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.     

庐山西北麓第四纪冰川作用表皮构造的新发现

1978年九、十月间,在庐山西北麓羊角岭终碛(前碛)垄下,新发现一处第四纪冰川作用表皮构造。关于庐山的第四纪冰川遗迹,过去已由我国卓越的科学家李四光教授(1889—1971),进行过比较详细的调查研究,调查成果汇总于他的冰川代表著作《冰期之庐山》一书之中。当时修     

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.     

第三极西风和季风主导流域源区降水呈现不同梯度特征

利用位于第三极东南部受季风主导的长江、黄河、澜沧江、怒江上游和雅鲁藏布江流域,以及位于西部受西风主导的叶尔羌河、印度河、阿姆河和锡尔河上游流域源区256个气象站的降水数据,分析了各流域降水随海拔变化的梯度关系;基于ERA5数据,通过分析水汽含量、对流有效势能和抬升凝结高度与各流域内海拔的变化关系,探讨了不同气候系统主导的流域呈现不同梯度特征的原因;通过水文模型模拟径流反向验证降水梯度校正方法在推算高海拔山区降水时的可行性.结果表明:(1)位于季风区的长江上游、黄河上游、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江流域降水随海拔增加而降低(17～128 mm/100 m),地形效应仅在小尺度呈现;西风主导的叶尔羌河、印度河、阿姆河和锡尔河上游流域降水随海拔增加而增加(5～64 mm/100 m),地形效应明显.(2) ERA5与气象站观测降水数据在不同流域源区表现出一致的降水梯度特征.季风区流域降水随海拔增加而减少,主要由水汽含量随海拔增加而减少所致,地形效应在局地尺度依然有所反映;西风区流域降水随海拔增加而增加,主要受抬升凝结高度降低和对流有效势能增加的影响.(3)陆面水文模型反向验证结果表明,在降水地形效应明显的流域,对低海拔站点降水进行地形校正是提高通过降水变率推算高海拔区域降水可靠性、提高水文模拟精度的一个有效途径.研究结果对第三极流域高海拔山区降水数据的地形校正有参考价值;对第二次青藏高原综合科学考察中降水观测的选点有指导意义.     

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.     

近期新疆东天山冰川退缩及其对水资源影响

新疆东疆盆地属于资源性缺水地区. 流域内大部分河流的补给依赖于东天山高山区丰富的降水与冰川融水. 1981 年中日联合考察和2009 年中国科学院天山冰川站对该区博格达峰3 条冰川考察表明, 夏季消融强烈, 并有加速退缩趋势. 基于1962/1972 年地形图及近期的ASTER和SPOT5 遥感影像资料, 研究了博格达山脉203 条冰川和哈尔里克山75 条冰川的进退情况. 结果表明: 在1962~2006 年间博格达峰地区冰川面积减小了21.6%(0.49% a^-1), 长度平均退缩181 m,冰储量减小了28%; 1972~2005 年间哈尔里克山冰川面积减小了10.5%(0.32% a^-1), 长度平均退缩166 m, 冰储量减小了14%. 南坡冰川退缩快于北坡, 其中博格达山脉南北坡冰川面积分别减小了25.3%和16.9%, 哈尔里克山脉分别减小了12.3%和6.6%. 小于0.5 km² 的冰川退缩最为强烈,而大于2 km² 的冰川将会成为未来径流的主要贡献者. 东疆盆地水系的冰川消融总体呈增强趋势, 水资源处在不断恶化之中. 该地区坎儿井数量及其水量的锐减, 以及有无冰川补给河流径流量的显著变化均与上游冰川退缩有关, 未来将会对下游的乌鲁木齐市和吐鲁番盆地的水资源产生影响.     

艾比湖冰消期以来的δ~(13)C记录与突变气候事件研究

艾比湖位于新疆自治区准噶尔盆地西部,博尔塔拉蒙古族自治州精河县境内(82°35′—83°10′E,44°54′—45°09′N).海拔195m,湖水面积522km~2,是北疆第二大内陆咸水湖. 艾比湖地区属于温带大陆性干旱气候区,第四纪时期,特别是最近几万年以来,湖区的自然生态环境经历了剧烈的变化,是研究輓近时期以来内陆干旱区气候与自然生态环境演变的理想场所,已为国内学者广为关注.     

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…     

晚第四纪“吉兰泰-河套”古大湖的初步研究

通过野外考察、探坑剖面观测和遥感影像分析, 发现吉兰泰盐湖周围存在高湖面遗留的地貌、沉积和生物证据. 在海拔1060, 1050, 1044和1035 m共有4道古湖岸堤, 分别高出现代盐湖37, 27, 21和12 m. 在海拔1070~1080 m之间(高出现代盐湖47~57 m)存在古湖滨砂砾石沉积, 若干地点保存有古湖岸堤形态; 在乌兰布和沙漠腹地的贺日木西尼也发现1080 m高程及其以下的湖滨砂砾石和典型湖相沉积, 以及从海拔1050~1035 m, 长11 km的典型砂嘴. 河套黄河南岸黄河水文站砂场、什拉召砂场也发现古湖岸堤, 杭锦旗巴拉贡砂场发现发育在冲洪积砂砾石层上的湖滨砾石沉积. 沿狼山-阴山南麓若干剖面点发现湖岸侵蚀台地及湖滩岩和湖滨相沉积. 在黄河进入河套的乌海附近发现水下三角洲沉积, 黄河出口的托克托台地存在典型湖相沉积. 在湖滨沉积物中, 普遍保存有蓝蚬、萝卜螺和扁卷螺等水生软体动物壳体, 部分湖相细粒沉积物中也可见到介形虫壳体. 出露较好的湖相沉积剖面具有典型的进积型垂向层序, 较高湖岸堤普遍保存有湖滩岩. 这些证据说明, 曾存在一个覆盖吉兰泰和河套平原大部分地区的巨大古湖, 湖面海拔可达1080 m, 建议称作“吉兰泰-河套”古大湖. 光释光测年结果表明, 该古大湖存在于距今5~6万年前. 海拔1060~1035 m间的4道湖岸堤代表了5~6万年到全新世早期间的湖面波动, 而真正吉兰泰盐湖状态仅形成于距今5500年以来. “吉兰泰-河套”古大湖的发现, 对进一步深入研究河套地区晚第四纪黄河发育、乌兰布和-库布齐沙漠的形成演化以及区域气候变化和新构造运动都具有重要意义.     

晚第四纪“吉兰泰-河套”古大湖的初步研究

通过野外考察、探坑剖面观测和遥感影像分析,发现吉兰泰盐湖周围存在高湖面遗留的地貌、沉积和生物证据.在海拔1060,1050,1044和1035m共有4道古湖岸堤,分别高出现代盐湖37,27,21和12m.在海拔1070~1080m之间(高出现代盐湖47~57m)存在古湖滨砂砾石沉积,若干地点保存有古湖岸堤形态;在乌兰布和沙漠腹地的贺日木西尼也发现1080m高程及其以下的湖滨砂砾石和典型湖相沉积,以及从海拔1050~1035m,长11km的典型砂嘴.河套黄河南岸黄河水文站砂场、什拉召砂场也发现古湖岸堤,杭锦旗巴拉贡砂场发现发育在冲洪积砂砾石层上的湖滨砾石沉积.沿狼山-阴山南麓若干剖面点发现湖岸侵蚀台地及湖滩岩和湖滨相沉积.在黄河进入河套的乌海附近发现水下三角洲沉积,黄河出口的托克托台地存在典型湖相沉积.在湖滨沉积物中,普遍保存有蓝蚬、萝卜螺和扁卷螺等水生软体动物壳体,部分湖相细粒沉积物中也可见到介形虫壳体.出露较好的湖相沉积剖面具有典型的进积型垂向层序,较高湖岸堤普遍保存有湖滩岩.这些证据说明,曾存在一个覆盖吉兰泰和河套平原大部分地区的巨大古湖,湖面海拔可达1080m,建议称作"吉兰泰-河套"古大湖.光释光测年结果表明,该古大湖存在于距今5~6万年前.海拔1060~1035m间的4道湖岸堤代表了5~6万年到全新世早期间的湖面波动,而真正吉兰泰盐湖状态仅形成于距今5500年以来."吉兰泰-河套"古大湖的发现,对进一步深入研究河套地区晚第四纪黄河发育、乌兰布和-库布齐沙漠的形成演化以及区域气候变化和新构造运动都具有重要意义.     

喜马拉雅山南坡降水与河水中δ18O高程效应

水体中稳定同位素的垂直递减率不仅是反映稳定同位素水文循环过程的指标,也是重建青藏高原古海拔高度的重要变量.喜马拉雅山南坡垂直落差大,是直接监测研究降水与河水同位素垂直递减率的理想地区.本研究根据喜马拉雅山南坡沿垂直梯度从1320m到6700m的降水、雪冰以及河水的δ18O变化,计算了该地区降水及河水δ18O的垂直递减率.结果表明,喜马拉雅山南坡多年平均降水中δ18O的垂直递减率为0.15‰/100m,3个站点计算的δ18O在年尺度上的垂直递减率为0.17‰/100m.两个结果十分接近,但都远低于全球0.28‰/100m.而且还发现非季风期降水的垂直递减率高于季风期,而河水中δ18O的垂直递减率普遍高于降水.     

东南极冰盖中山站至Dome A断面冰雷达探测初步结果: 冰厚和冰下地形

中国第24次南极科学考察(CHINARE 24, 2007-08)期间, 通过车载冰雷达对东南极冰盖中山站至Dome A断面的冰厚和冰下地形进行了探测, 测线总长1170 km, 其中在82%的测线上成功探测到冰岩界面, 实测数据的水平分辨率<5.6 m. 测量数据经过处理生成沿断面走向的冰厚分布和冰下地形起伏曲线. 结果显示, 断面上的平均冰厚为2037 m, 低于东南极冰盖平均厚度, 730 km处冰厚最大, 冰盖边缘位置冰厚最小(891 m), 内陆1020 km位置冰厚略大于冰厚最小值, 为1078 m; 冰下地形平均海拔728 m, 远高于东南极冰下地形高程平均值, 其中1034 km处海拔最高, 达到2650 m, 765 km处海拔最低. 内陆深处900~1170 km范围内冰下地形海拔较高, 与该段位于Gamburtsev冰下山脉区域有关. 除900 km位置冰下地形的剧烈升高在冰面造成明显的地形抬升外, 总体上, 冰下地形对冰面地形的影响不大. 在冰雷达探测到冰岩界面的部分, 小尺度的冰厚和冰下地形变化相对密集且剧烈, 表明沿断面的冰床粗糙度较大, 认为是冰流运动、冰下环境和冰下地质构造共同作用的结果. 冰雷达未能探测到冰岩界面的部分, 冰厚明显较大. 此外, 由于该段冰流运动较强, 增加了冰盖内部结构的复杂性, 导致冰雷达信号在冰体内传播的衰减严重.     

青藏高原甜水海地区第四纪有孔虫化石

1995年7月笔者在青藏高原西北部甜水海湖东南面约100m处(35°21′N,79°35′E,海拔高度4840m)进行钻探和地表剖面采样.经分析在钻孔和地表的湖相沉积中都发现有孔虫化石.在世界上海拔最高、距海遥远的青藏高原腹地第四纪湖相沉积中发现晚第四纪有孔虫化石尚属首次,这为青藏高原环境演化的研究提供了极有意义的新证据     

青藏高原冰芯积累量的近期变化

研究结果表明: 喜马拉雅山中段(珠穆朗玛峰东绒布冰川和远东绒布冰川, 希夏邦马峰达索普冰川)的冰芯积累量自20世纪50年代以来急剧减小, 与北半球低纬地区(5°~35°N)和印度降水的变化趋势一致; 而青藏高原中部和北部地区(唐古拉山小冬克玛底冰川, 西昆仑古里雅冰帽和祁连山敦德冰帽)的冰芯积累量在相同时段内有增加的趋势, 与北半球中、高纬地区(35°~70°N)降水变化趋势一致.相比而言, 冰芯积累量变化幅度更为显著, 表明高海拔地区对气候变化的异常敏感性.20世纪60年代北半球气候系统和亚非夏季风系统的突变可能是造成青藏高原冰芯积累量变化的原因.     

珠穆朗玛峰北坡6000 m以上主要生境细菌群落特征

式细胞技术及构建的细菌16S rRNA基因文库揭示了珠穆朗玛峰北坡6600~8000 m表层雪中细菌的数量, 以及6000 m冰塔林、6350 m冰川融水和6600 m表层雪中细菌的群落特征. 珠峰北坡表层 雪中细菌数量高于南极地区, 但与其他高山雪中相似. 表层雪中细菌的数量有随海拔升高而增多的趋势, 但与离子的浓度相关性不太. 珠峰北坡冰冻环境中的细菌16S rRNA序列与土壤、湖泊和河流、动植物体及其他冷冻环境中细菌的相似. 冰塔林、冰川融水和表层雪中细菌具不同的群落特征, Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides (CFB)类群细菌在冰川融水中占绝对优势, 冰塔林中属于β-Proteobacteria和CFB类的细菌为优势种, 而表层雪中细菌则以β-Proteobacteria和Actinobacteria类的细菌为主, 不同生境中细菌群落的不同可能是由于细菌的沉积后变化引起.     

青藏高原中部色林错湖近10年来湖面急剧上涨与冰川消融

量化了1976～2010年间,特别是2000～2010年间西藏色林错、错鄂及班戈错的湖面面积及湖面海拔高度变化,分析了不同补给方式对湖面变化的影响,为最近10年青藏高原中东部气候变暖所致冰川加速消融提供了新证据.结合差分GPS实测湖面海拔、数字高程模型(DEM)及不同时相(1976～2009年)湖面面积的遥感解译,研究提出:(1)近40年来色林错湖面海拔高度变化过程可分为两个阶段.1976～2000年,色林错湖面海拔缓慢上升4.3m,平均0.18m/a;2000～2010年,湖面急剧上涨8.2m,平均0.82m/a.与色林错近10年湖面海拔的快速增长对比,错鄂和班戈错的湖面上升趋势缓慢且平稳.(2)1976～2009年间,色林错湖面面积变化过程经历了平稳增长→加速增长→平稳增长的变化过程.湖面总体扩大656.64km2,增长幅度为39.4%,特别是1999～2009年间,湖面急剧扩大549.77km2,增长幅度为30.6%.根据气象数据相关性及湖水水位平衡分析,近期气温升高所致上游冰川的加速消融是色林错近10年湖面快速变化的主要因素--冰川融水直接导致色林错湖面上涨约8m,降水量的增加是影响湖面变化的次要因素;而主导班戈错湖面变化的因素是长期降水量的变化,气温的影响是次要因素.     

基于冰雷达探测的东南极冰盖中山站-昆仑站考察断面复冻结冰结构

<正>冰雷达探测获得的复冻结冰结构(Freeze-on ice)是由于汇集于冰盖底部的水热传导冷却,或当水从冰下山谷谷壁被挤迫而上遭遇超级冷冻时而重新冻结的冰体与周围其他冰体的热力学和晶体结构产生差异的结果.复冻结冰在揭示冰盖底部过程,估算吸积冰分布,寻找冰下湖、底部融化区以及年代较古老的冰样等方面有着重要的应用.研究区域中国中山站-昆仑站冰盖考察断面所在的伊丽莎白公主地兰伯特冰川流域的冰川学环境是人类所     

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.     

青藏高原念青唐古拉峰冰川区夏季风期间大气气溶胶元素特征

为了研究夏季风期间青藏高原冰川区的大气气溶胶元素特征及其来源, 于2006年6~10月, 在青藏高原南部念青唐古拉峰扎当冰川垭口(30°28′N, 90°39′E, 5800 m a.s.l.)采集了7个大气总悬浮颗粒物样品, 利用ICP-MS测定了样品中27种元素的含量. 结果表明, 垭口冰川区大气气溶胶的元素浓度, 特别是典型地壳元素的浓度不仅低于同时期该地区较低海拔的气溶胶元素值, 而且远低于青藏高原其他较低海拔地区(如五道梁、瓦里关站等)的值. 因而冰川区的气溶胶代表了青藏高原对流层中上部大气的本底状况. 元素富集因子的研究表明, 与人类活动密切相关的元素(如B, Zn, As, Cd, Pb, Bi)有较高的富集, 由于夏季青藏高原南部大气环境主要受西南夏季风影响, 气团轨迹也显示该时期的气团来自南亚大陆, 因而推断南亚的污染物在夏季风期间影响了青藏高原冰川区的大气环境.     

东南极Dome A冰雷达探测: 冰厚分布和冰下地形

Dome A(冰穹A)位于东南极冰盖中央, 是南极冰盖最高点. 冰盖演化模式显示, Dome A区域很可能保存了过去超过百万年的地球古气候和古环境记录, 被认为是深冰芯钻孔的理想位置. 冰厚和冰下地形是模式评估冰芯年代尺度和深冰芯钻孔选址的重要依据. 中国第21次和24次南极科学考察(CHINARE 21, 2004/05; CHINARE 24, 2007/08)期间, 车载冰雷达系统被用于Dome A区域中心30 km×30 km范围内冰盖的三维调查, 成功获得高分辨率、高精度冰厚和冰下地形数据, 得出140.5 m×140.5 m网格分辨率冰厚分布和冰下地形DEM. 调查结果显示, Dome A中心方形区域内的冰厚平均值为2233 m, 冰厚最小值1618 m, 昆仑站位置冰厚最大, 为3139 m; 冰下地形起伏相对剧烈, 海拔范围949~2445 m, 呈现典型、清晰的山地冰川作用地貌格局, 很可能反映了冰盖早期的演化过程. 依据冰厚分布和冰下地形特征, 认为昆仑站位置适合开展首支分辨率高、年代久远深冰芯的钻探. 不过, 冰盖内部层序结构和冰底消融情况仍需进一步研究确定.