近50 a来中国北方沙区风沙气候演变与沙漠化响应

中国北方干旱、半干旱地区近50 a以来风沙活动有显著的变化. 20世纪60至70年代区域处于强烈的风沙活跃期, 而自80年代至今则持续减弱, 在绝大部分地区其输沙能力仅为60至70年代的20%~50%. 沙丘活动指数的分析结果也表明, 20世纪80年代以后, 处于强烈风沙活动控制下的区域在不断向北向西退缩; 在中东部部分地区, 60和70年代有较强流沙活动的区域已演变为固定、半固定沙丘或者沙地. 风沙活动的这一显著变化在沙漠化过程中有很好的响应: 20世纪60年代至70年代中国北方沙漠化强烈发展主要与这一时期正处于风沙活跃期有关; 而近20 a以来沙漠化逆过程的发生则与风沙活动的大幅度减弱和春季降水量增加有密切联系. 因此, 尽管现代沙漠化的正逆过程或多或少受到人类活动的影响, 其仍主要被气候变化所制约.     

湖北郧西黄龙洞更新世晚期古人类遗址

近20年来, 关于现代智人起源的争论一直是国际古人类学研究关注的热点. 以时代较早的化石和分子生物学研究为主要证据的“非洲起源说”支持包括现代中国人在内的现代人类的近祖来自非洲, 而以中国古人类化石材料为主要证据的“多地区进化说”更倾向支持本地区人类连续演化. 但中国距今100~50 ka前的人类化石缺乏已掣肘“中国古人类连续进化说”. 报道了最近在湖北郧西县黄龙洞发现的5枚人类牙齿化石、20余件石器和丰富的哺乳动物化石. 初步分析显示人类化石特征与晚期智人相似, 石器兼具中国南、北旧石器时代文化特点, 动物化石显示更新世中、晚期大熊猫-剑齿象动物群特征并反映热带、亚热带森林生态环境. 对与人类化石同生层位的大型动物牙齿化石进行铀系和ESR法定年, 其年龄分别为距今94和44 ka, 而采自此洞中与人类化石同生层的石笋铀系年龄为距今103 ka. 从测年可靠性和动植物化石分析, 古人类的时代介于距今年103 ~ 44 ka之间, 有可能为距今100 ka左右. 这是在中国境内首次发现的距今100 ~ 50 ka, 解剖结构具有现代人特征的人类化石, 对研究中国古人类演化和现代中国人起源具有重要的学术价值.     

晚更新世以来塔克拉玛干沙漠中部地区的环境演变

选取塔克拉玛干沙漠中西部南-北大断面为考察路线,综合运用第四纪地质学、地貌学等学科的研究方法,对9个河流-湖泊(及静水)-风沙沉积地层的古环境特征进行了解析和探讨.目前这些剖面都处于风沙环境,但保存的古河流沉积和湖泊(静水)沉积暗示这些区域都曾是河流所到之处或较长时间被水体淹没.通过光释光测年方法对河流和湖泊的起始时间进行了界定;选取颜色、粒度和磁化率等代用指标明确古环境意义.古环境代用指标值与野外沉积相的判断结果基本一致,河流和风沙沉积的粒度较湖相沉积为粗,磁化率总体较低,湖相沉积的碳酸钙含量较高.研究区河流和湖相沉积的持续时间说明,塔克拉玛干沙漠自晚更新世以来至少经历过3个相对比较湿润的时段,即约70～50 ka、末次冰期冰消期(约17～11 ka)和全新世晚期(约5～2 ka).对比分析表明,塔克拉玛干沙漠的古环境演变过程和机制与中国北方地区其他沙漠、沙地存在显著区别.     

沙漠上的小精灵

夏季的内蒙古锡林郭勒大草原满眼青翠,景色宜人,每年都吸引众多的游客去旅游观光。从北京出发,途经河北省张家口市,沿着通往锡林郭勒盟的首府——锡林浩特市的207国道行驶,就要穿越其间连绵近百千米的浑善达克沙地,从而领略到沙地环境的独特景观。 浑善达克沙地的大部分地块为起伏的沙丘,主要的乔木是榆树,在地势低洼、土壤水分条件较好的地     

内蒙古浑善达克沙地和河北坝上地区不同地表覆盖类型对北京沙尘天气物源的贡献

根据野外土壤和植被调查以及实验室分析的结果, 探讨了内蒙古浑善达克沙地和河北坝上地区不同地表覆盖类型与北京沙尘天气物源之间的关系. 粒度分析结果表明, 流动沙地单位面积可释放的沙尘量小, 而低湿地草甸、石质丘陵草甸草原等单位面积内可释放的沙尘量大. 进一步考虑地表植被覆盖状况的影响, 可以认为, 作为荒漠化结果的流动沙地只是作为过去沙尘天气的物源, 当前单位面积沙尘释放的能力低, 而正处于荒漠化过程中的大面积的石质丘陵典型草原在同样的气候条件下单位面积内具有较高的释放能力. 农田如果春季耕翻, 则具有一定的沙尘释放能力, 而退耕/撂荒地上出现大量的一年生草本植物, 对起沙过程有一定的抑制作用. 固定沙地、石质丘陵草甸草原、低湿地草甸等由于多年生草本植物的覆盖率高, 单位面积内沙尘释放的能力低. 未来气候变化引起的沙丘活化以及湖泊和低湿地变干则可能使它们成为沙尘天气的潜在物源.     

青藏高原甜水海湖泊沉积物铀系等时线测年

用样品全溶铀系等时线测年法，较为成功地测定了青藏高原西北部甜水海湖TS95钻孔岩芯中含不等量碳酸盐的湖泊碎屑－黏土沉积物的年龄，建立了海拔4000m以上青藏高原主体部分距今240ka以来第1条连续的同位素（“绝对”）年龄标尺，从而为甜水海地区古气候古环境演化奠定了基础。简要介绍了该方法的基本原则、实验流程和测试结果，讨论了该技术的适用性、优越性及其可能存在的问题。     

福建晋江“老红砂”的释光年代学及对南方第四纪沉积物释光测年的指示意义

在中国闽东南和粤东等沿海地区分布着一种红色、棕红色、淡红棕色和暗黄橙色为主的半胶结中细砂沉积物, 已受到不同程度的化学风化, 这种沉积物俗称为“老红砂”, 是中国南方有特色的第四纪沉积物, 其形成年龄的准确测定一直是研究这类沉积物的瓶颈. 应用光释光技术对福建晋江沿海地区的“老红砂”进行了测年研究, 探讨了铀和钍在化学风化作用过程中的地球化学行为对估算样品年剂量的影响. 结果表明, 化学风化作用导致的样品年剂量变化是“老红砂”样品释光测年的主要问题, 不能准确估算样品在埋藏期间的平均年剂量可导致错误的释光年龄, 对所测“老红砂”剖面而言, 受风化影响严重的上部样品的光释光年龄不能代表其沉积年龄. 讨论了“老红砂”的光释光测年研究对中国南方沉积物释光测年的指示意义. 通过对本文测年数据的分析, 得到了晋江沿海地区海成台地的形成年代, 一级台地为~3.5 ka, 二级台地形成于~74 ka, 三级台地形成年代可能早于~77 ka, 在三级台地上发现的旧石器也应该老于该年龄.     

北天山安集海河大峡谷3.7ka以来的快速下切

北天山前陆冲断带的河流阶地记录了河流在构造和气候的共同作用下所发生的加积和侵蚀过程.其中,安集海河大峡谷至少发育了18级基座阶地.应用改进的光释光测年方法,对阶地上覆黄土及阶地砾石堆积中粉砂透镜体进行了年龄测定.结果表明,安集海河3.7 ka至今的下切深度为260 m,最大平均下切速率7 cm/a. 3.7 ka以前,峡谷加积了巨厚的灰黑色砾石层(厚度大于200 m); 3.7 ka以后河流逐级下切砾石层,发育了13级基座阶地. 3.0～2.4 ka的600年间安集海河加速下切,平均速率达15 cm/a. 1.3 ka时,河流下切至第四纪以前形成的基岩层,至今形成了5级基岩基座阶地.安集海河大峡谷18级阶地是气候变化、河流水/沙平衡关系等影响的结果.     

2 ka来苏干湖沉积碳酸盐稳定同位素记录的气候变化

选择位于柴达木盆地北缘的苏干湖作为研究对象. 利用²¹⁰Pb, AMS ¹⁴C以及常规¹⁴C等测年手段, 建立了苏干湖沉积岩芯2 ka以来的时间序列. 对湖泊沉积细颗粒中的碳酸盐进行碳、氧同位素分析. 结合流域地表水δ¹⁸O值的变化以及气温观测资料, 认为碳酸盐δ¹⁸O值指示了流域有效湿度的变化; δ¹³C值的变化与湖泊年内冰封湖面时期的长短有关, 间接指示了区域冬半年气温的变化. 在此基础上, 建立了2 ka来苏干湖地区气候变化序列, 其气候变化过程经历了5个阶段: 0~190 AD, 暖干; 190~580 AD, 冷干; 580~1200 AD(MWP), 暖干; 1200~1880 AD(LIA), 冷湿; 1880~1950 AD期间为冷干气候, 20世纪50年代以来, 气候变暖. 碳同位素反映的2 ka以来冬半年气温的变化与历史文献记录以及其他地质记录有很好的一致性, 表明苏干湖同位素记录的2 ka来气候变化具有普遍意义.     

火星沙丘地貌的形态学窥究

风沙地貌过程是最活跃最普遍的现代火星地貌过程,蕴含火星地表过程、环境和演化历史的丰富信息.本研究利用覆盖火星全球高分辨率的遥感影像,在地理信息系统软件的支持下,在全球尺度上分析火星沙丘地貌的形态学特征,挖掘所蕴含的风沙地貌学意义.结果表明,火星沙丘地貌类型与地球沙丘地貌相似,但仅以简单沙丘为主,罕见复合和复杂沙丘,沙丘形态参数累计概率曲线表现为简单一段式.火星沙丘以新月形沙丘、新月形沙丘链和横向沙丘等初级类型为主,而占地球沙丘约50%的线形沙丘在火星上占不到10%.火星沙丘规模较地球沙丘小,与理论上应具有更大规模的沙丘相悖.火星沙丘地貌形态参数间与地球沙丘呈现相似的良好相关性,但相关关系不同,意味着具有相似的形成机理,但不同的形成条件.得到的另一重要启示是,在地球上研究类火星风沙地貌,如青藏高原的类火星风沙地貌,是认识火星风沙地貌及其发育环境的有效途径.     

吉林长白山地晚更新世冰川作用

长白山(2749 m)是中国东部晚更新世以来存在冰川作用典型山地之一, 在天池周围海拔2000 m以上保存着良好的冰川侵蚀与堆积地貌, 在火山锥体内侧与外侧构成“口内口外”模式的冰斗冰川. 冰川的发育依托独特的火山地质与地貌大背景, 保存完好的冰斗、槽谷、冰坎、磨光面以及冰碛垄等, 显示研究区在末次冰期有过多次冰川作用. 通过对冰碛物光释光(OSL)年代测定, 结合冰川地层与火山地层的相互关系以及火山岩的K-Ar、高精度铀系不平衡测年(TIMS)、电子自旋共振(ESR)等年代结果, 确定长白山地区发生两次冰进作用, 即黑风口冰进, 分布于火山锥体的西坡和北坡海拔2000~2100 m处, 冰进时段为距今20 ka左右, 属于末次冰盛期(LGM)的产物; 气象站冰进, 分布的海拔高度为2400~2600 m处, 冰川作用发生在11 ka前后, 属于晚冰期的产物, 其发生可能受到全球性新仙女木降温事件的影响. 末次冰盛期冰川发育的规模大于晚冰期. 在相似的季风系统影响下(冬雨雪型), 长白山末次冰期的冰川序列与东亚沿海其他冰川发育地区, 如中国台湾、日本等地具有一定的时空耦合性.     

内蒙古额济纳盆地戈壁~(10)Be暴露年龄与洪积作用的演化

重建干旱地区洪积成因戈壁的形成历史能够揭示控制洪积作用时空演化的构造、气候变化.对额济纳盆地不同地貌单元的戈壁石英砾石宇宙成因核素10Be浓度的测量和暴露年龄的估算表明,盆地北缘戈壁阿尔泰洪积平原上的戈壁至少在420ka前就已出现;而盆地内黑河流域洪积平原上的戈壁则形成于约190ka以来,并逐步向北和向东现代低海拔、尾闾湖方向发展,这种演化趋势可能是在青藏高原隆升和盆地内构造活动的影响下洪积作用和洪积扇发育空间变化的结果;420ka以来气候冰期/间冰期的冷暖旋回造成的周边高山地区冰川的前进与后退,可能主导了盆地洪积作用的强弱变化和水体的大小,大规模、高能量的洪水主要发生在高山冰雪消融时期(冰消期),可能也是盆地水体最大时期.     

雄安新区西部GB014孔第四纪地层结构与演化过程

对雄安新区西部GB014孔进行了岩石磁学、古地磁和沉积学研究,建立了第四纪地层结构,为更科学利用地下空间提供基础地质支撑.岩石磁学和系统退磁实验揭示钻孔沉积物的载磁矿物主要为磁铁矿,其次为赤铁矿.依据古地磁和区域沉积特征,建立了GB014孔的磁性地层年代框架,下-中更新统界线(M/B界线)和第四系底界(G/M界线)埋深分别为33.8、135.0 m.依据沉积物岩性、结构,以及自然伽玛曲线、粒度、色度、环境磁学参数等将GB014孔划分为5个沉积体系,自下而上依次为:沉积体系Ⅴ为粗颗粒的冲积扇相,埋深为200～146.6 m,年龄为3.90～2.81 Ma,沉积速率为4.9 cm/ka;沉积体系Ⅳ为细颗粒的泛滥平原相,埋深为146.6～108.0 m,年龄为2.81～1.88Ma,沉积速率为2.76 cm/ka;沉积体系Ⅲ为粗颗粒的辫状河道相,埋深为108.0～57.6 m,年龄为1.88～1.02 Ma,沉积速率为5.86 cm/ka;沉积体系Ⅱ为细颗粒的泛滥平原相,埋深为57.6～35.8 m,年龄为1.02～0.79 Ma,沉积速率为9.48 cm/ka;沉积体系Ⅰ为夹决口扇的泛滥平原相,埋深为35.8～0 m,年龄为0～0.79 Ma,沉积速率为4.53 cm/ka.晚上新世以来GB014孔记录了3.90～2.81和1.88～0.79 Ma两次构造活跃期,其中1.88～1.02 Ma时期可能发生物源变化.太行山山前普遍存在这两期构造活动形成的粗颗粒沉积物,而中、晚更新世的砂层则可能与海侵进入渤海湾、区域降水增多有关.     

秦岭“太白冰期”冰坎宇宙成因核素~(10)Be定年

太白山(3767 m)是我国东部公认发育过第四纪冰川的山地,研究该区的第四纪冰川发育历史以及规模对第四纪环境演变具有重要的科学意义.然而,本区的第四纪冰川发生时代长期以来没有得到很好的解决,只有外国学者Rost在黑河谷地上游的内侧碛垄进行热释光(TL)断代,认为冰川发生的时限距今大约19 ka,对应末次冰盛期.本文运用陆生宇宙成因核素法(TCN)对三爷海、二爷海冰坎基岩暴露面进行了10Be定年,时代距今为18.62±1.08~16.87±0.95,16.88±1.08~15.07±0.92 ka,表明该区在末次冰期晚期经历了显著的冰川作用.根据三爷海到二爷海的直线距离和高差以及两级冰坎的平均暴露年代,在不考虑晚冰期和冰后期气候差异的情况下,推断冰川在水平和垂向上的退缩速度分别为0.396和0.09 m a?1,冰川在0.73~1.3 ka之间脱离山顶,永久积雪从此消失不见.     

西风区全新世以来湖泊沉积记录的高分辨率古气候演化

选择位于西风区的乌伦古湖为研究对象, 利用AMS¹⁴C测年手段建立了乌伦古湖沉积岩芯全新世以来的时间序列. 对湖泊沉积物中的孢粉、TOC, TN、有机δ¹³C_org、介形组合及其壳体δ¹⁸O, δ¹³C_carb等多项环境代用指标的综合分析表明, 全新世以来乌伦古湖地区古气候经历了温干(10.0~7.6 cal ka BP)-暖湿(7.6~5.3 cal ka BP)-暖干(5.3~3.6 cal ka BP)-温干(3.6~2.1 cal ka BP)-温湿(2.1~1.3 cal ka BP)-凉干(1.3 cal ka BP以来)的变化过程. 随着气候的变化, 湖泊曾出现明显的高湖面时期(7.6～5.3 cal ka BP)和两次较大规模的退缩(5.3~3.6和1.3 cal ka BP以来). 乌伦古湖地区的气候环境演化与周边区域环境变化记录有很好的一致性, 响应了区域环境变化和全球气候突变事件, 基本遵循全新世气候变化的西风模式.     

中原地区渑池盆地末次冰消期以来的气候与环境变化

为进一步理解和探究末次冰消期以来东亚季风变化的时空特征,特别是全新世东亚季风的进退模式,在AMS¹⁴C年代的支持下,基于渑池湖相-湿地剖面的孢粉和沉积学指标(粒度、碳酸钙和总有机碳)的分析资料,重建了渑池盆地18.7 cal ka BP(ka BP表示距今千年)以来的气候与环境变化历史.重建结果表明:18.7～14.8 cal ka BP是草原环境下的黄土堆积时段.14.8～6.7 cal ka BP为湖泊存在时段,此时段是一个森林扩展和支持水域及湿地也扩展的时期.6.7～1.2 cal ka BP为湿地时段.此阶段的孢粉经历了3个亚阶段的变化,第一亚阶段(6.7～5.0 cal ka BP):草本花粉显著增加;第二亚阶段(5.0～2.8 cal ka BP):木本花粉显著增加;第三亚阶段(2.8～1.2 cal ka BP):草本花粉显著增加.基于木本花粉百分比和禾本科/(蒿属+藜科)比值重建的湿度序列显示,渑池盆地早全新世较为湿润(10～8 cal ka BP),中全新世前半段(8～5 cal ka BP)最为干旱,中全新世后半段(5～2.8 cal ka B...     

南京汤山溶洞石笋连续200ka古气候记录

对南京东郊汤山镇喀斯特溶洞(猿人头骨发现点)内的一支石笋进行了年代学、同位素地球化学和岩相学研究,获得了距今381～166 ka高分辨率古气候演变信息,为确定南京汤山猿人的生存时代和环境提供了基础资料.     

宜良九乡张口洞的年代：中国40~100 ka间人类活动的证据

古人类遗址云南宜良张口洞 T1, T2 探方堆积夹生多层钙板. 铀系年代测定表明: 表层和第 2 钙板层是全新世的; 第 4, 5 钙板层分别约为55 和 110 ka, 其间石制品是中国在这一时段有人类活动的确证. 被引为支持现代人类非洲起源说的中国 40~100 ka 间人类化石的缺环, 很可能只是测年技术系统误差造成的假象; 第 6 钙板层约为300 ka, 其下堆积远大于骨化石常规 ¹⁴C 测年给出的 15 ka, 为这一时标可信度欠佳的又一例证. 张口洞遗物丰富, 并有准确测定年代的有利条件, 多学科综合研究应可为数十万年以来人类演化模式的揭示提供重要证据.     

萨拉乌苏更新世晚期的人类肩胛骨化石

内蒙古萨拉乌苏遗址的萨拉乌苏组下部原生地层于1980年出土一件人类肩胛骨化石, 文中对其进行详细研究. 肩胛骨所在地层的年代范围, 用TL方法测定为(70.9±6.2)~(124.9±15.8)ka BP, 该地层中较下部的一个层位, 用碳同位素法(¹⁴C)测定的年代为(35.34±2) ka BP; 铀系法(²³⁰Th)测定的年代为(44±7)~(63±3) ka BP; 红外释光法(IRSL) 测定的年代为(61~68) ka BP. 在对这件人类肩胛骨化石的形态学特征进行比较研究的基础上, 得出如下结论: 萨拉乌苏肩胛骨多数特征与各阶段早晚期现代人比较一致, 同时兼具少量尼安德特人的特征. 这可能提示萨拉乌苏人类具有同尼安德特人相同或相近的上肢运动习惯. 同时也可能体现了中国晚更新世人类与欧亚地区同时代及较早较晚各阶段人类之间的联系.     

唤醒火星

"生锈"的世界 火星是一颗最具传奇色彩的行星,有着许多令人神往的故事.然而,它并不像人们想象的那样完美.在干燥的火星表面上,遍地都是红色的土壤和岩石.由于不断受到风沙的作用,火星表面随处可见沙丘和类似河床的地形.这种河床地形分布在南半球及赤道附近,表明了距今大约30亿年前火星上曾有像地球上一样的河川,有水流动.