湖北庹家湾剖面释光测年与地层年代学及记录的55 ka BP气候变化

以湖北庹家湾剖面为研究对象,对其宏观组构、沉积学及理化性质(磁化率、粒度、色度、元素组成等)进行了测试,用OSL方法进行了测年断代。根据野外和室内实验数据,建立了汉江Ⅰ级阶地上黄土-古土壤的地层序列,并以OSL测年数据为依据进行了地层年代学研究,利用气候替代指标重建了汉江上游55 ka BP以来气候变化的轨迹。认为:汉江Ⅰ级阶地在55 ka BP前后形成,阶地形成后即刻开始接受连续的风尘堆积;其地层从下向上依次分为L1-L3(55.0~28.5 ka BP)→L1-S2(28.5~24.5 ka BP)→L1-L2(24.5~23.0 ka BP)→L1-S1(23.0~21.0 ka BP)→L1-L1(21.0~11.5 ka BP)→Lt(11.5~8.5 ka BP)→S0(8.5~3.0 ka BP)→L0(3.0~0 ka BP);马兰黄土中记录了44.5~41.0 ka BP、37.5~34.0 ka BP、28.5~24.5 ka BP、23.0~21.0 ka BP四个暖湿气候阶段,其中28.5~24.5 ka BP和23.0~21.0 ka BP比较暖湿,形成了古土壤层L1-S2和L1-S1;庹家湾剖面记录的气候事件具有区域性特征,可与深海同位素曲线MIS-3进行良好比较,反映汉江地区MIS-3的后期暖湿程度较高;全新世大暖期(8.5~3.0 ka BP)在汉江上游地区并非一直表现为暖湿的特征,在5~6 ka BP出现短暂的相对凉湿的气候阶段。     

黄河龙门段商周转折时期的古洪水事件及气候背景

通过野外观察研究,在黄河中游晋陕峡谷龙门段乡宁-韩城大桥西端支沟内,发现了全新世古洪水滞流沉积物.通过野外观察和室内实验分析,证明它们是黄河特大洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境下的沉积物,记录了黄河晋陕峡谷段一期4次特大古洪水事件.通过地层学对比分析和光释光测年,确定这4次洪水发生在全新世中期-晚期转折阶段,即我国历史上商代末期-西周初期的气候突变转型期.利用"古洪水滞流沉积物厚度含沙量法"恢复古洪水洪峰水位,运用HEC-RAS模型估算出4次古洪水事件洪峰流量介于46280~48800 m~3/s之间.这些成果为黄河中游地区的防洪减灾、水资源开发利用、流域生态环境综合治理等方面提供了可靠的超长尺度水文数据.这为深入理解黄河流域水文系统对于全球变化的响应规律提供了新的证据.     

河南晚更新世—全新世黄土记录的环境变化及物源特征

基于河南新郑县的一套完整晚更新世—全新世黄土古土壤剖面(格大张剖面),应用端元分析模型,对75个沉积样品的粒度分析数据进行分析,并对各端元组分在地层深度对应的时间尺度上做了小波变换。结果认为,从格大张剖面沉积物粒级组分中可以分离出三个沉积端元,端元1可能指示了东亚夏季风作用动力特征,夏季风的强弱引起的温湿变化造成相应时期内沉积物的古土壤化的强弱;端元2可能指示了东亚冬季风作用下沙尘暴沉积动力作用特征,代表了典型风成黄土的粗颗粒组分特征;端元3粒级组分更粗,代表了更强搬运动力条件,应属于东北风搬运黄泛平原粗颗粒而来的近源沉积物,距今3100 a以来尤为显著。根据小波分析结果,认为各端元组分在不同的时间尺度上具有周期性特点。端元分析法在指示沉积物沉积动力环境和物源特征上具有很好的效果,各端元组合特征能够敏感地反映出沉积动力组合特征,很好地反映晚更新世以来各动力变化特征。采用小波分析方法对识别各端元组的周期性特征以及根据目前状态推断未来可能的趋势具有参考意义。     

龙山文化末期泾河特大洪水事件光释光测年研究

通过对泾河流域深入的野外考察,在其中游基岩峡谷内发现了含有龙山文化末期文化层和古洪水滞流沉积单元的全新世黄土土壤剖面。利用光释光的单片测年技术,确定古洪水滞流沉积层覆盖着的黑垆土层的OSL年龄为 4078±382aB.P. 和4111±450aB.P.。结合其中所含龙山文化遗址的考古年代,揭示出泾河流域在4100～4000aB.P.之间出现一个古洪水多发时期。这组古洪水滞流沉积单元包含5个单层,记录了4100～4000aB.P.之间泾河流域曾经发生的5次特大古洪水事件。这个洪水期对应着我国北方在4000aB.P.前后,由全新世大暖期向着全新世晚期干旱期转折过程中的气候剧烈变化。这些史前洪水事件可能对我国龙山文化的衰落和古代华夏文明的诞生具有重大的影响。     

泾河下游古洪水滞流沉积物地球化学特征研究

通过沿泾河河谷广泛的野外考察,在高陵县杨官寨段发现典型的全新世黄土-土壤剖面。经过详细观测、系统采样和化学元素、粒度成分和磁化率等多指标测定,从剖面鉴别出两组古洪水滞流沉积层（SWD）,分别记录了发生在4 200 ~ 4 000 a B.P.和3200 ~ 2800 a B.P.期间的特大洪水事件。该研究着重对古洪水滞流沉积层与黄土层和古土壤层的元素地球化学特征进行对比研究。结果表明:（1）在风成沉积物中,Fe2O3、Al2O3、K2O、MgO等元素含量在古土壤层高于黄土层,而CaO和Na2O元素含量则表现出相反的变化。表明风化成壤过程中,这些元素的迁移变化受到全新世以来气候变化和成壤作用的影响。而Zr、Hf、Ti、Cr、Y、Th等微量元素含量与地壳平均丰度相当,且变化甚微。这是由于这些微量元素主要包含在粗颗粒和重矿物之中,其化学性质比较稳定,具有强抗风化性,很少受到风化成壤作用的影响。（2）单个古洪水滞流沉积层,是洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境中沉积形成的,分选性很好,故其底部多粗颗粒和重矿物沉积,Zr、Hf、Ti、Cr、Y、Th等微量元素含量呈现突出的尖峰;自下向上随着颗粒逐渐变细,粘粒成分增加,Fe2O3、Al2O3、K2O、MgO等元素含量出现高峰。这两类元素由下向上的相互消长关系,与沙级颗粒含量和磁化率值变化规律对应,反映出古洪水滞流沉积层的基本理化特性。这个研究成果对于完善古洪水沉积学和水文学的方法和理论具有重要的科学价值。     

高精度光释光测年揭示的晚第四纪毛乌素和浑善达克沙地沙丘的固定与活化过程

利用光释光测年技术对毛乌素沙地和浑善达克沙地7个地点的沉积剖面进行了年代测试,结合地层特征,获得了最近60kaBP以来两个沙地沙丘固定与活化时间的年代学控制60kaBP以来毛乌素沙地的固定期分别为距今37.71ka、8.54ka、8.32ka、7.93ka、7.77ka、7.57ka、7.39ka和2.39ka以后;活化的时间分别为距今57.08ka、52.50ka、13.65ka、13.13ka、7.20ka前后、2.39ka以前和0.29ka以来。在10.97kaBP、10.04kaBP、9.81kaBP和8.67kaBP前后沙地处于气候干湿交替时期。全新世期间,浑善达克沙地在距今8.74～8.72ka、7.79ka前后,沙丘活化;5.69kaBP、4.25kaBP、2.75kaBP、1.53kaBP和0.71kaBP前后,沙丘处于相对固定阶段,0.15kaBP以来,沙丘处于半固定状态。晚第四纪气候千年至百年尺度的变化可能是两个沙地沙丘活化与固定的主导因素。     

青海喇家遗址地层划分及齐家文化废墟覆盖层成因分析

对喇家遗址进行了全面的野外考察,在其北部发现完整连续的全新世黄土-古土壤地层剖面。通过系统采样、粒度和磁化率等多种指标测试,结合OSL技术测年断代,建立了完整的土壤地层序列。深入分析土壤沉积物性质与地表过程,揭示了覆盖齐家文化废墟的沉积物的成因。研究结果表明:喇家遗址土壤沉积物地层层序自地表向下依次为:现代土壤(MS,0～1.50 ka B.P.)→全新世晚期风成黄土(L0,1.50～3.10 ka B.P.)→全新世中期古土壤(S0,3.10～8.50 ka B.P.)→全新世早期过渡性风成黄土(Lt,8.50～11.50 ka B.P.)→晚更新世晚期马兰黄土(L1,>11.50 ka B.P.)。其中全新世中期黑垆土古土壤(S0)被3组红色粘土质泥流(RC3、RC2和RC1)和山洪沙土(FFD)沉积层穿插分隔为4个亚层(S0上、S0中上、S0中下和S0下)。这证明黑垆土发育过程中,在OSL年龄3.96～3.65ka,对应于14C年龄3.85～3.60 ka B.P.出现一个山洪泥流盛行期,来自于盆地北侧沟谷的大规模暴雨山洪泥流,在大红山前古洪积扇前沿溢出沟槽、扩散覆盖了黄河...     

新疆阿尔泰山东段冰碛物光释光测年研究

冰川是塑造地表形态最积极的外营力之一,对冰川地貌的年代学研究是重建古冰川发展史的关键,也是研究气候变化的重要途径。冰碛物是冰川作用的直接产物,代表过去发生的冰川事件,对冰碛物进行准确测年能够为重建古冰川的进退、理解区域古气候变化提供年代学支撑。本文在新疆阿尔泰山东段采集了8个冰碛物样品以进行光释光测年,利用单片再生剂量法对90~125 μm的石英颗粒进行等效剂量的测定。通过等效剂量值频率分布特征及De（t）坪区图分析得出大部分冰碛物的光释光信号晒退不彻底,所以利用一阶动力学公式对持续激发的光释光信号晒退曲线（CW-OSL）进行多组分拟合拆分,得到快速、中速、慢速3种组分,依据分离出的快速组分确定等效剂量值。研究结果显示,距今32 ka以来阿尔泰山东段区域在MIS3阶段、MIS2阶段、8.2 ka左右、全新世大暖期及新冰期等5个时段有冰川发育,冰川发育与气候变化密切相关。     

汉江上游I级河流阶的形成及对东亚季风 变化的响应

对郧县—白河段汉江Ⅰ级河流阶地上风成黄土的沉积学、理化性质、地球化学和年代学进行了系统研究。结果表明,汉江Ⅰ河流阶的形成不晚于25 ka BP;黄土具有马兰黄土(L1)→过渡黄土(Lt)→古土壤(S0)→全新世黄土(L0)→表土(TS)的地层序列,与渭河谷地的黄土地层序列完全可比;25~11.5 ka BP,冬季风强盛,气候冷干,从11.5 ka BP开始,冬季风逐渐减弱,气候开始向暖湿方向逐步转化,从8.5 ka BP开始,夏季风达到了末次冰期结束后的鼎盛时期,3.1 ka BP前后,东亚季风格局发生变化,夏季风减弱,重新进入一个相对干冷的时期,而人类活动对地表的影响形成了表土;汉江上游谷地黄土记录的末次冰期后季风逐渐加强、中全新世季风强盛、随后季风衰退和气候变干的夏季风演变模式与渭河谷地黄土的记录高度一致,与邻区石笋和泥炭记录的季风变化趋势也有良好的可比性,但与石笋/泥炭记录的夏季风强盛期的起始时间(9.3~4.2 ka BP)并不完全一致。     

汉江上游弥陀寺黄土-古土壤序列的化学风化特征及其环境意义

对汉江上游谷地弥陀寺黄土剖面的地层序列和常量元素进行了研究,用光释光测年法(OSL)对地层进行了断代。结果显示:剖面中Na2O、Mg O、Ca O表现淋失,Fe2O3、K2O和Al2O3则相对富集,其中在古土壤中这些元素表现淋失或富集程度更为强烈;剖面具有斜长石风化为主的初级化学风化程度,以Ca、Na流失严重为特征;从马兰黄土L1→古土壤S0→全新世黄土L0,风化由弱变强再变弱。这些信息揭示了汉江上游地区晚更新世以来的环境尤其是气候的变化规律:18 000~11 500 a BP气候以干冷为主,进入全新世后逐渐转暖,8 500~3 100 a BP为全新世大暖期,气候温湿,3 100 a BP后气候又转凉,呈现出由"冷干→转暖→暖湿→干凉"的演变过程,同时弥陀寺黄土对6 000~5 000 a BP期间发生的气候波动冷事件也有记录响应。