苏干湖沉积物粒度组成记录尘暴事件的初步研究

文章通过分析苏干湖表层沉积物、流域表层沉积物、大气降尘以及湖泊冰面囚固碎屑颗粒等的粒度组成,比较了流域地表沉积与湖泊沉积物粒度组成的差异和苏干湖表层沉积粒度组成的空间变化。初步认为苏干湖沉积物粗颗粒组分(>63μm)主要由风力搬运入湖,>63μm组分的含量可以用来指示研究区尘暴事件的演化。结合湖泊沉积岩芯纹层计数年龄,重建的1000年来尘暴演化历史显示,在1210A.D.之前尘暴事件较弱,且变化幅度较小;1210A.D.以来则表现出高频率或者高强度,其中13世纪上半叶以及17世纪的高值段与东部降尘变化历史一致。就气候变化的特征时段(中世纪暖期、小冰期等)而言,尘暴事件主要与气候变冷情况下较强的盛行风场有关;而极端干旱区有效湿度的增加可能有利于地表粉尘的释放,助长了尘暴事件的发生。

柴达木盆地北部风速对尘暴事件降尘的影响

通过系统监测柴达木盆地北部冷湖地区的月降尘通量以及尘暴事件降尘量,发现该地区月降尘通量变化在0.57×10^3～18.12×10^3μg·cm^-2·month^-1之间,并且与月极大风速（Vextr）具有较好的正相关性（r^2=0.60,n=23）;该区年内主要粉尘堆积时段为春季和初夏;尘暴事件发生期间的降尘量不仅与尘暴持续期间10min平均风速具有良好的正相关关系（r^2=0.60,n=16）,而且降尘量与10min风速变化幅度有关：强劲稳定的风力条件在监测地点产生较少的降尘量,强劲且变率较大的风力条件产生较多的降尘量。监测结果显示,风速的变化对粉尘的释放、输送和沉降有重要的影响,有助于理解地质记录所揭示的冰期-间冰期不同的大气粉尘沉降速率。

60ka来腾格里沙漠东南缘风成沉积与沙漠演化

对腾格里沙漠东南缘风成沉积相典型剖面 (中卫南山剖面 )年代的测定 ,建立了 60 ka以来腾格里沙漠演化的时间序列 ,并结合各地层粒度组分分析结果认为 60 ka以来腾格里沙漠演化共经历了 5个阶段。 60～ 2 0 ka B.P.,腾格里沙漠的范围远没有到达现在的位置 ;2 0～ 10 ka B.P.,沙漠向东南方向大规模扩展 ,奠定了东南缘现代沙漠环境的格局 ;8.1～ 5 .2 ka B.P.,沙漠东南部得到固定 ,沙漠范围缩小 ;11～ 8.1ka B.P.与 5 .2 ka B.P.至现代两阶段和现代沙漠环境接近。

柴达木盆地苏干湖表层沉积与尘暴事件——元素示踪的初步结果

通过分析苏干湖地区10个地表表层沉积物、9个大气降尘(含2个尘暴降尘)、16个湖泊表层沉积物等样品的8种常量-微量元素和11种稀土元素的含量,以及同类沉积不同元素含量和不同沉积同一元素含量的相关性,结果表明,在湖泊沉积体系中Al、Fe、Sc含量的变化与强风-尘暴过程有关,指示了湖泊沉积碎屑颗粒风成输入的可能性．元素Fe、Sc含量在3种不同的沉积物中差异不大,与尘暴事件的强度和频次有关．稀土元素结果显示3类沉积具有同源性．苏干湖沉积可以用来重建研究区尘暴演化历史．

青海苏干湖表层沉积物粒度分布模式与大气粉尘记录

位于干旱区柴达木盆地具有年纹层的苏干湖是以地下水补给为主的内陆封闭湖泊,其表层沉积物粒度具有多组分峰态分布特征,Weibull函数的拟合结果发现,其粒度分布全部具有4个基本组分:超细粒组分,众数粒径在1чm上下;细粒组分,众数粒径在5～10чm;粗粒组分,众数粒径在50～100чm;砂组分,众数粒径在500чm左右。粒度主峰出现在细粒组分或者粗粒组分。直接来自大气粉尘的冬季湖泊冰面样品及当地尘暴样品的Weibull函数粒度拟合也显现出了相似的分布模式,冰面样品的粒度主峰位于众数粒径在15～20чm的细粒组分,砂组分(众数粒径452.9чm)的出现指示出砂粒在冬半年沿冰面而进入湖泊中心。尘暴降尘样品在尘暴季节(5月份)和非尘暴季节(11月份)的粒度分布普遍具有3个组分,缺少砂组分,强沙尘暴事件样品则由4个组分组成,粒度主峰均位于众数粒径在100～200чm的粗粒组分。结果显示,苏干湖湖泊沉积能够较好记录当地大气粉尘,砂组分与湖泊周边干旱地表经历的近地面强沙尘活动有关,粗粒组分记录了区域性的尘暴事件,细粒组分主要反映流域径流状况,超细粒组分代表干旱区的大气背景粉尘和气溶胶。研究表明,苏干湖内陆湖泊沉积客观记录了区域大气粉尘和尘暴事件,具有重建干旱区大气粉尘变化历史的潜在优势。

近130a来毛乌素沙漠北部泊江海子湖泊沉积记录的气候环境变化

系统简单、受人类活动干扰较小的湖泊沉积物真实地记录了湖区气候环境变化方面的大量信息,特别是沉积速率较快的湖泊,其沉积物是记录高分辨率气候环境变化的良好载体。通过对湖泊沉积物粒度以及元素地球化学特征的分析,探讨了毛乌素沙漠北部泊江海子地区近130 a来的气候环境变化。结果表明:1932年前,气候总体上较为寒冷干旱(1876—1888年湖泊水位较低,气候温暖干旱,温度有下降的趋势;1888—1908年气候较上一阶段湿润,而温度有所降低;1908—1932年气候干旱并且波动频繁,又以1917年前后以及1924—1932年干旱程度最为严重,可能有强沙尘暴发生);1932—1962年,气候温暖湿润但有变冷的趋势;1962—1976年气候频繁波动;1976年以来气候温暖湿润但有变干的趋势,尤其是1990年以后气候波动幅度增大并且出现了暖干化趋势。

苏干湖沉积物纹层计年和^(210)Pb，^(137)Cs测年对比

通过对西北干旱区苏干湖表层沉积物的年纹层计数定年和^(210)Pb,^(137)Cs测年结果对比发现:^(137)Cs测年结果在8.5 cm出现最高蓄积峰,对应1963年世界核爆高峰期,但在同一层位^(210)Pb测年结果则是1972年,存在较大的偏差.年纹层沉积速率达0.31 cm/a,而根据CRS模式建立的^(210)Pb沉积速率为0.30 cm/a.年纹层反映的沉积速率和^(210)Pb测年结果基本一致,互相验证了两者测年的可靠性.^(137)Cs测年则存在蓄积峰向上迁移的现象,在西北干旱区湖泊使用^(137)Cs测年过程中需引起注意.

更尕海现代碎屑物质粒度组成空间分异及其输入过程

文章分析了更尕海表层沉积、流域地表沉积、湖泊水体沉积以及岩芯沉积等的粒度组成,并比较了不同沉积类型之间有关的沉积动力联系。更尕海表层沉积具有4种类型的粒度分布模式,其粒度组成由两个端元组分(粗、细颗粒组分)或者二者的混合构成。湖泊现代沉积物表现出自西北向东南逐渐变细的趋势。粗颗粒组分主要由风力输入,反映了流域风场状况或风沙活动的强度(如尘暴事件);而细颗粒组分输入过程复杂,其环境意义需要进一步理解。更尕海沉积岩芯样品具有类似于湖泊表层沉积的粒度组成特征,然而其粗颗粒组分的变化可能还受控于湖泊水域面积的分异作用。未来的工作拟将在合理评价湖泊水位变化的基础上。

柴达木盆地苏干湖沉积元素特征与大风尘暴事件

通过分析苏干湖地区降尘(含尘暴样品)、湖泊表层沉积(碎屑沉积)以及湖泊东部地表沉积3组样品的元素组成特征发现:3组样品具有同源性,Al和Ti在粉尘释放—沉积中行为稳定,Fe可能受元素分馏效应的影响,在湖泊沉积中富集程度相对较高。6次典型尘暴特征分析结果表明,尘暴降尘中Al、Fe、Ti通量的变化与尘暴发生期间10 min平均风速及其变差系数(Cv)间存在显著的相关关系。Al、Fe、Ti通量不仅可以作为尘暴中风速变化的替代指标,而且可以指示尘暴事件中风速的变化幅度。苏干湖现代沉积(岩心)中Al、Fe、Ti通量变化与冷湖气象站44年的年均大风日数记录具有较好的一致性。因此,可以利用湖泊现代沉积中风成输入碎屑组分(去除有机质和碳酸盐)的Al、Fe、Ti通量作为大风尘暴事件的替代指标,以重建地质历史时期柴达木盆地粉尘源区尘暴演化序列或者粉尘释放历史。

青藏高原东北部更尕海沉积软体动物壳体同位素初步研究

文章通过建立更尕海湖泊沉积岩芯软体动物化石属种组合,对比分析了软体动物壳体碳氧同位素的种内、种间变化。结果显示,壳体氧同位素种内变化较小,通常小于0.3‰;相同属不同种的壳体氧同位素种间差异约为0.3‰,但较相同属种的波动幅度大:不同属种的壳体氧同位素的种间差异最大,且波动幅度更大一些。壳体碳同位素的种内和种间差异均较氧同位素大,尤其是碳同位素的种间差异更为显著,可能与软体动物的"生命效应"有关。合理评价软体动物壳体同位素种内和种间变化对于理解软体动物壳体同位素所记录的气候变化具有重要的意义。

末次冰消期东亚季风区西北缘气候快速变化事件

通过对中卫剖面和米浪沟湾剖面的年代学与高分辨率气候地层记录的研究,认为末次冰消期东亚季风区西北缘发生气候快速变化事件,它可分辨出古仙女木、波令、老仙女木、阿勒鲁德、IACP 和新仙女木等6个气候阶段,并可与格陵兰冰心(GISP2)检出的6个气候阶段相对比。气候快速变化事件以快速变化、不稳定、多波动为特征,表现为冷干—暖湿—冷干—凉湿—暖干—冷干—冷湿的交替变化。冰消期冬、夏季风有较为复杂的消长关系,冰阶时二者互为消长,间冰阶时并不完全互为消长。冬季风在波令和阿勒鲁德暖期较新仙女木冷期强盛,这是北半球高纬度海区海冰面积在暖期缩小、冷期扩大而影响亚洲大陆蒙古—西伯利亚高压暖期增强、冷期减弱的结果;夏季风则与格陵兰冰心δ^(18)O 的变化具有一致性,其强弱与北半球高纬地区有紧密联系,这种联系可能不是通过季风锋面降水带建立起来的,而可能是海冰面积变化导致厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)爆发造成的。

共和盆地干涸湖盆植被分布格局及土壤粒度组成特征

土壤粒度组成是最重要的土壤物理性质之一,影响着土壤水分运移、植被生产力等,进而影响植被的分布格局。本文以青藏高原东北部共和盆地干涸湖盆--英德海为研究对象,通过野外植被样方调查及室内土壤粒度试验,分析湖盆不同地貌类型和不同景观下的土壤粒度组成特征。结果表明:(1)英德海湖盆从底部至北部边缘,垂直高度为65 m,在湖盆内部,植被从湖盆底部到顶部表现出条带状的分布格局,湖盆底部从东向西也出现植被分布的水平分异性。(2)本区地表沉积物以中砂(0.25~0.50 mm)和细砂(0.125~0.25 mm)为主,英德海湖盆东部和西部地表沉积物的粒度组成无明显差异(P>0.05),但沉积物的垂直分布模式不同。英德海湖盆地表沉积物的粒度分布差异与地形及植被分布有着密切的联系,植被的分布格局受到地表沉积物的粒度组成的影响,同时,植被与气候条件也对地表沉积物的组成具有反馈作用。本区植被分布格局具有明显的垂直和水平分异特征,植被的这种分布格局不仅受到地形、土壤、气候等因素的单一影响,还受到水文过程的作用,因此,在后期的研究中应关注湖盆植被分布格局与生态水文过程的响应反馈机制。

2ka来苏干湖沉积碳酸盐稳定同位素记录的气候变化

选择位于柴达木盆地北缘的苏干湖作为研究对象. 利用210Pb, AMS 14C以及常规14C等测年手段, 建立了苏干湖沉积岩芯2 ka以来的时间序列. 对湖泊沉积细颗粒中的碳酸盐进行碳、氧同位素分析. 结合流域地表水δ18O值的变化以及气温观测资料, 认为碳酸盐δ18O值指示了流域有效湿度的变化; δ13C值的变化与湖泊年内冰封湖面时期的长短有关, 间接指示了区域冬半年气温的变化. 在此基础上, 建立了2 ka来苏干湖地区气候变化序列, 其气候变化过程经历了5个阶段: 0～190 AD, 暖干; 190～580 AD, 冷干; 580～1200 AD(MWP), 暖干; 1200～1880 AD(LIA), 冷湿; 1880～1950 AD期间为冷干气候, 20世纪50年代以来, 气候变暖. 碳同位素反映的2 ka以来冬半年气温的变化与历史文献记录以及其他地质记录有很好的一致性, 表明苏干湖同位素记录的2 ka来气候变化具有普遍意义.

史前人类向青藏高原扩散的历史过程和可能驱动机制

青藏高原史前人类的活动历史历来是国际学术界广泛关注的热点科学问题.近年来相关研究取得明显进展,提供了梳理史前人类向青藏高原扩散和定居的过程与驱动机制的可能.本文通过整理和总结在青藏高原已开展的考古工作,提出史前人类主要通过河湟谷地扩散到青藏高原东北部再进一步扩散到整个青藏高原,其扩散过程可概括为四个阶段,分别为末次冰消期的旧石器时代晚期（距今1.5~1.16万年）、全新世早中期的中石器时代（距今11600~6000年）、全新世中晚期的新石器时代（距今6000~4000年）和全新世晚期的青铜时代（距今4000~2300年）,而曾报道的青藏高原末次盛冰期及其以前的旧石器遗址的年代需要重新厘定.末次冰消期的人类扩散主要与盛冰期之后的气候转暖转湿事件和细石器文化的盛行有关,全新世早中期的扩散则受到温暖湿润的气候条件的驱动和黄土高原粟作农业发展的压迫,这两个时段高原上的史前人类均以季节性的狩猎采集为主;黄土高原粟作农业的传播推动史前人类于距今6000~4000年进入青藏高原东北和东南部的低海拔河谷地带并定居,从事以粟作农业为主的经济活动,而麦作农业的传入推动史前人类距今3600年前开始常年定居到青藏高原高海拔地区.

晚冰期以来共和盆地更尕海碎屑物质输入过程与气候变化

湖泊碎屑物质输入过程的认识对于探讨区域环境演化历史具有重要的意义.采用高分辨率X射线荧光光谱（XRF）扫描分析法,对更尕海沉积岩芯进行了元素测试.沉积岩芯中元素Si等的变化主要由外源碎屑物质输入而贡献.结合粗颗粒组分含量的变化,沉积岩芯的元素含量可以用来指示湖泊碎屑物质的输入过程及其变化.结果表明,晚冰期气候寒冷干旱,风化程度低,湖泊碎屑物质输入过程较弱且以风力输入为主;早中全新世气候湿润,风化作用显著增强,湖泊碎屑物质的流水输入过程增强;晚全新世流域降水量减少,植被有所退化,湖泊碎屑物质的风力输入过程增强,并伴随着百年至千年尺度的风沙活动事件.更尕海碎屑物质输入过程的变化可能响应于区域大气环流的变化.全新世早中期,强盛的亚洲夏季风可能是更尕海流域风化作用、流水输入增强的主要原因;而晚全新世频繁的风沙活动则可能与高纬地区千年尺度的气候冷事件有关.可见,亚洲季风与高纬冷气团（西风环流）的相互作用或许是我国亚洲季风边缘区气候环境变化的主要驱动因素.

5000a来柴达木盆地东南缘风成沉积记录的冬季风演化

通过柴达木盆地东南缘下西台剖面风成沉积粒度组成、元素含量等指标的分析,重建了该区5000a来冬季风的演化历史。其可划分为4个阶段:5300～4300aBP和2900～930aBP时期冬季风较弱;4300～2900aBP和930aBP以来冬季风较强。同时,该记录揭示了两次气候突变事件:3960～3720aBP,冬季风急剧减弱;而1700～1400aBP冬季风增强。重建结果与其他记录具有很好的可比性。在千年尺度上,下西台剖面所记录的冬季风演化与格陵兰冰芯的粉尘记录存在一定的联系,意味着源区近地面风场的变化在全球粉尘循环过程中起着重要的作用。柴达木盆地可能为东亚粉尘远程输送的主要源区之一。

环北太平洋地区现代植被中C3/C4植物相对丰度与气候条件关系研究

按照一个统一的方法,即以?24‰和?14‰作为纯C3和纯C4植被下表土总有机质碳同位素组成(δ13CTOC)的端元值,利用来自环北太平洋地区的中国东部、澳大利亚以及北美大平原地区的表土δ13CTOC数据,估算了这3个区域现代植被中C3和C4植物的相对生物量贡献比例,并和这3个区域相应的主要气候因素(年均温和年降水量)进行了对比,进而探讨了现代植被中C3/C4植物相对丰度与气候条件之间的关系.结果表明,温度条件对C4植物生物量贡献具有决定性影响;然而,即使温度条件满足C4植物生长的需要,随着温度的进一步上升,降水量应相应的下降,C4植物方能保持其优势地位.这一结果与对现代C4植物种属地理分布调查获得的结论基本是一致的.从而,这一结果为上述区域过去地质历史时期C3/C4植物相对丰度变化记录的古环境解译提供了重要的参考资料.

16 ka BP共和盆地更尕海湖泊生产力演化历史

选择位于共和盆地中部的更尕海钻孔岩芯为研究对象,利用12个AMS14C年龄建立了湖泊沉积的时间序列.通过对沉积物碳酸盐含量、总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量、C/N、有机质碳同位素(δ13Corg)以及遗存植物大化石等的系统分析,结合定量估算,重建了16ka来湖泊生产力的变化历史.更尕海植物大化石及碳酸盐结壳以轮藻(Chara spp.)和沉水维管束植物为主,且交替出现,反映了湖泊古生产力的变化.碳酸盐的沉淀与水生植物的光合作用密切相关,间接指示了湖泊古生产力的变化.此外,定量估算的古生产力与碳酸盐含量具有较好的一致性.重建结果显示,16.7～15.3cal ka BP,湖泊尚未形成,为风沙环境;15.3～11.6cal ka BP,湖泊生产力显著提高;11.6～9.2cal ka BP,受亚洲夏季风增强的影响,急剧升高的湖泊水位抑制了沉水植物的生长,湖泊生产力降低;9.2～7.4cal ka BP时段,早期湖泊古生产力较高,8.6cal ka BP之后有所降低;7.4～2.1cal ka BP,生产力维持在较高的水平;2.1cal ka BP以来,湖泊生产力呈逐渐降低趋势.更尕海湖泊古生产力变化与亚洲夏季风强度影响的湖泊水位变化有关,一定程度上反映了亚洲夏季风的盛衰.

内陆干旱区柴达木盆地苏干湖年纹层的发现及其意义

柴达木盆地北缘苏干湖若干钻孔岩芯发现,水深大于3.0m的沉积物均具有裸眼可分辩的由深色层和浅色层组成的纹层层理.以湖泊中心SG03I孔上部5.5m具有纹层结构的沉积岩芯为研究对象.基于沉积物收集装置的现代过程研究发现,苏干湖夏秋季以浅色的单水方解石为主,冬半年以深色有机质为主,现代湖泊能够形成冬半年深色层和夏半年浅色层的纹层沉积.岩芯中有四种类型的纹层沉积:单水方解石-有机质纹层、白云石-有机质纹层、碎屑-硅藻(碎屑)纹层与文石-有机质纹层,均具有季节特征,属可靠的年纹层,且顶部纹层计年与210Pb测年结果一致.根据纹层计年,年纹层沉积形成于距今2670a以来.苏干湖纹层沉积是中国西部干旱区发现的第一个能够确认为是年纹层的湖泊沉积,4种不同类型的年纹层指示了不同气候类型及其季节差异,具有重建高分辨率气候变化的重要意义.