东北印度洋源汇过程及古环境与古季风演化

东北印度洋地理位置独特,其沉积物记录了青藏高原隆升及孟加拉扇的“源-汇”过程、印度季风与东亚季风的“海-气”交互作用、印-太暖池热传输的演变与高纬气候之间的相位关系等关键信息,是喜马拉雅地区“构造-气候-沉积”耦合演化的良好记录载体,是探讨多圈层相互作用、探索古气候与古环境演化的理想“窗口”。本文系统总结了近年来有关东北印度洋季风与表层环流特征、沉积物组成及物源、气候环境演化以及环境磁学记录等方面的研究进展。分析表明,东北印度洋为典型的季风风场,表层环流受季风影响强烈,夏季和冬季环流差异明显。沉积物类型丰富,包括河流输运而来的陆源碎屑、钙质和硅质为主的生物沉积以及火山物质等。但目前对于该区域的沉积物的具体组成、“源-汇”过程、迁移历史、季风演化与青藏高原隆升、高纬气候变化之间相互关系等方面的认识尚存在较大的分歧。同时,受样品获取难度大、磁学信号稀释严重等因素的限制,环境磁学作为一种在示踪沉积物物质来源、恢复古气候和古环境等方面被普遍认可的技术手段,在东北印度洋区并没有得到充分的发挥与应用。因此,未来需要在前人研究的基础上,将目光向东北印度洋更南、更深处延伸,对其“源-汇”过程进行全面分析。在研究方法上进一步拓展,采用更高精度的技术手段提取磁学信号,加大环境磁学的应用,寻找有效的替代性指标,解决该地区季风演化、古海洋环境变化等气候环境问题,为该地区环境气候研究提供新认识。并尝试开展地磁场长期变化(paleosecular variation, PSV)研究,建立东北印度洋的PSV记录,辅助修正全球地磁场模型,探究地球深部动力过程。     

青藏高原雪盖对亚洲季风影响研究进展

资料分析和数值模拟均表明,青藏高原作为一个特殊的抬高了的下垫面,其上雪盖面积和积雪日数等的异常均与亚洲夏季风的强弱及起讫有关．雪盖面积大、积雪日数多的年份,亚洲季风弱且爆发迟,推进慢;雪盖面积小、积雪日数少的年份,亚洲季风强且爆发早,推进快．但也存在不同的看法     

湖北神农架年纹层石笋记录的YD与8.2 ka事件转型模式研究

基于青天洞两支年纹层石笋QT16和QT40高分辨率δ18O序列,重建了Younger Dryas(YD)和8.2 ka期间季风突变细节过程。结果显示,亚洲季风强度在YD和8.2 ka事件内部并不稳定。在年层时标控制下,季风强度在YD早期最弱,随后缓慢上升,其间叠加三次百年尺度次级振荡;在8.2 ka期间,季风强度整体较弱,内部出现一次持续40 a左右的强季风事件,曲线形态类似"W"结构。运用"方差法"和"RAMPFIT"法分析显示,在两事件开始,季风衰减均表现出缓慢特征(转型时间占据事件整体历时的40%~50%),但在结束期间季风迅速增强,相似变化模式得到了同区其他石笋记录的支持。与格陵兰冰芯记录对比发现,尽管高、低纬气候在两事件结束时段变化特征基本类似,但在两事件开始,亚洲季风衰减过程却显著长于北高纬气温变化。与低纬记录对比显示,热带水文变化在两事件开始阶段均表现出与亚洲季风基本一致的演化趋势,表明亚洲季风的突变过程可能具有鲜明的低纬特色。这些细节差异若得到更多高分辨率地质记录验证,将有利于进一步认识亚洲季风对突变事件的响应方式及其动力学机制。     

二叠纪-三叠纪古气候研究进展——泛大陆巨型季风气候:形成、发展与衰退

巨型季风是指二叠纪—三叠纪期间泛大陆上存在的强烈季节风,它的形成与泛大陆的形状、海陆分布及大陆的纬向分布密切相关。从晚石炭世泛大陆的聚合至晚侏罗世—早白垩世泛大陆裂解,巨型季风经历了形成、发展到衰退的过程。在三叠纪,泛大陆很大且几乎关于赤道对称,巨型季风达到最大强度。它对古气候、古环境、古生物及沉积等都产生了深刻的影响,使泛大陆低纬度地区呈现出干旱和潮湿交替的气候特征,蒸发岩和红层广泛分布;高纬度地区温暖潮湿,煤层大量分布;科罗拉多高原(美国西部)、西特提斯(欧洲)和东特提斯(中国)等地的二叠纪—三叠纪沉积地层也显示了受巨型季风影响的特征。     

末次冰期东亚季风快速波动的模式与成因

通过对位于东亚季风区中东部与西部边缘的两个高分辨率黄土剖面记录的对比研究，发现它们不仅捕捉到了20个Dansgaard Oeschger事件与6个Heinrich事件，而且黄土记录与GRIP冰芯记录的这些快速气候波动基本上是同步的。暗示在整个末次冰期，东亚季风气候同样存在千年—百年尺度上的快速波动。所不同的是，西面的沙沟剖面对这些快速气候波动的反应比东面的王官剖面敏感。结合末次冰期中国黄土记录的先前研究结果，我们发现，自西向东Dansgaard Oeschger旋回的幅度逐渐变小，推测这主要是由西风与东亚夏季风共同作用所造成的。     

早上新世非洲季风与地中海表层生产力变化的岁差节律

地质历史上留下了许多反映非洲季风的记录, 意大利南方晚新生代的海相地层便是其中著名的一例.Cape Sper-tivento剖面位于意大利卡拉布里亚半岛, 属于早上新世(5.3~4.8Ma) 地中海泥灰岩-灰岩沉积物.在借鉴前人工作的基础上, 重新为该剖面建立一个精度更高的天文年代标尺.反映古生产力的指标显示, 早上新世在北半球夏季辐射量增大期间, 地中海有机碳含量及其堆积速率增大, C/N出现高值, 碳酸盐含量及其堆积速率减小, G. obliquus稳定氧碳同位素出现负偏移, 这是非洲夏季风带来的降雨增强的结果.尼罗河泛滥让更多陆源营养物和淡水输入地中海.各个古环境指标的频谱分析结果存在强烈的岁差周期和丰富的半岁差周期, 说明早上新世非洲季风主要受低纬过程控制.      

印度尼西亚弗洛勒斯海LGM以来的古海洋学记录

弗洛勒斯海位于印度尼西亚穿越流通道上,它的古海洋学特征对于理解LGM以来穿越流活动历史,及其与全球气候变化的关系具有重要意义．通过对弗洛勒斯海SHI9011岩心δ^18O、δ^13C浮游有孔虫组合及碳酸盐含量等古海洋学记录的研究,认为研究区沉积速率不高,生物生产力却并不低于高沉积速率的近陆地区．冰期时海平面下降,陆源物质输入量增加,使得古生产力上升．冰消期终止期IA海平面快速上升,陆源营养物质供应减少,同时穿越流活动增强,抑制了下部水体向上运动,古生产力开始下降．8～6ka前后,强烈的东南季风使得研究区上升流活动增强．     

青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪风化剥蚀与东亚季风演化在南海中的记录

通过南海西南部湄公河口MD01—2393孔和MD97—2150孔的高分辨率粘土矿物和粒度分析,及铷、锶、钕同位素分析,揭示出青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪190ka以来的风化剥蚀和东亚季风演化历史。铷、锶、钕同位素研究证实这两个孔的陆源碎屑物质主要来源于湄公河流域的直接输入。蒙脱石／(伊利石 绿泥石)值和蒙脱石／高岭石值指示了化学风化历史,而陆源碎屑颗粒的粒径比值2．5～6．5μm／15～55μm则指示了湄公河沉积物的供给能力。相对高的比值发生在间冰期,表明强盛的夏季风降雨和减弱的冬季风环流;相对低的比值对应于冰期,表明强盛的冬季风和减弱的夏季风,揭示出东亚季风气候驱动的风化剥蚀演化历史。东亚季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,表明东亚季风演化的天文驱动机制。     

东亚季风气候对Heinrich2事件的响应:来自石笋的高分辨率记录

据湖北省神农架天鹅洞一支石笋11个230Th年龄和254个δ18O数据,建立了28.5～22.0kaB.P.同位素分辨率平均约30a的东亚季风气候变化序列。该石笋δ18O曲线与南京葫芦洞石笋记录在重叠时段基本一致,说明本区石笋δ18O反映了区域性东亚季风经向环流特征。在24.3kaB.P.左右,石笋δ18O明显正偏,持续时间近1ka,指示一次显著的弱夏季风事件,与北大西洋倒数第二次冰漂碎屑事件(Heinrich2)同步发生,可视为东亚季风气候对H2事件的响应。高分辨率的δ18O序列揭示了H2事件的内部结构特征:(1)事件发生的突变性,石笋δ18O记录指示事件发生时在100a内δ18O从-8.59‰迅速正偏为-6.75‰,振幅达1.84‰;(2)事件结束的渐变性,δ18O正偏到-6.75‰后便以阶梯状缓慢负偏到-8.86‰至事件结束,持续时间近900a。这一过程与末次盛冰期东亚季风气候H1事件表现的季风强弱转换方式基本一致,说明末次盛冰期东亚季风气候H型事件具有共同的内部结构特征。研究表明,末次盛冰期东亚季风气候H事件的突变可能受北大西洋驱动并经青藏高原冰川变化放大。     

晚第三纪中国西北干旱化的发展及其与北极冰盖形成演化和青藏高原隆升的关系

对甘肃酉峰晚第三纪红土标准剖面的研究揭示出,该区红土下部（6.2MaB.P.前）是红化的土壤物质与其它物质一起经水流搬运（坡积作用为主）再堆积的产物;中部（6.2～3.4MaB.P.）未发现再搬运的痕迹,是风尘堆积经风化和频繁地下水位波动作用所形成,不具明显的土壤发生学层次,其中的碳酸盐富积层不是成壤碳酸盐,而与地下水作用密切相关;上部（34～2.6MaB.P.）是典型的风尘堆积-土壤序列。由于中国西北和中亚干旱区的存在是黄河中游风尘堆积的前提条件,该区风尘物质的堆积起始于6.2MaB.P.前后标志着源区干旱化的加剧,并已达到相当高的程度。对整个序列的分析表明,源区干旱化程度在6.2～5.4MaB.P.期间较高,此后降低,在3.4MaB.P.和2.6MaB.P.又两次显着增强。上述历史与北极冰盖的起源和演化历史具有高度的一致性,若干重大转变与青藏高原隆升也有时代上的耦合性。本文认为,北极冰盖的形成演化和高原隆升都是中国西北和中亚地区干旱化发展的重要驱动因素,二者对西伯利亚高压的形成和发展的影响及高原对暖湿气流的阻挡可能是导致于旱化的重要途径。