渤海湾西岸钻孔记录的沉积演化过程和沉积物风化强度、物源重建

渤海湾沉积记录研究对于认识华北平原形成过程及晚新生代以来东亚季风演化具有重要意义.对渤海湾G4孔~5.2 Ma以来的沉积物开展了粒度、色度及元素地球化学研究.结果表明:CIA、Al/Si、Al/Na、Al/K、Ba/Sr及(La/Sm)N、(La/Yb)N元素地球化学指标揭示钻孔底部5.2 Ma至1.6 Ma沉积物的化学风化程度由中等风化向弱风化转变,反映晚新生代全球气候变冷和东亚冬季风对华北平原产生同步影响. 1.60 Ma以来G4孔沉积物出现(La/Sm)N、(La/Yb)N明显增大, CIA、Al/Si、Al/Na、Al/K、Ba/Sr变化趋势与同期深海氧同位素、黄土CIA及87Sr/86Sr缓慢降低特征不相符的情况,指示发生了一次物源变化,可能与黄河进入华北平原有关.渤海湾钻孔剖面显示自1.60 Ma开始至0.78 Ma,黄骅坳陷被快速填平补齐,可能揭示黄河带来的大量物质对华北平原形成贡献巨大.     

天水-秦安一带中新世黄土堆积区沉积-地貌演化

前人的构造地质学研究,将天水-秦安一带的中新世黄土分布区划归两个不同的构造单元.文章基于野外调查和已有年代地层学工作,结合前人成果,对该区新生代沉积-地貌演化历史进行研究,并划分为以下主要阶段:1)古近纪初南部秦岭山地的剥蚀,使本区在原有基岩准平原地形的基础上,形成以冲洪积平原为主的地形.古近纪末-新近纪初的构造活动使冲洪积平原解体,在秦安地区形成基岩台地与沉陷盆地相间、天水-西和地区形成拉分盆地与隆起山地交错的地貌景观,这些高地为中新世黄土堆积提供了地形基础.2)中新世从22Ma到11Ma,基岩台地和相对平缓的高地上堆积典型黄土-古土壤序列,盆地内则主要发育次生黄土等洼地沉积,表明研究区类似于今天的黄土高原.3)中新世晚期约11Ma起发生的一次侵蚀事件,使研究区的一些小盆地内发育河流相和间歇性浅湖相沉积,秦安一带的黄土堆积也遭到侵蚀,形成的洼地内发育黄土状土或洼地静水沉积,其中包含较多哺乳动物化石,而大范围的相对平坦高地上一直继续发育黄土-古土壤序列.这次侵蚀对本区内甘肃群的沉积多样性有重要贡献,但一直没有深水湖泊发育的条件.4)发生于3.5Ma以后的另一次重大侵蚀,奠定了该区今天狭窄长墚地形的基础,是第四纪黄土堆积在本区保存较差的主要原因.     

风尘堆积常见的同沉积和沉积后改造特征及其环境意义

黄土堆积作为气下沉积,任何一个深度都曾经暴露于地表,因而必然受到相关地表过程的作用.由于这些过程均发生于特定的环境条件下,形成的特征多数具有明确的环境意义;而黄土在沉积后也可能受到各种地质过程的改造,从而对研究中常用的气候代用指标有一定影响.文章基于野外、微形态等分析,结合前人成果,对我国北方新近纪风尘堆积中常见的同沉积和沉积后改造特征、形成过程及环境意义进行研究.由于一些特征在黄土堆积中具有普遍性,可作为识别风成堆积的标志和环境事件研究的指标,并有助于全面理解常用的替代指标的环境意义.     

青海共和盆地早全新世古风向重建及其对黄土物源的指示

青藏高原东北部地处黄土与沙漠的过渡地区,在冰期-间冰期旋回中受中纬西风与东亚季风环流的交替控制,曾发生大范围的沙漠进退,是黄土高原重要的潜在物源区。恢复该区地质历史时期的大气环流格局可为重建东亚地区的环境面貌、探讨黄土高原的物源区、检验东亚地区古气候模拟结果的有效性等方面提供重要依据。但目前对高原东北部的古大气环流特征却鲜有研究。青藏高原东北部保存有一系列的古沙丘,可为古大气环流的重建提供直接依据。本文选取青海共和盆地一处代表性新月形古沙丘开展光释光测年研究,并通过其平面形态和前积层产状恢复了当时的古风向。结果表明:共和盆地的风沙活动自早全新世以来开始显著减弱,此时近地面盛行与现今风向一致的西北风。前人的研究揭示出青藏高原东北部在冰期时很可能盛行西风,并存在广泛的荒漠化,因而很可能是黄土高原冰期时重要的物源区之一。而本研究指示,该区的盛行风向在早全新世以来转变为西北风,且荒漠范围显著退缩,导致其全新世不再是黄土高原的物源区。青藏高原东北部的盛行风向和荒漠范围在冰期-间冰期旋回中的这种变化,为理解黄土高原的粉尘物源在空间和冰期-间冰期旋回上的变化提供了依据。     

中更新世以来华北平原植被演化及其气候响应

中更新世以来气候转型与陆地植被生态系统演变是近年来全球变化研究领域关注的热点问题。基于华北平原东部G3孔上部的孢粉分析结果、磁性地层年代,对中更新世以来华北平原植被演化及其气候响应过程进行研究。结果显示华北平原地区近1.6Ma以来植被演化可分为4个阶段:1.6~1.2Ma为密度较高的暖温带针阔叶混交林,1.2~0.7Ma为开阔的暖温带落叶阔叶林,0.7~0.3Ma为阔叶疏林草原,0.3Ma以来为暖温带落叶阔叶林。华北平原地区中更新世植被转型期对应O同位素36阶段,显示转型开始发生于1.2Ma,与全球中更新世转型期对应良好。其主要特征表现为林地减少,针叶林比例下降,藜科、蒿属、禾本科等草地面积显著增加。0.7Ma前后华北平原林地进一步退化,区域植被由原来的落叶阔叶林向疏林草原转变,0.3Ma后区域乔木比例可能有所回升。周期性气候变化对植被的影响在花粉谱中也有一定显示,1.2Ma之前主要表现为植被林地类型的交替发展,而1.2Ma则主要表现为草原与森林交替发展。     

天津滨海地区G2孔磁性地层年代及其构造指示

建立可靠的地层年代标尺对于研究滨海地区晚新生代沉积物记录的沉积环境变化、新构造运动及古气候演化具有重要意义。对位于天津滨海地区迄今所获得的最长的全取心钻孔G2(深1226m)进行了详细的磁性地层学研究,在此基础上探讨了该孔年代地层划分及其区域构造意义。结果表明,G2孔的底界年龄约为8.5Ma。其中,1226~658m为晚中新世,属馆陶组上部,658~303m属上新世明化镇组,303m以上属第四纪马棚口组、佟楼组、塘沽组和天津组,全新统天津组底界深度为19.4m。G2孔包含2个沉积速率较高(大于200m/Ma)的时期,分别为8.5~6.43Ma和3.58~3.03Ma。这2个时期与晚中新世以来青藏高原的扩展隆升在时间上有很好的可比性,指示高原隆升可能对华北地区的沉积和构造演化有重要影响。     

黄河源地区的河谷地貌特征及其对黄河上游形成和演化的启示

黄河的形成与演化对于认识我国宏观地貌格局的形成、青藏高原及黄土高原的区域构造活动历史、华北平原及黄渤海陆架的形成和演化等问题具有重要意义。目前对黄河演化历史的研究主要集中在龙羊峡以下的河段,对于黄河源段的关注较少。文章基于黄河源地区河谷地貌的实地考察,并利用SRTM1-DEM数据,分析了黄河源段干流及支流河谷橫剖面的地貌特征,并与该区典型的冰川谷和兰州附近黄河的河谷横剖面进行了对比。结果表明:黄河源地区的河谷规模巨大,并呈现出谷底开阔、河床窄小、阶地不明显、谷坡陡立、河谷横剖面左右对称的U型谷特征。这些特征与该区冰蚀谷的特征相似,但与兰州段黄河成型河谷的特征相差甚远,且其河谷规模更大。我们推断,黄河源地区的河谷可能主要为冰期时的冰蚀作用所塑造,而非单纯的流水侵蚀形成。由于冰蚀作用的存在,该区早期的河流阶地可能被随后冰期的冰蚀作用所破坏,当前基于黄河源地区现存河流阶地年代的研究很可能低估了该区水系的发育历史。此外,反复的冰川进退也可能导致黄河源水系自上而下贯通,而非溯源侵蚀形成。     

黄河从未经由永定河入海

黄河是中国第二长河,其形成和演化对中国地貌格局的演化和古气候变化具有重要的指示意义。19世纪以来,陆续有学者提出黄河在沿三门峡入海之前曾由河套盆地向东经由永定河入海的猜想,这一假想的河流可称为“北黄河”。这一猜想在地理学领域有较广泛的影响,然而,一直以来却鲜有证据明确证实或证伪这一猜想。本文综合新近发表的华北平原钻孔物源证据、汾渭盆地沉积和三门峡地区的地貌证据对这一猜想进行了探讨。这些证据表明,在约1.6 MaBP之前,位于永定河冲积扇及渤海湾沿岸的所有钻孔均未接收到来自黄河上游和中游的物质,表明此阶段三门峡和北黄河都未开通;而在约1.6 MaBP后,黄河上游和中游的物质开始进入渤海湾,但永定河冲积扇仍缺乏来自黄河上游和中游的物质。结合汾渭盆地三门组在约1.6 Ma快速结束并转变为黄土沉积的证据判断：黄河在约1.6 Ma以前尚未贯通,在约1.6 Ma以后经由三门峡进入华北平原东流入海,即黄河从未经由永定河入海。     

西宁盆地晚始新世石膏-红色泥岩旋回的古环境指示

始新世时期东亚环境在轨道时间尺度上变化特征的研究对于认识青藏高原规模较小、两极无冰盖、高大气CO2浓度背景下天文因素对东亚环境演化的驱动有重要意义.文章通过对西宁盆地塔山剖面石膏-红色泥岩互层沉积的粒度、颜色和孢粉进行分析,初步探讨了晚始新世时期该区石膏-红色泥岩旋回的古环境指示意义及其与轨道变化的关系.结果表明:红色泥岩层粒度较粗,其中孢粉含量较少,以蒿粉和藜粉为主,指示草原或疏林草原景观;石膏层粒度较细,其中孢粉含量丰富,以栎属、楝属、麻黄属、松科植物为主,指示相对温暖湿润的灌丛-森林景观.西宁盆地规律的石膏-红色泥岩旋回具有广泛的空间可对比性,符合轨道尺度上的气候变化特征.晚始新世时期,西宁地区石膏-红色泥岩旋回体现了地球轨道对该区沉积环境和植被变迁的驱动.     

地磁极性年表的发展回顾

磁性地层研究是对新生代乃至中生代沉积序列定年的重要方法之一。地磁极性年表作为磁性地层定年的标准,其精度对地层学、古生物学、古气候学等领域的研究有重要影响。回顾了地磁极性年表的发展历史,并着重介绍了当前天文极性年表的发展现状。按照地磁极性年表不同时期的发展特点,可将其发展大致归纳为3个阶段:①早期阶段:20世纪60年代末,主要基于火山岩剩磁测量和K/Ar测年建立了最近约5Ma以来的地磁极性年表;②中期阶段:20世纪60年代末到90年代初,基于大量海底磁异常条带相对宽度建立了中中生代以来完整的地磁极性年表;③现今阶段:20世纪90年代以来,基于天文学和古气候学研究对极性界限的轨道调谐,正在构建高精度的天文极性年表。在天文学和古气候学发展的推动下,高精度的天文极性年表有望取代传统的CK95年表而被广泛应用并促进相关领域的发展。