末次间冰期黄土高原粉尘事件及其与北大西洋寒冷事件的对比

通过对我国黄土高原 2个末次间冰期剖面的石英粒度分析 ,发现在这一时段由粗颗粒含量增加所指示的重要粉尘堆积事件有九次 :DE1( 70～ 71ka)、DE2 ( 74 5～ 75ka)、DE3( 81 3～ 83ka)、DE4 ( 90～ 91ka)、DE5( 10 1～ 10 2ka)、DE6( 10 6～ 10 6 7ka)、DE7( 110ka)、DE8( 113 5～ 115ka)、DE9( 119～ 12 1 6ka)并且和北大西洋V2 9_191孔有孔虫气候记录在距今 110～ 70ka时段中具有极为相似的变化 ,这表明 ,在末次间冰期中存在东亚季风气候通过西风带以及相关气压系统与极地、北大西洋气候系统的遥相关 .进一步佐证了东亚冬季风气候通过西伯利亚高压与极地、北大西洋冷空气相联系的观点     

洛川黄土堆积磁性地层界线附近He同位素异常

粒径小于10 μm的宇宙尘含有较地表沉积物高的稀有气体同位素³He/⁴He比值和³He浓度, 地表物质平均³He/⁴He比值不足0.1 R_A (R_A即 air ratio, 是大气中³He/⁴He比值, R_A = 1.4×10^-6), 而宇宙尘的³He/⁴He比值却大于100R_A. 因此, 沉积物中宇宙尘的加入可以从³He/⁴He比值反映出来. 本文以典型的洛川黄土剖面为研究对象, 对磁性地层B/M和M/G界线附近的样品进行了氦同位素测试, 以探索黄土堆积的宇宙尘纪录. 对8个样品的原岩样、提取的磁性矿物和石英颗粒分别进行了测试, 发现磁性矿物的³He/⁴He比值较陆壳的值高出了一个数量级, ³He和⁴He含量也均明显偏高, 特别是磁性矿物的³He浓度比石英颗粒高出了2~3个数量级, 比全岩部分高出了1~2个数量级. 这些结果表明, 洛川黄土中磁性矿物的高比率³He/⁴He可能是由于宇宙尘的注入引起的.     

陕西蓝田地区新发现黄土地层中的旧石器及其年代

2009~2011年在陕西蓝田灞河右岸新发现8处旷野旧石器地点,采集石制品770件.研究表明,蓝田地区除存在以前认识比较充分的早更新世晚期到中更新世阶段的古人类旧石器地点之外,在灞河流域河流阶地黄土地层中还普遍埋藏有晚更新世阶段的旧石器遗存,这些遗址采取硬锤直接打击法和砸击法技术剥取石片;加工石制品的原料以来自于河流沉积物中的石英岩、石英、石英砂岩和火山岩砾石为主;石制品中既包含直接由砾石和大型石片加工而成的重型工具,如砍砸器、重型刮削器、手斧、手镐、薄刃斧和石球等,同时也含有一些小型石片和由小型石片修理而成的刮削器和尖状器等小型工具.蓝田地区新发现的旧石器产出层位既有灞河第三级阶地以上的中更新世黄土地层,也有第二级阶地上的晚更新世黄土地层,这一发现首次从地层和年代关系上证明蓝田地区阿舍利(Acheulian)类型旧石器工业遗址的时代最晚可延续到距今3~7万年间,它不仅使这一出土早-中更新世人类化石地区的古人类活动时间延续到晚更新世,而且显示在年代学上东亚地区与非洲和欧亚大陆西侧同类旧石器工业之间存在较大的鸿沟.     

我国东北地区黄土堆积的磁性地层年代与古气候变化

我国东北地区有较广泛的黄土分布, 是环境变化的重要地质记录. 长期以来, 由于缺乏可靠的年代学证据, 对这里黄土沉积及其记录的古气候变化了解不多. 在广泛野外踏勘的基础上, 对具有代表性的科尔沁沙地南缘牛样子沟和平安村黄土剖面进行了磁性地层与光释光年代等测试, 结果表明, 牛样子沟剖面的B/M 界限位于深度27 m 处, 平安村剖面处于布容正极性期. 基于光释光年龄和磁性地层年代计算的黄土沉积速率外推, 科尔沁沙地南缘的黄土堆积应早于1.0 Ma. 黄土是半干旱环境下的粉尘堆积, 指示东北地区的半干旱气候至少在早更新世晚期已经开始. 这里黄土开始堆积的年代对应于中更新世全球气候转型, 可能为全球气候变冷驱动了亚洲内陆干旱化和较快粉尘堆积的假说提供了证据.     

青藏高原东北部黄土堆积的岩石磁学性质及其古气候意义

对青藏高原东北部青海拉拉口、盘子山和东川等地的黄土-古土壤样品进行的磁化率、频率磁化率、c-T曲线、饱和等温剩磁和磁滞回线等测试分析结果表明, 晚第四纪青藏高原东北部风尘堆积黄土和古土壤中的磁性矿物都以磁铁矿为主, 还有磁赤铁矿和赤铁矿. 古土壤中的磁赤铁矿含量高于黄土, 说明在成壤过程中除了形成赤铁矿外, 还新生成了磁赤铁矿, 这些土壤成因的磁赤铁矿使古土壤磁化率明显增强. 这与六盘山以东黄土高原的黄土-古土壤具有相似的特征. 另一方面, 青藏高原东北部的黄土层和古土壤层中的亚铁磁性矿物的平均粒度都是准单畴, 但黄土层中亚铁磁性矿物的平均粒度较粗, 明显偏向多畴区域. 研究区黄土-古土壤序列的磁化率高低与超顺磁颗粒的含量和土壤发育强度基本呈正相关. 气候作用是主导高原黄土-古土壤磁化率增强的主要因素, 即温湿气候增强土壤化作用, 从而导致磁化率增强.     

青藏高原东北缘黄土粒度记录的末次冰期千年尺度气候变化

末次冰期以来, 北半球高纬地区气候变化是否对青藏高原地区高原季风产生影响以及高原季风本身的变化规律是仍未解决的重要科学问题. 22 m厚的青藏高原东北部合作盆地黄土-古土壤剖面高分辨率的粒度记录表明, 末次冰期以来青藏高原冬季风存在明显的可与北半球高纬地区相对比的千年尺度变化, 但对冷事件(Heinrich事件)的响应明显强于对暖事件(Dansgarrd-Oeschger事件)的响应, 表明北半球高纬地区气候对青藏高原冬季风和高空西风同样产生了深刻影响. 在万年尺度上, 高原冬季风存在两个明显不同于北半球高纬地区气候记录的变化, 一是在36 kaBP附近(H4事件)发生了一次明显的突变增强; 二是在43~36 kaBP期间, 高原冬季风显著减弱, 可能指示了高原冬季风在万年尺度上除了受到北半球高纬地区气候系统影响外, 还受到其他因子的影响.     

中国北方表土微团粒粒度分布及其对粉尘释放通量的影响

利用干筛筛析法测定了中国北方沙漠、戈壁、绿洲、干草原农垦区和草原牧区等代表性表土(沙质土、砾质沙土、砾质壤土、壤土和粉壤土等)的微团粒粒度分布.组成表土微团粒粒度分布的对数正态群体分别为粉细沙、细沙、中沙、粗沙和极粗沙群体,其平均的质量中值粒径分别为90,210,390,600和980tm,平均的标准偏差分别为1.25,1.40,1.25,1.35和1.25.粉细沙、细沙、中沙、粗沙、砾质沙、砾质壤土、壤土等表土类型的微团粒粒度分布为这几个对数正态分布群体中的组合.粉尘释放模型(DPM模型)模拟的结果显示:表土微团粒粒度分布对粉尘释放通量存在显著影响,细沙和粉细沙的粉尘释放通量最大,中沙、砾质沙、砾质壤土、壤土、粉壤土次之,粗沙的粉尘通量最小,差值范围在101～103μg·m-2·s-1左右;中国北方沙漠(沙地)和片状流沙覆盖的农田的粉尘释放通量在101～104μg·m-2·s-1之间,而沙砾质戈壁、沙砾质化的农田和草原的粉尘释放通量在101～102μg·m-2·s-1之间,表明中国北方沙漠(沙地)和片状流沙覆盖的农田是粉尘释放的主要源地.     

末次盛冰期以来气候变化和人类活动对我国沙漠和沙地环境的影响

末次盛冰期以来,我国沙漠和沙地经历了气候由冷干向暖湿的变化以及全新世以来人类活动的急剧增强,地表沉积和环境也随之发生了很大的变化。在"全球变化研究"国家重大科学研究计划的支持下,我们对最近21ka以来中国沙漠和沙地环境演化的特征、影响机制以及自然与人为因素的作用等进行了研究,发现在末次盛冰期,中国沙漠和沙地的流沙面积扩张了10%—270%;在全新世暖期,中国西部沙漠的流沙面积缩小了5%—20%,中部-东部沙地基本被植被覆盖、流沙固定。全新世以来,人类活动对沙地地区的影响急剧增强,证据显示,现代的流沙活动受到自然气候和人类活动的双重影响,进一步的分析有望定量区分人类活动和气候变化对沙漠化变化的贡献。在未来的研究工作中,要加强高分辨率气候变化的定量重建、气候-环境-人类活动相互作用的机制、沙漠和沙地对气候变率响应的敏感性以及粉尘释放的定量评估等研究工作。     

全球沙漠面积和粉尘排放量的新估算

沙漠是干旱半干旱地区最重要的地表景观,是粉尘排放的主要源区.确定全球沙漠边界、计算沙漠面积、估算沙漠的粉尘排放量对于定量评估沙漠对气候与环境的影响具有重要意义.利用中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）数据,结合支持向量机（Support Vector Machine,SVM）、试错法及目视解译技术提取了全球沙漠范围.对全球沙漠分区域进行面积和分类精度计算.利用地形、降水、蒸散、地表风速等数据对全球沙漠的环境变化进行分析.基于移动风蚀仪（Portable In-Situ Wind Erosion Laboratory,PI-SWERL）的观测数据,结合地表类型、土壤湿度和摩阻风速估算出全球沙漠的年粉尘排放量.研究表明,全球沙漠面积为～17.54×10⁶km²,总体分类精度为92.37%.沙漠多分布于地形低于2000 m、降水量不足200 mm、全年风速为4～6 m/s的极端干旱和干旱地区.沙漠每年排放～1792.65 Tg粉尘(本文指PM₁₀     

黄土-古土壤中石英颗粒的粒度分布

通过对黄土－古土壤全样及分离的石英样的粒度分析,发现经历了不同程度风化成土和成壤作用的黄土－古土壤全样的粒度总体变细,并且不同粒级组分的含量变化不尽相同,从全样中分离出的石英颗粒,由于基本剔除了后期成壤作用的产物,可能较好地指示了原始粉尘的粒度组成,其粒度参数应是东亚冬季风强度的一个较好的替代性指标。