中国黄土高原的风积证据:晚新生代北半球大冰期开始及青藏高原的隆升驱动

据黄土高原最近 7.2Ma风积黄土 红粘土序列的磁化率曲线和沉积速率变化 ,并分别与赤道东太平洋δ18O曲线和北太平洋风尘石英沉积通量变化对比 ,将晚新生代北半球大冰期的发生、发展过程分为 :约 7.2～ 3.4MaBP的来临期 ,3.4～2 .6MaBP的初始期 ,2 .6Ma以来的大冰期 ;相应地将以冬季风和夏季风组合为特征的东亚季风形成演变过程分为 :冬、夏季风均偏弱的初显期 ,冬、夏季风同步增强的过渡期和冬、夏季风彼此消长的盛行期 .晚新生代全球构造隆升 ,尤其是青藏高原隆升以及与隆升有关的大气CO2 浓度的变化 ,在很大程度上控制着北半球大冰期的发生过程和东亚季风气候长时间尺度的变迁 ,其中约 3.4～ 2 .6MaBP时段青藏高原的加速隆升起着重要驱动作用     

黄土中石英的含量与结晶度指数的测定

碎屑石英是风成黄土最主要的组成矿物,其结晶度指数与粉尘源区石英的母岩类型有关,其含量则可用于估算风尘通量变化进而恢复源区的干旱化历史。通过详细的探讨,揭示了测试条件及数据处理方法对石英含量和结晶度指数估算的可能影响。结果表明:(1)测量石英结晶度指数时扫描的步长和速度有别于测量石英含量时的参数设置;(2)数据处理时,先对数据进行人工手动扣除背景,结晶度指数要依据衍射图谱67.74°处和67.85°处的峰谷值进行估算,而石英含量的估算主要依据衍射图谱中20.9°处石英峰与28.4°处硅粉峰;(3)石英结晶度指数需要反复压片测量多次取平均值。     

冲绳海槽末次冰消期以来的浮游有孔虫群落变化及5种古温度转换函数对比

通过对冲绳海槽中部A7孔的浮游有孔虫定量分析,对该区18 ka以来的海洋环境变化进行了探讨.浮游有孔虫群落表现出非常明显的冰消期-全新世阶段变化:在18~15 ka的冰消期早期,浮游有孔虫群落以冷水种Neogloboquadrina dutertrei和Neogloboquadrina pachyderma等为主;在15~9.4 ka,浮游有孔虫冷水种含量迅速降低;9.4 ka以来的全新世则以暖水种有孔虫Pulleniatina obliquiloculata,Globigerinoides ruber和Globigerina glutinata等为主.此外,浮游有孔虫群落对千年尺度的气候变化如Heinrich 1、博令-阿罗德暖期(B?lling-Aller?d)和新仙女木事件(Younger Dryas)都有明显反映,在全新世还记录了一系列的冷事件(约2.3~4.6、5.3、6.2、7.3和8.2 ka).9.4 ka前后浮游有孔虫冷暖种群的变化可能对应了黑潮暖流的突然加强.采用5种不同浮游有孔虫转换函数对表层海水温度进行了估算,通过与Mg/Ca和U₃₇k'温度估算结果对比,对不同转换函数的可靠性进行了评估.结果发现SIMMAX没有明显的冰消期-全新世变化.另两种基于现代类比技术的转换函数MAT和RAM,其估算结果较类似,13 ka以来的温度波动较小,对新仙女木事件没有明显反映.基于Imbrie-Kipp转换函数(FP-12E和IKM-Chen)的估算结果表现出了较大的冰消期-全新世变化,然而对于博令-阿罗德暖期变暖和新仙女木降温事件没有反映,研究发现这主要由Globigerina bulloides的含量变化造成.通过消除与生产力水平密切相关的G. bulloides的含量变化影响,修正后的两种转换函数FP-12E和IKM-Chen较好地反映了末次冰消期以来的表层海水温度波动,与该区Mg/Ca和U₃₇k'方法重建的古温度有较好的可比性.因此,我们认为修正后的转换函数FP-12E和IKM-Chen更适合冲绳海槽中部的古温度估算.      

晚第三纪以来黄土高原风积序列的压实校正及其古气候意义

晚第三纪以来黄土高原完整连续、高分辨率的风尘堆积序列为研究以冬、夏季风组合为特征的东亚季风环流长期演化提供了很好的气候信息载体。利用高压固结试验结果,基于高分辨申的磁化率和容重测量及相关性分析,初步探讨了黄土、古土壤及红粘土不同地层单元的压缩特性,校正了压实作用对容重的影响,获得了更真实的东亚季风气候演化信息。有助于深入探讨晚第三纪以未东亚李凤阶段性演化特征及其与太阳辐射、全球冰量变化、青藏高原阶段性隆升等气候控制因子之间的密切关系。     

中国黄土粒度的双峰分布及其古气候意义

中国黄土的粒度分布由分布峰度较高、分选较好的粗粒组分和分布峰度较低、分选较差的细粒组分叠加组成;前者代表了冬季风盛行季节近距离低空搬运的粉尘物质,其粒度指示了东亚冬季风所主导的近地面气流的强度,它在全样中的含量可能反映了冬季风粉尘的沉积通量;细粒组分可能主要为常态存在的、由高空气流搬运的远源粉尘,代表了黄土高原原始粉尘的本底,它的粒度特征与北太平洋西风带粉尘基本一致,可能指示了主要由西风带控制的高空气流的强度。黄土的粒度分布函数可用代表这两个组分分布的两个WEIBULL函数的和函数表示。用实测粒度分布数据对分布函数进行拟合可计算出该分布函数的各参数,同时可获得黄土粒度的两个组分各自的分布函数及两个组分在总样中所占的百分比。     

Avaatech XRF岩芯扫描分析方法在石笋Sr/Ca测试中的应用

XRF岩芯扫描分析方法在海洋和湖泊沉积环境变化方面的应用研究,已取得了显著的成果.然而,目前其应用还没有广泛拓展到洞穴石笋的研究中.在本文中,我们利用最先进的第四代Avaatech高分辨率XRF岩芯扫描仪测试了3根石笋(2根文石石笋, 1根方解石石笋)的Sr元素以及Sr/Ca比值.通过不同扫描路径之间和不同扫描分辨率之间的对比,以及与ICP-OES、Itrax XRF和Artax XRF结果的对比,证实了Avaatech XRF岩芯扫描仪可以准确、快速、无损地进行石笋高分辨率Sr元素的测试.此外,我们还结合石笋氧同位素记录,尝试解释了所测石笋Sr/Ca的古气候意义.     

最后4个冰期旋回中国黄土记录的东亚冬季风变化

开展高分辨率的黄土记录研究, 是揭示过去气候变迁和变率的主要途径.选择黄土高原中部的灵台和赵家川剖面, 对L5以上的黄土-古土壤序列进行了石英颗粒的提取和粒度分析.结果表明, 石英粗颗粒(> 43μm) 体积分数变化揭示了最后4个冰期旋回东亚冬季风存有的快速变化特征, 并同深海氧同位素记录具有良好的对应关系; 然而, 在每一个冰期时段, 石英粗颗粒体积分数的变化幅度和频率存有较大差异, 可能意味着对应的冰期下垫面状况和气候系统内部的非线性响应机制并不相同.值得注意的是由石英粗颗粒体积分数反映的东亚冬季风变化, 在某些时段不仅同磁化率记录的夏季风变化不协调, 而且同深海氧同位素记录存有明显差异.深入研究这种由不同代用指标反映的古气候变化间的差异, 对理解黄土记录的全球性意义显得尤为重要.      

前处理方法对北黄海沉积物粒度的影响

采用不同方法对北黄海底质样品进行了粒度分析前处理，以探讨有机质和碳酸盐对北黄海沉积物粒度的影响。结果表明，去除有机质或碳酸盐后，粗粒沉积物（呈双峰分布）粒度分布的峰态明显变宽，平均粒和戏及粗颗粒（＞32μm）组分含量明显增加；而细粒沉积物的粒度分布发生明显细偏，表现为众数的细化及平均粒径和粗颗粒含量的降低。北黄海底质沉积物的有机碳含量变化与沉积物的平均粒径呈明显的负相关，暗示了浅海沉积物中有机碳的输运和积聚主要是伴随着细颗粒组分发生；而碳酸盐含量同沉积物粒度的关系不甚明确，可能与沉积物物源的关系更为密切。     

黄土高原中部7～2Ma期间古植被变化的分子化石证据——以赵家川剖面为例

植物叶蜡正构烷烃组分能够在地质体中长久保存,并记录历史时期植被变化的信息。本研究通过对黄土高原中部董志塬西峰地区赵家川剖面古土壤中正构烷烃组分的分析,讨论7～2Ma期间黄土高原植被变化的植物叶蜡组分变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:从7.0Ma至3.4Ma,正构烷烃C31/C27和C31/C29比值处于相对低值的波动范围,范围分别为0.5～1.9和0.6～1.3,表明该时期以木本植物占优势的生态格局;在3.4Ma前后,古土壤中保存的古植被叶蜡正构烷烃组分的C31/C27和C31/C29比值有一个明显的增加,分别从0.8变化到2.9,从0.7变化至1.6,即古生态系统中草本植物的相对比例突然增加;从3.4Ma至2.0Ma,正构烷烃C31/C27和C31/C29比值处于相对高值的波动范围,范围分别为1.7～3.3和1.1～1.6,指示该时期木本植物减少,草本植物增加的生态格局。我们推测这个生态系统的变化可能响应晚新生代3.5Ma左右的中国内陆干旱化,并形成了自此以后黄土高原塬面以草原或森林草原为主的自然生态格局。     

新近纪以来中国黄土高原的风尘记录

通过对黄土高原中部两个典型的风尘堆积序列的岩性和磁性地层研究 ,认为中国黄土高原风尘堆积的开始发育年龄至少约为 7.2 Ma B.P.。以红粘土和黄土—古土壤交互出现的风尘沉积 ,不仅真实地记录了东亚季风气候的形成演化 ,而且可能包含了青藏高原的阶段性隆升、北半球冰盖形成演化及大冰期发生等构造气候事件的印记。反映粉尘源区的干燥度及携带粉尘的大气环流强度的风尘沉积速率自 7.2 Ma B.P.开始、尤其是 4.5 Ma B.P.以来逐渐增大 ,似乎暗示了自新近纪以来亚洲内陆粉尘源区干旱化的逐级发展和东亚冬季风环流强度的逐渐增加