南京师范大学

<正>·我校汪永进教授团队获2013年度教育部高校科学研究成果(科学技术)自然科学一等奖地理科学学院汪永进教授团队"晚第四纪东亚季风演化历史与驱动机制"获奖项目以中国洞穴石笋为主要载体,研究不同时间尺度季风气候历史、突变过程及其与全球变化的关系,构建了相对完整的晚第四纪中国洞穴同位素气候地层学研究体系。获奖项目主要科学贡献有:发现亚洲夏季风强度变化在最后两个冰期/间冰期旋回具有显著的岁差旋回特征,完善了来自海洋沉积和中国黄土等研究对亚洲季风     

贵州荔波42.0kaB.P.~65.0kaB.P.气候变化的石笋记录

对贵州荔波董哥洞D42石笋进行TIMS-U测年和碳、氧同位素分析,建立末次冰期42．0ka B．P．～65．0ka B．P．的古气候变化时间序列。研究结果表明,荔波地区在65．0ka B．P．～42．0ka B．P．石笋记录的冷暖事件所反映出的季风气候变化,大致可分为3个气候阶段;65．0ka B．P．～60．6ka B．P．相当于海洋氧同位素MIS4晚期,反映本阶段东亚冬季风强盛,气温降低,表现为干旱寒冷的气候环境;60．6ka B．P．～48．4ka B．P．相当于海洋氧同位素MIS3早期,反映东亚夏季风相对增强,气温升高,有效降水相对较少,表现为温暖半干旱的气候环境;48．4ka B．P．～42．0ka B．P．相当于海洋氧同位素MIS3中期,显示东亚夏季风由强变弱,东亚冬季风相对增强,表现为干旱冷凉的气候环境。石笋记录揭示的2次寒冷事件在各类沉积物中均有记录,反映为全球变化的气候事件,相当于北大西洋沉积物中的Heinrich5和Heinrich 6冷事件,可以进行全球对比,显示荔波地区与北极地区存在着古气候的遥相关。     

洞穴石笋氧同位素古气候重建应用

近年来,应用洞穴次生碳酸盐稳定氧、碳同位素进行古气候研究得到了迅速的发展,尤其是利用石笋中1δ8O与δ13C重建不同地区不同时间尺度下的古气候环境,为全球气候的变化提供了许多新的有意义的认识.然而,当前在利用石笋氧同位素进行古气候重建,特别是对1δ8O的解译过程中仍存在诸多不确定性,尤其是δ18O与温度、降水的联系不统一问题.该文从洞穴石笋δ18O与温度、降水的相关关系以及不同时间尺度下所指示的气候意义等角度对当前洞穴石笋气候学中氧同位素的应用进行了总结分析.     

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。     

黄土磁化率各向异性特征初探——以青海西宁大墩岭黄土剖面为例

黄土是经风力搬运而沉积的。近年来从黄土剖面中提取磁化率变化的信息进行古地理气候环境的研究已取得令人瞩目的进展,其磁化率变化曲线所反应的气候环境变化同深海氧同位素变化曲线以及南极冰岩芯的氧同位素变化曲线所揭示的古气候环境变化过程极其相似。通过研究黄土和次生黄土的磁组构特征区分沉积物的沉积环境也取得了可喜的进展。然而,从黄土剖面中提取磁化率各向异性信息,研究风成黄土的搬运作用—风(风向,风力)的研究工作尚处于起步阶段。国外虽已在用磁化率各向异性参数恢复古环境的研究中取得许多成就,但在对第四纪沉积物的研究则不多见。笔者     

洞穴天书

正喀斯特洞穴中生长的石笋就是一本"天书",是当前科学家们首选的古气候研究物质之一。全球气候变暖、极端气候频发……地球气候变化成为了当前人类关心的热门话题之一,尤其是未来的气候变化。如何预测?地质学中最基本的方法之一,就是"将今论古"或"将古论今",前者即在地质学研究的过程中,通过各种地质事件遗留下来的地质现象与结     

土壤异养呼吸对气候变暖的反馈

土壤异养呼吸对气候变暖的反馈是影响陆地生态系统C预算的重要机制.绝大多数研究表明,土壤异养呼吸与未来气候变暖将构成危险的正反馈环.由于土壤有机C分解的温度敏感性问题,学术界仍有争议,对正反馈强度的准确量化尚需一个过程.少量研究表明,土壤异养呼吸对气候变暖的反馈不明显.诸多研究还发现土壤异养呼吸对气候变暖的适应现象,主要有水分限制假说、微生物适应假说和底物限制假说来解释适应现象;这种适应性将降低正反馈的影响强度.未来应重点开展以下4方面的研究:(1)加强惰性土壤有机C温度敏感性的研究;(2)深入探讨微生物对气候变暖的适应性;(3)量化土壤异养呼吸对气候变暖的反馈强度;(4)加强对多因子交互影响的研究.     

大厂凹陷MIS3阶段以来沉积物地球化学特征分析

深海氧同位素3-1阶段是指深海沉积物有孔虫氧同位素记录的第四纪末次冰期至冰后期的一个时期,期间气候表现为间冰阶、极端寒冷、多次千年尺度气候事件至最后转暖多个变化特征,相关气候变化沉积响应及影响因素等科学问题一直以来备受关注。然而,该时期相关千年尺度气候事件的记录及讨论在华北平原地区仍有争议,为探讨华北平原西北地区在该阶段的气候特征,本研究在大厂凹陷区天然剖面进行高密度碳14断代样品测试,并开展常量和微量元素地球化学含量分析,获得地球化学数据变化趋势特征,结果表明,该剖面年代从32.5ka至8.2 ka,处于深海氧同位素3阶段末期至深海氧同位素1阶段早期。在该时段,主量元素氧化物TFe2O3、Al2O3、SiO2、MgO、CaO、Na2O与K2O与微量元素Sr、V、Ni、Co、Ga、Cu、Ba、Cr和Zn均呈现一致的变化趋势;在MIS2末次冰盛期和MIS1早期中的B?lling-Aller?d暖期和新仙女木冷期,K/Na、Al/Na、化学蚀变指数 、化学风化指数 和古温度等指标与东亚季风区气候呈现一致的变化,同时与全球尺度的事件具有同步性,因此认为晚更新世晚期华北平原的气候变化可归因于全球气候系统下东亚季风区的演化。     

全球变暖影响地球系统自净功能加剧温室气体释放

正人类活动引起的活性氮添加和气候变暖已经成为全球性的生态环境问题[1].微生物介导的反硝化和厌氧氨氧化是地球系统中两个活性氮移除通路,其中反硝化能产生氧化亚氮(N2O);而厌氧氨氧化则不产生N2O,成为环境和气候友好型通路[2].反硝化与厌氧氨氧化的相对变化在一定程度上影响生态系统内部的活性氮储库大小,同时调控全球气候变化.陆海界面的沉积物是脱氮发生的热点场所,然而全球变暖背景下,沉积物微生物脱氮过程对升温的响应及其气候反馈仍属未知.厦门大学高树基教授课题组长期致力于海洋氮循环过程与全球气候变化研究.针对低纬度河口沉积     

Fe同位素地球化学进展

Fe同位素是近年来发展起来的一门新兴的同位素地球化学方法,影响Fe同位素分馏的因素主要有生物有机作用和无机作用两种方式,研究证明,生物有机过程可以使Fe同位素产生大的分馏效应,因此根据Fe同位素组成的变化可以推测古环境中生命活动的存在,在一定的条件下无机作用也可能产生大的分馏效应,并可用于研究沉积物源的变化和古海洋环境的演化,Fe同位素有可能成为地球科学中具有巨大应用前景的一种新的地球化学方法。     

洞穴石笋古温度研究进展及其可信度探讨

本文回顾了深海氧同位素曲线成功地反映了古温度变化的原因，分析了陆相环境古温度定量研究的困所在．洞穴钟乳石古温度研究经历了定性、半定量和定量三个发展阶段．最后对古温度定量研究中的三个影响因素（水的δ１８Ｏ，石笋生长速率及同位素分析精度）进行了探讨．     

末次冰消期以来古气候演化研究进展及展望

 从盛冰期到全新世之间的末次冰消期经历了地球表层系统的一次巨变,期间发生了一系列气候突变事件,在全球不同地区以不同的方式回应着这些事件的变化过程。末次冰消期转暖的过程和机制一直是古气候研究的热点。本文综述了末次冰消期以来的古气候/季风演化研究成果,指出海陆交界敏感地带的陆架区对全球环境变化十分敏感,陆架区沉积物蕴含了丰富的气候/季风演化信息,对陆架区沉积物中古气候代用指标的提取,东亚季风演化历史及其驱动机制、季风的差异和交互作用、季风在各个时间尺度上的驱动机制等问题的分析均具有重要意义,可以为地区及全球环境变化提供科学依据。     

青藏高原上升对我国第四纪环境演变的影响

青藏高原在第四纪期间大面积大幅度的上升,不仅对我国三级阶梯式大地形结构的形成发生了很大的作用,并且由于它对大气层的热力作用和动力作用,而成为现代东亚季风形成的决定性因素。现代东亚季风形成于第四纪初期,并在高原阶段性上升和全球气候冷暖变化的综合影响下不断发展。高原的上升,对我国第四纪古地理环境产生了多方面的深刻影响,使之具有一系列不同于世界其它地区特别是西风气旋带影响地区的显著特点。 作者认为,全球冰期时,中国东部低纬度低海拔的山地是形成不了冰川的。     

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。     

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。     

现代海洋极端环境微生物的地质作用及其分子和同位素响应年度报告

围绕现代海洋极端环境条件下微生物分布特征和环境因子相互关系的研究在前期工作积累的基础上进行了更深入的分析,通过对北极冰川前沿和西南印度洋深海微生物资源的调查,初步了解了微生物群落结构的多样性及微生物的部分生态功能,为探索地质历史时期的微生物生命过程提供了良好的资源;发现西南印度洋深海微生物群落结构与钙、磷、硫等元素具有相关性,为揭示深海微生物的地球化学循环创造了条件;对深海环境铁还原菌的研究对探讨古海洋环境与生命的协同演化具有重要意义。开展了微生物对模拟环境条件如海洋酸化及火山爆发等地球历史时期的重大地质突变事件为背景,在现代海洋环境中进行了一系列的模拟研究,针对目前研究相对薄弱的环节,重点研究了海洋酸化及火山灰添加对浮游异养细菌的影响,初步揭示了浮游细菌对大气CO_2升高及火山爆发事件的反馈,完善了地质突变期海洋生态系统反馈的认识。另外,在深部生物圈MCG古菌的研究上取得了重要进展。MCG是迄今为止发现分布最为广泛的一类未培养古菌,被认为是海底深部生物圈中最丰富,并且最活跃的类群之一,很可能在全球物质和能量循环过程中发挥了重要的作用。课题组发现MCG古菌在系统发育上处于一个深的分支,代表了一类自然界较古老的古菌,显著不同于目前分类已确定的所有古菌门类,并提议将MCG古菌归类于一个全新的门类,命名为深古菌门(Bathyarchaeota)。这是目前首个由中国学者提议的古菌门的分类,是古菌和生命起源和演化研究的重要进展之一,也将为该领域的科学研究起到积极推动作用。     

洞穴河流沉积物有机碳同位素特征及Ca、 Mg、 Sr含量的区域环境响应——以贵州省山王洞为例

洞穴河流沉积物因沉积环境稳定且保存较完好,蕴含着丰富的古环境信息。选取双河洞穴系统山王洞中河流沉积物为研究对象,分析沉积环境的水动力条件、沉积物有机碳同位素及Ca、Mg、Sr元素含量特征,以探讨其环境响应。结果表明:(1)在沉积过程中,地下河在该剖面位置长期处于静水水流状态,沉积环境稳定;(2)有机碳同位素特征显示沉积期分为C4植物为主、C3植物为主及过渡期3个时期,不同时期气候明显不同,随时间演变由冷转暖,沉积物来源于中新世以后的地表土壤;(3)洞穴河流沉积物Ca、Mg、Sr元素含量变化对炎热偏湿与湿冷环境的响应比较明显,气温和植被类型可能是影响其含量变化的因素。     

闽江河口第四纪地层划分和地质年代研究

本文系统地研究了闽江河口琅岐岛钻孔揭示的第四纪地层。根据孢粉、微古、硅藻和~(14)C测年等资料分析了沉积物形成时的气候波动、沉积相和沉积物年代,将闽江河口第四纪地层划分为上更新统上段(厚>15米)和全新统(厚49.80米)。全新统又可分为下全新统下段和上段、中全新统和上全新统。气候演化为:冷干→温暖略干→温暖湿润→炎热潮湿→温暖略干。沉积相演化为:冲积相、冲洪积相、湖沼相→冲积相、湖沼相→河口相、湖沼相→海湾相→河口相。     

闽江河口第四纪地层划分和地质年代研究

本文系统地研究了闽江河口琅岐岛钻孔揭示的第四纪地层。根据孢粉、微古、硅藻和~(14)C测年等资料分析了沉积物形成时的气候波动、沉积相和沉积物年代,将闽江河口第四纪地层划分为上更新统上段(厚>15米)和全新统(厚49.80米)。全新统又可分为下全新统下段和上段、中全新统和上全新统。气候演化为:冷干→温暖略干→温暖湿润→炎热潮湿→温暖略干。沉积相演化为:冲积相、冲洪积相、湖沼相→冲积相、湖沼相→河口相、湖沼相→海湾相→河口相。     

前言

青藏高原是世界上最高的高原,它的隆升是新生代一个极其重要的地质事件。青藏高原不但是理解陆陆碰撞理论的天然实验室,而且它的隆升对全球新生代气候和环境变化起着极其重要的影响,尤其是对亚洲地区气候变化、环境变化、自然格局形成演化,以及中东亚文明演进和社会发展均产生了重大影响。青藏高原隆升及其环境效应研究已成为国际多学科关注的研究热点,也是中国科学家发挥作用的理想天然实验场。李吉均院士在青藏高原隆升及其环境效应、中国大江大河水系和地貌格局演化、青藏高原现代冰川发育和东部第四纪古冰川,以及西部地区地理建设和地理学人才培养方面做出了卓越贡献。在恰逢李吉均院士八十华诞之际,由兰州大学西部环境教育部重点实验室、西部环境与气候变化研究院、资源环境学院和南京师范大学地理科学学院发起组织的