在东西方向上主要受热带西太平洋影响而不是受来自孟加拉湾的印度季风影响. 相反, 印度季风环流系统除了受阿拉伯海影响外还部分受东亚季风系统影响.     

滇西北通甸-巍山断裂中段的晚第四纪滑动速率

通甸-巍山断裂属于红河断裂带的分支断裂,目前对该断裂中段的晚第四纪活动特征研究较少。野外地质地貌调查和年代学研究结果表明,通甸-巍山断裂中段是以右旋走滑运动为主,兼有张性正断的全新世活动断裂,其最新活动时代距今约2.2ka。晚更新世中晚期以来断裂中段平均水平滑动速率为1.25mm/a,全新世晚期以来垂直运动趋于增强。该研究不仅为该断裂的地震危险性评价工作提供了基础资料,而且有助于理解川滇菱形块体西南边界构造变形的空间分配特点