末次盛冰期长江南京下关-栖霞山段的古河槽

选择长江南京下关-栖霞山段作为研究河段,根据南京长江大桥、四桥附近的地质钻孔资料,运用Mapinfo软件,绘制南京长江大桥、四桥附近长江古河槽地质剖面示意图.在拟建南京长江四桥附近的6个钻孔采集了年代样品,在-59.33 m深度上河床相圆砾石层中沉积物样品中有机质的14C年代为14 682±110 aBP,据此判断,位于该沉积层下部的上一期沉积旋回应在15 000 aBP之前.结论认为,该研究河段约-65～-90 m的深槽为末次盛冰期时的长江河槽.古河槽相对狭窄陡峭,形成局部深切.槽中充填了一次从粗到细的沉积旋回.     

长江三角洲末次盛冰期的气候波动

通过对长江三角洲东部地区鹤鸣孔第一硬黏土层的孢粉、藻类分析,研究了该地区末次盛冰期的气候波动。结果表明,鹤鸣孔第一硬黏土层含种类较丰富的孢子、花粉和藻类化石,并可以划分为3个孢粉、藻类组合,代表了该地区末次盛冰期气候变化的3个阶段,反映了该地区末次盛冰期并不是一个持续的干冷状况,第一硬黏土层沉积的早期和晚期气候较温暖湿润,针阔叶混交林发育,而中期阶段气候偏冷,植被贫乏。     

江西万年仙人洞和吊桶环遗址蚌器表面残留物中的淀粉粒及其环境指示

江西万年仙人洞和吊桶环遗址是中国长江中游鄱阳湖流域旧石器时期(20~12kaB.P.)的重要遗址,出土有大量的蚌器。本文对两处遗址旧石器晚期地层(大约20~19ka cal.B.P.)出土的两件蚌器表层残留物中的淀粉粒进行了提取和鉴定。在可鉴定的202颗古代淀粉粒中,几乎全部来自小麦族和黍族,很可能是小麦族冰草属(Agropyron)、山羊草属(Aegilops)、小麦属(Triticum)和大麦属(Hordeum)中的某些植物,以及黍族狗尾草属(Setaria)的某些植物。中国现有上述几个属的小麦族植物,除了小麦、大麦和黑麦等被人类种植的物种以外,主要分布在新疆、内蒙西北、甘青地区以及西藏等温干的地区。仙人洞和吊桶环出土蚌器上的古代淀粉粒组合暗示了末次冰盛期江西北部可能存在以禾草为主的草本植物群落。蚌器表面淀粉粒残留验证了蚌器具有收割植物的功能。蚌器表面淀粉粒保存几率的差异也证实了不同埋藏环境对淀粉粒残留物保存有着十分重要的影响,较为封闭的遗址环境中器物表面的淀粉粒可以得到更好的保存。     

藏东南帕隆藏布现今河流地貌特征及其晚第四纪演化

河流沉积与地貌对构造与气候的变化极为敏感,可记录区域构造活动、气候变化和环境演变等多方面的丰富信息。由于独特的构造背景与气候条件,帕隆藏布不仅成为雅鲁藏布水系水量最大的支流,而且其流域在藏东南地区占有重要的地位。帕隆藏布流域内地表过程活跃且河流地貌演化过程快速,是揭示青藏高原东南部构造地貌演化的重要载体。通过对该河流地貌的形态学和沉积学分析发现,帕隆藏布河流形态具有明显的线状特征,其干流近似直线展布,而主要支流呈羽状分布,两者多呈直角交汇,表明河流形态明显受到嘉黎断裂带的构造形迹控制。进一步利用光释光和14C定年方法,对帕隆藏布的晚第四纪河流地貌演化,尤其是干流和东久河支流的晚第四纪河流阶地进行研究后发现,末次冰期以来的气候变化导致帕隆藏布的晚第四纪河流地貌呈现出典型的分段式特征,根据海拔高度主要可划分为3段：1）海拔2 600 m以下的河谷地貌呈V形峡谷,河谷比降大,阶地沉积年龄均在9.0～2.0 kaBP间,沉积属性以河流相和坡积相为主,表明是全新世以来气候变暖条件下形成的;2）海拔2 600～3 300 m的中游段河谷呈冰蚀围谷盆地、U形槽谷等,河谷比降小,河岸谷坡坡度小,主谷两岸冰碛垄发育,存留了古冰缘地貌遗迹,阶地沉积属性以古湖相、冰水相及河流相为主,测年结果在29.8～10.9 kaBP和50.9～39.8 kaBP间,显示其曾经为末次冰期和冰消期冰缘湖泊体系,后被现今的帕隆藏布所贯通;3）海拔3 300 m以上河流地貌为典型的冰川U形槽谷,谷底平坦,发育现代冰湖,仅发育Ⅰ级阶地并上面覆有冰碛物堆积体,有末次冰期的冰缘地貌遗迹,但主要受周围海洋性冰川作用,呈现现代冰缘地貌特征。整体上看,帕隆藏布的现今河流地貌上、下游两端年轻,主要形成于全新世期间;中游的河流地貌出现较早,残留了末次冰期和冰消期的冰缘地貌特征,并保留了广泛的古冰湖相沉积物。因此,帕隆藏布现今的河流形态主要出现在末次冰期以来。     

末次盛冰期长江南京段河槽特征及古流量

根据南京长江大桥、三桥、四桥的地质钻孔资料,绘制南京段长江古河槽地质剖面示意图.对拟建南京长江四桥附近的四个钻孔进行了采样分析,从钻孔沉积物样品的14C年代及阶地形成时间,可以判断,南京段约-60m～-90m的深槽为末次盛冰期时的长江河槽.钻孔揭示,南京段长江古河槽狭窄陡峭,呈V型,在南京长江大桥附近形成局部深切.根据长江三桥、长江大桥附近古深槽断面形态及底部沉积物颗粒级配,选用沙莫夫公式、河海大学公式等,计算了末次盛冰期时河槽底部的泥沙起动流速及断面平均流速.根据流量-流速-过水断面之间的关系式,计算得出末次盛冰期时长江的流量约为12000～16000m3/s.     

末次盛冰期太平洋赤道辐合带对暖池外热带海表温度变化的敏感性

利用美国NCAR CAM3大气环流模式,分析了末次盛冰期（LGM）两个不同的热带海表温度重建方案中,北半球冬季热带中、西太平洋对流活动及大气环流对暖池外（赤道东太平洋和热带大西洋）热带SST异常的敏感性。结果表明：  1）SST异常首先引起大气环流的改变。  赤道东太平洋对流层下沉增强,而作为经向补偿,副热带东太平洋上升运动增强,其中南半球尤为明显,同时南半球热带中、西太平洋上升运动增强,加剧了该区纬向逆时针环流,说明冰期热带海气耦合过程受气候背景场（如SST）影响很大;   2）大气环流格局改变引起热带中西太平洋的大气加热、对流活动、表层风场及降雨的巨大变化。  140°E以西的婆罗洲和菲律宾区域,总的大气加热减少是由于对流与辐射加热减少所致,对应于该区风场辐散和降雨减少;   而140°E以东的南半球热带中、西太平洋,大气吸收热量增加,对流与辐射加热均增强,总降雨量也随之增加,反映该区赤道辐合带南移并增强。该项研究为探索热带太平洋在冰期/间冰期旋回中的古海洋学变化提供了新的数据支撑。此外,不同重建SST对赤道辐合带的影响比较大,因此利用重建SST进行数值模拟或者利用耦合模式研究LGM热带海气相互作用时,应该十分重视全球热带SST分布特征。     

3万年以来日本海西部海冰活动变化

海冰是现代气候系统的一个基本组成要素,对气候变化有着重要的调控作用。现今日本海西部仍发育有限的季节性海冰,也是深层水形成的关键区域。由于缺乏沉积岩芯,长期以来对日本海西部海冰范围变化的历史还缺乏深入的认识。本文对日本海西部LV53-18-2岩芯中长393 cm的沉积物进行了粒度分析,采用粒径端元分析方法,重建了过去30.0~5.0 ka海冰和底流活动历史。粒径端元(EM)分析显示,端元3(40~160 μm)是指示海冰活动的有效指标;EM1(2~20 μm)与可分选粉砂平均粒径呈现一致的变化趋势,是指示底流活动的有效指标,但在15.0~7.8 ka受到冰筏碎屑影响。日本海西部海冰活动由冬季海冰形成和春/夏季海冰融化条件的共同制约。末次冰期-冰盛期(30.0~18.0 ka),在强盛东亚冬季风(EAWM)和低太阳辐射量控制下,日本海西部季节性海冰活动保持微弱;在末次冰消期晚期-中全新世早期(15.0~7.8 ka),EAWM仍然强盛,同时北半球高纬日射量和海平面升高,导致海冰活动十分活跃;7.8~5.0 ka以来,随着EAWM减弱和对马暖流入侵,日本海西部季节性海冰活动显著减弱。在海因里希冰阶(HS)1时段(17.5~15.0 ka),大西洋经向翻转流减弱诱发EAWM增强,同时北半球夏季太阳辐射量和海平面都相对较低,可能导致日本海西部海冰持续覆盖。在季节性海冰形成时期,盐析过程增强了水体垂向对流和底流活动,但是在HS1,深层水体形成源区被常年海冰覆盖,抑制了深层水形成,减弱了研究区底流活动。

     

末次冰盛期以来冲绳海槽古海洋环境研究进展

冲绳海槽处于东海与西太平洋边缘的交界处,不仅对全球气候变化响应敏感,其环境变化也影响着东亚边缘海,乃至东亚大陆的环境,是研究古海洋环境的理想区域。该区域的古海洋环境研究多集中于末次冰盛期以来,因此本文以冲绳海槽为主体,总结了该区域末次冰盛期以来古海洋环境变化的相关研究,主要包括3个方面：古海平面、温度和盐度等;沉积物来源及其演化;黑潮及其对海洋环境的影响。该区域末次冰盛期以来的环境变化可大致分为,主要由海平面控制为主的末次冰盛期-早全新世和由黑潮、季风等因素控制的早全新世-现代两个主要的阶段。沉积物主要来自古黄河、长江、日本、台湾岛以及火山喷发物质等,但不同区域、不同时间的物质来源存在差异。另外,黑潮是该区域最主要的海流,其路径和强度末次冰盛期以来经历多次变化,并对其他海洋环境要素产生重大的影响。综合上述研究,提出未来应该系统建立冲绳海槽海洋环境演化历史、加强黑潮对周边流系的影响和陆源物质源-汇过程的系统研究。

     

末次盛冰期和全新世大暖期呼伦贝尔沙地的环境变化

呼伦贝尔沙地保存的风沙层-古土壤沉积序列,是认识过去环境变化的重要地质记录。沙地沉积具有速率快、沉积与侵蚀并存的特点,因此,通过大量独立的光释光年代控制对不同的剖面进行拼接,可以重建沙地在千年尺度上干湿变化过程以及特征时期的边界。本文获得了呼伦贝尔沙地8个沉积剖面的47个光释光年代和近200个样品的环境代用指标数据,结合已发表文献资料,揭示了16ka以来呼伦贝尔沙地千年尺度的干湿变化,并估算了末次盛冰期(LGM)和全新世大暖期(HO)沙地流沙的边界。初步认为,LGM期间,呼伦贝尔沙地相对于现代沙带边界,最远向北移动了约60km,向东移动了约50km,并且南北沙带之间的区域全部沙化; LGM期间沙漠化面积达到22337km2,相对现代沙漠化面积扩大了约2.7倍。而在HO期间,整个沙地被植被所固定,发育砂质古土壤层,只在局部区域存在短暂的风沙活动。     

末次盛冰期以来科尔沁沙地古气候变化及其边界重建

利用光释光测年技术,获得了覆盖科尔沁沙地内部及外围的20个风成沙-砂质古土壤沉积序列的年代。在分析前人研究的基础上,结合地层和气候代用指标重建了末次盛冰期以来科尔沁沙地的演化过程。结果表明: 科尔沁沙地的气候变化和沙丘的固定与活化主要经历了4个阶段,即: 26~12ka,气候极端干冷,沙地大面积活化; 12.0~9.5ka,气候趋于暖湿,但仍比较干冷,沙地由大规模沙化向固定成壤过渡; 9.5~2.5ka,气候暖湿,沙地基本固定; 2.5ka以来,气候呈干冷与暖湿交替状态,沙地亦存在多次固定与活化,其中,从1.5ka开始,沙丘活化明显。基于风沙沉积序列的空间分布和光释光测年结果,末次盛冰期科尔沁沙地同时向南和北扩展: 南至翁牛特-库伦旗一线,至少扩张了26km; 北至霍林河一带,至少扩张了30km; 东界受东辽河限制,与现代边界几乎一致。沙地面积较现代扩张了至少2.05×104km2,扩大了37.7%。全新世大暖期,沙丘大面积固定。研究表明,科尔沁沙地气候与环境演变受东亚季风影响,也是全球气候变化的区域响应。