中国黄土研究新进展 (二)古气候与全球变化

本文扼要介绍最近几年来在中国黄土高分辨率气候地层、第四纪古气候演化型式以及冷期和暖期中黄土高原古气候空间格局研究方面的一些新进展。根据土壤地层学与地球化学、地球物理学手段的结合,2.5 Ma来的中国黄土系列可划分出37个大的气候旋回,其中含74个气候阶段,这74个气候阶段又可细分为110个次级阶段。第四纪气候振荡的幅度受气候周期长短所控制。从冷期到暖期的气候转换具有突变性,从暖期到冷期的气候转换具有渐变性。冷期堆积的黄土与暖期形成的土壤在性状上都有地带性分布的特征。     

最近130ka来黄土物质化学风化的空间观察

选取黄土高原48个末次间冰期以来沉积剖面中的248个黄土、古土壤和弱发育土壤层的代表性样品,对它们的酸不溶物进行了主量元素的分析。结果表明,在已有的几个不受粒度影响的化学风化指标中,(CaO MgO Na2O)/TiO2比值对气候条件变化具有相对较高的敏感性,且受沉积速率的影响较小。在源区风化状况相对稳定的前提下,它是一个反映夏季风变化较为有效的指标。根据该指标在黄土高原上的空间等值线图,发现其从北到南间冰期的变幅大于冰期,这可能表明间冰期时夏季风降水在黄土高原的变化梯度要大于冰期。     

末次盛冰期以来泸沽湖沉积记录的正构烷烃分布特征和单体碳同位素组成及其古植被意义

泸沽湖是云贵高原上典型西南季风区的一半封闭湖泊,本文通过研究水深69.3m处长度为18.3m岩芯中15个样品的陆源高等植物正构烷烃分布特征及碳同位素组成,揭示了湖区木本/草本植被和C3/C4植被的变化历史,并试图探讨C3/C4植被变化的可能影响机制.在末次盛冰期至全新世早期,正构烷烃含量及(C27+C29)/2C31比值逐渐增加,正构烷烃(碳数＞C25)的平均碳链长度(ACL)值逐渐减少,指示木本植物比例相比草本植物较多且呈逐渐增加态势,表明气候逐渐向暖湿方向发展;而同一时期,陆源高等植物正构烷烃(C27、C29和C31)δ13C值均逐渐偏正,无法用气候变化来解释,应该反映了C3/C4植被变化,由此,通过二元模式计算得出的C4植物比例从19.6％逐渐增加至31.9％,上述结果表明该时期温度升高对C4植物增多起了主要作用.到全新世中期,正构烷烃分布特征表明木本植物比例依然较高,表明此时气候温暖湿润,而δ13C值则呈偏负的趋势,我们认为这是降雨增加和C4植物减少协同导致的.在全新世晚期,正构烷烃分布特征指出草本植物比例相对增加,而该时期的δ13C值则稍微偏正,这可能是因为气候变干所导致的.陆源高等植物正构烷烃分布特征所揭示的植被变化可以与研究区域孢粉记录进行较好对比.研究进一步明确了温度是C4植物出现的主控因素,而在温度满足要求时降雨的增多会降低C4对C3植物的竞争优势.     

黄土高原红粘土成因及上新世北方干旱化问题

本文通过对黄土高原第三纪红粘土的野外观察，以及沉积学和地球化学分析，得到能证明红粘土为风成沉积的新证据。另外，佳县红粘土沉积的土壤学特征表明，上新世时期的东亚夏季风强度总体强于第四纪。     

沉积物中黑碳的提取和测定方法 : 误差分析和回收率实验

介绍了从沉积物中提取黑碳的一种误差较小的改进方法，并对实验误差及引起误差的原因进行了详尽的分析和探讨，同时给出了方法的回收率。经过未均匀处理样品的平行实验，得到实验结果的总体偏差为8．89％，其中个别样品的偏差可达10％－20％；在样品进行了均匀处理后，得到平行实验的总体偏差为3．29％，HCl-HF单步处理的总体偏差为1．96％，而K2Cr2O7氧化处理单步实验的总体偏差为2．50％。其中回收率实验表明，黑碳的回收率可达80％以上。由此可见，所取样品具有代表性，是准确测定沉积物黑碳含量的前提。     

再论萨拉乌苏组的地层划分及其沉积环境

本文对萨拉乌苏组的沉积地层进行了详细的划分，按照岩性将其划分为１７层；结合本文及前人的测年结果将萨拉乌苏组定为中更新世—全新世的沉积，因此，提出“萨拉乌苏组与晚更新世的马兰黄土为同期异相或异期异相”的看法是值得商榷的；此外，本文对萨拉乌苏组中末次间冰期以来的沉积作了重点研究，建立了这一时间段的气候曲线，并通过与典型的风成沉积及深海氧同位素阶段的对比，讨论了最后一个气候旋回中这一地区的环境演变历史。     

中国东北部沙地重矿物组成及沙源分析

通过对中国东北部呼伦贝尔、科尔沁和浑善达克沙地末次冰盛期(LGM)以来沙样的重矿物组合和碎屑石榴石、电气石化学组成分析, 发现3个沙地的重矿物组合主要为石榴石、钛铁矿和绿帘石以及少量的角闪石和磁铁矿等. 石榴石组成以高Mg的A型石榴石为主(平均含量58%), 还有少量的B型石榴石. 电气石则以富Mg的电气石为主, 也含有少量富Fe的电气石. 与蒙古国中南部和塔里木中部沙样重矿物组成进行对比, 表明3个沙地的沙源为中亚造山带中的显生宙岩石和华北克拉通北部太古代-古元古代基底岩石. 为现代沙是LGM沙翻新而来这一论点提供了一些直接的证据. 3个沙地与塔克拉玛干沙漠在重矿物组成上的差异表明, 中国西部干旱区的沙源对东部沙地的贡献很小.     

从会宁末次间冰期土壤看北大西洋气候不稳定性

会宁李家塬与新庄塬高分辨率黄土剖面的粒度分析表明,末次间冰期氧同位素阶段5e时期,黄土高原地区处于较为稳定的气候环境．该结果与格陵兰冰芯GRIP记录的气候变化过程不同     

中国东部沙区的荒漠化过程与起因

历史时期中国东部沙区的荒漠化是在自然与人为因素共同作用下实现的,但是不合理的人类活动才是导致荒漠化发生、发展的决定因素。对毛乌素沙地而言,其腹地的荒漠化主要是全新世湖沼层在人类活动参与下被破坏而使未次冰期的古风成砂翻新的结果;而在毛乌素沙地与黄土高原交接带(即沙漠－黄土边界带),荒漠化过程要复杂得多,除了人为因素起决定性作用外,流水侵蚀、风力吹蚀及重力崩塌也共同参与在使古风成砂翻新的荒漠化过程之中。在沙漠－黄土边界带,历史时期荒漠化主要与末次盛冰期、末次冰期阶段3中期及阶段4时期的古风成砂被翻新有关,更老的古风成砂由于埋藏较深、受人类活动影响较小因而不是历史时期荒漠化的主要沙源。