青藏高原“MIS 4冰进”的^(10)Be地表暴露测年证据

地貌地层证据及绝对测年数据显示,青藏高原及其周边山地在第四纪期间经历了多次显著的冰川进退。深海氧同位素4阶段(MIS 4)作为末次冰期的一个冰阶,全球平均气温降低、大陆冰量增多、海平面下降,零星测年数据显示青藏高原少数几个山地可能在MIS 4冷期出现冰川前进(本文统一用“MIS 4冰进”来指代冰川漂砾暴露测年数据落在MIS 4的冰川前进,但冰进过程本身不一定完全发生在MIS 4期间)。辽阔的青藏高原面上分布着无数高海拔山地,MIS 4冰进是否广泛存在于其他山地?冰川发育的时间过程又是如何?这些问题仍缺乏系统论述。本文统计并重新计算了青藏高原已发表的落在MIS 4及相近年代的冰川漂砾^(10)Be地表暴露年代,进一步运用P-CAAT方法对暴露年代进行细化分析,最终得到12组(即12个地点)落在MIS 4区间的暴露年代数据,这12个地点主要分布在高原的中南部和西部地区,分析得到:(1)MIS 4时期,青藏高原西部、南部、东部与内部地区曾发生过冰川前进,冰进规模西部最大,南部其次,内部最小,可能主要与冰川补给量的多寡有关。(2)青藏高原MIS 4冰进主要受控于北半球夏季太阳辐射与大气CO_(2)浓度的变化以及北半球中纬度西风带的迁移:MIS 5a至MIS 4早期,太阳辐射逐渐下降至最低值,同期CO_(2)浓度也显著降低,高原气温相应降低,同时,北半球高低纬间温度梯度增大,西风增强且位置南移,可能带来较多冬半年(固态)降水,冰川物质积累量增加,导致冰川前进;MIS 4中、晚期,随着夏季太阳辐射进一步增多及CO_(2)浓度的迅速上升,冰川开始快速退缩。

稻城冰帽区更新世冰川测年研究

通过ESR和14C测年对典型冰碛物进行直接和间接定年,并结合冰碛地貌形态和位置,确定稻城冰帽区自中更新世以来经历了6次较大规模的冰川前进,依次与MIS 16、MIS 6、MIS 3中期、MIS 2早期、全球意义上的末次盛冰期(MIS 2)和冰后期对应,冰川作用规模基本上逐渐减小.最早、规模最大的冰川作用发生在570kaBP前后,意味着本段高原面在570kaBP之前已进入了冰冻圈,且自那时起,该区经历了较大规模的抬升作用.全新世到来之前,稻城冰帽全部消失了,它是一个随着气候冷暖波动逐渐后退的过程,不是以死冰的方式突然消亡.值得注意的是,末次冰期大间冰阶中期(MIS 3b)的冰川前进规模超过了末次盛冰期(MIS 2),表明末次冰期最盛期在全球范围内的不同步性.其不同步的原因可能是:MIS 3中期,北半球夏季太阳辐射相对较低,但其海陆分布状况能够诱发较强的南亚夏季风,它给以季风降水为主要补给的海洋性冰川区带来较多的降水,结合该时段较低的温度,有利于冰川较大规模前进;末次盛冰期时,气候严寒,但夏季风微弱,降水稀少,冰川平衡线下降程度反而不及MIS 3b.

甘孜绒坝岔古冰川演化与黄土古土壤对比研究

横断山脉绒坝岔,保留有从倒数第二次冰期到新冰期的较完整的冰川沉积序列.对冰碛物进行了ESR测年,其分别形成于5 6kaBP、新冰期与末次冰期之间、16.3kaBP、18.7kaBP、43.7kaBP以及倒数第二次冰期.TL测年结果显示,甘孜雅砻江江畔阶地黄土从末次冰期之初开始堆积,结合甘孜黄土古土壤序列代用指标的综合分析,发现绒坝岔冰碛物形成年代与甘孜剖面黄土、古土壤沉积年代有较好的对应关系.末次冰盛期(LGM),绒坝岔冰碛垄走向有一次接近90°的改变;末次冰期间冰段,对应于MIS3b,其冰川规模甚至超过了LGM时期.

沙鲁里山更新世冰川作用及西南季风波动对末次冰期冰川作用的影响

地处南亚季风区的沙鲁里山地区保留有丰富的第四纪冰川作用遗迹。文章通过ESR对冰碛物直接定年,结合冰碛地貌形态及其风化程度差异,结果表明沙鲁里山地区可能经历了4次规模较大的冰川作用。它们的ESR年代大约为19～16kaB.P.,48～43kaB.P.,135kaB.P.和571kaB.P.,分别与深海氧同位素第2、第3、第6、第16阶段对应。自沙鲁里山最早冰川作用(571kaB.P.)以后,该区经历了较大规模的抬升作用。MIS2和MIS4期间西南季风微弱,降水稀少,气温严寒,南亚季风区冰川发育受到一定限制。MIS3早期和晚期夏季风强盛,降水丰富,温度较高,水热平衡状况有利于冰川发育;MIS3中期气温较低,夏季风较强盛,降水较丰富,这种冷湿组合的气候条件有利于冰川发育。南亚季风区,MIS3期间的冰川前进规模不亚于甚至在某些区域超过了末次盛冰期,其主要原因可能是受制于夏季风的降水差异。

河流阶地形成过程及其驱动机制再研究

河流阶地的形成是在内因(河流内部动力变化)和外因(低频和高频气候变化、构造运动、基准面变化)共同作用下的结果。受单一气候变化制约的河流阶地发育模式可以解释由于沉积物通量和径流量变化引起的河流堆积-侵蚀过程,但它难以解释形成多级阶地的逐步(或间歇性)下切过程。多级阶地的形成可能同时受到构造抬升和周期性气候变化的制约。由于下切过程的滞后效应,侵蚀和冰川均衡抬升、河谷的侧向侵蚀过程等影响,山地的构造抬升与河谷的下切之间并非一种简单的线性关系,应当慎用河谷的下切速率来代表山地的抬升速率。

基于宇宙成因核素^(10)Be的青藏高原东南部地区末次间冰期以来地表岩石剥蚀速率研究

地表剥蚀速率是衡量地貌演变的一个重要因子。本研究利用原地生成宇宙成因核素10Be对青藏高原东南部地区地表岩石剥蚀速率进行了首次测定。结果显示,自末次间冰期以来,青藏高原东南部地区的地表岩石剥蚀速率不超过60mm/ka,平均剥蚀速率值约为27.1±10.2mm/ka,这一结果与其他高海拔地区基岩剥蚀速率值一致。高原东南部地区地表岩石剥蚀率同时受构造活动和气候尤其降水量等因素的制约。与高原内部干旱、半干旱地区相比,青藏高原东南部地区的剥蚀速率偏大,但均在同一个数量级范围内。高原东南部地区较高原内部干旱区剥蚀速率大的原因主要是由于降水量的差异所致。

川西硕曲河流阶地及其对山地抬升和气候变化的响应

山地抬升和气候变化是影响内陆地区河流地貌发育的两个关键因素,不同地区的河流对它们的响应方式多种多样.位于川西高原西部活动构造区的硕曲河谷下游亚金段保留有6级河流阶地,运用ESR和TL技术对其中T2到T6级阶地的砾石层及邻近的冰碛物进行了测年,并结合阶地沉积物特征分析了阶地对山地抬升和气候变化的响应.结果表明:亚金T2～T6级阶地砾石层均堆积于冰期;阶地基座均形成于间冰期-冰期过渡时段;形成这些阶地的下切过程均开始于冰期晚期,可分别与深海同位素阶段的MIS 2、6、8、14和16阶段晚期相对应.自MIS16阶段晚期以来,硕曲河谷亚金段平均下切速率约为1.22 mm.a-1,小于该地区山地同期平均抬升速率2 mm.a-1,这与"河谷下切速率不大于山地抬升速率"一致.

宇宙成因核素测年方法及其在地球科学中的应用

宇宙成因核素地表暴露测年方法,是近年来迅速发展起来的一种新的同位素地质年代学方法.宇宙成因核素主要是由来源于银河系的宇宙射线与暴露于地表的物质作用形成的,作用机制主要包括裂变、中子捕获和介子反应.产生宇宙成因核素宇宙射线粒子主要是次生快中子、热中子和负慢介子,由于这些宇宙射线粒子在空间分布上的不同,地球上不同纬度、海拔高度和深度处的宇宙成因核素生成速率也表现出较大的差异.地表物质中宇宙成因核素浓度除了受到核素生成速率和地表物质的暴露时间制约外,还与地表侵蚀速率密切相关,此外,地磁场强度、遮蔽、化学风化及样品的几何位置等也会对核素浓度产生一定影响,在求算样品的地表暴露年代时,应对这些因素进行相应的校正.宇宙成因核素地表暴露测年技术的理论和方法日臻完善,目前它已被广泛到第四纪冰川、撞击坑、火山地貌、断层面等地学问题中来.

青藏高原东部牙着库河流阶地研究

构造运动和气候变化是制约内陆地区河流阶地发育的两个关键因素,而不同地区的河流对它们的响应方式多种多样。研究区海子山位于青藏高原东部的沙鲁里山中段,在第四纪期间经历了大幅度构造抬升及第四纪冰川作用。海子山北缘牙着库河谷保留着6级河流阶地,南缘稻城河谷完好地保留着第四纪冰川作用遗迹。本研究运用电子自旋共振技术对牙着库4级高阶地(第3～第6级)的砾石层及稻城河谷的第四纪冰川沉积物进行了测年,并对这4级阶地的形成过程进行了分析。结果表明,牙着库3～6级阶地基座及相应的砾石层均形成于冰消期,分别与深海氧同位素2、6、12、16阶段晚期相对应。待气候进一步变暖而逐渐进入间冰期,海子山冰川消融殆尽,下伏地壳负荷锐减,构造抬升效应的释放结合冰川均衡抬升使得牙着库河谷梯度增大,而同期的河流沉积物通量较小,结果导致流水切割前期加积的沉积物及其下伏基座形成一级新的河流阶地。牙着库河谷自深海氧同位素16阶段后期以来的平均下切速率为0.43mm/a左右,小于海子山的平均抬升速率2mm/a,与"河谷下切速率不大于山地抬升速率"一致。

祁连山东段冷龙岭南麓白水河冰碛物ESR测年研究

白水河是祁连山东段冷龙岭南麓大通河的一条支流 ,在其谷口保存有形态较完整的冰川终碛 .终碛剖面中有将该终碛垄分成两次冰川作用的一推积垄 .此次用 ESR测年技术对采自该剖面中的冰碛物进行了测年研究 ,推积垄前部两个样品测得的 ESR年龄为 73.0 ka,5 5 .8ka;推积垄后部靠近推积垄的一个样品 ,测得 ESR年龄为 36 .7ka.所测得的 ESR年龄与终碛垄沉积的新老关系相一致 .经对 ESR测年结果的误差与其可靠性讨论并结合终碛垄沉积关系和推积垄前后的14 C年龄得出 :推积垄前部的冰碛物为末次冰期早期沉积的 ,与深海氧同位素的 4阶段相对应 ;推积垄后部的冰碛物为末次冰期晚期所沉积的 ,可与深海氧同位素的 2阶段相对应 .此结论也进一步验证以往学者所得出的结论 .说明冰碛物可以用 ESR技术进行测年 .

中国西部山岳冰川MIS3b冰进的初步探讨

对横断山的沙鲁里山、祁连山东段的冷龙岭、天山西段托木尔峰南麓的阿特奥依纳克河流域等3个地区7个研究点的第四纪冰川作用开展了深入研究，应用ESR测年技术在7个研究点特定的地貌部位共获得12个对应于MIS3（56～36kaBP）的测年结果，且年龄基本上都对应于MIS3b（54～44kaBP）．结合已有的研究资料，并对MIS3气候特征进行综合分析，研究表明：MIS3强大的季风环流带来的丰富降水与MIS3b冷阶段的组合是川西高原的沙鲁里山与祁连山东段冷龙岭MIS3b冰进的主要原因，而天山西段阿特奥依纳克河流域MIS3b冰进则是不稳定的西风波动带来的丰富降水所致．这3个地区沉积有该次冰进的冰碛物．

乌鲁木齐河源冰碛物的ESR测年研究

应用ESR测年技术对采自乌鲁木齐河源区上望峰、下望峰与高望峰的冰碛物进行了测年 ,上望峰冰碛年代为 (35± 3 .5)kaBP ;下望峰冰碛 3个年代分别为 (1 71 .1± 1 7)kaBP、(1 76± 1 8)kaBP、(1 84.7± 1 8)kaBP ;高望峰冰碛年代为 (459.7± 46)kaBP .经对ESR测年结果的可靠性讨论并结合地貌地层与已有的1 4C年代、ESR年代数据得出 :上望峰冰碛沉积于MIS 2相对应的末次冰期晚期 ;下望峰冰碛系两次冰川作用沉积的 ,公路之上冰碛于MIS 4相对应的末次冰期早期沉积的 ,以下老的冰碛沉积于MIS 6相对应的冰期 ;河源区最老的冰碛高望峰冰碛形成于MIS 1 2相对应的冰期 .高望峰冰碛年代同时还表明本段天山至少于此时已经上升到与当时冰川气候相耦合的高度 ,进入了冰冻圈 ,开始发育冰川 .

河北任丘剖面河湖相沉积及全新世水文气候事件

河北平原中部任丘剖面厚达12 m的河湖相沉积和多层的泥炭为该地区环境演变研究提供了基础.根据测年结果、沉积物的粒度、磁化率等代用指标分析,重建了该地区11 640 cal.aBP以来的环境演化序列.对粒度、磁化率的变化及其反映的水文气候事件进行了解释.对于东部湿润地区的开放型湖泊而言,粒度仍然可以很好地反映气候干湿变化规律;而在河湖相交替沉积的地区,磁化率有两种赋存机制,在河流相沉积中其赋含在粗粒碎屑物质中,而当湖泊生产力相当旺盛的时候其与平均粒径呈负相关,但是与小于10 μm粒径呈显著正相关.全新世以来该地区经历了3次湖泊扩张时期,年龄分别为9 500～9 050、8 110～7 240、5 670～3 300 cal.aBP.另外,较为明显的河道前进事件有两次,分别发生在9 050～8 110和6 700～6 500 cal.aBP,此时湖泊严重收缩,河道占据原来的湖盆位置.

深圳海岸壶穴的形态及空间分布特征

对广东深圳西冲湾海滩东侧基岩海岸上壶穴的形态特征进行详细测量并对其位置和高程做三角高程测量。结合野外观测结果从经典统计学和空间统计学的角度定量地描述壶穴的形态和空间分布特征及其在基岩海岸发育过程中的地貌作用。研究得出以下结论:西冲海岸壶穴趋向形成于节理、断裂、层面等岩体软弱带,壶穴的形态和分布受这些软弱带控制,但形成于软弱带的具体位置却是随机的;西冲海岸壶穴的形成、扩大和加深实际上是对二级平台产生破坏,但壶穴以现代低潮线为下蚀极限;海岸壶穴是现代海岸动力侵蚀过程的产物,只要动力、岩石条件适合,壶穴随时都可形成;海岸壶穴的形态不仅与流水动力有关,而且与岩石硬度及壶穴发育过程有关;海岸壶穴与河流壶穴一样,可以在形成于各种类型的岩石,起源于各种各样的凹坑;海岸与河流的水动力差异导致了海岸壶穴和河流壶穴形态差异。

横断山地区末次冰期冰碛物石英光释光测年的适应性

为了探讨青藏高原东部地区冰碛物光释光测年的可行性,在横断山脉北部竹庆盆地硬普沟3列侧碛垄上采集了7个样品,提取出38～63μm的石英,用单片再生剂量法(SAR)测量等效剂量(De),并对样品光释光信号的有关物理特性进行了研究.结果表明:SAR程序的循环比在可接受范围之内,热转移信号的贡献<4.2%,不会对研究样品的等效剂量测定产生明显影响.剂量恢复实验表明SAR程序能恢复实验室的已知剂量,说明SAR程序适于所研究样品的等效剂量测定.每个样品的等效剂量都大致呈对称分布,表明样品在埋藏前晒退良好.光释光年代结果(15～60ka BP)显示了较好的内部一致性,并且与地貌关系相符,整体上也与前人的研究结果相一致.

波堆藏布谷地冰碛丘陵形成机制及其环境意义

波堆藏布谷地中分布着大面积的冰碛丘陵, 通过考察发现其个体大小、外形、分布规模及内部砾石组成等方面都与高纬大冰盖外围形成的冰碛丘陵有很大的区别. 以冰川沉积学理论为基础, 从沉积动力学的角度讨论中低纬度波堆藏布谷地中冰碛丘陵的形成机制. 结果表明: 气候变化造成冰川的大面积死冰加之宽阔的河谷、海洋性冰川的特性促使波堆藏布谷中形成如此大面积的冰碛丘陵; 同时,大规模的冰碛丘陵表明气候转暖(抑或变干)的过程是突变的.

摆浪河流域的ESR年代学与祁连山第四纪冰期新认识

摆浪河发源于走廊南山北坡 ,是黑河的一条支流。在河源区保存有六套完整的冰碛和较为完整的阶地序列。应用ESR技术对采自该处较老的第三、第五、第六套冰碛和冰水成因的主阶地上的砾石层与上覆黄土进行了测年研究 ,测试结果分别为 13.4ka、135 .3ka、46 2 .9ka、130 .1ka、130 .2ka。根据测试的结果并结合地貌地层学得出 :380 0m以上“U”型谷中的第一、第二套冰碛为全新世中小冰期、新冰期沉积的冰碛 ;第三套冰碛物是末次冰期晚期沉积的 ,与深海氧同位素 2阶段相对应 ;第五套冰碛物是与深海氧同位素 6阶段相对应的冰期沉积的 ;第六套冰碛物是与深海氧同位素 12阶段相对应冰期沉积的 ;由此推断介于第三套与第五套冰碛之间的第四套冰碛是末次冰期早期沉积的 ,即可与深海氧同位素 4阶段相对应。主阶地与第五套冰碛是同一时期形成的 ,这也与地貌地层学的推断相一致。从此处完整的冰川沉积序列还可以得出 :在更新世中 ,祁连山地区至少存在三次冰期 ,经历四次冰川作用。祁连山部分地段或是整体至少在 46 3ka前就已经抬升到与当时冰期气候相耦合的高度。ESR可以用于河流、冰川沉积物的测年。

三种碎屑颗粒形态定量分析方法的比较及应用

沉积物颗粒的形态是沉积成因分析的主要标志之一。目估对比法是沉积物颗粒圆度分析中常用的方法。目估法直观、简捷,但主观因素影响较大。本文利用计算机图像分析软件Image-ProPlus6.0获取鲍尔斯目估标准颗粒的轮廓,并用3种定量方法测量这些标准颗粒的IPP圆度、轮廓分维数和傅里叶不圆度,然后对比这些圆度的划分标准与目估标准之间的差别,最后用3种圆度测定方法同时测量广东马头山风化坑和河流壶穴中碎屑颗粒的圆度,通过测量结果的对比来评价这3种定量方法的应用效果,检验这些方法能否在实际应用中代替目估方法以区分不同成因的碎屑颗粒。分析表明:目估法的磨圆度标准不是简单地表达颗粒的圆形与否,其中包括了颗粒表面结构的差异;3种定量方法的圆度划分标准很难与目估划分标准完全一致;3种方法所表征的圆度均能区分风化作用和流水侵蚀作用形成的颗粒,因此3种定量方法均可以代替目估方法测量颗粒的圆度;在不强调颗粒表面特征的前提下,IPP圆度的测量方法比其他两种方法更加有效;颗粒形态的分析结果证明河谷壶穴中的颗粒由流水侵蚀作用而成,山顶风化坑中的颗粒由风化作用而成。

南海北部长湾风暴潮贝壳堤的沉积特征及发育模式

南海北部长湾贝壳堤是一典型的风暴潮成因贝壳堤。该贝壳堤的横向、纵向露头和钻孔所显示的地层结构、层理特征、粒度特征、14C测年、物质组成、贝屑种属生境及当地风暴增水高度和地壳升降幅度表明:①贝壳堤由风暴沉积组成,是风暴潮增水期间海岸沉积物堆积的结果,由于堆积在平均高潮面之上,增水退却后不受正常天气下波浪的影响得以保存;②理想剖面由下而上分4个部分:潮滩堆积、激浪带堆积、增水面下波浪堆积和增水面上波浪爬高堆积,各个部分具有不同的沉积特征,分别代表贝壳堤向上增长的各个阶段的沉积环境和风暴作用方式;③风暴潮贝壳堤与非风暴潮贝壳堤不仅在发育过程,而且在沉积结构、粒度特征、贝屑种属、堆积部位、堆积高度及环境意义等方面都有所不同。

“8.2ka BP冷事件”的研究现状展望

统计了全新世早期气候突变事件'8.2 ka BP冷事件', 并对其触发机制及区域气候响应做了较深入的分析. 从各种气候记录的分布情况来看, 全新世早期的这次冷事件是全球性气候事件, 并非是一种局部气候变冷事件. 全新世早期Agassiz和Ojibway阻塞湖在大约8.47 cal ka BP时突然排泄, 可能是造成8.4～8.0 cal ka BP时期北大西洋地区突然降温的主要原因;另外, 8.4～8.0 cal ka BP期间的太阳辐射量减小或太阳活动减弱, 也可能对全新世早期的这次冷事件有一定强化作用. 由于西风带南移和季风环流减弱等原因的影响, 使得这次冷事件区域气候响应有明显的不同, 欧洲的中高纬度地区、东亚地区呈现一种冷干的气候状态;北美洲三分之二的地区降水量减少、风力加强;中美洲、非洲的大部分地区和阿拉伯半岛均以干旱为主;东欧、地中海地区呈现普遍的冷湿气候环境, 亚马逊盆地、智利玻利维亚高原呈现低湿的气候状况.