新仙女木及全新世早中期气候突变事件: 贵州茂兰石笋氧同位素记录

在贵州荔波董歌洞D4石笋上部45~193.6 cm处, 通过系统的TIMS-U系测年及碳、氧稳定同位素分析, 取得了平均分辨率达90a的同位素记录, 其时限范围为3.9~15.7 kaBP. 研究表明, 末次冰期最后一次冷事件——YD(新仙女木)事件, 在D4记录得到明显的揭示, 其开始的时间为12.80 kaBP, 结束于11.58 kaBP, 降温幅度较大. 末次冰期的结束相当于海洋同位素记录的终止点Ⅰ, 其时限为11.3 kaBP. 早、中全新世最明显的3次冷事件分别发生于10.91, 8.27以及4.75 kaBP, 降温幅度可达2~5℃. 石笋δ¹⁸O记录的这些千年百年尺度气候突变事件, 在发生的时间及其延续年代范围上, 都可以与格陵兰GISP2冰芯进行对比. 8.27及4.75 kaBP冷事件, 也可以和爱尔兰CC3石笋记录进行对比, 说明中国季风区与西欧以及极地的短尺度气候变化可能源于同样的驱动因子, 它们可能具有全球意义. 另外, 一些时间段记录曲线的走向表现出明显的不同, 则可能是反映季风气候区与极地环境的差异所致.     

中国西南地区CO2释放点的He同位素分布不均一性及大地构造成因

在印度板块向欧亚大陆俯冲碰撞过程中,产生一系列深大断裂带,形成大量CO2释放脱气点。这些点除了释放大量的CO2、N2、H2S气体以外,还会附带释放CH4、He等各种各样的气体。释放出来的氦为惰性元素,是判识幔源气体最灵敏的地球化学示踪指标,He同位素随形成的构造部位不同而不均匀地分布,且与不同的大地构造成因关系密切。藏中及藏北区块在大地构造位置上属于班公湖-怒江断裂带发生了明显的地幔脱气作用,显示其与地幔相连通而且深度达到上地幔,为一条岩石圈深断裂带;但样品中幔源氦约占总氦的1.4%~1.7%,反映该断裂带深部的开放性程度较低,而闭合性程度相对较高,由此反映了该区处于强烈挤压的构造环境和地壳增厚的地质背景。在滇西南地区(重点在腾冲热海地区)地热流体逸出气体中含有大量幔源岩浆挥发组份,表明该区地壳浅部存在幔源岩浆侵入活动。该区怒江断裂带发生着明显的地幔脱气作用,显示该断裂带与地幔相连通且深度达到上地幔,为一条岩石圈深断裂带;同时所有样品中的幔源氦平均约占总氦的26.2%,最高可达48.8%以上。反映该裂谷带代表伸展性构造环境,且是地幔脱气作用最强烈的构造区之一,是俯冲碰撞的中心地带。而在滇中地区—小江断裂带却是另一番景象,该区样品中的幔源氦平均约占总氦的2.27%,最高也才8.9%。反映此区为印度板块向欧亚大陆以NNE方向碰撞影响到的最东缘。小江断裂带局限在地壳范围内,故而氦同位素显示出在此断裂带以西则明显存在幔源来源,而往东则幔源氦极微。氦同位素在自西至东由藏西到藏南(藏南西与藏南东)至滇西到滇中,R/Ra值由较低到较高再到较低到最高再降低的平面分布规律。川西—鲜水河断裂带则因特殊的构造部位,是中国“地质百慕大”;样品中幔源氦平均约占总氦的8.1%,平均值高于西藏各分区以及云南除滇西南以外的各区,但又远远小于滇西南—腾冲地区。说明鲜水河断裂带,部分地贯穿整个岩石圈,并有切割上地幔之趋势。     

对地球系统科学的几点认识

地球系统科学将是２１世纪地球科学的主旋律,它被定义为：“将地球作为一个整体来伯全部知识;对地球的气圈、水圈、生物圈和岩石中的各种作用及各层圈间相互作用时间进行的研究”。此种学术思想可追溯到１００多年前,见於文字也有近二十年。它对当代地学的发展起了重要的推动作用,有四个特点：地球现象的远距离相互联系、影响;内动力和外动力研究一体化;地质作用和生物作用研究一体化;一类活动作为地球系统的一部分。当前地球系统科学的发展也提出了一些新问题,主要的是：在学术思路上对与岩石圈有关的地质作用有所忽视;观察研究系统不全面;还未深人到资源形成和小环境的研究中。近年来的观测试验表明,发生在岩石圈的各种地质作用正积极参与垒球各圈层间的物质能量交换。对它们的忽视,可能正是目前一些生物地球化学循环模型无法平衡的原因。     

桂林水南洞洞穴沉积物的古地磁记录及其古环境意义

通过对桂林水南洞2.5m厚的洞穴沉积物剖面的古地磁初步研究,其结果及地质证据表明该沉积剖面形成期可能与贾拉米洛正向期对应。根据磁化率、磁性矿物的特征和沉积学特征,对该地区这一地质时期的古环境变化提出以下认识:1.第三暖湿期,以钙华沉积为特征;2.第二干冷期,以含有少量钙质的黄褐色粘土为特征,并以含有高矫顽磁性矿物和低磁化率为特征;3.第二暖湿期,以互层的红褐色粘土、含高含量钙质的粘土或钙华为特征,并以含有低矫顽磁性矿物和高磁化率为特征;4.第一干冷期,以褐灰色粘土为特征,并以含有高矫顽磁性矿物和低磁化率为特征;5.第一暖湿期,以地下河沉积相(砂卵石为主)为特征。      

洞穴水系氢氧同位素监测对重建古气候样品选择的指示意义

在贵州省中西部地区采集了地表水、织金洞和石将军洞不同年份和季节的洞穴水样进行氢氧同位素分析。结果显示该地区地表水的δDV- SMOW 和δ18OV- SMOW平均值分别为- 56. 15± 2. 46‰和- 7. 96± 0. 33‰ ,而织金洞1月、4月、9月的水样δDV- SMOW和δ18OV- SMOW平均值分别是- 53. 25‰和- 7. 96‰ , - 59.25‰和- 8. 24‰ , - 56. 89‰和- 8. 21‰ ,无论是旱季还是雨季织金洞大部分洞穴滴水的δD和δ18O值都比较接近地表降水的同位素年平均值,这说明大气降水在不同季节进入洞穴时已经受到充分混合,它们代表的是年均大气降水同位素加权平均值;而另一些滴水点(如寿星宫) ,由于其地表汇水面积小,洞厅顶部的包气带很薄,降雨能很快渗入而使其滴水能敏感地反映出季节性降雨的同位素组成。由此认为,在重建古气候时对石笋的选用切忌盲目,选择前必须进行仔细的洞穴水系稳定同位素组成调查。      

序言

以全球变暖为主要特征的气候变化已成为人类社会共同面临的最重大的环境与发展挑战之一.国际社会在联合国框架下自20世纪80年代后期,经过长期磋商和谈判,最终于2015年达成了《巴黎协定》,提出要将全球平均气温相较于工业革命前水平的升幅控制在2 ℃以内,并努力控制在1.5 ℃以下.     

陕西旬阳溶蚀残余红土的研究

根据显微结构和矿物成分等的鉴定,笔者在陕西旬阳溶蚀残余红土中,发现了在北亚热带及其以北地区不存在的原生石英的强烈溶蚀结构和次生石英、玉髓微晶粒结构,这一发现对确定该区古环境变迁提供了有力证据。结合孢粉和化学成分资料,本文得出以粘土矿物占优势的旬阳溶蚀残余红土形成了高温多雨的中亚热带气候条件下,植被以常绿阔叶林为主,土壤类型相当于现代的红壤,时代属于中新世。     

重庆市北温泉与四川康定温泉水之地球化学特征对比

对重庆北温泉从2005年6月至12月进行每月采样监测,结果表明: 北温泉的水化学类型为SO4 - Ca 型, SO2-4 和Ca2+ 分别占阴阳离子总量的86. 8%和79. 7% , pH值接近于中性,属低温热泉。与之相对比的青藏高原东北缘的康定温泉(除二道桥温泉之外)明显富集Na+ ( 67. 6% ) ,阴离子以HCO-3 为主( 86. 4% ) ,水化学类型为HCO3— Na 型,属高温热泉,水源深度较北温泉深1km以上;而康定的二道桥温泉则明显富集Ca2+ ( 53. 3% ) ,阴离子以HCO-3 ( 90% )为主,水化学类型为HCO3— Ca型,属于低温热泉。根据矿物饱和指数和CO2 分压的计算结果,虽然北温泉的泉水均对方解石和白云石达到饱和状态,但只在部分泉点形成少量钙华沉积。康定温泉对方解石为过饱和,而对白云石为不饱和,因此,在康定温泉有较多的方解石钙华沉积。两个地点对石膏均为不饱和。此外,康定温泉的二氧化碳分压远远高于北温泉。北温泉3号泉点的各主要离子浓度均低于北温泉的其它泉点,是由于地表水的混入所造成。根据所测得的硫酸根浓度进行估算,在北温泉3号泉泉水中雨季时地表水的混入约为40% ,旱季时约为20%。      

岩溶地区生态系统养分平衡研究

以岩溶地区生态系统中养分储存和运移为中心,综合研究了矿物分化、大气降水而引起的养分输入,淋溶流失、水土流失造成的养分输出,以及与生物导致的养分内部循环之间的相互作用和相互联系;讨论了岩溶生态系统养分的流入、保持和流失之间的平衡,并以桂林丫吉村岩溶试验场为例建立系统内各养分体系之间的反馈网络模型。      

北京石花洞石笋500年来的δ￣（13）C记录与古气候变化及大气CO2浓度变化的关系

通过对采自北京石花洞石笋近５００年来分辨率为３～５年的δ１３Ｃ记录的研究,我们发现水动力条件的改变和近代大气ＣＯ２浓度的改变均对石笋的δ１３Ｃ值有影响,当气候湿润,降雨量增加时,洞穴包气带水的下渗速度加快,在石灰岩裂隙中滞留的时间缩短,ＣａＣＯ３的溶解量减少,造成渗出δ１３Ｃ水的值变轻。包气带水的补给速度增加,也可能使得溶液的ＣＯ２分压降低,造成石灰岩ＣａＣＯ３溶解减少。另外,洞内滴水和渗出水中ＣＯ２的逸出量与供水速度呈反比。滴水速度加快,ＣＯ２逸出量相对降低,沉淀出来的ＣａＣＯ３的δ１３Ｃ值偏轻。通过与δ１８Ｏ记录的对比,δ１３Ｃ记录也反映３０～４０年降雨量变化的周期,为这一地区夏风变化的规律提供佐证。近５０年来的δ１３Ｃ记录,反映了人类活动造成大气ＣＯ２浓度升高的现象。从１９４０年到现今,石笋的δ１３Ｃ值从－６．７‰降低到－８．１‰,降低速率每年为－０．０２８‰,直接反映了这一时期大气ＣＯ２的δ１３Ｃ值的变化。这一结果与其它研究相吻合。利用精细的、分辨率高达几年的δ１３Ｃ记录可以为岩溶作用与碳循环的研究提供有效手段。