北京西山末次冰期旋回次生黄土初步研究

北京西山是中国末次冰期旋回风成黄土与古气候研究的经典地区除风成黄土外,该区各种次生黄土也十分发育,由于后者的堆积速率较大,其环境变化的分辨率更高。次生黄土中Ｓ１古土壤由３层古土壤夹两层黄土构成,Ｌ１中的古土壤由两层古土壤夹１层黄土组成。经年代测定和古气候分析,Ｓ１中的３层古土壤分别可与深海氧同位素５阶段中的３个暖期对比,Ｓ１中的两层黄土可与５阶段中的两个次阶段对比。     

末次间冰期早期植被对气候反馈作用的模拟研究

准确理解地质历史时期气候变化的现象和机制, 对预测未来气候变化有重要的启示意义。末次间冰期早期是研究未来气候变化可参考的典型暖期。目前, 基于气候模式模拟的末次间冰期早期温度低于气候记录重建的结果。这一现状的一个潜在原因在于, 这些气候模拟研究中采用的植被数据为工业革命前水平, 忽略了植被动态对气候的反馈作用。本研究利用iLOVECLIM气候模式耦合植被模块VECODE和LPJ-GUESS开展末次间冰期早期(125 ka B.P.)植被动态对气候反馈作用的模拟分析。模拟结果显示, 相比基于工业革命前植被条件模拟得到的温度水平, 耦合动态植被模拟的全球气候更温暖, 但仍略低于记录重建的温度。在大陆/亚大陆尺度, 高纬和北非地区模拟的125 ka B.P. 植被覆盖度明显高于工业革命前水平, 增温幅度也显著高于其他地区; 此外, 末次间冰期早期北非植被覆盖对区域气温的正反馈通过增强的大气环流使低纬地区输送到高纬地区热量增加, 从而表现出对全球气温的正反馈作用。

     

北京西山末次冰期旋回次生黄土初步研究

北京西山是中国末次冰期旋回风成黄土与古气候研究的经典地区。除风成黄土外 ,该区各种次生黄土也十分发育 ,由于后者的堆积速率较大 ,其环境变化的分辨率更高。次生黄土中S1古土壤由 3层古土壤夹两层黄土构成 ,L1中的古土壤由两层古土壤夹 1层黄土组成。经年代测定和古气候分析 ,S1中的 3层古土壤分别可与深海氧同位素 5阶段中的 3个暖期对比 ,S1中的两层黄土可与5阶段中的两个次阶段对比。     

末次间冰期以来沙漠－黄土边界带的环境演变

沙漠－黄土边界带地处东亚季风边缘，这一地区的风成沉积即古风成砂－黄土－古土壤序列很好地反映了东亚季风环流的演变历史。末次间冰期的沉积（Ｓ１）由三层古土壤和夹于其间的两层黄土组成，可与深海氧同位素阶段５的五个亚阶段（ａ－ｅ）则很好对比。末次冰期的沉积（Ｌ１）由三层古风成砂和夹于其间的两层黄土构成，由此反映了与上述三层古风成砂对应的阶段２、阶段４及阶段３的中期是沙漠－黄土边界带冬季风活动加剧、沙漠扩大的时期。全新世的沉积是由一层草原上（Ｓ０）和其上的流沙组成，但这层流沙是在最近两千年来不合理的人类活动和当地特定风场条件的共同作用下形成，已不具备明显的气候指示意义。     

末次间冰期以来沙漠－黄土边界带的环境演变

沙漠-黄土边界带地处东亚季风边缘,这一地区的风成沉积即古风成砂-黄土-古土壤序列很好地反映了东亚季风环流的演变历史。末次间冰期的沉积（S1）由三层古土壤和夹于其间的两层黄土组成,可与深海氧同位素阶段5的五个亚阶段（a-e）则很好对比。末次冰期的沉积（L1）由三层古风成砂和夹于其间的两层黄土构成,由此反映了与上述三层古风成砂对应的阶段2、阶段4及阶段3的中期是沙漠-黄土边界带冬季风活动加剧、沙漠扩大的时期。全新世的沉积是由一层草原上（S0）和其上的流沙组成,但这层流沙是在最近两千年来不合理的人类活动和当地特定风场条件的共同作用下形成,已不具备明显的气候指示意义。     

西藏纳木错末次盛冰期以来的古植被、古气候和湖面变化

西藏纳木错湖相沉积的U系、14C年龄和孢粉分析结果表明,纳木错沿岸的拔湖约1.5～8.3m和8.3～15.6m的T1和T2分别形成于末次盛冰期以来约(11.81±0.10)～(4.22±0.09)kaB.P.期间和(28.2±2.8)kaB.P.左右.该套湖相层的孢粉组合、地层和湖岸堤的分布表明,在末次盛冰期期间,纳木错湖面主要波动于拔湖12～20 m之间,但湖面最低可达拔湖约8m.区域植被主要为以蒿和莎草科为主、含松和桦的草原.在约11.8～4.2ka B.P.期间,湖面波动于拔湖2～9m之间,区域气候整体较为暖湿.其中全新世大暖期出现在约8.4～4.2 ka B.P.期间,气候温暖湿润,区域出现针叶林或针阔叶混交林,气温可能比现今高约5℃,降水量可能比现今多100～200mm,湖面扩张并升高,最高可达拔湖约10m.     

苏北盆地末次间冰期以来的气候变化记录

通过对苏北盆地 XH1 钻孔上部 25 m 沉积岩心的研究,重建了苏北盆地末次问冰期以来的气侯环境变化.根据对苏北盆地 XH1 钻孔岩心地层年代、质量磁化率、孢粉的研究,可以较为清晰地划分出末次间冰期--深海氧同位素 5 阶段(25.0～16.5 m)、末次冰期早冰阶--深海氧同位素 4 阶段(16.5～12.5 m)、末次冰期间冰阶--深海氧同位素 3 阶段(12.5～9.5m)、末次冰期冰盛期--深海氧同位素 2 阶段(9.5～5.8 m)、冰后期--深海氧同位素 1 阶段(5.8～0 m).XH1 钻孔记录与深海沉积物氧同位素和古里雅冰心氧同位素的对比研究表明,它们之间有着较好的一致性,但苏北盆地 XH1 钻孔记录与我国西部古里雅冰心记录更为相似,这可能揭示了气候环境变化在全球背景下的区域性特征.     

末次间冰期以来古火对千年及轨道尺度气候和植被变化的响应

火是地球系统的重要组成部分,与气候变化、植被演替关系密切。正确认识自然状态下火-气候-植被之间的耦合关系是理解过去火演化机理、预测未来气候变化下火活动频率和强度的迫切需要。末次间冰期及末次冰消期是现今间冰期的气候相似型,其轨道及千年尺度火与气候、植被演化规律研究可为维持全球升温背景下陆地生态系统的稳定提供重要科学依据。本研究聚焦末次间冰期以来已有古火研究,借助全球炭屑数据库,归纳总结千年及轨道尺度上火对气候和植被变化的响应规律,获得以下主要认识:末次间冰期以来,轨道尺度上火演化趋势整体上与气候变化趋势一致;末次间冰期全球火活动整体高于末次冰期,但波动性较大;全球火活动在D-O旋回暖期增多,D-O旋回冷期及Henrich事件中火活动减少;植被对气候响应的滞后可以解释古火记录对气候旋回的滞后。但由于涵盖末次间冰期的古火记录缺乏,导致末次间冰期时段的古火集成结果存在一定的不确定性。深入理解轨道-亚轨道尺度全球及区域古火演化规律及机制需要更多长时间尺度高质量的古火及古植被记录的支持。     

末次间冰期以来地球气候系统的突变

地球气候系统的突然变化是近年来地学研究的热点。取自极地冰芯、海洋沉积物和陆地的古气候记录表明,末次间冰期以来全球经历了一系列数百年—千年时间尺度的气候突变事件,证明了在末次冰期—间冰期旋回大尺度气候变化背景下,全球气候存在较大不稳定性这一基本事实。尽管末次间冰期以来这些数百年—千年时间尺度气候突变事件的成因和影响范围还存在明显的不确定性,但已从诸如末次间冰期(MIS 5e)中期的干冷事件、末次冰期的Dansgaard-Oeschger旋回、Heinrich事件和Younger Dryas事件以及发生在全新世冰后期的一些降温事件的研究中,获得对过去130 ka来气候变化过程总体上的认识和理解。综述了近年来的主要研究成果,介绍了有关末次间冰期以来全球气候突变事件发生的时间、过程和机制等最新的研究进展。     

极端降水条件下北京西山黑龙关泉响应研究

2012年7月21日,北京房山区发生特大暴雨,暴雨从21日10时开始到22日2时结束。总降雨量达228mm,是北京60年一遇暴雨。暴雨后,黑龙关泉域岩溶水系统内的各种水资源要素都对其形成积极响应。依据岩溶地下水位统测、区域地质构造以及地貌条件综合分析黑龙关泉地下水系统补、径、排。研究黑龙关泉地下水系统对7.21洪水响应。从地下水位、地表河流、泉水水量、岩溶地下水化学分析7.21洪水前后变化情况。降水后,大石河流量最大达221m~3/s,水化学类型中带硫酸根离子的样品数显著增加。7月15日,实测黑龙关泉水流量为0.31m~3/s,7月21日上午实测为0.30m~3/s,25日分别对大石河的黑龙关泉口上、下游进行实测,获得泉水流量为3.47m~3/s,到29日降至2.34m~3/s,流量变化较为剧烈,与大石河水对岩溶水的补给密切相关。为进一步研究北京黑龙关泉域岩溶水的变化规律和岩溶水资源评价及合理开发利用提供了科学依据。     

黔西高原末次冰期晚期古植被及西南季风演变*

黔西高原的长时间序列孢粉记录比较少,限制了对该地区末次冰期晚期古植被及西南季风演化过程和机制的认识。本研究通过对黔西高原一个连续的古湖泊沉积物孢粉记录的分析,并结合AMS¹⁴C测年,重建黔西高原末次冰期晚期古植被及西南季风演化。结果表明: 轨道尺度上,MIS3(氧同位素3阶段)中晚期,黔西高原主要为木本、草本植物,喜湿的针叶树种较多,西南季风较强。MIS2(氧同位素2阶段)期间,喜湿的针叶树种减少,而草本、蕨类植物增多,指示气候冷干,西南季风减弱。千年尺度上,黔西高原西南季风响应于北大西洋冰漂碎屑事件及H3(Heninrich 3)、H2(Heninrich 2)和LGM(Last Glacial Maximum)事件,导致西南季风减弱,喜湿的针叶树种减少。通过对比发现,东亚夏季风和西南季风在轨道及千年尺度上协同演化,二者均响应于北半球高纬度太阳辐射变化及北大西洋冰漂碎屑事件。在19~18 cal ka BP,黔西高原经历最冷干气候,西南季风减弱,木本、草本植物近乎消失,而同期东亚夏季风增强,说明西南季风和东亚夏季风在冰后期上存在反相位关系。     

北京西山东岭台组(J3d)火山岩的成因及其构造环境探讨

通过岩石学、岩石化学、地球化学和同位素的研究 ,作者认为北京西山东岭台组火山岩的主要起源于下地壳上部岩石的部分熔融 ;火山岩形成的构造背景为陆内造山带的拉张环境 ,与中生代古太平洋板块向亚洲板块斜向板块俯冲没有直接关系 ;由于晚侏罗世 -早白垩世燕山地区处于拉张状态 ,造成上地幔上部岩石的部分熔融 ,引起玄武岩浆的底侵和中侵作用促使下地壳岩石发生部分熔融形成了东岭台组火山岩岩浆     

北京西北东岭台组（J3d）火山岩的成因及其构造环境探讨

通过岩石学、岩石化学、地球化学和同位素的研究,作者认为北京西北东岭台组火山岩的主要起源于下地壳上部岩石的部分熔融;火山岩形成的构造背景为陆内造山带的拉张环境,与中生代古太平洋板块向亚洲板块斜向块俯冲滑有直接关系;由于晚侏罗世－早白垩世燕山地区处于拉张状态,造成上地幔上部岩石的部分熔融,引赶玄武岩浆的底侵和中侵作用促使下地壳岩石发生部分熔融形成了东岭台组火山岩岩浆。     

末次冰期河流下切行为对气候变化的响应模式

末次冰期是距离人类最近的一次冰期,气候异常寒冷且存在高频高幅波动,河流系统如何响应冰期气候的变化值得关注与研究。基于河流系统对气候变化的敏感响应,传统的经典地貌理论认为河流下切在河流阶地形成过程中起着至关重要的作用,河流的下切行为发生在间冰期或者冰期向间冰期的过渡阶段,堆积行为发生于冰期,然而近年来最新的河流地貌研究成果表明,末次冰期河流下切较为普遍。首先对河流阶地形成的传统模式进行总结分析,认为单纯的构造驱动模式存在不合理性,气候也发挥着重要的调节作用;单一的气候变化无法驱动多级且高差较大阶地的形成,地壳抬升往往是必要因素;气候变化是引发河流堆积-下切行为转换形成河流阶地的关键因素。其次通过前人的研究案例总结出末次冰期河流下切行为响应气候变化的三种模式：(1)气候的高度不稳定性引发大规模的洪水事件驱动河流快速下切;(2)快速隆升区气候高频波动叠加构造抬升驱动河流下切;(3)沿海平原地区海平面大幅度下降驱动河流下切。这三种模式对于理解末次冰期河流系统对短尺度高频气候变化的响应以及对河流阶地成因的判断具有十分重要的指导意义。     

日本海末次冰期千年尺度古环境变化的地球化学记录

日本海末次冰期交替出现的深色层与浅色层可能记录了格陵兰冰芯指示的Dansgarrd-Oeschger旋回冷暖变化。本文对取自日本海南部KCES1岩芯纹层沉积物进行了高分辨率XRF岩芯扫描地球化学测试,运用因子分析来判别沉积物不同组分和来源。结果显示深色纹层中指示陆源碎屑来源元素Al,K和Ti含量较高,而代表生源组分的元素Ca和Sr含量较低;浅色层相反。深浅色纹层元素含量变化指示的陆源碎屑输入波动记录了Dansgarrd-Oeschger旋回信号,与冷期相比,在温暖期钻孔沉积物中较多的陆源碎屑可能是由加强的东海沿岸流带入日本海。末次冰期格陵兰和北大西洋等高纬地区气候变化导致大气环流和/或洋流系统发生改变,从而对东亚季风降水的调控可能是造成KCES1岩芯中元素含量变化的主要原因。     

北京西山岩溶水中硝酸盐来源及迁移特征

西山岩溶水作为北京市重要的供水水源,在区域水文地质调查过程中发现西山岩溶水补给区一些样品硝酸盐浓度偏高,然而其周围岩溶水中硝酸盐浓度并未见明显变化（浓度均值为18.81 mg/L）,具点状硝酸盐源特征。岩溶含水层中硝酸盐分布特征和影响因素具有重要的研究意义。文章利用岩溶水化学和同位素分析结果研究了岩溶水硝酸盐分布和来源,利用IsoSource软件计算各来源的贡献率。结果表明:军庄—永丰屯径流区和军庄—古城—玉泉山泉径流区岩溶水中硝酸盐主要来源于生活废水、土壤有机氮矿化和大气沉降,贡献率值分别为37.1%、36.3%、26.6%;潭柘寺—四季青岩溶水中硝酸盐在潭柘寺补给区有养殖场废水下渗影响,径流区中硝酸盐含量低并发生反硝化降解作用。永定河水源硝酸盐不是岩溶水硝酸盐的主要来源。研究成果对西山岩溶水中硝酸盐的控制具有重要参考价值。     

Glacier Relics of the Last Glacial and Holocene Periods Discovered in the Middle‐low Mountains of Eastern China: Sedimentary Sequences and Environmental Evolution of Mengshan Mountain in Shandong Province since 80 ka

The goal of this research study is to describe academic issues which have been debated in the field of Chinese geosciences for a century. In 1922, Jonquei S. Lee(Li Siguang) discovered Quaternary glacial relics at Taihang Mountainin eastern China. In 1947, he published his research findings in the magazine Mount Lushan in Glacial Age. The research results had established three Ice Ages: Poyang(Gonzi), Dagu(Minde), and Lushan(Lisi). However, at that time, no Wurm glacial relics of the last Ice Ag...