全新世呼伦湖区植被和气候变化的孢粉记录

文章详细分析了内蒙古呼伦湖HL06岩芯沉积的孢粉组合,基于AMS^(14)C年代标尺,恢复了全新世湖区植被演变过程;并根据我国北方和蒙古表土孢粉数据和气象资料,建立了孢粉-气候参数转换函数,定量重建了呼伦湖区降水和气温的变化历史。结果表明,11000～8000aB.P.,湖区植被以蒿、藜占优,为干草原景观,气候暖干;8000～6400aB.P.,湖区禾本植物扩张,山地桦林发育,降水显著增加,气温逐渐降低;6400～4400aB.P.,湖区旱生草本植物增加,降水减少,气温继续下降;4400～3350aB.P.,耐旱藜科植物大量生长,湖区荒漠化,气候极端干旱;3350～2050aB.P.,湖区草原植被有所恢复,降水略有增加,气温有所回升;2050～1000aB.P.,湖区蒿属植物减少,山地松林发育,气温降至全新世最低;最近1000年,藜科、禾本科等伴人植物大量出现,反映出人类活动对湖区自然环境的影响。全新世呼伦湖区气温变化在轨道尺度上受控于北半球太阳辐射量的变化,而在亚轨道尺度上可能与东亚夏季风强度有关。距今8000年前湖区降水较弱可能因为早全新世北半球高纬残存冰盖抑制了东亚季风雨带的北上,季风降水的千年-百年尺度波动与热带西太平洋海气相互作用密切相关。

中国北方第四纪孢粉提取方法研究

孢粉提取方法是第四纪孢粉学研究的基础和前提,中国北方地区具有独特的自然地理条件,第四纪以来形成了特有的沉积物类型,不同沉积物的孢粉提取研究一直以来是中国孢粉学研究的难点和热点。本文选取了中国北方不同沉积相的沉积物样品(黄土与古土壤样品17个、湖泊样品沉积物20个、风成砂样品11个、泥炭沼泽样品10、考古点文化层6个、表土样品10个)共74个,通过对同一种样品不同处理方法的对比研究,就中国北方不同沉积物的孢粉提取方法进行了探讨。对比研究发现,黄土及古土壤中的孢粉提取是以氢氟酸筛选法效果佳,值得注意的是盐酸与氢氟酸对样品的处理过程,进行多次彻底处理才能达到很好的效果;湖泊沉积物孢粉提取可采用传统的氢氟酸法,对干旱区含砂量较高的湖泊沉积物及风成砂样品需要配合重液浮选法进行;泥炭、沼泽中孢粉提取应采用重液浮选法,配合筛选法进行;考古点文化层沉积物孢粉提取应采用重液浮选法,并将重液浮选出来的样品配合以氢氟酸处理能达到很好效果;表土样品可以采用无酸碱重液浮选法。同时还探讨了孢粉提取中的分散剂和硝酸的使用及酸碱的使用顺序。

泥河湾古湖的形成机制及其与早期古人类生存环境的关系

泥河湾盆地位于汾渭裂谷系的东北端，是裂谷系的重要组成部分。古近纪初恒山－大同一带发育软流圈上涌柱，导致岩浆喷发和地壳变薄，距今25～24Ma，阳原-石匣一带开始沉陷形成盆地，北侧出现伸展造山带。受到挤压作用使盆地内地壳缩短并在盆地南侧形成台地。上新世末至早更新世为盆地沉陷最盛时期，泥河湾古湖形成。距今2．0～0．8Ma，该地区为温和的温带气候环境，有的时段为亚热带气候，同时火山喷发的火山灰和风成沉积为盆地土壤提供了丰富矿物质养分，湖泊周边地区动植物繁盛，为早期古人类在此栖息提供了必要的条件。该裂谷型盆地是适于早期古人类生存和发展的地区，泥河湾盆地将是我国最有可能发现早期古人类化石的地点。

植物有机碳同位素及其在古环境研究中的应用

本文系统地论述了C3、C4和CAM植物的光合作用方式和有机碳同位素分馏过程,以及温度、光照、大气CO2浓度、水分等因素对碳同位素分馏过程的影响。在分析了土壤有机碳同位素组分与植被类型的关系的基础上,介绍了有机碳同位素在古环境研究中的应用。针对有机碳同位素研究存在的问题,提出在今后的工作中,应该注重实验技术改进和现代过程分析,以便更合理、更准确地将有机碳同位素应用于古环境研究中。

华北平原末次冰盛期以来典型时段古环境格局

重建典型时段区域气候和植被空间格局变化,是评估未来增温背景下生态环境变化和响应过程的重要基础.文章基于AMS 14C定年技术和孢粉分析,获得了华北平原白洋淀等6个剖面末次冰盛期以来的气候-植被变化历史.结合区内已有孢粉记录,重建了华北平原末次冰盛期和全新世暖期的古环境格局.结果显示,华北平原区域植被变化受气候条件、地貌景观和人类活动等因素共同影响:末次冰盛期,华北平原气候寒冷干旱,南部山地发育针阔混交林和落叶-常绿阔叶林,北部山地生长耐寒针叶林-针阔混交林,森林面积相对较小;平原南部生长中生或湿生草甸,北部发育温带草原-荒漠草原;滨海区陆架大面积出露,生长藜科为主的盐生植物.全新世暖期,华北平原气候温暖湿润,南部山地发育落叶阔叶林或落叶-常绿阔叶混交林,伴生有喜暖亚热带属种,北部山地生长落叶阔叶林,部分喜暖湿植物常有出现,森林面积相对增加;平原腹地草本植物仍占优势,森林面积较小且难以形成地带性森林景观;受海平面上升影响,滨海区原有盐生植被向内陆收缩;此外,这一时期华北平原人类活动范围扩大、农业生产频繁,对区内自然植被产生了一定影响.文章为中国北方古气候数值模拟、区域碳循环评估和未来增温背景下区域生态环境变化预测等提供了基础数据和科学依据.

东亚中高纬Heinrich 1事件的表现特征:呼伦湖孢粉记录

Heinrich 1事件是发生于末次冰消期的极端气候突变事件之一,对全球大气环流和陆地生态格局产生了深刻影响.基于对东亚夏季风边缘区最北端呼伦湖 HL08 孔5. 75 m 以上沉积岩芯的 AMS 14C定年技术和 415~275 cm段140个样品的孢粉分析,重建了东亚中高纬地区呼伦湖21500~13000 cal. a B. P.高分辨率植被变化历史,在此基础上揭示了Heinrich 1事件期间呼伦湖区植被响应过程,明确了Heinrich 1事件在东亚中高纬地区的表现特征.结果显示:呼伦湖区Heinrich 1事件发生于16500~15400 cal. a B. P.,以剧烈降温和显著干旱化为表现特征;事件发生期间湖区周围山地发育亚高山草甸,森林植被稀疏;湖盆区域以藜科为主的荒漠草原显著扩张,区域植被盖度降低、生态环境明显恶化;同时,不同植被类型对Heinrich 1事件的响应存在明显差别,亚高山草甸和蒿属为主的典型草原较藜科为主的荒漠草原和桦属为主的落叶阔叶林响应更为快速、敏感.

内蒙古达里湖全新世有机碳氮同位素记录与环境演变

内蒙古中东部的达里湖为一水文封闭型湖泊,位于现今东亚夏季风的北部边缘区,对区域环境变化十分敏感.本文对达里湖沉积中心提取的岩芯（DL04沉积岩芯）顶部8.5m沉积物进行了有机地球化学分析.15个全岩样品有机质的放射性碳测年结果表明：岩芯顶部8.5m涵盖了过去大约11500年.按约50年分辨率分析的225个总有机碳（TOC）、总氮（TN）含量、总有机碳/总氮（C/N）原子比值数据以及221个有机碳和有机氮稳定同位素（δ13C和δ13C）数据,详细揭示了全新世东亚夏季风边缘区的水文和生态变化历史.在距今11500 ～ 9800日历年（ca1.aB.P.）期间,所有地球化学指标均呈逐渐增大趋势,指示入湖河流逐渐增强,达里湖开始扩张,水生植物生产率逐渐升高;在9800 ～ 7700cal.aB.P.期间,TOC和TN含量以及C/N比值维持稳定高值,δ13C和δ15N值较小,指示湖泊维持高湖面状态,陆源输入和浮游植物生产率较高;在7700～ 5900cal.aB.P.期间,C/N比值和δ15N维持低值,TOC和TN含量呈现更高值,并且波动变化,δ13C值逐渐增大,表明湖面维持高水平,湖水显著变暖,浮游植物生产率显著升高,流域植被大幅度扩张;在5900 ～ 4850cal.aB.P.期间,TOC和TN含量,C/N比值以及δ13C值显著减小,δ15N值显著增大,暗示地表径流显著减弱,达里湖湖面显著下降,湖泊生产率快速下降;从4850cal.a B.P.开始,TOC和TN含量以及C/N比值呈逐渐减小趋势,δ13C和δ15N值呈逐渐增大趋势,表明湖面逐渐下降,湖水盐度、碱度升高,湖水可能变冷,湖泊生产率逐渐下降,流域植被收缩.全新世东亚夏季风边缘区水文和生态环境的变化可能直接或间接受北半球夏季太阳辐射量和区域季风降水强度的共同控制.

达里湖沉积粒度组分-湖面状况定量模型

摘要湖泊碎屑沉积物的粒度分布可以提供与区域气候变化相关的湖泊水文变化信息。然而，由于湖泊沉积物多峰分布固有的复杂性，其粒度组分成因的解释仍存在很大的不确定性。本文利用对数正态分布函数对内蒙古达里湖36个表层沉积物样品的粒度组分进行了分离，并探讨了各组分特性与特定沉积环境（包括每个采样点位的离岸距离和水深）之间的关系。结果表明，达里湖现代碎屑沉积物包含5个截然不同的单峰粒度分布，分别代表5个不同的粒度组分。虽然其相对百分含量随湖泊水动力条件而变化，但每个组分均保留着各自的众数粒径、搬运方式、沉积环境等特性。这些组分自细而粗可分为：长期悬移粘土组分、离岸带悬移细粉砂组分、离岸带悬移中粗粉砂组分、近岸带悬移细砂组分、近岸带跃移中砂组分。近岸带环境两个组分的百分含量与现今湖泊水深呈负相关，揭示出沉积岩芯近岸带组分与地质历史时期湖面状况相关联的数值模型。该模型在达里湖沉积岩芯中的应用显示，近岸带组分百分含量增加与同岩芯孢粉序列重建的区域降水减少相对应。两种独立的代用指标在时间上的一致性，不仅展示了对数正态分布函数分离多峰沉积物的有效性，而且揭示出利用粒度组分一湖面状况模型重建湖泊古水文的潜力。

内蒙古达里湖沉积记录的中晚全新世干旱事件

最近20年位于东亚夏季风北部边缘的我国北方半干旱区遭遇更为频繁、更为严重的干旱事件。然而,有关该区域过去不同时间尺度气候干旱事件的特征及机制仍知之甚少。文章详细分析了内蒙古中东部达里湖DL04岩芯上部6.5 m沉积物中< 38 μm碳酸盐的Ca和Mg含量、δ^18O和δ^13C值以及全样有机质TOC和TN含量、TOC/TN(C/N)比值,基于高精度的AMS^14C年代标尺,恢复了最近6000年(日历年)湖区的水文、气候变化详细过程。结果表明:达里湖< 38 μm碳酸盐主要为湖泊水体沉淀的内生方解石,其Ca和Mg含量、δ^18O和δ^13C值增大反映湖水蒸发量超过补给水量,进而指示湖区干旱事件。TOC和TN含量减少以及C/N比值减小总体反映地表径流减弱引起的陆生有机质入湖减少以及湖泊初始生产率下降。达里湖沉积内生碳酸盐和有机质地球化学数据表明,在6000~5300 cal.a B.P.、3200~2800 cal.a B.P.、1650~1150 cal.a B.P.和650~300 cal.a B.P.,流域地表径流显著减弱、湖面显著降低、湖泊生产率显著下降、湖区气候显著变干、东亚夏季风显著减弱。最近6000年东亚夏季风显著减弱事件在定年误差范围内与北大西洋冰漂碎屑事件一致,而与热带西太平洋海表温度变化和太阳活动变化相关性较差,表明千、百年尺度东亚夏季风突变主要受控于北半球高纬气候变冷。