黄土高原和南海陆架古季风演变的生物记录与Heinrich事件

宝鸡黄土中０．１５Ｍａ以来植物硅酸体研究表明,年均温度、１月份和年均降水量的变化与深海氧同位素变化有很好的一致性,而７月份降水量的变化与印度洋反映季风强弱的粒度变化相类似。南海陆架孢粉研究发现,１４７００—１３９００ａＢ．Ｐ．和２２９００一２０６００ａＢ．Ｐ．气候变冷期与北大西洋沉积物中Ｈ１、Ｈ２变冷事件存在成因上的联系。全球冰量通过冬季风等因素在“轨道尺度”上可能影响了夏季风对特定地区的控制时间,从而控制了黄土区气候的年均状况,但没有影响夏季风固有的变化周期和振幅。由低纬夏季太阳辐射控制的夏季风以其准２００００ａ周期叠加在冬季风所具有的准０．１Ｍａ周期上。冬、夏季风的演化行为具有较强的相对独立性,冬、夏季风同时减弱或增强的情况是存在的。Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件在东亚地区不仅影响了冬季风而且影响了夏季风。     

Impact of topography and land-sea distribution on East Asian paleoenvironmental patterns

Much geological research has illustrated the transition of paleoenvironmental patterns during the Cenozoic from a planetary-wind-dominant type to a monsoon-dominant type, indicating the initiation of the East Asian monsoon and inland-type aridity. However, there is a dispute about the causes and mechanisms of the transition, especially about the impact of the Himalayan/Tibetan Plateau uplift and the Paratethys Sea retreat. Thirty numerical sensitivity experiments under different land-sea distributions and Himalayan/Tibetan Plateau topography conditions are performed here to simulate the evolution of climate belts with emphasis on changes in the rain band, and these are compared with the changes in the paleoenvironmental patterns during the Cenozoic recovered by geological records. The consistency between simulations and the geological evidence indicates that both the Tibetan Plateau uplift and the Paratethys Sea retreat play important roles in the formation of the monsoon-dominant environmental pattern. Furthermore, the simulations show the monsoon-dominant environmental pattern comes into being when the Himalayan/Tibetan Plateau reaches 1000–2000 m high and the Paratethys Sea retreats to the Turan Plate.     

1980-2000年中国耕作土壤有机碳的动态变化

通过分析我国1980年来耕作土壤有机质的实测数据,对比研究了90年代末和80年代初两个时段土壤有机碳密度的变化特征,并对变化的原因和未来发展趋势进行了探讨。结果表明,总体上我国实测点位(或区域)耕作土壤平均有机碳密度在此期间略有增加。其中,华北黄淮海潮土和褐土区、下辽河平原棕壤农业区和长江以南的水稻土区增幅分别达19%(0.24 kg/m2)、14%(0.29 kg/m2)和16%(0.29 kg/m2);相反,云南砖红壤区、东北和内蒙的黑土和黑钙土区有机碳损失,下降幅度分别达27%(1.01 kg/m2)和3%(0.11 kg/m2)。黄土高原的黑垆土和黄绵土区,山西北部的褐土区、新疆西北部的灌耕土区没有明显变化。两时段有机碳密度的空间分布与气候带总体一致,但20年间有机碳含量变化与80年代初的初始含量呈显著负相关。有机碳含量在低值区增加与近年来农田轮作、施肥和灌溉面积增加等农作措施的改善有关,而高值区的下降则与耕作时间短、强度大和初始含量高有关。根据现有耕作土壤与未耕作状态的碳损失状况估算,如果能在未来30~50年通过合理的农业措施使土壤有机碳损失量恢复50%,则华北、西北、华中南、西南和东北地区分别可能具有约51%、26%、7%、17%和30%的增长空间,指示我国耕作土壤具有较大的碳汇潜力。     

风尘堆积常见的同沉积和沉积后改造特征及其环境意义

黄土堆积作为气下沉积,任何一个深度都曾经暴露于地表,因而必然受到相关地表过程的作用.由于这些过程均发生于特定的环境条件下,形成的特征多数具有明确的环境意义;而黄土在沉积后也可能受到各种地质过程的改造,从而对研究中常用的气候代用指标有一定影响.文章基于野外、微形态等分析,结合前人成果,对我国北方新近纪风尘堆积中常见的同沉积和沉积后改造特征、形成过程及环境意义进行研究.由于一些特征在黄土堆积中具有普遍性,可作为识别风成堆积的标志和环境事件研究的指标,并有助于全面理解常用的替代指标的环境意义.     

天水-秦安一带中新世黄土堆积区沉积-地貌演化

前人的构造地质学研究,将天水-秦安一带的中新世黄土分布区划归两个不同的构造单元.文章基于野外调查和已有年代地层学工作,结合前人成果,对该区新生代沉积-地貌演化历史进行研究,并划分为以下主要阶段:1)古近纪初南部秦岭山地的剥蚀,使本区在原有基岩准平原地形的基础上,形成以冲洪积平原为主的地形.古近纪末-新近纪初的构造活动使冲洪积平原解体,在秦安地区形成基岩台地与沉陷盆地相间、天水-西和地区形成拉分盆地与隆起山地交错的地貌景观,这些高地为中新世黄土堆积提供了地形基础.2)中新世从22Ma到11Ma,基岩台地和相对平缓的高地上堆积典型黄土-古土壤序列,盆地内则主要发育次生黄土等洼地沉积,表明研究区类似于今天的黄土高原.3)中新世晚期约11Ma起发生的一次侵蚀事件,使研究区的一些小盆地内发育河流相和间歇性浅湖相沉积,秦安一带的黄土堆积也遭到侵蚀,形成的洼地内发育黄土状土或洼地静水沉积,其中包含较多哺乳动物化石,而大范围的相对平坦高地上一直继续发育黄土-古土壤序列.这次侵蚀对本区内甘肃群的沉积多样性有重要贡献,但一直没有深水湖泊发育的条件.4)发生于3.5Ma以后的另一次重大侵蚀,奠定了该区今天狭窄长墚地形的基础,是第四纪黄土堆积在本区保存较差的主要原因.     

Quantitative measurements on the paleo-weathering intensity of the loess-soil sequences and implication on paleomonsoon

The loess-soil sequences in northern China provide a near continuous record of Quaternary paleoclimate. The pedogenetic intensity of the sequences is closely linked with the variations of the East Asian summer monsoon. In this study, 2181 samples from the Changwu and Xifeng loess sections are analyzed and two high-resolution paleo-weathering timeseries of the last 1.2 Ma are generated, using the ratio of CBD extractable free Fe₂O₃ (FeD) versus the total iron (FeT). This new index is compared with micromorphological features, low-frequency magnetic susceptibility, frequency-dependent magnetic susceptibility, and the Rb/Sr ratio^[5,6]. The results suggest that the FeD/FeT ratio is able to better reflect the degree of soil development. Since the chemical weathering of loess in the Loess Plateau region mainly depends upon the summer precipitation and temperature under modern climate condition, which are closely associated with strength of summer monsoon, and the chemical weathering intensity of loess primarily reflects the variations of the summer monsoon circulation.     

风尘堆积中SiO2/Al2O3值与粒度的关系及其对东亚冬季风的指示意义

在渭南及洛川剖面将基本未经历风化的黄土样品分离成8个粒级后进行化学分析, 结果表明, <50 mm的各粒级样品中SiO₂/Al₂O₃分子比与粒度f 值呈明显线性负相关, 即在<50 mm粒级范围内颗粒越粗, 黄土的SiO₂/Al₂O₃值越大; 而<50 mm各粒级的含量之和占全岩的98%以上. 在黄土层中, SiO₂/Al₂O₃与全岩粒度变化有较好的可对比性, 而在古土壤中SiO₂/Al₂O₃值反映出一系列全岩粒度无法揭示的信息.     

中新世黄土-古土壤序列的粒度特征及其对成因的指示意义

对甘肃秦安QA-I中新世黄土剖面进行了系统的粒度分析, 并与第四纪黄土、古土壤及代表性河湖相沉积样品的粒度特征进行了对比. 结果表明, 中新世和第四纪黄土、古土壤样品具有相似的粒度分布特征, 而与河湖相沉积有较大区别. 中新世黄土-古土壤序列与第四纪黄土-古土壤序列一样, 黄土层粒度较粗, 而古土壤层粒度较细, 反映了气候的冷暖、干湿变化. 从长尺度上看, 中新世黄土-古土壤序列的中值粒径与沉积速率的变化大致同步, 与北太平洋深海风尘沉积通量变化也具有较好的一致性. 上述结果不仅进一步证实研究序列的风成成因, 而且说明中新世黄土-古土壤序列的粒度变化与源区的干旱化程度有密切关系.     

新生代东亚地形、水系与生物地理演变——第三届地球系统科学大会拾粹

新生代期间,亚洲及周边地区地球深部过程与地表环境发生了一系列重大变革。印度板块—欧亚板块碰撞和太平洋板块俯冲驱动下的构造—地貌过程,导致青藏高原隆升、亚洲东部岩石圈伸展减薄、西太平洋边缘海扩张,并最终塑造了现今的宏观地形地貌和水系格局。这一系列构造地貌过程与新生代全球气候变冷、西风环流与亚洲季风环流重组、生物地理演变之间存在紧密的关联,成为地球科学领域重大前沿与热点课题,是开展地球深部与浅表过程、地球表层各圈层之间相互作用研究的重要切入点。     

泥炭地碳源汇功能与“双碳”目标

自工业革命以来,大气中CO₂浓度快速升高导致了全球变暖,并引发了一系列气候和环境问题。应对气候变化、实现“碳达峰与碳中和”(以下简称“双碳”)已成为世界各国共同倡导的目标;而理解自然系统的碳源汇功能,对实现这一目标具有重要的意义。泥炭地是世界上分布最为广泛的湿地类型,对全球碳循环和气候变化有着十分重要的影响,其在实现“双碳”目标中的重要性受到越来越多的关注,这也使泥炭地碳循环研究成为前沿领域。本文简要回顾了国内外泥炭地碳循环的研究现状,阐述了泥炭地的碳源汇特征(包括CO₂净交换、 CH₄排放、溶解有机碳迁移、碳累积)、变化及驱动机制,并对其在实现“双碳”目标中的作用进行了分析。总体来说,泥炭地碳循环对全球碳源汇估算具有重要的影响,未来需进一步加强对泥炭地分布和碳库的研究,强化泥炭地生态环境演变规律、碳循环-相关过程对气候变化的敏感度以及研究薄弱地区等的针对性研究。在此基础上,科学地可持续管理和恢复退化泥炭地,如人为水文调节,以保持甚至增加其碳汇潜力和储存碳的稳定性,可发挥泥炭地在“双碳”时代的最大碳汇潜力,也将是减缓气候...