晚冰期以来大柴旦盐湖沉积记录的古气候演变及其尘暴事件

选择大柴旦盐湖DCD03沉积剖面柱硼镁石矿层下伏土黄色淤泥质粉砂层为研究对象,基于AMS ~(14)C年代学、岩性地层学、矿物学以及地球化学等研究方法,旨在探讨土黄色湖相淤泥质粉砂沉积记录的尘暴事件,以及重建晚冰期以来西风环流显著影响区的水文气候变化。研究结果表明,DCD03沉积剖面的淤泥质粉砂样品粒度频率曲线呈现为双峰态,主峰(均值10μm)反映了河流作用携带入湖的细粒组分,次峰(32μm)则反映了风力作用以及河流作用等携带入湖的粗粉砂粒组分。大于64μm的砂砾组分可能代表外源风尘物质的输入,由尘暴天气携带入湖。大柴旦地区晚冰期以来依次出现了博令和阿勒罗德暖期(12.94～12.17 cal.ka BP)、新仙女木冷期(12.17～11.37 cal.ka BP)、不稳定的早全新世气候(11.37～8.64 cal.ka BP)以及趋于偏冷干的中全新世早期(8.64～7.39 cal.ka BP)。     

大柴旦盐湖化学沉积特征及其控制因素

大柴旦盐湖岩性地层层序依据湖底沉积剖面DCD-2和DCD03自上而下可划分为蒸发盐类盐层与灰黑色淤泥层混合层(Ⅰ层)、灰白色柱硼镁石矿层(Ⅱ层)和土黄色泥质沉积层(Ⅲ层)。湖底化学沉积以石膏为主,并见有石盐和碳酸盐等盐类矿物,这些蒸发盐类矿物几乎贯穿整个化学沉积过程,碎屑矿物夹杂其中,化学沉积分异很不充分。在柱硼镁石矿层形成前的较长时期内,大柴旦盐湖是以碎屑沉积为主的非盐湖相沉积环境,此后快速进入硫酸盐型盐湖阶段和湖底柱硼镁石矿层形成阶段。个别层位见有大柴旦盐湖这种独特化学沉积序列,与其它陆相和海相蒸发沉积序列有明显的差异,这可能主要受该地区的构造环境、物源背景以及气候变化等因素的控制。新构造运动、气候的持续干旱化、湖底柱硼镁石矿层形成前后截然不同的湖区气温、水量平衡和水化学条件(包括化学动力学因素)以及盐湖硼酸盐矿物形成的内外耦合条件,促使全球分布有限的柱硼镁石矿层在大柴旦湖底形成。构造运动、气候干湿变化以及不同水体(包括入湖淡水、盐湖卤水和周边出露泉水)的掺杂兑卤作用的耦合机制控制了大柴旦盐湖如此特殊的化学沉积序列。     

晚冰期以来毛乌素沙漠环境特征的湖沼相沉积记录

毛乌素沙漠南缘靖边海则滩湖沼相沉积剖面,真实地记录了晚冰期以来东亚季风气候和沙漠演化历史。在地层沉积相划分和测年基础上,据地球化学元素和孢粉等气候指标分析表明,该区古气候变迁序列为：１２ｋａＢＰ前干燥寒冷;１２～１０ｋａＢＰ气候转暖湿;１０～８．５ｋａＢＰ以温湿为主,在１０～９．５ｋａＢＰ出现ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ冷干事件;８．５～３．０ｋａＢＰ温暖湿润;３．０ｋａＢＰ后气候趋于半干旱与现代气候较接近。这种气候演化规律是受地球轨道因素影响,通过东亚冬夏季风的强弱变化来实现的     

大柴旦盐湖地表卤水底部沉积中硼酸盐的发现

１９５７年中国科学院盐湖科学调查队在大柴旦盐湖地表卤水区内进行钻探。结果表明，在地表下３．６─５．１米处有一层由碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐和淤泥形成的坚硬胶结层。该层岩芯样经系统的全化学分析、Ｘ─射线粉末衍射和结晶光学测定。确定该湖底硼酸盐是柱硼镁石（ＭｇＯ·Ｂ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ），这是除硼土之外，最早在该湖区发现的第一个天然硼酸盐矿物。     

大柴旦盐湖的物理化学条件

大柴旦盐湖是典型的新类型硼酸盐盐湖，常年性湖表卤水中含钠、钾、（锂）镁的氯化物，硫酸盐和硼酸盐。我们在对湖区气象资料进行收集和整理基础上．应用综合气象学方法进行研究。与此同时，对湖表卤水长观资料和不同时间卤水化学组成进行相图解析，揭示湖水年变化的四边形规律。     

白洋淀地区晚冰期以来的气候和环境演变

华北平原晚冰期以来气候环境演变研究对该地区社会发展、灾害风险评估和科学应对未来全球增温背景下极端降水和洪涝事件具有重要意义。本文以华北平原中部白洋淀地区高阳剖面（BG-2019）为研究对象,通过高精度AMS¹⁴C、OSL定年技术和高分辨率孢粉组合、粒度组分分析,恢复和重建了白洋淀地区晚冰期以来（距今13710 a—今）区域植被演替和气候环境变化历史。结果显示：BG-2019剖面在距今10270~13710 a和距今4630~5400 a发育湖相沉积,距今3470~3700 a发育沼泽相沉积;距今7130~8000 a发育河流—入湖三角洲相沉积,距今3700~4630 a和距今3230~3470 a发育河流相沉积;距今8000~10270 a和距今5400~7130 a存在明显的沉积间断/地层缺失;表明采样剖面所在位置缺乏连续的湖相地层。晚冰期白洋淀为局地小湖沼;中全新世湖沼较发育、范围广,但也不是连续广袤的湖相沉积;晚全新世湖泊范围收缩。晚冰期和全新世白洋淀流域植被景观存在显著差异;晚冰期气候寒冷干燥,平原发育以蒿属、藜亚科、禾本科和菊科等为主的草地,周围山地森林覆盖度低;中全新世气候温暖湿润,平原大部仍发育以蒿属、藜亚科和禾本科为主的草地,湖区水蕨和水生植物繁盛,周围山地生长松属、栎属为主的针阔混交林,森林覆盖度增高;晚全新世气候温和偏干,平原仍是以蒿属、藜亚科和禾本科等为主的草地,西部山地生长以松属为主的针阔混交林,森林覆盖度较高。     

大柴旦盐湖夏季组成卤水的天然蒸发（含硼海水型盐湖卤水的天然蒸发）

在进行大集里盐湖夏季组成卤水的天然蒸发实验中确定，该卤水的蒸发结晶路线不是按照Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ（２＋）／／Ｃ１－、ＳＯ４（２－）──Ｈ２Ｏ体系２５℃平衡溶解度相图，而是按照该体系的介稳相图预示的亚稳过程进行。从天然蒸发过程中盐卤的浓缩倍数与浓缩卤水中硼富集倍数的一致性认为，盐卤在天然蒸发浓缩业折过程中硼酸盐一般地并不以固体业形式析出，而是赋存于浓缩卤水中。     

大柴旦盐湖固体钾盐分布特征及其转化利用的初步探讨

大柴旦盐湖固体钾盐矿物主要为软钾镁钒,其分布范围小,现有储量仅为1.04×106 t,不具备直接开采的条件。根据其特有的溶解性可通过固液转化的技术,在开采卤水钾的同时,将部分资源加以利用,是卤水钾矿的后备资源。     

大柴旦盐湖DCD03剖面的矿物学记录及其环境指示意义

报道了大柴旦盐湖DC1303沉积剖面硼矿层及其下伏沉积地层的矿物学、有机质烧失量（LOI）等环境指标的研究结果,首次探讨硼矿层下伏灰黄色粉砂质粘土层沉积以来大柴旦湖水水化学演变及其与区域气候变化的关联。根据剖面的岩性、矿物组合和有机质烧失量（LOI）将研究剖面划分为3个沉积单元：I．灰黄色粉砂质粘土层（623～423cm）、II．灰黑色淤泥夹结核层（423—407cm）、III．柱硼铁石矿层（407—395em）。研究结果表明,在湖底硼矿层形成之前的较长时期内,大柴旦湖是碎屑沉积为主的非盐湖相沉积环境,直到单元I顶层20cm沉积物中才开始出现少量石膏。此后快速进入硫酸盐型盐湖沉积阶段（II）和湖底柱硼镁石矿层形成阶段（Ⅲ）。有机烧失量在I1、I2和I3单元中呈阶段性增加预示区域气温稳步上升,由此导致山区降水量增加和湖区蒸发量增强。湖泊环境变化是区域水文气候条件改变的结果。     

晚冰期以来河西走廊花海古湖泊演化过程及其对气候变化的响应

通过分析河西走廊花海古湖泊沉积物中的盐类矿物组成,结合年代序列,重建了花海晚冰期以来湖泊演化过程及其对气候变化的响应。结果表明：晚冰期及新仙女木时期,花海湖泊以芒硝沉积为主,属硫酸盐型湖泊,湖水的盐度较高且周期性波动频繁;全新世早期（10.47 cal ka BP以前）,湖泊以洪泛堆积和风成沉积为主,揭示了湖泊萎缩、甚至干涸;全新世早期至全新世中期（10.47～8.87 cal ka BP）盐类矿物以碳酸盐沉积为主,为碳酸盐型湖泊,湖水淡化,湖泊水位开始逐渐回升;全新世中期（8.87～5.50 cal ka BP）盐类矿物呈现一定的波动变化,其中,8.8 cal ka BP 时期盐类矿物以硫酸盐沉积为主,湖泊由碳酸盐型转化为硫酸盐型,湖水咸化,盐度升高;随后盐类矿物以碳酸盐沉积为主,湖泊由硫酸盐型转化为碳酸盐型,湖水盐度降低、湖泊扩张;全新世中晚期（5.50 cal ka BP以来）出现沉积间断,表明中晚全新世时期湖泊逐渐萎缩。在全新世期间,花海湖泊千年尺度演化过程揭示了该区域气候干湿状况受亚洲季风和西风共同控制的影响。