万年尺度下钙华的古环境重建检验——以青海冰凌山为例

采用钙华中微量元素进行古气候环境重建为近年来国内外研究热点。前人研究成果主要为小时间尺度古气候环境重建,因微量元素的影响机制及地区间差异性问题,可能存在未知因素影响稀土元素含量及Mg/Ca、Mg/Sr比值,从而导致解译的古气候环境意义失真。以位于青海省格尔木地区的达布逊湖达1井孢粉谱图与青藏高原湖区变化谱图为参照对象,对青海省平安县三合镇东北冰凌山万年尺度下钙华的古环境重建方法进行了检验,结果表明:1)冰凌山泉华台地沉积环境相对稳定,提供冰凌山钙华物质来源的地下水长期处于接受来自地壳深部CO2补给的偏酸性条件下;2)所采集钙华样品除P04点外,均具有相同的物质来源和形成过程;3)万年尺度下,用钙华中的稀有元素总量重建古气温方法可行,且稀有元素总量与古气温呈负相关关系;4)采用Mg/Ca、Mg/Sr比值重建古降水环境应区分钙华成因类型,表生钙华Mg/Ca、Mg/Sr比值与古降水呈现负相关,而内生钙华Mg/Ca、Mg/Sr比值与古降水呈现正相关.     

马四剖面揭示的共和盆地12 ka以来的环境演变

以共和盆地东部风成沉积剖面(MS剖面)磁化率为依据,运用四次回归方程重建了剖面形成时的年均气温和降水量,确定近12 ka以来共和盆地年均温度–0.37℃～5.09℃,多年平均温度为2.5℃,降水量267.91～550.77 mm,多年平均降水量为418.62 mm。对常量元素氧化物(SiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3)含量进行分析,结果表明:1)古土壤层SiO_2含量均低于风成砂层, Al_2O_3和Fe_2O_3含量均高于风成砂层; 2)风成砂层SiO_2含量S3>S5>S1,Al_2O_3和Fe_2O_3含量S5>S3>S1,揭示S3层形成时期冷干, S5层次之, S1层干旱程度较弱;土壤层SiO_2含量S4>S2>S6, Al_2O_3和Fe_2O_3含量为S6>S2>S4,表明S6形成时期气候温湿, S2层次之, S4层温湿程度较低; 3)分层氧化物变异系数大小表明S2和S6层形成时气候波动剧烈, S1和S3层形成时期气候较稳定。以常量元素氧化物含量、温度和降水为依据,结合14C测年,重建了近12 ka以来共和盆地环境演变过程:11.9 ka BP以前为凉干期,11.9～9.7 ka BP为温湿期, 9.7～8.0 ka BP为冷干期, 8.0～4.8 ka BP为暖湿期, 4.8～2.9 ka BP为凉干期, 2.9 ka BP以来为温润期。马四剖面记录的环境演变过程与青藏高原其他区域环境演变过程具有相似性,表明共和盆地环境演变与区域环境变化具有同步性。     

山西云岗石窟侏罗系地震液化砂岩柱的发现及其大地构造意义

本文主要报道在华北克拉通北缘云岗石窟景区内侏罗系地层中发现的20余个由地震液化形成的砂岩柱。地震导致的砂土液化是非常普遍的自然现象,地震波的震动使埋藏在地下未固结的饱和砂质沉积物迅速变为流体并在巨大压力下喷涌至地表,形成砂火山或泥火山。2008年汶川8. 0级大地震和2012年新西兰6. 2级地震都产生了严重的液化现象,在对地表造成严重破坏的同时,分别在地表形成了一系列的溢出丘和形态完好的砂火山。古地震之后,液化砂质沉积物往往在上涌的通道内固结成岩,形成穿层的岩柱或岩管。近年来,美国科罗拉多大峡谷相继发现很多地震液化形成的中生代巨型碎屑岩柱。2018年,本文作者在云岗石窟景区内的侏罗系云岗组中发现了20多条直径15~20cm左右、高可达2m以上穿层“侵入”的砂岩柱,有的在纵向上呈串珠状排列,有的呈不规则的树枝状自下向上伸展,膨大狭缩、分支复合现象非常明显,砂岩柱内部结构均一,不见任何层理。砂岩柱顶端的泥质围岩石中有明显向上牵引、拖拽的痕迹。这些砂岩柱没有任何硅化木的特征,也不是普通成岩作用形成的结核,与暴雨、泥石流、重力滑塌等作用均无任何关系,是古地震液化作用在地层内保存的遗迹,故称为液化砂岩柱。地震液化砂岩柱发育的层位位于李振宏等人(2014)在宁武—静乐盆地侏罗系云岗组顶部的凝灰质泥晶碳酸盐层位(160 Ma)之下约40m处,初步判定形成这些液化砂岩柱的古地震发生于160. 75 Ma~160 Ma之间的晚侏罗世。古地震的形成过程与燕山运动引起的地壳运动有直接的关联,是华北克拉通内与燕山运动伴生的古地震在地层中留下的最直接证据。     

古近纪气候变化在东海盆地内的化石记录

古近纪气候演化经历了由"温室气候"向"温凉气候"转变的过程,在此期间发生了三次显著的气候事件,分别为PETM极热事件、Oi-L骤冷事件和Mi-L降温事件。利用东海陆架盆地内孢粉、有孔虫等古生物资料探讨了全球古气候变化背景下东海陆架盆地内古生物差异性变化,并根据特征孢粉组合恢复东海陆架盆地内不同时期古植被以及古气候,在此基础上将东海陆架盆地温度、湿度变化曲线与全球温度变化曲线、海平面变化作对比分析,结果显示东海陆架盆地气候演变与全球气候变化具有一定的耦合关系,并且对渐新世时期东海陆架盆地气候变化的原因进行了初步探讨,认为渐新世时期季风气候的形成导致了东海陆架盆地花港组整体呈现湿润的气候特征。     

夏威夷群岛东南海域多金属结核的物源特征及其对古海水、亚洲季风信息的记录

为深入探讨夏威夷群岛东南海域结核的物源特征及其所记录的古海水、亚洲季风信息,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、电子探针(EPMA)方法,对来源于原地质矿产部和国家海洋局"海洋四号"科考船DY85-1航次采集的研究区的4块多金属结核样品进行了详细的元素地球化学分析测试,并对分析结果进行了Fe-Mn-[(Cu+Ni)×10]、Fe-Mn-[(Cu+Co+Ni)×10]图解与元素间相关性分析。结果表明,结核中的成矿元素直接来源于海水;应用Co含量经验公式、结合Mn/Fe值计算方法对其生长速率进行验证,得到结核的Fe/Mn、Al/(Fe+Mn)值变化曲线与太平洋底栖有孔虫的δ18O曲线、亚洲内陆粉尘通量曲线呈现出相似的变化趋势,表明多金属结核可作为古海水氧化程度及亚洲季风演化研究的新载体。     

激光三维扫描技术用于古建筑测绘的研究

传统的古建筑测绘以直尺和角尺、垂球等工具直接量取建筑物及其构件的尺寸,而获取的最终资料是"图样"(即图纸)和一些文字记录。而重要古建筑在大规模修复前则要求进行精确的测绘工作,为古建筑保护提供第一手资料,同时也为研究中国古建筑史和建筑理论提供重要资料。激光三维扫描技术能够快速、精确、多方位地获取静态物体的三维模型,并对模型进行进一步的分析和数据处理。该方法在故宫的修复测绘中进行了大量的实验,取得了较好的效果,为古建筑测绘的数字化提供良好的平台。     

清代《畏斋日记》中天气气候信息的初步分析

在众多重建古气候的方法中,历史文献是最重要的数据来源之一,而其中古代日记和私人笔记里蕴藏的丰富的历史气候信息需要更深一步地发掘和研究。本文从18世纪初江西婺源地区的一本古代日记--《畏斋日记》中提取了分辨率到日的晴雨记录、物候记录和其他有关的气候记录,在此基础上初步分析了1700年至1703年江西婺源地区的天气气候概况,发现该时段气候的两个明显特点,降水较现代偏少,干旱程度可能超过现代最干旱的年份;而冬季气温相对高,有明显的暖冬现象。     

关于河北平原区深层地下水资源属性的探讨

以河北平原为例,采用同位素、地下水资源评价和地下水水位动态3种思路分析了深层地下水资源属性。根据实测地面沉降量反求深层地下水储存资源量的构成,确定了在以往的深层地下水资源计算时储存资源量少计算了32.77%,弹性释放系数比以往的数据大;根据深层地下水动态特征,分析认为深层地下水资源在同一水文年内可以得到部分恢复,在深层地下水降落漏斗区地下水循环速率将加大,并根据沉积学的观点,认为河北平原含水层在各期古河道带交叉重叠部位或在重叠部位附近可能是连通的,浅层地下水可以沿着各期古河道带沉积的砂性土构成的含水层向下补给深层地下水,其补给量远大于通过巨厚的黏性土层向深层地下水的越流补给。     

塔里木盆地南缘古绿洲分布与河流、冰川的关系

依据野外实地考察和考古资料对塔里木盆地南缘河流与其流域内的古绿洲分布情况进行了研究,着重探讨了历史时期以来古绿洲分布规律、迁移过程与河流、冰川特点之间的耦合关系。研究表明,盆地南缘东侧的且末、若羌地区河流及冰川规模小,数量少;其中下游形成的绿洲小,且从汉代至今都在河流出山口处分布,变化不大,而西侧的和田地区反之,河流下游的沙漠中分布着数量较多的大规模古绿洲;汉代的古绿洲多分布在冲积平原下部的沙漠中心,中部则是以唐代古绿洲遗址为主,上部沙漠边缘多为近代和现代绿洲;古绿洲迁移最大距离可达200 km左右;河流年径流量与古绿洲在沙漠分布的距离呈正相关关系。     

蜀南地区茅口组古岩溶地貌与缝洞系统发育关系研究

蜀南地区茅口组古岩溶地貌形态对缝洞系统的发育起着控制作用。在恢复茅口组古地貌的基础上,根据上二叠统在区域上的分布厚度、风化壳表面侵蚀特征和茅口组地层保存程度,将茅口组顶部古岩溶面划分为岩溶台地、岩溶坡地(又分为西部陡坡带和北东部缓坡带)和岩溶盆地3个二级地貌单元;研究了各地貌单元和缝洞系统发育关系。结果表明:岩溶台地岩溶水以垂向渗流为主,风化剥蚀强烈,形成垂向的溶缝、溶洞常被泥质等充填,横向连通性弱;岩溶陡坡、岩溶台地和岩溶陡坡过渡带岩溶作用最强,溶孔、溶洞发育,且充填程度低,缝洞系统最为发育,是有利的勘探区带;岩溶缓坡水流速度慢,岩溶作用周期长,溶蚀空间易受充填,不利于缝洞保存;岩溶盆地岩溶发育最弱,储集性能差,是不利的勘探区带。