贵州双河洞海洋同位素阶段11期石笋碳氧同位素记录及古环境意义

采用铀系定年法对双河洞石笋SW01进行年代测定及碳、氧同位素分析,以探讨石笋形成时的古环境信息。结果表明,石笋顶部沉积年代在海洋同位素阶段11期,山王洞形成年代在远早于海洋同位素阶段11期(MIS11)阶段。石笋δ~(18)O值为-8.85‰～-8.39‰,变化趋势与三宝洞同时期石笋SB-14相一致,但值略重。δ~(13)C阈值为-3.89‰～-2.55‰,意味着地表植被以C4植物为主,气候较干旱。结合MIS11阶段的气候特点,推断山王洞区域在MIS11阶段后期气候温暖且相对干燥,降雨量逐渐减少,大气降水量存在旋回性。     

石笋碳同位素在古环境研究中的应用

在同位素平衡条件下洞穴上覆不同植被类型对石笋碳同位素组成影响最大,可以用石笋δ~(13)C记录重建C4/C3植被变化。C4较C3植被在暖干气候条件下更具生长优势,而一些研究中石笋δ~(13)C值偏正记录的C4/C3植被高比值与冷干气候条件相对应,似乎有待商榷。石笋δ~(13)C记录会滞后于δ18O记录,并且这种滞后有可能在记录冷事件方面表现更明显。非平衡分馏条件下的非生物因素会和生物因素叠加在一起影响石笋碳同位素组成变化,故在用石笋δ~(13)C记录解释气候变化之前,一定要先准确地识别出非生物因素。未来石笋碳在古环境中的应用还需借助模型定量化评估影响石笋碳同位素组成因素为突破点。     

临汾盆地陶寺遗址附近全新世黄土剖面的环境指标分析

在对临汾盆地陶寺遗址北城墙外全新世黄土剖面粒度、磁化率、Rb/Sr值和CaCO₃含量等气候指标进行分析的基础上, 结合光释光测年结果和考古学资料, 探讨该剖面记录的环境信息及其与文化发展的相互关系。研究发现: 全新世早期(10.5~9.6 kaBP), 东亚冬季风较弱, 风化成壤作用增强, 气候由凉干转向暖湿; 全新世早中期(9.6~4.9 kaBP), 风化成壤作用最强, 气候最为暖湿; 全新世中后期(4.9~2.5 kaBP), 风化成壤作用较之前有所下降, 气候较之前温干, 但较现今暖湿; 全新世晚期(2.5 kaBP)以来, 东亚冬季风增强, 风化成壤作用较弱, 气候较为凉干。暖湿气候期与文化的繁荣发展时期有较好的对应关系, 凉干气候期植被的退化可能受气候和人类活动共同作用的影响。     

临汾盆地陶寺遗址附近全新世黄土剖面的环境指标分析

在对临汾盆地陶寺遗址北城墙外全新世黄土剖面粒度、磁化率、Rb/Sr值和CaCO3含量等气候指标进行分析的基础上,结合光释光测年结果和考古学资料,探讨该剖面记录的环境信息及其与文化发展的相互关系。研究发现:全新世早期(10.5~9.6 kaBP),东亚冬季风较弱,风化成壤作用增强,气候由凉干转向暖湿;全新世早中期(9.6~4.9 kaBP),风化成壤作用最强,气候最为暖湿;全新世中后期(4.9~2.5 kaBP),风化成壤作用较之前有所下降,气候较之前温干,但较现今暖湿;全新世晚期(2.5 kaBP)以来,东亚冬季风增强,风化成壤作用较弱,气候较为凉干。暖湿气候期与文化的繁荣发展时期有较好的对应关系,凉干气候期植被的退化可能受气候和人类活动共同作用的影响。     

降水“阈值”对黄土高原全新世以来C4/C3植物相对丰度的控制（英文）

黄土高原地区C4/C3植物相对丰度变化的主要驱动因素曾被广泛地争论,主要是由于对该区域现代C4/C3植被分布的空间特征及其驱动因素缺乏深入认识.本文总结了前人对黄土高原中部和东南部剖面的δ13Csom研究结果,并增加2个西北部剖面的δ13Csom结果,结合现代气象数据和表土δ13Csom变化特征,从空间变化讨论黄土高原地区C4/C3植被分布特征及驱动因素.末次冰期以来,西北部的古浪和靖远剖面主要发育C3植被,而中部和东南部的剖面则为C3-C4植被混合的特征,且C4植被含量从东南向西北递减.我们认为晚冰期以来,黄土高原地区的温度逐渐升高并达到C4植被生长的温度"阈值",同时大气CO2浓度也处在适宜C4植被生产的低浓度范畴,则夏季降水的梯度变化应该是控制全新世和现代黄土高原东西部植被类型变化的主要因素,并同样存在一个影响C4植被生长的降水"阈值",进一步通过现代夏季降水量对全新世C4植被扩张时期的夏季降水量进行定量恢复,我们发现,无论在全新世还是现代,当夏季降水超过360 mm时,C4植被会发生明显的扩张,而现代的360 mm降水线较全新世向东南方向偏移.     

石笋Mg/Ca比值记录的三峡库区小冰期气候变化

利用采自三峡库区水鸣洞石笋（NSM03）的测年数据、微量元素Mg/Ca比值为气候环境指标,并结合石笋δ18O记录分析三峡库区小冰期时期的气候变化。研究结果显示Mg/Ca值,在AD1280开始迅速减小,并持续至AD1300,石笋δ18O记录也显示在AD1280-1300期间明显快速偏重,表明季风迅速减弱,降水持续减少,库区进入小冰期。石笋微量元素比值记录表明,在小冰期时期内部存在明显的降水波动情况,尤其是在AD1400-1650期间,微量元素比值出现大幅度的震荡,表明季风降水在这一时期处于频繁波动期。     

东亚季风区最近1000 a石笋δ~(18)O空间变化特征及气候意义研究

利用重庆市丰都水鸣洞石笋NSM03精确定年数据和δ~(18)O数据建立的高分辨率石笋记录,结合其他已经发表的亚洲季风区石笋氧同位素记录,探讨洞穴石笋δ~(18)O值过去1 000 a的空间变化特征以及指示的气候环境意义.结果显示:亚洲季风区石笋δ~(18)O值过去1 000 a在空间上呈现出与大气降水δ~(18)O值相似的纬度效应和海陆效应,石笋δ~(18)O值沿水汽输送路径不断衰减,逐渐变轻,表明印度洋是中国季风降水的主要水汽源区;水鸣洞NSM03石笋记录与南亚季风区瓦什卡洞的WBS石笋记录以及中国藏南波密-林芝地区的树轮记录存在明显的相关关系,也进一步地表明中国东部季风区的水汽主要来自印度洋;亚洲季风区石笋δ~(18)O记录在过去1 000 a的变化趋势基本一致,但是中国东部季风区降水变化存在很大的空间差异,这表明季风区石笋δ~(18)O记录不一定都能指示当地降水量的变化;因此,中国季风区石笋δ~(18)O记录主要指示是东亚季风环流的信息,当东亚季风环流强的时候,季风区石笋氧同倍数偏轻;反之亦然.     

小冰期内部1510-1710AD时段石笋δ^18O变化趋势及驱动机制探讨

该文利用重庆丰都水鸣洞石笋NSM03高精度230Th年代数据和δ^18O值建立了三峡库区小冰期内部1510-1710AD这一时段的石笋氧同位素时间变化序列,研究结果显示在这两百年间,NSM03石笋δ^18O曲线呈高频变化,δ^18O值在1510-1670AD年相对偏负,之后δ^18O持续偏重,在1610年左右达到最大值,对应于前人研究的＂明末弱季风＂这一事件,而在1638AD之后又持续偏轻,显示了东亚季风由偏强到弱,再持续强盛的变化趋势。通过对NSM03石笋δ^18O的功率谱分析,发现石笋δ^18O记录在此期间存在25 a、5 a和3 a周期,表明这一时期重庆地区气候变化主要受控于太阳活动变化,同时受到ENSO事件的影响。     

中世纪暖期和现代暖期中国季风降水时空模式及其机制

IPCC第五次评估报告认为中世纪暖期(950—1250 A.D.)和现代暖期(20世纪增温)存在具有高可信度.气象观测结果显示20世纪中期以来的显著增温时期,中国降水变化呈现典型的"南涝北旱"两极模式.然而,这一模式与中世纪暖期代用指标重建降水所揭示的"南干北湿"模式存在显著差异,且这一差异的动力学机制亦不明确.继承大气降水氧同位素(δ~(18)O)的中国石笋δ~(18)O记录是描述水循环演变历史信息的理想天然示踪剂.本文将北京石花洞(中国北方)和贵州董哥洞(中国南方)石笋δ~(18)O记录进行对比,基于δ~(18)O-降水-大气环流信号之间的机理联系,解析中世纪和现代暖期大气降水时空模式及其机制.结果显示中世纪暖期石花洞石笋δ~(18)O值显著负偏,指示亚洲夏季风增强,雨带北移,印度洋远源水汽输送增加,而南方洞穴石笋δ~(18)O值相对正偏,指示降水减少或者蒸发加强,局地环流降水增加.在中世纪暖期,洞穴记录对比结果呈现与其他指标重建结果一致的"南干北湿"模式. 20世纪增温时期,石花洞与董哥洞石笋记录均显示δ~(18)O值正偏过程,指示夏季风减弱,雨带南移,北方降水减少;南方降水则由近源水汽输送所控制.研究结果暗示中世纪暖期亚洲夏季风增强可能是气候自然变率的结果,而现代暖期季风减弱则可能与人类活动影响下的海温异常有关.     

乌兰布和沙漠形成时代的初步判定及意义

根据乌兰布和沙漠和沙漠北部出露的剖面记录，初步确认了全新统风成砂沉积层的划分，并据此作14C测年分析，认为全新世风成砂至少形成于2个时期：早全新世，14C年龄为距今7255a之前;晚全新世，14C年龄为距今2255或2630a以近，两期风成砂之间则是一个湖沼广泛发育的时期，乌兰布和沙漠形成时代的初步判定，至少可以认为在人类大规模开垦的汉代之前沙漠就已形成，且已经历了风成砂一湖沼的变化过程，说明沙漠的形成仍是以自然因素为主的过程，人类活动影响只是一个叠加于其上的因素．     

全新世大暖期气候环境特征及其机制的再认识

综合论述了全新世大暖期环境的主要特征：降水量增加,气温上升,植被带北移西迁;肯定了大暖期中存在的低温干旱事件,大暖期也不是持续稳定的温暖湿润期．根据太阳“C丰度与中国西部祁连山敦德冰芯δ^18O、德国南部Ammersee深海平原δ^18O的对比,显示全新世气候的变化可能同太阳活动有密切关系;用REDFIT35对大气剩余^14C与EIK湖泊沉积记录作频率对比分析显示,试图证明在9～3ka B．P．期间气候变化存在千年尺度周期波动的可能性．     

伶仃洋ZK19孔全新统有机物δ~(13)C和C/N值特征及东亚季风演变记录

为了深入探讨珠江河口区全新世东亚季风演变历史,对珠江口伶仃洋海区ZK19孔全新统开展年代学、有机碳同位素等地球化学多指标的研究。年代测试结果分析显示:钻孔早、晚全新世沉积完整,缺失高海平面期的中全新世沉积,研究认为该地层缺失是因水下侵蚀导致。钻孔δ~(13)C和C/N值分析结果表明,早全新世沉积物中偏负的δ~(13)C值和逐渐增大的C/N值,指示早全新世东亚强夏季风不断增强,不断增强的降水使钻孔区含较多的陆源有机质;而晚全新世逐渐偏正的δ~(13)C值和变小的C/N值表明,东亚夏季风不断减弱,降水量逐渐减小,陆源有机质输入逐渐减少,但这些指标在1.5 cal ka BP开始受人类活动影响,近500年来影响较显著。早、晚全新世东亚夏季风变化趋势主要与岁差相关的北半球日照量相关,而在东亚夏季风整体变化趋势下,还存在千年-百年尺度的气候波动周期,与太阳活动强度和周期的相对应。     

重庆地区末次冰期H6事件起始时间探讨

本文利用重庆地区羊子洞Y02石笋的U/Th年龄数据和δ13C值建立了末次冰期60~65 ka BP时段的石笋碳同位素变化序列。Y02石笋的δ13C记录显示末次冰期的H6事件起始时间约为63 ka BP左右,不同于前人研究的60 ka BP。通过翻阅相关研究发现:末次冰期H6事件的起始时间尚存争议,早期的研究者将H6事件起始时间定于65~66 ka BP,随后的研究者又将其定于60 ka BP。通过将羊子洞Y02石笋δ13C值进行功率谱分析发现:Y02石笋δ13C记录主要存在228a,102a,77a和60a周期,表明末次冰期重庆地区的气候变化主要受控于太阳活动的影响。     

黄土高原不同地貌类型区全新世植被变化研究

总结了24个具有年代控制的全新世剖面的孢粉记录后,得出以下主要认识:一是孢粉资料揭示出黄土高原不同地貌类型的全新世植被类型存在差异,在基岩山地和河谷地带全新世曾发育有森林植被,而黄土塬面上和黄土/沙漠过渡地带全新世植被以草原为主,未见森林植被.二是考虑到年代误差范围,尽管黄土高原不同地貌单元的全新世植被类型不同,但植被变化反映的环境演化格局基本一致,即早全新世黄土高原气候较干燥,中全新世气候温暖湿润,晚全新世气候又开始变干.     

基于中国南方石笋记录的古气候周期探讨

 通过对葫芦洞、三宝洞和董哥洞末次盛冰期（~30 000 aBP）以来的石笋氧同位素数据序列进行连续小波变换。其结果显示在中国南方区域冰期的气候波动较全新世剧烈,盛冰期的气候波动较冰消期剧烈。在全新世阶段,董哥洞和三宝洞石笋氧同位素的周期均具有显著的三阶段特征。但在千百年尺度上,两地气候周期的长度和强度并不尽相同,董哥洞石笋氧同位素的周期信号相对较弱。其原因是董哥洞区域受西南季风和东亚季风的共同影响,二者之间的反相位关系削弱和改变了气候变化的千年周期。这一特征反映了不同季风区域、不同周期的气候变化主导因素可能有所差异。分析结果同时显示,在~3 000 aBP,东亚区域气候模式可能发生了重大转折。     

中国西部地区水-热综合环境因素对植物碳同位素组成的影响

通过对中国西部地区新疆、柴达木盆地、甘肃、西藏等地148种植物叶片稳定碳同位素组成分析,讨论了其与环境因子之间的关系.结果表明中国西部地区优势建群种δ13C为10.5‰～32.6‰,主要以C3植物为主,少量C4植物.C3植物的δ13C为22.8‰～32.6‰,平均为26.9‰;C4植物的δ13C为10.5‰～15.8‰,平均为13.1‰.在生长季节,C3植物的δ13C受降水量、湿度的影响较大,随降水量减少,δ13C逐渐偏重,随相对湿度增加,δ13C逐渐偏轻.温度对植物碳同位素组成的影响较为复杂,年均温度在0～4 C时植物碳同位素组成最轻,而随温度从4 C升高、从0 C降低时,植物碳同位素组成均呈现偏重的趋势.中国西部地区植物碳同位素组成受多种因素同时作用,植物生长期降水量和温度对植物碳同位素组成影响较大.     

基于洞穴沉积物记录的石漠化演变重要历史事件相关研究

重演历史时期贵州地区气候状况和石漠化演化过程。结合明清文献资料,对比分析织金洞石笋及鹅管的碳氧同位素记录进行研究。通过石笋ZJD—21和ZJD—9C的对比研究,证明不同洞穴沉积物的记录可以互相校准。古代文献资料能够客观准确的反映各地区气候现象,关于贵州省各个地区气候状况的历史记录并不完整。结果本研究从历史文献记录与织金洞石笋ZJD—21和鹅管ZJD—9C碳氧同位素的记录进行对比,证明该记录能够用来分析和探讨织金洞所在地区的历史气候状况。将1 240年至今的历史时期石漠化演化划分为孕育期、发生期、发展期、摇摆期和井喷期,探讨石漠化演化的时间序列,并加以描述,说明石漠化的发生发展主要受人为因素的控制。     

洞穴次生碳酸盐沉积稳定碳同位素研究

对国内外有关洞穴石笋稳定碳同位素值（13C,其计算公式为:13C = （Rsamp/Rstd - 1）*1000,Rsamp和Rstd分别为样品和标准的碳同位素比值）的研究成果进行了梳理和归纳总结,介绍了影响石笋13C值变化的因素（如植被（包括植被类型和生物量效应）、土壤过程、大气CO2、岩溶地下水水文（包括地下水的水动力条件、水-岩相互作用和先期碳酸盐沉积等）,同时介绍了一些模型研究中对影响石笋13C值的某些具体气候环境因素（如滴水快慢或时间间隔、通风强度、地下水流动路径等）进行的定量评估. 综合迄今为止洞穴石笋13C值的研究成果,指出洞穴内滴水的CO2去气作用可能是影响石笋13C值变化的关键机制,建议在今后的研究中对此给予高度关注.     

陇中黄土高原全新世植被变化及干旱事件的孢粉记录

甘肃定西、秦安等地5个全新世黄土沉积剖面的孢粉记录,分别以每个样品分辨率为200—20 a,揭示了研究区1万多年以来古植被曾经历过草原、森林草原(或疏林草原)、针叶林或温带森林以及荒漠草原几种植被的多次演化过程.大部分时间内是以草原或森林草原(或疏林草原)植被为主.在全新世中期,约7.6—5.9 kaBP有近1700a时间发育有森林植被,在这个时期当地自然植被覆盖度较高,反映当时气候环境比较温湿.而草原或疏林草原发育时期植被往往较稀疏,反映气候相对的干冷.根据出现的不同类型植物的孢粉浓度及其生态环境特性,结合地层、有机质、粒度、蜗牛化石和炭屑等其他代用指标分析结果反映,早中全新世是比较温暖湿润的时期,大约在8.8—5.8 kaBP高湿润期最明显,呈现湿地/沼泽沉积地层;自3.8 kaBP以后孢粉成分、含量和浓度明显降低,植被开始向荒漠草原化演变,气候环境总的变化趋势是逐渐变冷干.以苏家湾和大地湾剖面为例,根据云杉含量和针叶树种总量以及花粉总浓度计算结果推测,全新世可能存在着7次较明显的气候干寒事件.     

西安地区全新世中期环境研究

根据CaCo3,Fe2O3和Al2O3含量、土壤微结构以及孢粉等方面的资料对西安地区的全新世古土壤和植被类型与气候特点进行了研究,结果表明,该地区全新世大暖期的古土壤为温湿气候条件下发育的淋溶褐土,并非过去所称的半干旱条件下发育的“黑垆土”。孢粉分析和古土壤底部之下分布浓度达2m多的密集根孔的存在表明该层古土壤发育时的植被类型是以栎为主的落叶阔叶林,可推测当时年降水量应不中于750mm,年均气温不低于14℃。