青藏高原湖泊沉积记录与环境变化研究

 过去全球变化研究是人类认识气候与环境变化事实与规律,客观评价现代环境在气候与环境发展历史中位置的重要手段,能够为未来气候与环境变化的预测提供科学的检验工具。介绍了湖泊沉积物环境代用指标与气候要素关系定量化的研究,简要回顾利用湖泊沉积物重建高原最近2万年环境变化历史研究成果,阐述高原湖泊沉积对气候变化的敏感响应。     

不同时间尺度青藏高原湖泊水位变化影响因素分析

使用能够指示年代际尺度及千年尺度水位变化的水位、面积和其他代用指标数据,采用经验正交分解法,研究不同时间尺度青藏高原地区湖泊水位变化规律及影响因素.结果显示:在年代际尺度上,青藏高原地区湖泊水位整体呈上升趋势,在千年尺度上,青藏高原地区湖泊水位整体呈下降趋势.不同区域湖泊水位的影响因素不同,降水和蒸发作为两大主要影响因素,在不同时间尺度上对青藏高原地区湖泊水位变化影响不同.在年代际尺度上,蒸散发在青藏高原地区湖泊水位变化影响因素中发挥主导作用,降水发挥次要作用,同时湖泊水位变化与气候、地形、风速以及温度等要素存在一定的联系;在千年尺度上,青藏高原地区湖泊水位变化主要受控于降水,其次受控于蒸散发.     

Ca/Mg比值对古环境的指示意义及其影响因素

Ca/Mg比值作为古环境的判断指标已经得到广泛应用,但是由于其影响因素的多样性,导致其揭示的古气候意义还无法统一。本研究通过对济阳坳陷东营凹陷的坨712井、博16井、辛15井、梁28井、樊128井、樊31井的样品进行Ca、Mg元素的EDTA容量法分析,得出Ca/Mg比值对古环境的盐度、酸碱度具有指示作用,Ca/Mg比值与盐度和酸碱度均呈正相关,并分析了其影响因素;同时提出利用Ca/Mg比值进行相关研究时出现数值交叉或与所规定指标不相符的可能原因:(1)同一地区,同一时期的岩石,岩性发生了变化;(2)同一地区,相同岩性的岩石,不在同一层位;(3)同一地区,同一岩性的岩石,其母岩的来源不同。该研究为今后运用Ca/Mg比值恢复古环境和进行沉积相划分等研究工作提供了依据和参考。     

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。     

磁性参数的环境指示意义

介绍了岩石磁学研究中常用的能够指示环境变迁和气候变化的几种磁性参数及其组合。研究表明：磁化率是气候变化的代用指标之一，其值的高低反映气候的暖冷和沉积颗粒的细粗，用参数HSIRM，Bcr,HSIRM/k可以识别磁性矿物类型，较多磁铁矿的存在指示暖湿的沉积环境，反映沉积物颗粒细；而较多赤铁矿的存在则指示干冷的沉积环境，反映沉积物颗粒粗。HARM，Ber,HSIRM/k，S比(HSIRM-100mT/HSIRM)在环境监测中有重要的意义。     

云南抚仙湖沉积物粒度分维特征及环境意义

通过对抚仙湖沉积物粒度特征的研究,分析了湖泊沉积物粒度指标与分维值的变化特征及其相关性,探讨了深水湖泊沉积物粒度分维特征指示的环境意义。结果表明:抚仙湖沉积物主要由粉砂和黏土质粉砂组成,分别约占14.71%和85.29%;湖泊沉积物分选性较差,呈极负偏态,峰态从很窄到极窄,平均粒径变幅较小,在7.10～8.45μm之间波动,均值为7.76μm;其分维值的变化范围为1.81～2.76,较其它粒度参数显著,均值为2.36,所对应的相关系数为0.94～0.99,指示了抚仙湖沉积物粒度分布具有显著分形特征。同时,抚仙湖沉积物分维值与平均粒径、分选系数、峰态间存在显著的正相关关系,说明湖泊搬运营力与区域沉积环境的变化、粒度分维值均具有较好的响应。通过对比抚仙湖流域自1700年来人类活动的记录发现,频繁的人类活动导致流域变化均与湖泊沉积物中记录的分维值极值具有较好的对应。因此,分形研究在深水湖泊中的应用,将为进一步研究区域沉积环境特征提供科学依据。     

金属元素及其质量分数比值与湖泊古环境记录——以萨拉乌苏河滴哨沟湾全新世沉积为例

通过对萨拉乌苏河滴哨沟湾从末次冰期晚期到中全新世以来的河流相、湖相、泥炭沼泽沉积序列的金属元素分析,探讨了不同环境中沉积物的金属元素迁移、富集特征以及元素质量分数比值代表的环境意义.分析表明:V、Ni可能更多是在黏土中富集,而Fe_2O_3、Mn与还原条件有关,MgO、Sr、CaO与碳酸盐的形成有关.W、Bi、Co、Ce、Hf、Zr、Rb、Ti、Nb、K_2O、SiO_2、Al_2O_3主要赋存于较粗的颗粒中,水体强流动性、较浅水体、酸性氧化环境有利于这些元素的富集.金属元素在不同水介质中的溶解性、水体流动性以及在不同类型矿物中的富集、自生矿物形成时不同元素的富集特征等均影响了金属元素质量分数比值.w(Sr)/w(Ca)、w(Mg)/w(Ca)在水体流动性强、水体较淡、温度较低等环境中不能作为盐度的指标,而在水体滞留时间较长的湖泊环境中则是很好的盐度指标.高w(Fe)/w(Mn)指示了水浅流急的环境,但不能有效地指示水体较浅的还原环境,低值则指示了湖泊较深特征.指示风化作用强弱的w(Rb)/w(Sr)和CIA值与形成不同碳酸盐矿物的盐度状况、湖泊不同环境等有关,CIA值可能对流域的风化作用有较好的指示意义,而w(Rb)/w(Sr)对于水体较淡的湖泊指示意义更大.w(Si)/w(Al)可以有效地指示水体的深浅和水动力的强弱.     

西风区湖泊沉积物中砷元素对气候环境变化的响应研究——以新疆巴里坤湖为例

巴里坤湖是我国西风区古气候环境演变研究的理想区域.根据BLK-1剖面多指标建立了巴里坤湖9 000 cal a BP以来的时间序列,了解其气候演变的过程.结合巴里坤湖古气候演变及砷元素含量的波动变化,发现砷元素变化响应气候环境的演变:气候冷干时期,砷含量较多;而暖湿时期则相对少.此外,砷含量的变化很好地指示了全新世的气候突变事件.巴里坤湖沉积物中砷元素主要来源于湖泊周边基岩受物理风化产生的碎屑,并经由风力带入湖中沉积.干旱的气候环境下,砷的沉积速率较湿润期变化明显.研究结果表明,砷对于我国西风区的古气候环境演变及气候突变事件具有指示作用;砷沉积速率的突变表明在干旱气候环境条件下,砷可能比其他元素更为敏感.不同气候环境下砷元素的来源及波动,也为砷污染的防治提供参考.     

公元1450年以来巢湖湖泊沉积物与区域和全球气候变化对比研究

湖泊沉积物物理、化学和生物特征是反演区域古环境的有效载体。本文选择巢湖西湖区CH-1钻孔连续湖泊沉积物的粒度和磁化率数据,结合公元1450年以来该区域旱涝灾害文献资料和全球气候变化代用指标中的Intcal 98 ~（14）C同位素数据,对500 cala.BP以来巢湖流域古气候演变,特别是降水演替进行分析。研究表明1450-1949年间,巢湖流域降水变化经历了少-多-少-多的变迁,湖芯钻孔粒度、磁化率变化很好的响应了区域和全球气候变化,环境变化与人类活动密切相关。     

达连海湖泊沉积物粒度特征及其古气候意义

本文选取共和盆地达连海湖泊沉积物为研究对象,在达连海湖心取得深度为4 m的浅井剖面,剖面底部年龄为3 800 a B.P.,以沉积物粒度和孢粉为环境代用指标,粗颗粒指示强水动力,细颗粒指示弱水动力,用AMS14C建立时间标尺,探讨了达连海晚全新世以来的环境演变,结果表明:13 800~2 900 a B.P.气候半干旱;22 900~1 500 a B.P.气候干旱;31 500~400a B.P.气候半干旱;4 400~0 a B.P.气候干旱。     

有孔虫壳体 Sr/Ca对冰川旋回中海平面变化的响应

通过对东北印度洋MD 77181和MD 81349岩芯近260Ka以来浮游有孔虫Globigeri-noides saccu lifer壳体Sr/Ca值的波动分析,讨论了冰川旋回中古气候和环境的变化对海水中Sr/Ca值的影响。结果表明,冰期内海平面下降带来的诸多因素是促进东北印度洋区域的海水中Sr/Ca值升高的原因。有孔虫壳体Sr/Ca值的变化能够作为指示冰期川旋回,尤其是海平面变化的替代性指标。     

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。     

黄河下游历史时期环境变化的烧失量记录

基于精确14C测年,对黄河下游地区湖泊沉积物岩芯的烧失量进行了分析,结合历史文献资料重建了该区域的气候环境演变历史.研究表明,黄河下游地区沉积物烧失量指示了数次冷暖干湿的大环境变化:2400-1600aBP期间,气候较为温暖,后期转冷;1600-1000aBP期间,气候波动较为复杂,间或有冷暖交替现象;1000aBP至今,气候以暖湿为主,中期有较大波动.     

近300年来岱海流域气候干湿变化与人类活动的湖泊响应

根据岱海60cm柱状岩芯的磁化率、孢粉、粒度等环境指标的分析结果,对历史时期岱海气候干湿变化和人类活动的湖泊记录进行探讨,岱海湖泊沉积记录近300年来的气候干湿变化可划分七个阶段,与历史记载有较好的一致性;频率磁化率高值段对应气候偏湿阶段,低值对应气候偏干阶段,人类活动特别是人口增加和土地开垦,加剧流域水土流失,导致湖泊沉积物中细颗粒组分增加,频率磁化率升高;孢粉Ulmus的变化受流域人口增加的影响。频率磁化率和孢粉是反映岱海历史时期干湿变化和人类活动的重要环境指标。     

中国小冰期区域气候演化研究

在我国不同地区通过不同代用资料如冰芯、树轮、孢粉、湖泊沉积物、历史文献记录等恢复的小冰期气候的基础上, 分析总结了小冰期我国气候演化的区域分异特征,并探讨其原因机制,力图为未来气候变化提供参考。     

新疆巴里坤湖全新世湖泊沉积物稳定氮同位素的气候与环境意义研究

选择位于西风环流显著影响的新疆巴里坤湖作为研究对象,结合对位于湖心部位的人工开挖剖面的多指标包括有机碳同位素（δ13C）、有机质含量（OM）和碳氮比（C/N）的对比分析和验证,发现该湖泊沉积物的δ15N记录较好地响应了过去9400年以来气候环境的变化,依据其波动变化特征,可以划分出以下阶段:9 400~7 300 cal. a BP期间,δ15N值偏低且剧烈波动,暗示了气候状况较为干旱且不稳定;7 300~5 900 cal. a BP期间,δ15N值偏高,指示气候相对湿润;5 900~3 100 cal. a BP期间,δ15N由相对高值降为低值,指示气候环境由湿转干;3 100~1 100 cal. a BP期间,δ15N总体呈现相对高值,但后期呈下降趋势,指示了此阶段中气候特征由相对湿润转向干旱;但在1100~0 cal. a BP期间偏高的δ15N值,则可能受到了增强的人类活动的影响．本研究表明,巴里坤湖沉积物δ15N记录对于恢复研究区全新世气候与环境变化的特征与历史等方面具有较好的应用潜力和前景．     

长江下游三大沿江湖泊沉积物记录的全新世环境演变研究

通过对巢湖湖心长8.0m的ACN钻孔沉积物的磁性参数和粒度组成进行测量,探讨了巢湖全新世以来的环境演变过程,经过与已有文献和考古资料的对比,分析了长江下游三大湖泊——巢湖、太湖、鄱阳湖的沉积物对全新世环境变化的指示意义,认为：（1）长江下游三大湖泊沉积物中记录的古气候信息与全球重大事件吻合较好.同一特征性气候变化过程在区域上存在差异;（2）全新世以来,巢湖经历的湖面涨缩过程以及突发事件比太湖和鄱阳湖更加剧烈,说明巢湖沉积物对气候环境的响应更加敏感.巢湖和太湖水域面积整体不断减少,鄱阳湖相反;（3）西北欧全新世中期ElmDecline事件对长江下游不一定普遍响应,4000aB.P.和3800aB.P.左右长江下游可能分别存在洪水事件和干旱事件.     

云南小中甸盆地地球化学特征及其环境意义

通过对云南小中甸盆地湖相沉积物地球化学元素特征及其相关元素比值的分析,结合14C年代测定,重建了小中甸盆地40cal.ka BP以来的环境变化过程.研究发现:小中甸湖相沉积物中氧化物含量表现出SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2OTiO2Na2O的特征,Na2O/Al2O3值分布范围较为集中,且相对于上地壳有较明显的亏损.小中甸沉积物地球化学记录了多次湖泊水位波动,以及千年尺度的气候变化过程,其表现为暖干-冷湿-暖干的变化特征,并指示了40cal.ka BP以来西南季风演化的历史,其研究结果可与中甸纳帕海和鹤庆盆地进行对比.对云南小中甸盆地湖相沉积物地球化学的研究有助于重建西南季风的演化过程以及区域环境气候与全球变化耦合机制的进一步探究.     

南海珊瑚揭示人类引起气候变化历史

20世纪全球地表温度增暖是全球气候变化的重要标志。生长热带海洋珊瑚包含着很好的气候记录的代用指标，其已经被广泛地应用在人类活动对地球气候系统变化影响的研究中。过去的珊瑚古气候研究主要是分析珊瑚骨骼化学元素同位素或地球化学的代用指标，大都只能重构一种环境与气候变量信息。     

福建北部天湖山全新世泥炭古气候记录的初步研究

通过对福建北部天湖山泥炭沉积记录的有机质含量和腐殖化度等多种环境代用指标的综合分析,在可靠14C测年技术的支持下,恢复了福建北部天湖山近10cal kyr BP以来的气候与环境演变过程.结果发现,泥炭有机含量和腐殖化度敏感地记录了研究区古气候变化信息,其低值指示气候相对暖湿,高值指示气候相对冷干.约10～4cal kyr BP泥炭有机质含量和腐殖化度较高,指示气候暖湿,是该区域水热组合状况最好;4cal kyr BP以来泥炭有机质含量和腐殖化度较低,指示气候相对干冷.细分千年尺度的气候变化阶段有待于测年精度的进一步提高.