孢粉资料定量重建全新世以来岱海盆地的古气候

根据岱海盆地99a孔11 01m以上地层孢粉资料,运用孙湘君等所做的花粉 气候响应面定量重建了岱海盆地全新世以来的7月平均气温和年均降水量,结果表明,温暖湿润期的7月平均气温比今高约2～3℃,年均降水量比今多100～180mm;寒冷干旱期的7月平均气温比今低2～3℃,年均降水量比今少约40～120mm。全新世时期岱海盆地的气候曾发生过数次冷干、冷湿的降温事件和升温事件,冷干降温事件发生在10270、9500、8600、4400～4200、2800～1650aBP,冷湿降温事件发生在7600～7400、5800～5600aBP,升温事件发生在3750～3500、1650～1350aBP。除2800～1650aBP的寒冷期外,这些事件多持续了约200～300年便迅速结束。

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。

岱海沉积物粒度特征及其古环境意义

处于北方环境敏感带的封闭湖泊岱海 ,其沉积物的粒度特征反映了岱海降水、水动力搬运强度以及湖面水位高低的变化。较为丰富的降水及较强的水动力条件容易沉积成分较粗的陆源碎屑颗粒 ;当湖面较低时 ,缩短了沉积物搬运区与沉积区的距离 ,也容易使沉积物粗颗粒组分增加 ,但仅从平均粒径大小上很难对其沉积作用形式作出判断。通过对岱海沉积物粒度频率曲线的分析 ,讨论了湖泊的几种可能沉积作用 ,区分了正常流水沉积与极端条件下风力作用以及水流与风力作用混合沉积 ,从而揭示了沉积时的古环境特征 ,在岩心 12 .34～ 14.18m段 ,即10 .5 ka前具有低湖面、气候寒冷。

中国北方森林植被主要表土花粉类型对植被的指示性

中国北方森林植被68个表土花粉样品中,主要花粉类型联合指数(A)、超代表性指数(O)、低代表性指数(U)、R值、植被不存在时花粉百分比最大值(Xa)和平均值(Ma)、植被存在时花粉百分比最大值(Xp)和平均值(Mp)的计算表明:胡桃、青檀、禾本科、菊科、莎草科、皂荚等A值较高,O值及U值均较低,对植被指示明显,为适中代表性类型;云杉、冷杉、栎、鼠李、沙枣、落叶松、榆、杨、黄栌、花椒、木犀科、绣线菊、毛茛科、榛等,尽管A值和O值大于0.5,但Xa远低于Mp,R值小于1,对植被指示意义较明显,属低代表性类型;桦、松、蒿、藜科等,A值适中,O值和R值较高,U值较低,但Xa,Xp和Ma值较高,属超代表性类型,对植被有一定的指示意义;其他花粉类型对植被指示性不明显或需进一步研究。花粉百分比与植物盖度关系研究表明,多数在森林中建群或为优势成分的乔木花粉与母体植物呈显著线性相关关系,森林植被中的伴生乔木、灌木和多数草本花粉与植物盖度无明显的线性相关关系。松花粉30%以上,可能有松林存在;云、冷杉林中云杉、冷杉花粉高于20%,无云杉植物存在时云、冷杉花粉低于5%;落叶松林中落叶松花粉低于20%,落叶松在植被中不占优势时花粉百分比低于5%,周围植被无落叶松存在时花粉百分比多低于1%;桦木林中桦树花粉高于40%,无桦属植物存在时桦属花粉多低于5%;栎树林中栎属花粉百分比高于10%,无栎属植物存在时栎属花粉多低于1%;鹅耳枥林中鹅耳枥林花粉低于15%,无鹅耳枥植物存在时鹅耳枥花粉多低于1%;杨树纯林中杨树花粉百分比约0～5%,杨属与其他阔叶树混交时杨花粉不易被记录到;胡桃楸纯林中胡桃花粉所占百分比约为25%～35%,无胡桃属植物存在时胡桃花粉低于1%;青檀林中青檀花粉低于15%,无青檀属植物存在时青檀花粉也不出现;榆树林中榆树花粉约8%～20%,榆树与其他阔叶树混交时榆树花粉低于1%。

内蒙古岱海表层沉积物中孢粉的分布及来源

岱海位于半干旱区东部边缘及东亚夏季风的尾闾区 ,生态环境体系脆弱 ,气候和环境变化敏感 ,是研究环境变化的理想地区。 6 5个湖泊表层及入湖河流冲积物样品的孢粉分析揭示了岱海表层孢粉沉积特征及孢粉来源。岱海表层孢粉主要来源于区域性植被的孢粉 ,其总体特征反映了区域植被的组成 ,但不同部位孢粉组合的差异反映了湖滨当地植被的变化。受沉积环境的影响 ,岱海湖区孢粉浓度总体上要低于入湖河流孢粉浓度 ,湖区中部孢粉浓度最高。岱海孢粉以河流携带的为主 ,同时受风力传播的影响。蒿、藜科、桦、虎榛子等花粉和蕨类孢子以河流搬运的为主 ,松、禾本科及莎草科花粉可能还受风力传播的影响。一些仅在个别样品中出现且百分比很低的花粉类型如豆科、十字花科等还有可能是昆虫。

青海湖的地质构造背景及形成演化

青海湖地区位于 3个构造单元及多条深断裂的交汇部位 ,结构复杂 ,强度较弱。上新世出现断陷 ,中更新世成湖。湖盆可划分为 3个地垒和 3个次级断陷盆地。其形成和演化受中祁连南缘大断裂带、宗务隆山 -青海南山大断裂带和黑马河 -达日大断裂带重新活动及其它NWW ,NW ,NNW ,SN ,NE向断裂的活动及伴随的差异隆升所控制 ,与青藏高原的隆升演化有密切关系 ,尤其是可能与青藏高原发生后造山伸展作用有关的应力场转变造成的负反转构造有重要关系。中中新世夷平面形成以来的新构造活动和青海湖的形成演化具明显的脉动性。中中新世以来的新构造活动可分为 5个阶段 ,青海湖形成演化过程可大致分为 9期。

孢粉记录的岱海盆地1500年以来气候变化

根据岱海盆地 99A孔 1.84m以上地层较高分辨率的孢粉资料 ,运用中国北方部分科属花粉 -气候响应面定量恢复了岱海盆地 15 0 0aB .P .以来的七月平均气温和年均降水量。研究结果表明 ,岱海盆地的气候变化表现出明显的过渡带特征 ,15 0 0aB .P .以来 ,七月平均气温除 15 0 0～ 130 0aB .P .时段外 ,多低于现在 ;15 0 0～ 980aB .P .岱海盆地的气候变化为温干 -冷湿交替 ,980～ 4 0 0aB .P .以凉干 -冷湿交替为特征 ,4 0 0aB .P .以来变为凉干 -温湿的交替。 980aB .P .以来 ,伴人植物草、荨麻花粉增加 ,表明人类活动加剧。是否是人类活动的加剧导致了 4 0 0aB .P .以后岱海盆地气候变化格局的改变 ,值得进一步研究。

全新世以来岱海盆地植被演替和气候变化的孢粉学证据

岱海盆地99A孔11 01m以上地层较高分辨率的孢粉分析揭示了该区12000calaBP以来的植被演替和气候变化.早全新世时期,岱海盆地受冬季风影响强烈,气候波动以冷湿、暖干为主,12000～11000calaBP为以白桦林为主的森林草原植被,气候寒凉湿润;11000～7900calaBP白桦林退缩,气候温干;中全新世时,主要受控于夏季风影响下,气候波动以冷干、暖湿为主,7900～4450calaBP是岱海盆地森林植被发育最好的时期,气候温暖湿润,4450～2900calaBP森林开始退缩,气候温干;2900～0calaBP在气候变凉干和人类活动的影响下,森林植被几近消失.

中国北方几种灌丛群落表土花粉与植被关系研究

中国北方20个典型灌丛群落主要花粉类型的百分比与植被盖度关系表明:除蒿及沙棘外,其它灌丛群落中,优势植物种的花粉百分比多低于20%。灌木花粉对植被的指示性研究表明:皂荚花粉为适中代表性类型,对植被指示明显。苦豆子、霸王柴、荆条、四合木、锦鸡儿、鼠李、绣线菊、虎榛子、榛、白刺、柽柳、柳等为低代表性类型(R值低于0.3),对植被有一定的指示意义;沙棘、蒿属、藜科花粉为超代表性类型(R值高于1或O值高于0.5),对植被也只有一定的指示意义。虎耳草科、豆科花粉对植被指示意义不明显。

MC-ICP-MS测定铀系定年标样的^230Th年龄

本研究利用Neptune Plus型多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测定了U和Th标准溶液的同位素比值及U系定年标样的^(230)Th年龄。结果显示:CRM 112A和Harwell Uraninite-1(HU-1)的234 U/238 U原子比值分别为(52.860±0.042)×10^(-6)(δ234 U=(-38.36±0.77)‰,n=17)和(54.911±0.007)×10-6(δ234 U=(-1.04±0.13)‰,n=27),实验数据在2σ不确定范围内与国际同类实验室一致;NBS Th标准,0.6pg ^(230)Th测试精度优于3‰;5个碳酸盐标准样品76001、GBW04412、RKM-6、RKM-5和RKM-4的230 Th年龄分别为(47 520±220)y、(86 880±340)y、(130 830±550)y、(129 380±480)y和(197 970±1 590)y,与美国明尼苏达大学、西安交通大学同类实验室测定的数据具有良好的重复性。上述数据表明,本实验建立的MC-ICP-MS法230 Th定年技术可应用于中晚更新世以来碳酸盐的U-Th定年与示踪研究。

岱海沉积物元素地球化学特征反映的末次冰期以来季风/干旱过渡区的水热条件变迁

对季风/干旱过渡区封闭湖泊岱海两支沉积物岩芯进行了元素地球化学特征分析。结果揭示,沉积物中易(溶)迁移元素和难(溶)迁移的相对含量及其与铝元素的比值可以很好地表征流域化学风化强度的变化,进而指示盆地的水热状态。过去大约16.2kaB.P.以来,易迁移元素含量以及与铝元素比值较高的几个阶段,如大约14.5～11.7kaB.P.,10.3～9.0kaB.P.,6.7～3.5kaB.P.,3.2～2.6kaB.P.和1.7～1.2kaB.P.代表了岱海盆地化学风化较强、水热条件较好的时期,其中以大约6.7～3.5kaB.P.期间的水热条件最为优越,可以认为是流域气候的适宜期。而沉积物中难(溶)迁移元素在大约14.5kaB.P.前,11.7～10.3ka B.P.,3.5～3.2kaB.P.和2.6～1.7kaB.P.期间以及1.2kaB.P.以来的相对高含量则代表了流域相对较弱的化学风化强度和较为低下的水热状态。大约9.0～6.7kaB.P.期间,沉积物较高的CaO/MgO比值与降低的易迁移元素含量指示了流域较高温度条件以及由此导致的高蒸发率。综合岱海沉积物已有的有机质、碳酸盐、花粉组合、湖面变化等方面的数据,认为岱海盆地末次冰期以来,水热同期的模式涵盖了岱海除大约9.0～6.7kaB.P.外的各个阶段。而大约9.0～6.7kaB.P.期间,季风有效降水与温度变化的不一致现象可能更多地反映了岱海自身的自然环境特点对区域大尺度气候变化的反馈。

岱海沉积记录的季风/干旱过渡区全新世适宜期特征

岱海两支岩芯独立的高分辨率代用指标序列揭示了季风／干旱过渡区全新世适宜期的气候环境特征。研究表明，在约7．9～3．5kaB．P．期间，岱海流域出现植被繁盛、生产力相对增强和降水丰富的状况，显示气候条件相当适宜；而在约10．0～7．6kaB．P．期间，流域气候以相对干燥为特征。这与早先认为的岱海流域全新世初期为适宜期，且降水丰富的结果明显不同。比较岱海与鄂尔多斯-内蒙古高原中部其他湖沼记录，季风／干旱过渡区的气候适宜期基本集中在约8～3kaB．P．的全新世中期，尽管各记录在适宜期的起止时间、表现特征上存在一些差异。这些差异的产生，一方面可能体现了不同的局地地形、植被、水文条件等对区域水热条件的不同反馈，另一方面则可能暗示不同的沉积序列、测年材料之间难以进行精细的对比。沉积序列的连续性、稳定性及高分辨率、测年材料的适用性是进行全新世气候、环境特征研究的前提。

MC-ICPMS高精度测定晚第四纪碳酸盐U-Th年龄

洞穴碳酸盐包括石笋、石钟乳和钙华，其形成和发育具有明显的沉积年轮，记录着珍贵的古环境和古气候信息。精确测定碳酸盐的年龄，建立可靠的时间标尺一直是全球变化研究的核心内容。

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。

玛珥湖与纹泥年代学

火山活动是影响全球变化的重要因素之一，玛珥湖和纹泥年代学是近年来古气候研究的新领域。玛珥湖由于其独特的封闭性及其物化条件，使之成为古环境变迁信息的理想载体。纹泥年代学是高分辨率研究过去全球变化的重要手段。玛珥湖的现存状态可以分为空型、湖型、沼泽型和干枯型。纹泥是某些玛珥湖中比较常见的一种沉积构造，它的形成需要一种精细的平衡。硅藻作为纹泥的一个重要组成部分，对光量、温度和各种无机盐反应敏锐，具有重要的古环境意义。能否制作完好的沉积物薄片是纹泥年代学成功与否的关键，本文对纹泥年代学的具体操作方法做了扼要介绍。中国有广泛的火山分布，其中不乏玛洱湖的存在，对之进行详细研究，不仅可以获得可与黄土、冰芯和深海岩芯相媲美的古气候序列，而且可以解决古气候学中某些难题。

全新世亚洲季风变异与干旱演变及其驱动机制

近年,热带太平洋地区高分辨率气候记录研究对学界普遍接受的气候突变"高纬驱动说"提出质疑,全新世气候突变事件成为全球变化研究的前沿热点。亚洲季风-干旱环境是地球气候系统的关键组成部分,在全球物质和能量循环中起着重要作用。然而,亚洲季风区和干旱区全新世气候突变事件研究仍十分薄弱,百年-年代际气候变率研究尚未展开。本项目选择湖泊沉积和石笋为研究材料,以亚洲季风区和干旱区高分辨率气候记录的关键空白区为重点研究区,开展全新世气候变化的高分辨率、多指标综合集成研究以及多模式、多尺度数值模拟研究,以期查明亚洲季风区和干旱区全新世气候突变事件的结构特征与空间表现、百年-年代际气候变率的时空特征以及现代增温的自然背景,阐明全新世不同时间尺度亚洲季风变异和干旱演变的动力学过程与驱动机制。本项目有望在全新世气候研究领域取得引领性学术成果,在理论认识层面,为理解全新世气候变化机制提出原创性观点;在国家需求层面,为评估和应对全球变化提供科学支撑。

岱海湖泊沉积碳酸盐的高精度铀系测年

应用热电离质谱（ＴＩＭＳ）技术，在样品量极少（０．０１８６－０．１４３ ｇ）的情况下测定了岱海沉积物样品中文石的年龄，其值在（８７４０± ６０１）－（１０４４６±４８９）ａ之间，未校正年龄测量精度２％－３％，校正年龄精度４．７％～９．８％，在误差范围内具有一致性，测年结果结合岱海沉积物在 １０．５ ｋａＢＰ前粒度值突然变大，其频率曲线表现为粗颗粒占优势的单峰～双峰态的特征，似显示了降温、水动力条件减弱、风力作用加强的过程，与前人作出的该阶段处于降温时期且岱海湖面缩小的结论相一致，表明ＴＩＭＳ铀系法测定的年龄是可信的．

最近13万年黄土高原季风变迁的磁化率证据

黄土高原的近代褐土属季风气候条件下的地带性土壤。黄土-古土壤序列中褐土型古土壤和黑垆土的微形态特征及所保存的生物遗存,指示了干湿季节分明和高温与多雨季节相一致的季风气候特点。

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.

末次冰盛期以来东亚季风变化历史——中国北方的地质记录

全球变暖对中国北方气候的影响已经引发了学术界的广泛关注,地质增温期东亚季风变迁历史可为理解未来气候变化提供重要参考.文章主要基于中国北方夏季风边缘带的湖泊、黄土等记录的古植被信息,探讨了末次冰盛期至全新世全球增温过程中东亚季风的变化历史.地质记录显示,末次冰盛期东亚冬季风增强,夏季风减弱,中国北方气候干冷,大部分地区呈现荒漠草原或干草原景观,贺兰山以东沙地的东南边界和现代沙地边界接近或略向东南方向小幅扩张.在由冷转暖的末次冰消期,东亚冬季风逐渐减弱,夏季风逐渐增强,但在快速变冷的Heinrich 1(H1)和Younger Dryas(YD)事件期间,中国北方气候变干.全新世冬季风减弱,夏季风显著增强,季风雨带向西北推进至少300km,中国中东部干旱区范围大幅度缩小,北方喜暖喜湿植物显著增加.从夏季风边缘带的记录看,中全新世夏季风最为强盛.显然,古增温有利于东亚夏季风的增强,从而极大改善中国北方的生态环境.如果全球变暖持续下去,中国北方将变得湿润.与轨道尺度记录相比,高分辨率的古植被记录较为缺乏,全新世气候突变事件以及百年-十年尺度气候旋回尚需深入研究,应作为今后研究的重点.