晚新生代亚洲干旱气候发展与全球变冷联系的风尘沉积证据

在干旱气候背景下常常有风尘物质的释放和传输,风尘沉积被认为是干旱环境变化良好的地质记录。在亚洲中部和中国北方,大面积的干旱区被沙漠戈壁覆盖,这些地区是粉尘物质的重要源地,释放的风尘物质影响局地和区域环境,并通过参与生物地球化学循环等影响更大空间尺度的气候变化。因此,亚洲中部干旱气候的形成和演化以及发展趋势一直受到重视。长期以来,关于晚新生代亚洲中部干旱气候发展的驱动机制至少有两种解释:一是青藏高原的隆升控制着亚洲中部的干旱化过程,随着高原的阶段性隆升亚洲干旱气候逐步增强;二是晚新生代全球变冷直接驱动着亚洲变干,全球变冷是主导因素。中国黄土高原及其周边地区堆积的黄土-红粘土序列是指示亚洲干旱化过程良好的地质记录,通过对新获得的风尘堆积记录的分析,发现在晚新生代中国风尘堆积的时空演化与全球变冷有较好的对应,全球变冷可以促使亚洲中部干旱气候发展并加强粉尘活动,而青藏高原隆升的幅度和时间还不清楚,进而认为是全球变冷而不是青藏高原隆升直接驱动亚洲内陆的阶段性变干。基于这些结果,我们认为以前关于青藏高原隆升影响全球气候的结论可能高估了青藏高原在地球环境演化中的作用,关于高原隆升直接驱动亚洲干旱化的结论还需要检验。     

三千万年以来西太平洋黏土矿物记录的亚洲干旱及构造-气候驱动

亚洲内陆是全球第二大风尘源区,其构造和气候演化对区域和全球气候环境有重要影响.西太平洋是亚洲风尘向东输送的主要沉积汇.黏土矿物作为容易长途搬运的细颗粒大陆风化产物,被广泛应用于古气候和风化历史重建,但亚洲大区域范围、长时间尺度黏土矿物记录的整体演化趋势及响应机制还不甚清晰.我们利用西太平洋深海钻探计划(DSDP)292和296站位两个长尺度、连续、高分辨率沉积物岩芯的黏土矿物和Sr-Nd同位素组成,约束了沉积物来源,并重建了渐新世以来风尘源区的干旱演化历史.结果表明,菲律宾海黏土粒级沉积物主要为亚洲内陆风尘和西太平洋岛弧风化产物的混合.基于黏土矿物组成及风尘通量等指标重建,揭示出中亚风尘源区自晚渐新世以来持续干旱化,在约20、14、7和3Ma出现阶段性干旱化加剧.综合已发表的亚洲黏土矿物记录与其他地区记录对比,发现亚洲地区伊利石和绿泥石相对含量在晚新生代的增长更为显著,这种不一致性明显出现始于约20Ma,而约3Ma之后出现全球一致的伊利石快速增加.综合构造与气候记录,我们认为20～3Ma期间来自亚洲物源的伊利石和绿泥石增加主要响应于喜马拉雅-青藏高原的构造隆升,而3Ma以来主要响应于北...     

晚新生代洛川典型风尘堆积序列的延伸

对中国黄土标准剖面———洛川黄土剖面之下的上新世红黏土进行了沉积特征和磁性地层学的研究,结果表明洛川红黏土堆积于约2.6~3.2 MaBP期间,从而确定世界惟一的黄土类地质公园的风尘开始堆积的年代约为3.2 MaBP。古气候替代性指标磁化率和粒度的分析表明,洛川风尘堆积序列记录了上新世到第四纪古气候的重大转型。     

江苏金坛和尚墩旧石器遗址地层的古地磁年代与磁化率研究

北方黄土研究中磁化率分析已越来越多运用到第四纪风尘堆积研究中。采用古地磁极性柱结合磁化率曲线比对定年的方法,初步确定江苏金坛和尚墩遗址750cm厚的地层年龄为330kaBP,对应磁化率曲线判断该区域分别经历了24kaBP左右、110kaBP左右、190—240kaBP左右、300kaBP左右的4个暖湿期,其中间隔有3个干冷时期,具有完整的3个气候旋回。对应地层发育的4个古土壤层、3个黄土层的风尘堆积—古土壤序列。研究表明,虽然古地磁极性定年的方法有一定的局限性,但在以磁化率信息为辅助的条件下,可在一定程度上消除这些局限,获得较为准确的地层年代,多种证据表明这种方法是可靠的。     

晚上新世以来菲律宾海盆XT4孔黏土矿物特征及其古环境意义

菲律宾海是典型风尘汇聚区,菲律宾海远离吕宋岛的深海沉积物是重建构造尺度亚洲风尘演化历史的良好载体.选取菲律宾海盆XT4孔沉积物开展了黏土矿物研究,并结合前人研究成果,在明确该孔黏土矿物来源的基础上,探讨了晚上新世以来亚洲风尘的演化历史及其可能的影响机制.菲律宾海盆XT4孔黏土矿物以伊利石为主,平均含量为39％,蒙脱石含...     

风尘石英在物源示踪和古气候研究中的应用

系统总结了近几十年来应用风尘石英的物理和化学特性(如粒度、形貌特征、电子自旋共振(ESR)信号强度、结晶度指数(CI)、含量和通量,以及δ~(18)O等)进行物源和古气候示踪等方面的研究进展,并分析了其中存在的问题。结果表明石英的这些指标具有稳定性,可以指示物源和古气候变化,对目前研究提出的问题和建议也对今后用风尘石英指示古气候变化的研究有重要的借鉴意义。     

陇东新近纪红粘土与第四纪黄土地球化学特征及其物源和风化指示意义

甘肃省平凉市灵台县邵寨镇剖面风尘堆积底界年龄大约为5.23 Ma B.P.,通过对该剖面新近纪红粘土与第四纪黄土-古土壤序列的常量元素、 微量元素、Nd同位素的测试,分析其在物源和风化方面的指示意义,发现新近纪红粘土与第四纪黄土具有相似的常量、 微量元素UCC标准化曲线和稀土元素球粒陨石标准化曲线,指示二者皆来自广阔的...     

最近7 Ma黄土高原风尘通量记录的亚洲内陆干旱化的历史和变率

通过对黄土高原灵台剖面风尘序列的容重和碳酸盐含量测定, 建立了以灵台剖面为代表的最近7 Ma黄土高原风尘沉积通量变化时间序列. 结果与北太平洋ODP885/886孔风尘通量记录对比表明, 最近7 Ma以来亚洲内陆粉尘源区存有阶段性增强的干旱化趋势和有意义的干湿气候波动. 尤其是3.6～2.6 MaBP时段海陆风尘通量显著增大, 反映了亚洲内陆干燥度的急剧增加, 可能与青藏高原在这一时段的加速隆升阻隔了水汽向亚洲内陆的输送相关. 2.6 MaBP后黄土高原风尘通量的平均值及其变率较其前晚第三纪的平均值和变率显著增加, 与北半球大冰期来临后的全球冰量变化关系密切. 最近0.6 Ma灵台和西北太平洋V21-146孔的风尘记录对比表明, 海陆风尘通量变化在104～105 a时间尺度上基本同步, 与全球冰量变化所诱导的冰期-间冰期气候的大幅度波动相一致.     

近2Ma帕里西-维拉海盆沉积物中碎屑组分粒度特征及其物源和古气候意义

对帕里西-维拉海盆PV090102孔深海沉积物中碎屑组分进行了粒度分析。结果表明,沉积物碎屑组分的平均粒径为3.2μm,粒径总体变化范围在0.5~32μm,粒度频率分布呈双峰负偏态特征。利用Weibull分布函数对粒度数据进行拟合,分离出粗、细两个不同的端元组分。细粒端元的粒径分布范围较窄,大多在0.5~16μm,峰值较高,众数粒径约为2μm,其特征与北太平中部风尘一致,推测主要为来源于亚洲大陆的风尘,它的百分含量在60%~90%,是碎屑组分的主要物质来源。粗粒端元的粒径分布范围较宽,约为1.6~32μm,峰较扁平,粒径的众数在10μm左右,主要是来自于周围海脊和岛弧的火山物质。PV090102孔沉积物碎屑组分中不同粒度组分对近2 Ma以来亚洲大陆干旱和大气环流系统增强有很好的响应,同时还记录了0.5 Ma以来西太平洋火山活动增强。这些研究结果表明西北太平洋沉积物的粒度组成有助于重建第四纪以来东亚大陆干旱和大气环流历史。     

兰州地区新近纪地层的沉积相与古环境记录

兰州地区位于黄土和青藏高原的过渡带,其第三纪地层对研究风尘沉积发育和青藏高原隆升都有着特殊的意义。本研究以0.25 m为间距对厚度210 m的兰州皋兰山剖面的新近纪地层采集样品901个,在实验室对试验样品进行前处理后对其进行了粒度、磁化率和色度测试。用粒度分布函数的方法分离了沉积物的各成因组分,确定了风成组分和水成组分在全剖面沉积物中所占的百分比。结合色度和磁化率的实验结果分析表明,皋兰山剖面地层以风尘沉积为主,其间夹有河流相沉积的约15层砂岩。古环境的恢复表明,兰州地区从至少约7 Ma开始,沉积地层经历了由河湖相向风尘沉积转变,气候干旱化开始,与黄土高原风尘序列堆积底界8～7 Ma基本一致。6～5.2 Ma构造稳定,是比较开阔的平原环境,并且气候条件比较湿热;5.2～3.5 Ma间构造波动比较频繁,形成了间隔性的河流相砂岩沉积,而在气候表现为干冷;自3.5 Ma开始,兰州地区发生相对构造沉陷,五泉砾岩层的发育是对青藏运动A幕的具体响应。