Sediment geochemistry of Lake Daihai,north-central China: implications for catchment weathering and climate change during the Holocene

A 12.87-m-long sediment core was retrieved from closed-basin Lake Daihai in the monsoon–arid transition zone of north-central China. Oxides of major elements and their ratios normalized to Al in the AMS-¹⁴C-dated core were employed to evaluate chemical weathering intensity (CWI) in the lake drainage basin, which reflects hydrothermal conditions in the study area. Lower CWI periods occurred prior to 14.5 ka BP, and during the intervals ca. 11.7–10.3, 3.5–3.2, 2.6–1.7 ka BP, and 1.2–0 ka BP, indicating relatively low temperatures and moisture availability. Greater CWI during the intervening periods ca. 14.5–11.7, 10.3–9.0, 3.2–2.6, and 1.7–1.2 ka BP, with the maximum CWI at ca. 6.7–3.5 ka BP, imply ameliorated hydrothermal conditions in the lake basin, i.e. higher temperatures and precipitation. Exceptionally low CWI, associated with high CaO/MgO ratio during ca. 9.0–6.7 ka BP, suggests higher evaporation rates in the area under warmer temperature. Overall, CWI displays in-phase variations with changes in organic matter (TOC, TN), carbonate (CaCO₃) and pollen assemblages, all of which are related to variations in monsoon effective precipitation. High CWI indicates strong monsoon-induced precipitation, whereas low CWI reflects a weak precipitation regime. The optimum hydrothermal status, recorded by the strongest CWI and maximum monsoon effective precipitation during ca. 6.7–3.5 ka BP defines the Holocene climate optimum (HCO) in the Lake Daihai region. These results indicate that the HCO prevails after the early Holocene in the monsoon–arid transition zone of north-central China. Temperature and precipitation variations during most of the Holocene, inferred from the lake sediments, are due largely to insolation forcing. Dry but warm conditions ca. 9.0–6.7 ka BP, however, probably reflect the complex interactions between insolation and geography (e.g. altitude and local topography).     

近千年来中国区域降水模拟与重建资料的对比分析

依据中国区域27年GPCP降水观测再分析资料、500年旱涝等级资料及近千年冰芯、树轮、湖芯等降水代用资料,对全球海气耦合气候模式ECHO G近千年积分模拟降水进行时空变化的对比分析,检验模式对中国地区降水的模拟性能。结果表明模拟降水较好体现了中国区域降水年平均和季节平均的分布型态,并在年代际变化上与历史记录一致。中国西部模拟降水呈现出与重建资料一致的准200年的百年际周期及20～30年左右的年代际周期,并与湖泊盐度的高低时段对应较好。总体而言,模式成功再现了观测及代用资料所体现的中国区域近千年降水的主要时空变化特征。EOF分析结果进一步揭示了3个不同气候特征时期模拟降水存在不同的区域分异特点。     

中原邙山黄土及构造与气候耦合作用

位于黄土高原与华北平原过渡带上的中原邙山黄土地层,以厚层Ｓ１古土壤（１５．７ｍ）和巨厚Ｌ１黄土（７７．３ｍ）为其特色。对赵下峪剖面Ｓ１０以上总厚１７２．１ｍ的黄土－古土壤序列的研究表明：（１）邙山黄土是一种风成近源砂黄土,其源区就在黄河下游冲积扇的扇顶部位;（２）约１５０ｋａＢ．Ｐ．（Ｌ２上部）开始,风尘沉积速率突然加快,Ｌ１ＬＬ１层段高达３．４５ｍｍ／ａ,其原因是黄河贯通三门峡东流给源区带来丰富的物质;（３）粒度和磁化率分别指示的冬季风与夏季风变迁存在四种强弱对应关系,与黄土高原的情况不完全一致;（４）邙山黄土－古土壤序列是黄土高原侵蚀与华北平原堆积的镜像反映,因而记录了构造与气候的耦合作用及其环境效应     

中世纪暖期温度变化的模拟

本文利用全球海气耦合气候模式ECHO-G进行的1000个模式年的长时间积分气候模拟试验结果,分析全球和中国地区中世纪暖期的存在性与时间演变、全球性与区域差异、以及变温强度和影响因子等问题．结果表明:中世纪暖期是一个全球性现象,但各地在中世纪暖期温度变幅和位相变化存在差异．中世纪暖期不是一个持续稳定的暖期,而是存在峰谷起伏变化,其中冷谷的持续时间为40-80年．全球平均的中世纪暖期出现在1000—1280年间．其间南半球的温度变幅最大,北半球次之,全球平均最小．中世纪暖期的鼎盛期全球绝大部分地区增温明显,只有大西洋西北地区有一 0．5-1,0℃的降温区,以及南太平洋有-0．5-2．0℃的降温区．北半球最大增温出现在格陵兰地区及西北太平洋地区, 南半球出现在70°-80°S,5°-60°W的海域,最大增温达2．5-3．0℃．整个欧亚大陆和北美大陆都是增温区,增温幅度为 0．5-1．5℃．热带和亚热带也是增温区,但增温幅度仅为0．5℃左右．也就是说,中世纪暖期时,增温幅度在低纬地区最小,中纬度地区次之,高纬度地区最大．中国的中世纪暖期出现在公元1000—1260年间,其间中国西部的年平均温度距平变幅最大,东部最小,全国平均介于二者之间．中世纪暖期鼎盛期整个中国区域温度距平都是正值,中国东部的增温呈西 -东向和西北-东南向的带状分布,且由南向北增温幅度加大,由0．4℃逐步增加到0．8℃．中国西部的增温呈高压状分布,且随着海拔高度的增加,增温幅度加大,最大增温达2．0℃-2．2℃．由于模拟试验是在改变太阳辐射、火山活动、CO2 与CH4浓度等因子的情况下进行的,说明太阳辐射、火山活动、CO2与CH4浓度都是形成中世纪暖期的主控因子．至于各因子各自对中世纪暖期形成的贡献,还有待进行单因子和多因子强迫试验进一步探讨．     

青藏高原中部错鄂湖晚新生代以来的沉积环境演变及其构造隆升意义

错鄂湖200m深井岩芯古地磁测年表明,错鄂湖形成于约2．8Ma年前．沉积岩性组合、粒度特征和磁化率变化揭示了约3次大的沉积环境变化过程,反映了至少2次剧烈的青藏高原隆升过程;同时,孢粉组合也揭示了构造隆升导致的植被组合的变化．初步研究认为,大的湖泊沉积环境变化主要是在青藏高原不断隆升的背景上进行的．2．8-2．5Ma和0．8Ma以来的沉积环境演化主要受构造运动的控制,而2．5-0．8Ma环境演化过程更多的受到冰期-间冰期旋回气候变化的影响．     

洱海地区一万多年以来气候环境演化的湖泊沉积记录

根据对洱海北部10．8m深水区ES孔沉积物高分辨率的孢粉、粒度、碳屑、藻类分析,结合AMS^14C测年数据,划分了11个阶段,恢复了一万多年以来云南洱海地区气候环境演化序列．全球性的降温事件在该地区都有明显的反映,包括9900aBP(Younger Dryas)、8500aBP、7100aBP、5100aBP左右的四次冷事件,6800—5500aBP为全新世水热配置最佳期,距今2400年开始该地区出现较为明显的人类活动．     

湖泊沉积物有机质δ13C所揭示的环境气候信息

根据我国不同纬度和高海拔地区青藏高原东部地区湖泊沉积物有机质δ＾１３Ｃ组成特征的分析,就其揭示的环境气候意义作了探讨。研究表明,湖泊沉积物有机质δ＾１３Ｃ波动间接地反映气候冷暖的波动,但高原与平原地区湖泊沉积物有机质δ＾１３Ｃ值变化具有不同的环境气候意义。这与陆生植物Ｃ３及Ｃ４植物的分布密切相关,据此初步划分为三种有机质δ＾１３Ｃ古气候类型。     

介形类壳体中Sr/Ca及Mg/Ca比值的ICP-AES测定

沉积物中介形类壳体的Ｓｒ／Ｃａ和Ｍｇ／Ｃａ比值可用于湖泊古盐度和古温度的重建。本文从双通道顺序扫描式ＩＣＰ－ＡＥＳ的特点出发,对μｇ级介形类样品中的低含量元素Ｓｒ和Ｍｇ选择最灵敏谱线和最佳通道,对各项条件进行最优化。Ｓｒ和Ｍｇ的检测限分别为１．１μｇ／Ｌ和１．４μｇ／Ｌ。本文以此法准确测定了介形类样品中Ｓｒ／Ｃａ比值和Ｍｇ／Ｃａ比值,回收率实验结果令人满意。     

呼伦湖地区扎赉诺尔晚第四纪湖泊沉积物的磁化率变化及其影响因素

呼伦湖盆地扎赉诺尔晚第四纪湖泊沉积物为砂,泥质碎屑沉,地东露天矿剖面沉积物样品进行了低,高频磁化率测量,粒度分析,磁性矿物成分鉴定和Al2O3 ,Fe2O3含量分析,分析表明,磁铁矿是沉积物磁化率的主要贡献者,全铁含量控制了磁化率值的变化,磁化率与沉积物粒度呈负相关,进一步讨论认为,磁性矿物主要为粉砂－粘土级碎屑,集中分布在细粒沉积物中,因此造成其率较高,砂质沉积物中频率磁化率较高,其原因可能是其中的磁性颗粒比粉砂一粘土级沉积物中的磁性颗粒更细一些。     

浅钻岩芯揭示的固城湖4000年来环境演化

对固城湖6.2m深的现代沉积物柱状岩芯进行了放射性同位素、粒度、有机质含量、有机质σ~(13)C和孢粉分析。沉积记录巾各项环境指标的变化表明,4ka以来固城湖经历了高湖面—低湖面—高湖面的显著变化。气候变化是影响湖泊环境演化的重要自然因素,但2.5ka以来人类活动对湖泊演化的影响显得更为明显。特别是2.5ka和1.1ka两次人类对湖泊水系的改造是引起湖泊环境两次突变的主要因素。