贺兰山第四纪冰川特征及其与气候和构造之间的耦合关系

贺兰山(3556m)是中国东部存在确切第四纪冰川遗迹的山地之一,是我国季风区与非季风区、温带草原与荒漠草原的分界线,对于研究中国东、西部冰川发育特点以及青藏高原边缘山地冰川发育与气候和构造之间的耦合关系具有十分重要的科学意义.野外地貌调查与室内光释光(OSL)、加速器质谱碳十四(AMS14C)对冰川、黄土以及湖相沉积物年代测定结果显示,在贺兰山主峰周围海拔2800m以上保存着古冰川侵蚀与堆积地貌,第四纪冰川发生的时限较晚,时代上限为末次冰期中冰阶,对应深海氧同位素MIS3中期(43.2±4.0ka)、末次冰盛期(LGM,~18ka)、晚冰期(12.0±1.1ka)和新冰期(3.4±0.3ka),冰川作用的阶段性明显.采用深海氧同位素曲线(MIS)代表共和运动(150ka)以来的冰川平衡线变化,并用末次冰盛期的平衡线(2980m)以及现代理论雪线高度值(4724m)作为平衡线的最大振幅,以3.5mm/a作为贺兰山体的抬升速率,探讨了末次冰期以来贺兰山山体高度与冰川作用之间的关系,并与黄土-古土壤等反应气候环境变化的指标对比,认为贺兰山地区第四纪冰川作用是山体的构造抬升与气候条件耦合的结果,即"共和运动"之后山体抬升到与末次冰期气候耦合的高度,开始发育冰川.     

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.     

中国台湾高山第四纪冰川之确证

查明中国台湾雪山主峰区有 3套不同时期的冰川遗迹 ,如冰斗湖、冰坎、大型磨光面和擦痕以及冰碛垄等 .分别命名为山庄冰阶 (末次冰期早期 ( 44 .2 5± 3.72 )kaBP)、水源冰阶 (末次冰期最盛期 ( 1 8.2 6± 1 .5 2 )kaBP)、雪山冰阶 (末次冰期晚期 ( 1 0 .6 8± 0 .84)kaBP) ,尤其以早期冰川规模大为特征 .澄清了学术界近 6 5年来对中国台湾山地有无冰川作用的怀疑 ,为全球变化研究增添新内容 .     

沙鲁里山第四纪地貌发育与环境演变

沙鲁里山地质地貌显示, 第三纪晚期形成的夷平面在上新世末第四纪初解体, 在夷平面的一些部位出现裂谷盆地, 接纳河湖相沉积, 这是本区对青藏运动A幕的响应. 此后高原持续脉动上升, 由于构造断陷作用, 兼之金沙江和雅砻江一些大的支流的伸入切割, 形成若干断陷-河流谷地以及最早的阶地. 至少在昆黄运动后的600~550 kaBP, 本区夷平面一般达到约3500~3700 m的高度, 与全球冰期气候相迎合, 发生横断山系迄今发现的最早的冰川作用. 与此同时, 本区北部甘孜一带, 出现与冰川作用相伴随的黄土沉积. 末次冰期时, 沙鲁里山已接近现在高度, 发生了诸如稻城冰帽、新龙冰帽以及一些巨大的山谷冰川, 留下了青藏高原最壮观的冰川堆积.     

古乡冰期和白玉冰期的宇宙成因核素10Be定年

古乡冰期和白玉冰期是青藏高原迄今划分的第四纪冰期中，具有代表性的2个冰期，他们被广泛看作是高原及周边山地晚第四纪冰期划分的蓝本，但这两次冰川作用年代一直处于推测状态．运用宇宙成因核素测年方法对这两次冰川作用遗留的冰川漂砾的暴露年龄进行了定年研究，得到古乡冰期漂砾的暴露年龄为（112．9±16．7）～（136．5±15．8）ka BP，白玉冰期漂砾的暴露年龄为（11．1±1．9）-（18．5±2．2）ka BP．从而确认，2个冰期可分别与深海氧同位素6阶段和2阶段对应．     

天山乌鲁木齐河河源末次冰期以来冰川沉积物AMS测年及其意义

冰碛物测年是冰川地质环境重建的基本要求.由于冰碛物含碳量太低,本文用加速质谱计(ＡＭＳ)对天山乌鲁木齐河河源末次冰期以来的羊背石上和冰碛物中的同生和次生碳酸钙进行无机碳测年,以期为解决我国长期以来冰川沉积物测年难题提供一条途径.(1)采样区概况　　天山乌鲁木齐河河源位于我国新疆境内的天山山脉中部喀拉乌成山主脉北坡(43°7′Ｎ,86°49′Ｅ).河源区内的山脊海拨一般为4100～4300ｍ.主峰天袼尔峰海拔4486ｍ.现代雪线高度4000～4100ｍ,发育有现代冰斗冰川、小型山谷冰川和悬冰川,冰舌末端海拔高度3650～3700ｍ.末次冰期以来的冰…     

末次间冰期以来古里雅冰芯微粒记录与极地冰芯的对比

通过古里雅冰芯中δ18O与微粒含量的研究, 恢复了末次间冰期以来青藏高原大气粉尘和环境变化的历史. 记录显示, 青藏高原在末次间冰期时处于低粉尘值, 105 ka时高原上的粉尘浓度开始升高. 约75 ka左右进入冰期后, 微粒浓度大幅度剧增, 并在末次冰期早期(MIS 4阶段)达到了最高水平. 在末次冰盛期, 古里雅冰芯中微粒含量的增加并不显著, 与南极和格陵兰不同. 在轨道时间尺度上, 温度和北半球高纬夏季太阳辐射与微粒记录都有良好的相关性, 但也存在幅度和相位上的差异. 青藏高原及其外围山地的冰芯记录反映的是中亚粉尘源区以及粉尘传输起始阶段的变化, 而格陵兰冰芯记录反映的是粉尘最终的沉积状况, 二者的意义是不同的.     

水洞沟遗址沉积-地貌演化与古人类生存环境

宁夏水洞沟遗址是中国北方具有特殊学术意义的旧石器时代晚期遗址, 该遗址剖面是中国宁夏-内蒙干旱区晚更新世-全新世具有代表性的标准地层, 它蕴含古人类活动遗存, 保存丰富的孢粉和脊椎动物化石记录, 建议将该遗址晚更新世剖面定为“水洞沟组”标准剖面. 旧石器时代古人类在水洞沟地区活动的年代为30~24 ka BP, 属MIS3阶段晚期. 当时气候较现今温暖湿润, 植被为阔叶疏林草原, 食草动物繁盛; 水洞沟小河已经形成. 由于降水较多, 沿河形成一些积水洼地, 水草丰盛, 环境条件适于古人类狩猎和栖息. 新石器时代古人类在此活动年代为9~5 ka BP, 环境条件与MIS3阶段时大致相同, 适于古人类生存. 由于尚未发现未次冰期冰盛期古人类生存的证据, 推测气候进入盛冰期时, 人类一度离开本区, 说明气候环境变化对人类活动具有重要的影响和制约作用.     

溶化的冰川拔开了火山上的塞子

美国和冰岛的科学家们认为他们已发现了冰期与火山活动的联系。于上个月末在夏威夷召开的一次关于火山如何活动的国际会议上提出了一个系统模型。在冰期中,高纬度地区的冰起到了塞子的作用。冰的压力阻止了火山的喷发。但是由于冰期时水被束缚在冰川上,所以在低纬度地区,水的压力较小,岛屿火山就会喷发。根据这个新的模型,当冰川退去时,相反的过程也会出现。当冰河作用最小时,由于高纬度地区的火山上的冰已被移掉,这些火山就发生喷发。但在低纬度地区,由于海平面随着冰川的溶化而上升,水的压力增加,火山活动就会减弱。     

巴丹吉林沙漠东南缘砂楔年代及其环境意义

巴丹吉林沙漠东南缘新近发现的多处砂楔群和融冻褶皱,分别形成于砂砾石层和湖相沉积地层中,楔内充填物的光释光年龄证明其是末次冰期和晚冰期的产物.巴丹吉林沙漠在末次冰期和晚冰期时处于多年冻土带,年平均气温约为-3~-6℃,较现在降温约12~15℃.其时,整个阿拉善高原与纬度多年冻土带和青藏高原冻土区相连接,沙漠腹地及周边的沙丘应处于冻土状态,沙丘的移动和风沙地貌发育均会受到影响.在冷期,巴丹吉林沙漠很有可能相当于冰冻圈气候,前人关于中国北方沙漠非冻土区的认识值得商榷.     

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.     

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.     

浑善达克沙地最老砂层的年龄

浑善达克沙地位于东亚季风的边缘地带,是研究气候演变的理想区域.沙地内分布的火山熔岩覆盖在古砂层之上,使得较老的砂层由于顶盖岩层保护作用而得以保存.以往对浑善达克沙地的气候变化过程的研究主要集中于末次盛冰期以来时段,缺乏更长时间尺度的气候变化记录,其主要原因是缺乏合适的地质载体和相对应的长尺度年代数据.本文通过对砂质古土壤、风成砂、湖相砂和火山烘烤层等样品进行光释光测年,利用常规SAR法、TT-OSL法和pIRIR(200,290)法分别对石英和长石进行等效剂量的测定,并进行了不同测年矿物及方法的对比,确定最终的沉积年龄,获得了截至目前最老的风成砂年龄为321.2 ka.建立了沉积物年代框架,重建了浑善达克沙地中更新世晚期以来的演化过程:距今320, 160.3～151.6和4.4 ka时,风沙物质快速堆积,沙丘活化,沙地扩张;距今5.0,2.4和1.3 ka时,风沙活动规模小,沙丘固定;距今320.4 ka左右浑善达克沙地内已经是沙丘与湖泊共存的地貌景观.     

内蒙古大青山水磨沟发现末次冰期冰川堆积物

内蒙古大青山水磨沟发现晚第四纪冰川堆积物.冰碛物主要为红褐色泥砾混杂堆积,不发育层理,杂基支撑,泥砂质成分约占60%,砾石占40%.砾石磨圆好,表面发育铁质膜及不同方向擦痕.大于50%的砾石发生了蠕动剪切变形,形成各种张扭剪切破裂.分析认为,松散堆积物中大量砾石具有这种变形破裂,很可能是冰川蠕动变形的结果.上覆沉积物的~(14)C测年结果限定这套冰碛物形成于1.3万年之前.因此,这应该是华北北部41°N附近的中低山区发现的可靠的末次冰期冰川遗迹.     

晚古生代大冰期碳-水循环回顾与展望

晚古生代大冰期(360～260 Ma)是地球上自动植物繁盛以来持续时间最长的冰期事件,记录了陆地自有高等植被和复杂陆地生态系统以来,唯一的一次从“冰室气候”向“温室气候”的转变.针对晚古生代大冰期的研究大多聚焦于全球碳循环以及冰川性海平面变化等方面,对大冰期的水循环研究相对较少,并且其主要基于气候模拟研究结果.随着单颗粒锆石精确测年技术的应用,高精度的综合地层框架使得冈瓦纳中高纬度地区冰川消长与低纬度地区沉积记录、生物多样性与演化及各种全球地球化学记录建立时序关系,为研究地球循环系统和反馈机制提供了基础条件.目前,对晚古生代大冰期碳同位素变化趋势已有较好认识,存在3次显著的碳同位素正漂事件,依次为杜内中期、巴什基尔早期和阿瑟尔早期,并且在时间上与冈瓦纳大陆识别的3次冰川高峰吻合.在宾夕法尼亚亚纪卡西莫夫末期发生了一次短暂的碳同位素负漂事件,引起显著的全球变暖和海洋缺氧.冰川体积与古热带区域气候动态在天文轨道周期尺度至1～8个百万年的冰期-间冰期时间尺度上都具有耦合关系.在各种时间尺度上,晚古生代大冰期地球表层系统各个圈层之间的反馈过程都非常复杂.因此,今后需在高精度综合地层框架下,开展...     

冲绳海槽北部PC-1岩芯24 ka BP以来孢粉记录的古环境信息

对冲绳海槽北部PC-1岩芯共分析了103个孢粉样品, 底部校正年龄为24280 cal a BP, 样品的时间分辨率为230 a. 根据孢粉百分比的变化, 可划分出4个孢粉带: Ⅰ带(812～715 cm, 24.2~21.1 cal ka BP)、Ⅱ带(715~451 cm, 21.1~15.2 cal ka BP)、Ⅲ带(451~251 cm, 15.2~10.8 cal ka BP)、Ⅳ带(251~0 cm, 10.8～0.3 cal ka BP), 分别对应MIS 3末期、末次冰盛期、冰消期和全新世. 末次冰盛期草本植物花粉占优势, 孢粉沉积率较高, 此时草本花粉主要来源于出露的大陆架, 其上发育了以蒿属为主的草地植被, 气候比较寒冷干燥; 冰消期海平面开始回升, 松属含量升高, 草本植物花粉含量下降; 全新世以木本植物花粉占绝对优势, 栗属-栲属花粉迅速增加, 蕨类孢子含量升高, 草本植物花粉含量锐减, 孢粉沉积率降低, 由于海平面回升, 大陆架被淹没, 此时孢粉主要来源于日本岛, 九州地区生长了以栲属、栎属为主的常绿阔叶与落叶阔叶林, 气候温暖湿润. 起源于菲律宾吕宋北部至塔斯马尼亚和新西兰气候潮湿的山地林中的叶枝杉属花粉在整个岩芯中零星出现, 暗示了黑潮的影响或者是较强的夏季风. 草本植物与松属花粉百分比变化很好地反映了海平面的升降, 松属花粉含量较高指示海平面较高. 频谱分析显示存在千年尺度的准周期变化, 有明显的6.8, 3.8, 2.2, 1.6 ka的周期.     

令戈错湖芯重建过去17ka青藏高原大气环流变化

亚洲季风和西风作为北半球重要的大气环流系统,对青藏高原冰川进退、水量平衡及生态环境变化具有重要意义.大量研究重建了两者的强弱变化,但是末次冰消期以来,西风与亚洲季风强度变化仍然存在争议.青藏高原中部令戈错湖泊岩芯样品重建的末次冰消期以来令戈错粒度与介形虫氧同位素记录表明,17~11.7 ka,令戈错水位较浅且波动频繁,西风是气候变化的主要影响因素,研究区环境变化与北大西洋冷事件关系密切;11.7~10ka,对应于印度季风的增强,令戈错水位迅速升高,冬季风力变小,印度季风取代西风成为控制环境变化的主要因素;10~8 ka之后,令戈错水位略有降低,可能对应于印度季风的减弱或者冰川融水的减少;8 ka之后,响应于印度季风逐渐减小,令戈错逐渐萎缩,西风可能存在增强.末次冰消期以来西风与印度季风强弱演替历史可以归纳为:16.5 ka之前,中纬度西风强盛,青藏高原大部分区域均由西风控制,与北大西洋气候变化表现出较好的耦合关系;16.5~11.5 ka气候格局与现今类似,西风控制着青藏高原中-北部地区,而青藏高原南部受印度季风影响更大.早中全新世,夏季太阳辐射增加,印度季风增强;晚全新世,印度季风减弱,西风可能对青藏高原西部以及北部存在影响.     

若尔盖高原泥炭δ~(13)C的初步研究

若尔盖高原位于32°20＇-34°10＇N,102°15＇-102°50＇E,海拔3600m,为我国高海拔泥炭发育的主要地区。厚达数米到十数米的泥炭储存着晚冰期以来环境变化的大量信息,是研究青藏高原东部近期环境变化最理想的材料之一。红原泥炭有机碳δ~(13)C稳定同位素组成曲线表明,这里自12ka B.P.以来气候曾经过多次波动     

孢粉记录的新疆巴里坤湖16.7 cal ka BP 以来的植被与环境

 通过对新疆巴里坤湖的地层剖面进行的精确定年和孢粉分析, 结合现代表土孢粉数据, 重建了该地区16.7 cal ka BP 以来的植被和环境演化历史. 结果表明, 在末次冰消期及早全新世 (16.7~7.9 cal ka BP)研究区以荒漠植被为主, A/C 值所指示的有效湿度明显偏低, 气候干旱. 其中在16.7~8.9 cal ka BP 期间, 气候环境最为恶劣; 8.9~7.9 cal ka BP 为气候环境逐渐改善的过渡期. 研究区在中全新世(7.9~4.3 cal ka BP)为荒漠草原/草原, 有效湿度明显升高, 气候环境相对最为适宜, 湖泊周围高地可能有片状的桦木林地出现. 在4.3~3.8 cal ka BP 这一短暂时期, 研究区植被由荒漠草原/草原迅速转变为荒漠, 有效湿度显著降低, 可能是一次百年尺度的干旱气候事件. 研究区在晚全新世(3.8~0.53 cal ka BP)呈现出典型的荒漠草原/草原草甸景观, 有效湿度相对较高, 气候环境相对较为适宜; 0.53 cal ka BP 以来, 呈现荒漠植被景观. 区域对比显示, 该地区16.7 cal ka BP以来的气候环境演化特征与东亚季风影响区有着明显的差异, 在末次冰消期-早全新世气候干旱, 中全新世-晚全新世气候相对湿润.     

九寨沟自然环境特点及海子成因初探

九寨沟是著名的自然保护和风景名胜区,位于四川省南坪县境内.它由6条大的沟谷组成.全流域面积650.58km~2,其中森林面积为277.93km~2.流域内最高山峰“朵尔纳”海拔4764m,最大相对高差2768m.流域内几乎全由上古生代至中生代碳酸盐地层组成.流水清澈,水质甘美.它气候温和,降水适中,年平均温度8℃左右,年降水650mm 左右.这里在气候、植被、土壤等方面都具有四川盆地边缘向青藏高原过渡的特点.境内有6～7°地震烈度影响.有泥石流、滑坡、岩崩、岩屑流以及雪崩等自然现象发生,对旅游、登山有一定影响.第四纪中,九寨沟内发育过古冰川,下到海拔2200m,甚至比这更低的位置.九寨沟内一系列海子是第四纪冰期中由冰蚀和冰川终碛阻塞形成.瀑布是冰后期流水在古冰川高大终碛上侵蚀和局部崩塌作用形成.在海子堤埂上从水下长出的灌木和树木是冰后期植物长期适应冷水环境的结果.海子、堤埂,瀑布和雪山林海构成九寨沟奇特风景.对于九寨沟今后建设,作者提出了五条建议供考虑.这些建议是:(1)加强综合研究,统一规划,积极建设;(2)兴利除弊,深谋远虑;(3)把九寨沟建设成为一个地学、生物科学研究基地和教学基地;(4)把九寨沟办成一个自然历史和地学、生物的学习园地;(5)以旅游业为中心发展建设事业.