3.15～0.67Ma时段南海北部深海沉积物孢粉记录的植被演化及其对全球变化的响应

为了研究3Ma以来南海北部周边地区植被演化及其对全球气候变化的响应,本文选取南海北部ODP1145站深海沉积物进行研究,共分析213.62～91.9m层段(3.12～0.67Ma)608个孢粉样品.取样间隔为20cm,时间分辨率约为4.0ka.研究结果表明,1145站3.15～0.67Ma时段孢粉沉积率在2.58Ma和2.0～1.8Ma时的两次明显升高,与此时全球气候变冷,冬季风增强有关.2.58Ma以前,南海北部周边地区热带亚热带植物占优势,其中常绿栎属和阿丁枫属较多,热带山地针叶林相对发育,蕨类植物也相对较多;2.58Ma以后,温带植物增多,反映气候变冷,冬季风加强.对气候变化的周期性研究表明,热带亚热带植物更多的受低纬地区20ka岁差周期的影响,可能指示了夏季风的增减;花粉沉积率的变化反映了海平面变化的影响,与高纬度地区的"冰盖响应"有关,可能较多地反映了冬季风的强弱变化.     

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.     

南海深海相渐新统孢粉记录

大洋钻探184航次从南海取得了距今32.8 Ma以来的深海沉积记录, 其中的渐新世(32.8~23.8 Ma)沉积包含丰富的孢粉化石. 1148站孢粉分析建立了中国首例深海相渐新统孢粉组合序列. 孢粉组合以山地针叶树花粉为优势组分, 阔叶树花粉含量较低. 二者均以热带、亚热带植物分子为主, 但也含山地喜凉、干植物分子. 南海深海相渐新统孢粉组合序列在距今32.0 Ma显示明显的变化, 反映了南海地区渐新世气候的一次重大转折. 孢粉植物群特征表明32.0 Ma以前南海邻近陆地的植被以热带山地雨林和低地雨林为主, 南海地区具热而湿润的气候条件; 32.0 Ma以后的渐新世孢粉植物群中温带高山针叶树和山地喜温干落叶阔叶树增多, 表明此后南海地区的气候变得较为凉干.     

南海北部地区百万年以来的天然火与气候:ODP1144孔深海沉积中的炭屑记录

通过南海北部陆坡ODP1144孔沉积柱状样的炭屑数量统计, 结合花粉资料讨论了南海北部大陆及大陆架上1 Ma以来天然火的历史及其与气候的关系. 研究表明, 炭屑的数量及大小与搬运距离有关; 搬运距离越短, 炭屑数量越多, 而粗粒炭屑与细粒炭屑的相对比值也越大. 冰期时(氧同位素偶数期)炭屑沉积率均很高, 粗粒炭屑与细粒炭屑比值较大; 间冰期时(氧同位素奇数期)炭屑沉积率相对较低, 粗粒炭屑与细粒炭屑比值较小. 这表明冰期时炭屑主要来源于出露的大陆架, 炭屑源区与沉积地点距离缩短; 间冰期时大陆架被淹没, 炭屑只能来源于南海北部周边大陆, 炭屑搬运距离增长. 整个钻孔剖面碳屑沉积速率变化规律表明在0.9, 0.47和0.13 Ma前后, 天然火发生强度都有明显增强, 表明这些时段气候发生明显变化, 可能与青藏高原的阶段性隆起有关. 频谱分析表明, 1 Ma以来碳屑沉积速率变化明存在99.1, 41 ka的轨道周期以及10 ka(12~8 ka)的半岁差周期. 半岁差周期的存在也反应了热带低纬过程对气候变化的影响.     

末次冰期以来南海北部孢粉记录的植被演化及千年尺度气候事件

对南海北部大洋钻探ODP1144站(20°3.18′N, 117°25.14′E, 水深 2037 m)上部(0~31 m, 27~0 kaBP)共 180个孢粉样品进行了分析研究, 时间分辨率为150年/样. 孢粉谱的主要特征是全新世时松属花粉占优势, 末次冰期时草本植物花粉占优势, 但仍然有一定数量的热带亚热带植物花粉; 18kaBP前后热带亚热带植物花粉沉积率开始升高, 草本植物沉积率以及百分含量都开始迅速降低, 意味着此时气候开始变暖变湿润, 导致大陆甚至出露的大陆架上开始生长更多的热带亚热带植被以及温带植被, 而原来大陆架上广为发育的草地范围相应缩小, 表明冰期时南海北部出露的大陆架上除了占优势的草地, 仍然可能生长热带亚热带以及温带落叶植被. 这也进一步深化了我们之前对冰期时南海北部出露的大陆架上生长的植被的认识. 详细的对比表明, 孢粉组合的变化要早于氧同位素记录指示的海平面的变化, 表明中低纬度地区气候变暖早于高纬度极地冰盖的后退. 还讨论了孢粉组合反映的植被变化所记录的千年尺度的气候事件.     

蒙古国中部Ugii Nuur湖8660 a BP以来高分辨率孢粉记录及气候变化

以9个AMS¹⁴C 年代为框架, 以现代花粉研究为基础, UG04孔高分辨率孢粉记录重建了蒙古国中部8660 a BP以来的植被和气候变化: 7800 a BP以前研究区植被以草原为主, 气候温和略湿润, 其中8350~8250 a BP气候凉湿; 7800~6860 a BP旱生植物增加, 气候转向暖干; 6860~3170 a BP半荒漠草原扩张, 气候持续暖干; 3170~2340 a BP旱生植被退缩, 远山森林草原发育, 气候转凉变湿, 末期湿度条件达最佳; 2340~1600 a BP气候较凉湿; 1600 a BP以来气候波动较大. 与区域古气候记录对比表明, 蒙古国中部到中国西北干旱区可能存在持续干旱的中全新世气候. 重建结果与GCM气候模式模拟结果有较好的呼应. 此外, UG04孔孢粉记录揭示了若干气候变冷事件, 部分可与北大西洋地区对应, 但表现为冷湿.     

南黄海中部泥质区ZY2 孔6200 年以来的海表温度记录及黄海暖流变化的影响

利用长链烯酮不饱和比值(U₃₇^K′)重建了黄海暖流途经的南黄海中部泥质区ZY2 孔6.2 cal ka BP 以来的海水表层温度(SST). SST 变化范围为14.1~16.5℃, 平均15.6℃, 分为3 个阶 段: 6.2~5.9 cal ka BP 较高, 5.9~2.3 cal ka BP 较低且波动大, 2.3 cal ka BP 以来较高且较稳定. SST 的记录与黑潮强弱的变化相似, 对全球气候变冷事件有良好响应, 但各阶段的响应幅度 差异显著: 黑潮影响强盛期SST 对全球变冷事件响应弱, 黑潮影响衰弱期响应强. 响应幅度 差异与黄海暖流作为黑潮陆架支流和冬季风诱导的补偿流的调节机制有关, 黄海暖流带来的 暖水将缓冲气候变冷所引起的SST 降低, 黑潮和东亚冬季风二者均起重要作用. SST 的波动具有1482 a 的周期, 该周期在黑潮波动中以及格陵兰冰芯、北大西洋和阿拉伯海沉积物中同样存在, 显示了南黄海中部SST 变化与黑潮的对应性及中国东部陆架海洋环境对全球海洋环境变化的响应.     

青藏高原昆仑山垭口盆地晚新生代高精度磁性地层及其意义

位于青藏高原北部的昆仑山垭口盆地发育较完整的晚新生代地层, 在青藏高原北部具有很好的代表性, 确定盆地形成和消亡的年代对高原隆升过程具有重要的科学意义. 过去依据盆地的构造沉积特征提出了“昆仑-黄河运动”, 因其与这一时期的许多全球和高原重大气候环境事件同期而引起了人们的更多关注, 但上述构造运动时代的界定是建立在不明确的年代学基础之上. 文中对昆仑山垭口盆地剖面晚新生代沉积物进行了详细磁性地层学研究, 高密度古地磁采样和测年表明剖面年龄约为3.6~0.5 Ma BP, 地层的沉积演化记录了垭口盆地形成发展及构造经历了五个阶段, 揭示晚上新世以来高原北部~3.6, 2.69~2.58, 1.77, 1.20, 0.87和~0.78 Ma构造隆升的历史, 确定昆仑组砾石层和“昆仑-黄河运动”的年代分别为3.6~2.69 Ma和1.20~0.78 Ma, 为高原隆升过程和全球变化研究提供可靠年代数据.     

末次冰消期南海南部的普林虫低值事件

通过对中法合作“马可•波罗”航次在南海南部陆坡采集的MD 05-2894柱状样(7°2.25′N, 111°33.11′E, 水深1982 m)进行浮游有孔虫定量分析, 结果表明, 末次冰消期距今16.0~14.9 cal ka BP之间, 浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata(斜室普林虫)的丰度急剧降低至几乎为零. 这次普林虫低值事件在南海南部普遍存在, 发生时间介于17.0~14.8 cal ka BP之间, 可以作为地层划分对比的良好标志. 对浮游有孔虫表层种Globigerinoides和次表层种P.obliquiloculat的壳体进行Mg/Ca比值分析, 再造表层和次表层海水的温度, 进一步揭示末次冰消期普林虫低值事件时, 表层海水的温度变化不大, 而次表层海水的温度明显下降~2℃, 使得温跃层深度随之变浅. 这次普林虫低值事件在时间上相当于H1的气候变冷事件, 反映了南海南部热带海区上部水体垂向结构的巨大变化, 为研究末次冰消期变暖过程中的快速气候变化提供了重要依据.     

新生代全球变冷背景下北部青藏高原变冷和干旱化事件:西宁盆地早第三纪沉积物中正构烷烃和孢粉的记录

位于青藏高原西北部的西宁盆地沉积了年代序列跨度非常长的连续的新生代地层. 这些地层序列记录了有关青藏高原隆升历史及其相关气候变化的丰富信息. 本研究获得了西宁盆地谢家剖面较高分辨率的正构烷烃生物标志化合物和孢粉记录. 整合正构烷烃和古孢粉记录揭示: 在50.2~28.2 Ma 之间, 西宁盆地经历了长期的降温过程, 明显的生态事件发生在 37.5~32.7 Ma 之间. 自此盆地中的植被呈现显著的垂直地带性变化: 较低海拔处生长旱生灌草类植物, 中海拔地带生长亚热带阔叶树, 高海拔带生长针叶林. 这些植被和气候的变化有可能是对始新世早期气候最适宜期之后长期的全球降温事件和早新生代北部青藏高原周围山地隆升事件的共同响应.     

南海南部近20万年沉积序列与古气候变化关系

ＮＳ－９３－５柱状样取自南海南部陆坡的平缓台阶上,该处保存了晚第四纪以来正常海洋环境的稳定沉积记录．通过研究建立了南海南部海区高分辨率的近 ２００ ｋａ以来的沉积序列和氧同位素地层剖面．通过与ＧＩＳＰ２冰芯等的对比分析,初步揭示并探讨了末次间冰期以来反映短尺度气候快速变化的 Ｄ／Ｏ事件 １－２１和 Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件 Ｈ１～ Ｈ６在南海南部的沉积记录,表明近 ２００ ｋａ来南海南部与北极地区存在着古气候的遥相关和西太平洋暖池的不稳定性．研究还显示：该海区沉积层序的颜色分层与氧同位素地层具有很好的对应关系,沉积物颜色特征随气候而变化,前者一般滞后时间约１－１．５ ｋａ．认为由于气候变化引起海平面波动、通道启闭和上升流活动,造成该海区深层水的氧化还原条件随着水体的动态环境而改变,从而产生海底不同的沉积物特征．此外,在氧同位素 ４／５期界线处还发现了一个与 Ｔｏｂａ火山喷发有关的火山灰层,厚度约 １７ ｃｍ．     

宁夏南部13.0~7.0 14C ka BP期间的孢粉记录及古气候演化

宁夏南部海原剖面的孢粉记录揭示出, 13.0~7.0 ¹⁴C ka BP植被演替明显, 气候干湿波动显著. 末次冰期向全新世过渡期间, 气候波动频繁, 且具突变性. 12.1~11.0 ¹⁴C ka BP研究区植被由干草原迅速演化为森林, 湿度明显增加, 可与博令/阿勒罗得事件对比, 且表现为后期的暖湿程度明显高于前期; 11.0~9.8 ¹⁴C ka BP气候明显变干, 可与新仙女木期对比, 期间气候存在明显波动且表现为后期更干. 全新世早期气候波动明显, 但总体温暖偏干. 约7.6 ¹⁴C ka BP气候又开始变湿润. 研究区孢粉记录的气候干湿波动与全球性的气候变化具有可比性, 这对深入理解万年以来具有千年尺度变化的全球气候变化机制具有重要意义.     

中原地区渑池盆地末次冰消期以来的气候与环境变化

为进一步理解和探究末次冰消期以来东亚季风变化的时空特征,特别是全新世东亚季风的进退模式,在AMS¹⁴C年代的支持下,基于渑池湖相-湿地剖面的孢粉和沉积学指标(粒度、碳酸钙和总有机碳)的分析资料,重建了渑池盆地18.7 cal ka BP(ka BP表示距今千年)以来的气候与环境变化历史.重建结果表明:18.7～14.8 cal ka BP是草原环境下的黄土堆积时段.14.8～6.7 cal ka BP为湖泊存在时段,此时段是一个森林扩展和支持水域及湿地也扩展的时期.6.7～1.2 cal ka BP为湿地时段.此阶段的孢粉经历了3个亚阶段的变化,第一亚阶段(6.7～5.0 cal ka BP):草本花粉显著增加;第二亚阶段(5.0～2.8 cal ka BP):木本花粉显著增加;第三亚阶段(2.8～1.2 cal ka BP):草本花粉显著增加.基于木本花粉百分比和禾本科/(蒿属+藜科)比值重建的湿度序列显示,渑池盆地早全新世较为湿润(10～8 cal ka BP),中全新世前半段(8～5 cal ka BP)最为干旱,中全新世后半段(5～2.8 cal ka B...     

4~2 ka BP中国干旱的证据和模拟研究

根据史料, 4~2 ka BP中有4个干旱集中出现的时期: 3.6~3.5, 3.1~3.0, 2.8~2.7及2.45~2.35 ka BP. 古环境资料表明, 中国东北南部、内蒙古、高原东部、及华南4~2 ka BP气候干旱. 用岁差造成的太阳辐射变化作强迫, 对大气环流模式积分, 证明岁差可能是4~2 ka BP干旱的原因.     

西藏南部普莫雍错19 cal ka BP 以来高分辨率环境记录

利用西藏南部普莫雍错深水湖区获取的3.8 m 长湖芯, 对湖芯中25 个样品的植物碎屑进行筛选和有机碳同位素测定, 在确定植物来源的前提下进行了¹⁴C 测定, 结合表层样品的过剩²¹⁰Pb衰变计算的沉积速率对整个湖芯的¹⁴C 测年及其碳库效应进行了系统校正, 结果显示该湖芯完整地覆盖了19 cal ka BP 以来的时间尺度. 通过对湖芯TOC, IC, 粒度和孢粉的分析, 发现该湖在16.2 cal ka BP 之前为一个水深较浅的湖泊, 尽管温度升高导致冰川开始融化, 湖区环境仍然具有冷干的特征; 16.2~11.8 cal ka BP, 沉积环境剧烈而频繁的波动, 14.2 和11.8 cal ka BP 左右的2 次冷事件可能是老仙女木和新仙女木事件的反映. 11.8 cal ka BP 之后, 已经形成了现今状态的深水湖泊, 冰川融水的补给使得湖泊水温较低, 受到湖泊水体影响的沉积物环境代用指标对温暖条件的响应并不明显. 通过普莫雍错湖与西藏南部相同时代的不同湖泊沉积物记录的比较, 发现末次冰消期开始的气候转暖对青藏高原东南部影响更加显著, 反映了西南季风自冰消期以后逐渐加强、向高原内部推移的过程, 以冰川融水补给为主的湖泊对冷事件的响应更加明显. 全新世以来,西南季风对整个西藏南部区域发挥着控制性影响.     

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.     

中国第四纪深海孢粉研究进展

简述了中国深海孢粉学研究自20世纪90年代开端至今短短十几年中的研究进展, 在这10余年中深海孢粉学成果主要出自南海和东海. 中国所申请和主持的大洋钻探(ODP)184航次为南海深海孢粉研究提供了绝佳的材料. 到目前为止已有数个三四万年至百万年不等的孢粉成果, 东海的冲绳海槽也有一二万年的记录. 深海沉积有较好的连续性, 沉积速率高, 加以比较详细的同位素测年, 因此这些孢粉记录都有很好的分辨率, 为孢粉源区(中国大陆南部及日本等地)提供时间分辨率为百年至千余年不等的万年至百万年的植被、环境及季风演化的历史. 频谱分析发现植被演化也具有地球轨道尺度(100, 41, 23和±10 ka)及亚轨道尺度(Heinrich及Dansgaard/Oscheger事件)的周期变化. 交叉频谱分析还发现百万年以来南海北部植被演化的主要框架是受北半球冰量变化控制的. 冲绳海槽近20 ka以来孢粉记录显示海洋环境变化滞后于周边陆地植被, 其原因可能是大洋中温盐环流传送时间差引起的. 由此可以看到深海孢粉研究在海陆对比中的桥梁作用.     

黄土高原陇东盆地朝那红黏土8.1~2.6 Ma的孢粉记录

晚中新世至上新世是当代东亚季风系统和中国西北现代生态环境格局形成演化的关键时期. 文中通过对黄土高原陇东盆地朝那剖面8.1~2.6 Ma期间的孢粉记录研究, 建立了这期间古生态环境序列. 在8.10~6.73 Ma期间, 地带性植被可能是以禾本科为优势种的疏林草原, 在山地有雪松、松等山地针叶林分布, 推测为暖温带半湿润气候. 在6.73~5.67 Ma期间, 植被类型可能是森林草原, 以榆为主, 伴生着栎、柳、胡桃、桦的阔叶杂木林和以禾本科为优势种的禾草草原发育, 反映气候温暖较湿润. 在5.67~3.71 Ma期间, 蒿、禾草草原和松、云杉针叶林发育, 山地气候温凉湿润, 丘陵和低地温暖半干旱. 其中, 在4.61~4.07 Ma期间曾一度温暖较湿润. 在3.71~2.58 Ma期间, 地带性植被可能为柏疏林, 林中混生有榆, 尤其是早先一直存在的反映温暖环境的雪松和铁杉此时消失, 反映环境较前期有较大的改变, 气候季节性明显增强.     

中中新世气候适宜期环境变化:来自中国西南部湖泊沉积地球化学的证据

正中中新世气候适宜期(ca.15~17Ma)是新生代气候变冷背景下的一次短期气候温暖事件.由于缺乏陆相记录,目前对于该事件的研究多来自于海洋钻孔.本文对云南东南部的文山盆地湖相地层开展了高分辨率的古地磁定年(剖面厚约270 m)和地球化学研究(剖面厚约400 m).古地磁结果显示文山剖面上段约145 m为负极性,下段约125 m为正极性.参考邻近区域中新世湖相地层的沉积速率特征,我们推测这270 m厚的剖面沉积时间跨度至     

14ka BP以来二龙湾玛珥湖沉积物记录的高分辨率气候演变

对中国东北吉林省境内的二龙湾玛珥湖0～900cm沉积物进行了精确年纹层计数和210Pb,137Cs,14C同位素定年,在中国北方建立了高分辨率的第四纪末期地质时标;并通过对该湖沉积物干密度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、TOC/TN比值及有机碳同位素(??13Corg)等指标的分析,结合岩性、孢粉组合等特征,重建了该地区14kaBP以来的环境和气候变化历史,划分了6个气候阶段:全新世之前14～11.4kaBP为高频振荡的气候过渡期(I);全新世(11.4kaBP)以来,气候虽有冷暖交替,整体呈增温趋势,大体经历了5个气候阶段(II～VI):II,暖湿气候期(11.4～9.05kaBP);III,冷暖波动气候期(9.05～7.4kaBP);IV,平缓增温气候期(7.4～4.2kaBP);V,适宜气候期(4.2～1.67kaBP);VI,温凉变干气候期(1.67kaBP至今).每个气候期多以升温开始,中间往往有冷暖波动,最后却以一个快速冷却事件结束.这种不等间距的气候变化的周期有越来越缩短加快的趋势.每个周期气候快速变冷事件发生在下列一些时段:9.4～9.05,8.5～8.2,7.8～7.4,4.6～4.2,3.7～3.25,2～1.67及0.3～0.03kaBP.约1920AD气候转而升温,预示着一个新的气候期开始.