昆仑山北坡鸭子泉河阶地发育及其构造-气候意义

昆仑山北坡鸭子泉河流阶地系列是晚更新世以来青藏高原阶段性隆升的地貌标志. 阶地地貌及沉积学研究证明其为构造成因阶地, 是青藏高原北部构造隆升过程中河流阶段性下切作用形成的. 通过粗颗粒石英(90~125 μm)的光释光单片再生法(SAR)及¹⁴C测年研究, 初步确定鸭子泉河各级阶地的形成年代分别约为57.5, 12.8和6.5 ka BP. 三级阶地特征及年代学研究揭示昆仑山北坡在全新世初期河流下切速率明显提高, 从12.8 ka BP开始下切速率平均值由0.43±0.08 mm/a突变为1.59±0.69 mm/a, 显然, 全新世之初昆仑山开始较为强烈地隆升. 青藏高原北部边界的阿尔金断裂构造运动也存在本次变化, 但其隆升速率明显大于昆仑山, 这种差异表明青藏高原北部边缘的地表隆升和地壳增厚有大于其内部的趋势.     

晚第四纪中秦岭下切速率与构造抬升

中秦岭更新世以来间歇式隆升作用使得流经此地的乾佑河谷两侧发育多层溶洞. 应用230Th铀系法测定了3层溶洞中位于古潜水面位置附近的12个碳酸岩样品, 年龄结果表明这3层溶洞开始抬升并接受沉积的最早时间分别为358 ± 38, 247 ± 28和118 ± 19 ka, 结合高差得出河谷下切速率在358 ～ 247 ka期间为0.23 ( 0.02 mm/a, 在247 ～ 118 ka期间为0.19 ( 0.03 mm/a, 晚更新世以来(118 ka至今)的下切速率高达0.51 ( 0.08 mm/a. 这表明中秦岭358 ka以来构造隆升具有越来越强烈的变化趋势.     

晚第四纪中秦岭下切速率与构造抬升

中秦岭更新世以来间歇式隆升作用使得流经此地的乾佑河谷两侧发育多层溶洞.应用230Th铀系法测定了3层溶洞中位于古潜水面位置附近的12个碳酸岩样品,年龄结果表明这3层溶洞开始抬升并接受沉积的最早时间分别为358±38,247±28和118±19ka,结合高差得出河谷下切速率在358～247ka期间为0.23±0.02mm/a,在247～118ka期间为0.19±0.03mm/a,晚更新世以来（118ka至今）的下切速率高达0.51±0.08 mm/a.这表明中秦岭358ka以来构造隆升具有越来越强烈的变化趋势.     

河南扣马黄河最高级阶地古地磁年代及其对黄河贯通时代的指示

小浪底以东的黄河峡谷的出口地区发育有多级阶地, 其中以河南堰师市扣马附近黄河南岸的阶地最为典型. 在那里黄河发育了三级阶地, 其中最高级阶地砾石层高出河面30~35 m, 其上堆积60 m厚的风成黄土, 黄土地层中夹多条棕红色古土壤, 最底部发育了S14. 系统的磁性地层学和黄土、古土壤系列对比研究表明, 最高级阶地上黄土的年代为1165 ka. 由此推断, 该级黄河阶地至少形成于此前, 现代黄河东流入海的格局至少在1.165 Ma前就出现了.     

五台山北麓第四纪麓原面与河流阶地的共生关系

通过1:1万地貌填图调查了五台山北麓麓原面与河流阶地的共生关系, 分析了构造因素、气候变化和流域因素在两类地貌共生关系中的作用. 五台山北麓的第四纪麓原面和河流阶地构成了6级联合地貌面, 断块阶段性隆升对联合地貌面的形成起主导作用, 但气候变化与流域差异导致了联合地貌面的起伏. 羊眼河的T2阶地形成于末次冰期最盛期, 阶地面形成时河流处于加积状态; 第3级至第5级阶地(T3~T5)形成于间冰期, 阶地面形成时河流处于侵蚀或均衡状态. 分析认为气候对构造隆升导致的河流下切影响不大. 根据河流阶地的断代结果认为五台山断块山地第四纪以来经历了6次快速隆升事件, 最近4次事件的起始年代分别是距今1.2, 0.6, 0.13和0.02 Ma.     

藏东南林芝晚更新世咸水湖

雅鲁藏布大峡谷直白以上地区分布着一系列湖相沉积阶地,这些阶地代表的古湖泊存续年代及成因特征反映了当时大峡谷地区的地质地理环境,特别是河流体系的演化.采用沉积学方法,对大峡谷入口处鲁霞地区一套湖泊沉积阶地中部与底部各选取一段剖面,连续采集黏土沉积物,对中部剖面样品进行14C定年测试与校正,得到45~31 ka的年龄区间.采用X射线粉晶衍射技术(X-ray diffraction,XRD)测定两段剖面中黏土各矿物组成:2?m以下矿物中伊利石含量占绝对优势,次为绿泥石,蒙脱石和高岭石含量很少.利用XRD图谱分析伊利石结晶学特征,发现均具有很低的化学指数(chemical index,CI)和积分宽度(integral breadth,IB),说明沉积的伊利石富Fe-Mg、结晶程度极好,产出于物理风化盛行的环境.结合样品硼元素含量,使用Couch公式恢复湖泊古盐度大于1‰,在4.5‰~8.5‰之间,属于咸水湖范围,并且两段剖面从底部到顶部盐度持续升高.鲁霞地区湖泊阶地黏土矿物特征与古盐度揭示出:在45~31 ka的晚更新世,甚至更晚时期,现今雅鲁藏布江河道发育位置存在一个古湖泊.古湖属于封闭型咸水湖泊,缺少外流水系,湖泊沉积的黏土矿物形成与物理风化过程相关,可能是湖盆周围冰川作用产物.     

水洞沟遗址地层划分与年代测定新进展

宁夏水洞沟遗址地层划分与年代测定(光释光测年和加速质谱碳14测年)结果表明, 水洞沟遗址SDG1, SDG2和SDG7地点含有丰富石制品的文化层主要埋藏于边沟河Ⅱ级阶地, 沉积物以河流-浅湖-湖滨相堆积为主. 旧石器文化层时代集中在距今3.5~2万年之间, 属于旧石器时代晚期早段, 分析认为SDG1的旧石器文化层时代略早于SDG2文化层, 而SDG2文化层时代和SDG7的相当. 边沟河Ⅱ级阶地粉砂质地层堆积时代跨度为72~18 ka, 基本上对应于末次冰期地层堆积. SDG2地层发育连续稳定, 沉积厚度大, 环境与文化信息丰富, 可视为水洞沟地区晚更新世古人类生存环境研究的典型剖面.     

黄河黑山峡阶地的砾石Ca膜厚度与粗碎屑沉积地貌面形成年代的测定

发育在干旱－半干旱地区粗碎屑沉积地貌面土壤中的砾石Ca膜含有明显的年龄信息，它的厚度不仅是所在地貌面的一个良好的年代指标，同时它本身还可作为定年物质直接用于ESR法的测年。通过对黑山峡河口黄河阶地上砾石Ca膜厚度的详细测量和Ca膜的ESR测年，获得本区1．57Ma以来砾石Ca膜厚度的平均累积速率炒每万年0．10mm，建立了Ca膜厚度－发育时间之间的经验计算公式，并据此系统 确定了研究区黄河T2－T11阶地的形成年代，其值依次为18，94，139，215，285，360，495，742，1072和1570ka，这些数据的可靠性同时得到已有的^14C和OSL年龄（T2，T3和T4）印证，并与地质、地貌对比分析得出的地质时代完全相符。     

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.     

雄安新区西部GB014孔第四纪地层结构与演化过程

对雄安新区西部GB014孔进行了岩石磁学、古地磁和沉积学研究,建立了第四纪地层结构,为更科学利用地下空间提供基础地质支撑.岩石磁学和系统退磁实验揭示钻孔沉积物的载磁矿物主要为磁铁矿,其次为赤铁矿.依据古地磁和区域沉积特征,建立了GB014孔的磁性地层年代框架,下-中更新统界线(M/B界线)和第四系底界(G/M界线)埋深分别为33.8、135.0 m.依据沉积物岩性、结构,以及自然伽玛曲线、粒度、色度、环境磁学参数等将GB014孔划分为5个沉积体系,自下而上依次为:沉积体系Ⅴ为粗颗粒的冲积扇相,埋深为200～146.6 m,年龄为3.90～2.81 Ma,沉积速率为4.9 cm/ka;沉积体系Ⅳ为细颗粒的泛滥平原相,埋深为146.6～108.0 m,年龄为2.81～1.88Ma,沉积速率为2.76 cm/ka;沉积体系Ⅲ为粗颗粒的辫状河道相,埋深为108.0～57.6 m,年龄为1.88～1.02 Ma,沉积速率为5.86 cm/ka;沉积体系Ⅱ为细颗粒的泛滥平原相,埋深为57.6～35.8 m,年龄为1.02～0.79 Ma,沉积速率为9.48 cm/ka;沉积体系Ⅰ为夹决口扇的泛滥平原相,埋深为35.8～0 m,年龄为0～0.79 Ma,沉积速率为4.53 cm/ka.晚上新世以来GB014孔记录了3.90～2.81和1.88～0.79 Ma两次构造活跃期,其中1.88～1.02 Ma时期可能发生物源变化.太行山山前普遍存在这两期构造活动形成的粗颗粒沉积物,而中、晚更新世的砂层则可能与海侵进入渤海湾、区域降水增多有关.     

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.     

藏北高原晚更新世人类活动的新证据

报道了石制品产自藏北色林错东南岸70 m高的古湖滨阶地(海拔4600 m). 前人和本文的调查均指示该阶地形成于末次盛冰期前的间冰阶, 与深海氧同位素第3阶段晚期相当, 年代可能在40～30 ka BP前后. 这一判断与现代人类学的研究结论相符. 文中报道的色林错旧石器有可能为此提供新证据, 而它在技术与类型学上显示的浓厚的欧洲旧石器中期文化风格, 又暗示藏北早期人类的出现可能与晚更新世横贯旧大陆的早期人类迁徙浪潮有关.     

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.     

全新世黔北降水特征的石笋记录及适宜期结束时间在亚洲季风区的不等时性

基于黔北石膏洞两支石笋(SG1 和SG2)的12 个高精度²³⁰Th 年龄(误差为±2.5~55 a)和479 个氧同位素数据, 建立了全新世9.9 ka BP (相对1950 AD) 至今较高分辨率的东亚季风和印度季风交汇区季风降水序列. 石膏洞δ¹⁸O 记录表明: 9.9~6.6 ka BP, 季风降水处于降水丰沛的湿润期; 6.6~1.6 ka BP, 该时段为降水逐渐减弱时期; 1.6 ka BP 至今石笋δ¹⁸O 最为偏正, 季风降水整体处于较弱期, 其长期演变趋势整体追随30°N 夏季太阳辐射能量变化曲线. 利用时序分析方法, 对石膏洞与已发表的高分辨率石笋δ¹⁸O 记录分析发现, 石笋所揭示的全新世适宜期结束时间在不同季风区存在显著差异: 统计分析结果显示印度季风区的阿曼为7.2~7.4 kaBP, 东亚季风下的华中地区为5.6~5.8 ka BP, 而地处于两季风交汇处的西南一带则介于其中约为6.6~7.0 ka BP. 我们认为供应东亚季风水汽来源的热带西太平洋海水表面温度变化, 是可能造成亚洲不同地区全新世适宜期结束时间不一致的原因.     

末次冰盛期以来中国陆地植被净初级生产力的模拟

利用AVIM(植被与大气相互作用模式)模拟了末次冰盛期(21 ka BP)、全新世中期(6 ka BP)及现代中国陆地植被净初级生产力(NPP)的大小与分布特征, 计算了3个时期陆地植被NPP的碳总量. 研究结果表明, 冰期-间冰期尺度下的东亚夏季风的变化是影响中国陆地植被NPP变化的主要原因, 21 ka BP时期中国陆地植被NPP最小, 平均值为208 gC/m²·a, NPP碳总量为2.05 Pg/a; 6 ka BP时期NPP最大, 平均值为409 gC/m²·a, NPP碳总量为3.89 Pg/a; 现代陆地植被的NPP年平均值为355 gC/m²·a, NPP碳总量为3.33 Pg/a, 温暖湿润时期中国陆地植被的NPP比寒冷干旱时期要高. 对3个不同气候时期温度和降水与陆地植被NPP的相关性分析表明, 温度是影响21 ka BP中国陆地植被NPP的主要气候因子, 而降水是影响6 ka BP以及现代植被NPP的主要因子.     

重庆库区旧石器时代至唐宋时期考古遗址时空分布与自然环境的关系

采用GIS空间分析方法,对重庆库区旧石器时代至唐宋时期考古遗址时空分布特征从遗址的时间分布、平面空间分布和垂直空间分布3个方面进行了分析.采用神农架大九湖旧石器时代以来连续沉积泥炭地层的孢粉记录,并结合前人对历史时期自然环境演变研究,对本区旧石器时代至唐宋时期自然环境背景进行了重建.通过考古遗址时空分布与自然环境的对比,对本区新石器时代至唐宋时期考古遗址分布的时空变化与自然环境演变、自然环境灾变的关系进行了探讨.研究表明,重庆库区旧石器时代至唐宋时期677处遗址时空分布的总趋势是从西往东、从高往低逐渐增加的.遗址多沿江河分布,且在河流交汇的区域呈聚集状态.史前的旧石器时代和新石器时代遗址分布高度明显高于历史时期.分析认为:(1)各时代人类都需要选择既靠近水源、又便于抵御洪水的河流1～2级阶地为生存地点.全新世以来,受区域构造抬升作用,河流相对下切,时代较早的史前遗址往往被置于较高的海拔位置;(2)重庆库区地形起伏较大,在受河流侧旁侵蚀与堆积形成的宽谷和阶地才有更多适于古人生存的空间,故遗址多沿江河分布;(3)本区早期经济以渔猎和农业为主,但在山地地区陡峭的地形限制了耕作业发展,而在河流交汇处地势平坦,土地肥沃,鱼类资源丰富,因而成为人们较为理想的耕作和渔猎场所;(4)本地区人类遗址时空分布变化受气候条件影响较大.     

对江苏新石器时代海面变化问题的再认识

了解过去海面变化情况是预测未来的重要基础.从沿海地区考古地层中寻找过去海面变化的证据,将对探讨气候波动与海面变化的关系,及其对聚落形态、文化变迁影响的人地关系提供十分重要的线索.对江苏海安青墩、东台陶庄和开庄、宜兴骆驼墩遗址地层AMS~(14)C测年、GPS-CORS系统高程测量和海相微体古生物鉴定分析发现,青墩遗址距地表389~489 cm(13.1~8.5 cal ka BP,1985黄海高程为-0.65~-1.65 m)、陶庄遗址距地表156~230 cm(12.6~9.2 cal ka BP,1985黄海高程为0.97~0.23 m)、开庄遗址距地表228~390 cm(10.3~7.8 cal ka BP,1985黄海高程为0.03~-1.59 m)、骆驼墩遗址距地表255~279 cm(12.0~9.2 cal ka BP,1985黄海高程为1.08~0.84 m)为显著的海相沉积地层,揭示在苏北海安青墩、东台陶庄和开庄地区全新世初至7.8 cal ka BP为浅海沉积环境,并经历了海退成陆过程;而苏南太湖西部宜兴骆驼墩遗址全新世初至9.2 cal ka BP可能经历过短暂的滨海沉积环境.这为寻找该区新石器早期遗址提供了海拔高程和年代学方面的线索和依据.对苏州澄湖湖底62处古水井和102处灰坑顶底部GPS-CORS系统的测量也发现,崧泽文化、良渚文化、夏商周和战国时期,水井井口和灰坑顶部多在1985黄海高程0~-2 m之间,井底和灰坑底部多在-3 m左右;六朝和宋代水井的井口和灰坑顶部曾低于-1 m,水井井底和灰坑底部曾低于-4 m,表明澄湖是宋代以后才逐渐演变为湖泊的.     

青藏高原东北部地貌演化与隆升

揭示青藏高原生长过程和重建不同时期的古高度,是备受关注的科学问题。在青藏高原东北部,广泛分布的高大山系和盆地,是高原地貌演化的结果,也成为认识高原隆升过程的重要地质记录。对西宁盆地的沉积分析表明,这里的山盆体系在距今～50 Ma就开始发育,并相对稳定地持续到了16～10 Ma,表明这段时间高原东北部已经基本形成。在16～10 Ma,盆地河湖相沉积停止,遭受侵蚀、河流开始下切,指示这时有一次重要的构造活动和地面抬升。在～2.0 Ma以来,广泛发育的河流阶地序列(高度差达400 m以上),指示了气候变化和构造活动对地貌的影响;存在的数百米的河流阶地高差、河流侵蚀速率近10倍的增加是地面构造抬升控制河流下切的证据,指示青藏高原东北部在～2.0 Ma以来的抬升。西宁盆地及其周边山系地貌发育过程,可能是高原东北部隆升对欧亚和印度板块碰撞和挤压响应的体现。     

距今三万年来北庄村沉积序列的~(14)C年代学

海拔570m的陕西省渭南县北庄村剖面(34°30′N,109°30′E)厚16.5m,位于沋河上游西支浊水河东岸。它记录了约距今3万年相对连续的沉积序列,自下而上描述如下:下部(距剖面顶部1650至1350cm,下同)为含杂色淤泥透镜体的黄锈色砂砾石层。1350至900cm为灰黑色、灰绿色淤泥层,其下部含大量植物残体,如球果、针叶、树枝及树干和芦苇根化石,属河湾静水湖相沉积。淤泥层顶部约920cm深处有一厚约5—10cm的黄锈色细砂层,标志着湖