天体轨道参数调控柴达木盆地第四纪盐类资源形成的新模式

盐类资源的形成受沉积盆地、干旱气候和物源补给三个关键因素的控制,以往的研究主要关注构造、沉积环境和物源因素在成盐过程中的作用,而忽视了干旱和极端干旱气候这一关键因素及其与盆地盐层形成的耦合机制。本文以中德联合在柴达木盆地西部察汗斯拉图凹陷获取的科学深钻为例,运用磁学、元素和同位素地球化学等指标反演研究区的水文气候演化历史,并通过时间域、频率域以及系统动力学演化特征等综合分析手段探究了深时气候变化的控盐机制和规律。结果表明,柴达木盆地西部地区自2.7 Ma以来存在2.2~1.95 Ma、1.3~1.1 Ma、0.85~0.65 Ma和0.5~0.3 Ma四次关键的干旱化加剧和盐层发育期;发现在天体轨道倾角低幅和低偏心率值的同步期,会通过促进北半球冰盖扩张调控北半球中高纬西风环流的位置和强度,进而影响柴达木盆地的气候和水文循环,控制盆地内干旱事件的发生和盐层发育。在轨道-亚轨道-千年尺度上,全球冰量和北半球高纬气候变化也显著地控制了柴达木盆地的干旱事件和盐层发育。柴达木盆地多个凹陷区的盐层对比结果进一步表明,这一天体轨道特殊组合控制盆地的干旱事件和盐层发育过程的机制在全盆地具有普适性,促使柴达木盆地多个不同凹陷区尽管盐层发育存在一些差异,但其主要的盐层发育期均集中在上述四个关键时期。研究成果不仅为柴达木盆地乃至其他干旱区的成盐机制和深时发育规律提供了新的理论视角和研究思路,而且为未来结合构造-气候-物源耦合研究,对不同区域盐类资源发育类型和规律进行精细化研究,以及深入探索深时盐层发育规律提供了重要的研究基础。

玉溪遗址多期古洪水的气候背景与周期性

全新世时期形成的连续性古洪积层是追溯古环境信息的可靠记录。重庆市丰都县玉溪遗址存在多期连续的文化层与洪积层,但已有研究并未系统分析该遗址区的古洪水发生机制及其气候背景,并且缺乏基于多期古洪积层的周期性研究。(1)本文基于动物骨屑AMS ^(14)C年代数据,用Bacon程序拟合玉溪遗址剖面的沉积-年代关系,判定玉溪剖面古洪积层形成时段为约6.4 ka BP~7.3 ka BP。(2)古洪水沉积序列的粒度和端元分析结果显示,玉溪古洪积层由细粉砂-粉砂组成,表明古洪积层为溢岸憩流和滞水缓流堆积而成。(3)孢粉组合、磁化率、Rb/Sr和Si/Al比值等环境指标显示,玉溪剖面的古洪水沉积经历了早期湿热、中期温干、晚期暖湿三个阶段,其中古洪积层在温干阶段的沉积速率最大(30 cm·(100a)^(-1)),而且古洪水发生的频率亦高于湿热期。(4)古洪水沉积序列的小波功率谱分布特征表明,玉溪剖面的古洪水存在约30 a的短周期和约350 a的长周期;其长周期与区域性气候冷事件相关、短周期与ENSO事件导致的夏季风异常有关。本文提出的搬运洪积物的三种动力类型、干湿期古洪水的沉积速率差异以及古洪水泛滥的长短周期,对研究新石器早期重庆地区的人地关系和长江上游的洪水发生机制有参考意义。

晚第四纪构造与气候控制下的金沙江支流巴楚河阶地序列

河流阶地的形成过程研究是理解地区气候变化、构造隆升过程的重要手段。巴楚河地处青藏高原东南缘,隶属于金沙江支流水系,两岸阶地发育。因其独特的地理位置,为第四纪以来青藏高原的隆升研究提供了天然场地条件,对该地区金沙江水系的形成演化过程的研究也具有重要补充作用。野外勘查发现,巴楚河发育有四级阶地。对阶地堆积物进行宇宙成因核素测年和光释光测年,得到T1~T4阶地形成时代分别为1.7±0.1 ka、2.3±0.21 ka、4.5±0.5 ka和62.3±2 ka。T4阶地的形成主要为构造活动因素影响,T1~T3阶地的形成和阶地沉积物的堆积主要与气候有关。通过对阶地的拔河高度和形成时代的分析得巴楚河阶地下切速率由慢到快再平稳。研究结果对巴塘地区气候变化及构造运动历史的研究提供重要依据,促进了该地区金沙江水系形成演化的研究,与前人对青藏高原全新世以来隆升过程的研究相互呼应。

XRF和ICP-MS测定风成沉积铜镍锌等9种重金属元素的对比分析

风成沉积的重金属元素对生态环境变化具有指示意义,因此快速、准确地测定其含量显得特别重要。目前,主要通过XRF(X射线荧光光谱)和ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)方法测定重金属元素的含量。文章对四个风成沉积剖面(黄土高原西峰剖面,青藏高原东北部种羊场剖面、泉吉河剖面、依毛剖面)247件样品进行了XRF和ICP-MS分析,并对其中9种重金属元素的含量进行了初步对比分析。结果表明:1. Cu、Ni、Zn的XRF测试结果和ICP-MS测试结果高度一致(Pearson相关系数r大于0.84)。2. Co、Pb的XRF测试结果和ICP-MS测试结果在大多数剖面中具有较好的一致性,但在个别剖面中的一致性较差。3.在种羊场和泉吉河剖面中,Th的XRF测试结果比ICP-MS的测试结果略低。两种方法测得的As的含量在四个剖面中随深度的变化趋势高度一致;As的XRF测试结果明显比ICP-MS的测试结果低,差值可达11.5μg/g(相对于XRF法测定值的变化幅度达214%)。4. Cr和T的XRF测试结果高于ICP-MS的测试结果,两种方法测得的Cr含量的差值达40μg/g。尽管ICP-MS法具有比XRF法更高的精度,但对于Cu、Ni、Zn,采用高效廉价的XRF法能得到与ICP-MS法相媲美的测试结果。5.西峰、种羊场剖面采用XRF法测得的Cu、Ni、Zn、As含量与磁化率呈现相似的变化,表明这些元素亦可指示风成沉积记录的气候环境变化。

滇西南沧源岩溶洞穴硝洞堆积物来源分析

岩溶洞穴是第四纪时期古人类活动的重要场所。开展岩溶洞穴碎屑沉积物的沉积特征及物质来源分析,对其沉积环境演变历史及古人类活动研究都具有重要意义。本文在了解硝洞洞穴及其周围不同沉积物黏土矿物特征的基础上,结合硝洞洞穴沉积物的粒度和矿物学等特征对其物质来源进行了分析。结果表明:硝洞洞穴沉积物的主要来源为洞穴外地表较高处的沉积物,其通过片流作用被带入洞穴内进行堆积。其次,还同时堆积有少量灰岩不溶性物质及其经历进一步风化成壤作用后形成的物质,总体可能存在4次进一步的风化成壤作用。此外,也有洞壁崩塌的石灰岩角砾和岩块参与堆积,总体存在4次大量灰岩角砾或岩块参与堆积过程,而最近一次的堆积作用,显然受到了人类活动的影响。

青藏高原南部玛不错湖面变化及其对气候环境的指示

青藏高原藏南谷地中部的玛不错湖位于印度夏季风和西风影响区内,对气候变化响应敏感。不同年份相同时相的遥感影像反映了湖面的变化特征,是探究区域气候变化的重要对象。湖岸堤和湖成阶地沉积物记录了湖面水位变化的历史,可帮助认识区域古气候的变化和定量重建湖面波动。本文运用ArcGIS遥感解译、AMS ^( 14)C测年和DEM等方法确定玛不错北岸湖岸堤的高程和湖岸阶地的年代,结合湖成阶地剖面的沉积序列指示的湖面变化过程,重建晚更新世以来玛不错湖面的变化过程。S_(7)-S_(4)湖岸堤阶段,14256~13984 a BP之前,玛不错与其南侧的嘎拉错、多庆错为一体,是一个统一的大湖。S_(7)→S_(4),湖平面总体上呈逐渐下降的趋势,玛不错与多庆错、嘎拉错先后分离形成独立湖泊。S_(4)→S_(3)阶段,湖面逐渐上涨,分离的玛不错与嘎拉错重新连为一体,但这个过程持续时间比较短暂。S_(3)-S_(1)阶段,14256~13984 a BP之后,玛不错成为一个独立的湖泊。S_(3)→S_(1)阶段,湖面整体上呈逐渐下降的趋势。综合来看,晚更新世以来玛不错湖面经历了高→低→高→低的变化过程,湖面升降变化主要受区域大气降水和冰川融水的控制,反映了印度季风的强弱变化和全球气候的变化。近十年来遥感解译的湖面变化显示,玛不错2013-2015年期间呈萎缩状态,2016-2018年期间呈扩张状态,反映近年来青藏高原藏南谷地中部的气候有向暖湿化发展的趋势。该认识对于全球气候变暖背景下青藏高原气候环境变化趋势研究领域提供了新的参考。

晚更新世末期白洋淀南部沉积物粒度特征及环境意义

为揭示白洋淀地区晚更新世末期气候环境变化特征与未来演化趋势,通过综合分析白洋淀南部地区ZK02钻孔中的湖泊沉积物粒度组分特征,并且在测年的基础上,对晚更新世末期(26.9 ka B.P.)以来白洋淀的环境气候变化进行综合分析。结果表明:26.9~10.5 ka B.P.期间,该地区以洪冲积沉积为主,气候处于冰期向间冰期过渡阶段,但总体仍比较干燥;10.5~8.3 ka B.P期间,沉积环境以河流相沉积为主,气候比前一阶段温暖湿润;在8.3 ka B.P.至今期间,该地区沉积环境逐渐以湖相沉积为主,气候以温暖湿润的间冰期气候为主,并于全新世中期(约6.6 ka B.P.)达到晚更新世末期以来气候最温暖湿润的时期,随后于3.2 ka B.P.和1.8 ka B.P.前后发生了两次明显的冷干波动,在地质构造与河流变迁的影响下,白洋淀开始萎缩解体,加之受到人类活动的干扰,最终形成了白洋淀湖泊的现代形态格局。综上所述,受季风演化的影响,华北地区末次冰期环境冷干,早全新世开始转湿,中全新世最湿,晚全新世环境转干。这一湖泊演化模式与东亚夏季风的演化模式相似,对于理解人类活动影响下的未来季风演化模式具有重要的参考价值。

九江加积型红土网纹形态特征及其环境意义

【目的】第四纪加积型网纹红土发育具有独特的网纹结构,在长江中下游地区分布较为广泛,是对第四纪环境变化的记录和响应。以往对网纹理化性质关注较多,但对网纹形态特征研究较少,结合理化性质去全面分析网纹特征有利于更为深刻地认识其环境意义。【方法】根据对江西九江网纹红土剖面的网纹形态和理化性质的分析,在理解理化性质可能对形态的影响和网纹化机制的基础上着重讨论了网纹形态特征的环境意义。【结果与结论】(1)该剖面的网纹形态具有较为系统的变化特征,剖面上部的网纹相对较细小,而下部的网纹则相对较粗大;(2)从风化指标ba等和网纹形态指标的对应程度来看,总体上网纹形态与气候由暖湿到冷干的变化趋势具有一定对应性,但网纹形态对气候指示意义具有一定的局限性。

邯东断裂浅部特征及第四纪活动性分析

邯东断裂为太行山山前断裂以东的一条隐伏断裂,是华北平原坳陷区内邯郸凹陷的东界断裂,位于邯郸东部新区规划建设范围内。研究其空间分布特征和活动性对于地震危险性评价及城区重大工程项目选址具有重要意义。本文采用浅层地震勘探、钻孔联合剖面探测和年代学测试方法,对邯东断裂的展布特征及第四纪活动性进行系统研究,共布设跨断裂浅层地震勘探测线6条、钻孔联合地质剖面3条。综合分析表明,邯东断裂为一条近NNE-SSE走向的高角度正断层,倾向W,视倾角约50°~75°。断裂上断点埋深南浅北深,最新活动时代为中更新世晚期。中更新世早期,南段与北段相比较为活跃。

巧家盆地第四纪洪积物沉积阶段及其对小江断裂带北段活动性的指示

通过对巧家盆地第四纪洪积物沉积阶段及其沉积年代进行分析,为小江断裂带北段第四纪活动性研究提供沉积学证据。研究结果表明:巧家盆地形成于早更新世中期,平均断陷速率为0.59 m/ka,共发育了5个洪积相沉积层。第四纪以来小江断裂带北段处于构造平静期与活跃期相互交替的阶段,期间共经历了早更新世中期~1.6 Ma,0.81~0.79 Ma,0.65~0.59 Ma,0.48~0.4 Ma,0.12 Ma至今等5期构造活跃期,其中0.48~0.4 Ma和0.12 Ma至今为小江断裂带北段构造活动最强烈的阶段。小江断裂带北段活动性与新构造运动过程有着密切的成因联系,受控于青藏高原东南缘持续的侧向扩展挤出作用,但相较于断裂带中段活动性偏弱。

新生代亚洲季风的演化过程

陆地和海洋热容量差异会引起风向和降水发生季节性反转形成季风气候。亚洲是世界上季风气候最典型的区域,同时也有最多的受季风气候影响的人口。季风带来的强降水容易诱发多种次生灾害,严重影响着区域内人类社会生产、居住的安全,因而认识亚洲季风的形成过程至关重要。利用将古论今的地学思想,文章旨在阐述亚洲季风的组成,列举影响亚洲季风形成、演化的主要因素,总结亚洲关键地点的沉积记录显示的南亚季风和东亚季风的演化期次。结果表明,在古近纪,印度板块与亚洲大陆南缘发生碰撞,改变了亚洲的海陆分布,导致青藏高原发生初始隆升,南亚和东亚均出现季风性气候。但此时的东亚地区依然主要受行星风系的控制,东亚季风处于孕育阶段,仅呈条带状局部分布在华南板块的南缘,而南亚季风的覆盖面积相对广泛。这可能主要是因为东亚地区的边缘海打开时间明显要晚于南亚地区海陆分布出现的时间。但随着青藏高原在中新世整体隆升并接近现今的海拔高度,亚洲季风全面进入增强阶段,强烈影响区域内的地质演化过程。自中新世中期以来,由于受控于青藏高原隆升、南北极冰盖的发育,亚洲季风经历了多期次的稳定发展阶段。研究成果为科学合理利用季风开展亚洲系统地球科学研究提供了参考。

北大巴山汉江流域地貌特征及其构造意义

北大巴山地区位于青藏高原向东扩张的前缘地带,研究该区域水系流域的构造地貌特征以及构造活动程度的空间分布,探讨研究区的新构造运动和地貌演化阶段,有助于理解该地区地貌演化对青藏高原新生代隆升的响应。同时,也能在一定程度上限定青藏高原向东扩张的范围。基于ASTER GDEM数据,提取了研究区流域的面积高程积分值(HI)及曲线(HC)、标准化河长坡降指标(SL/K)和Hack剖面、流域盆地不对称度(AF)、河谷宽高比(VF)、盆地延伸率(Re)等地貌指数,分析流域地貌特征。结果表明,研究区48个子流域中有46个面积高程积分小于0.5且积分曲线呈“S”型和下凹型,表明北大巴山地区处于地貌演化阶段的壮年-老年期。综合5种地貌指数分析,揭示研究区主要断裂都具有构造活动性,其中宁陕断裂和城口-房县断裂的构造活动性较强,安康断裂的活动性较弱。这表明青藏高原的向东扩张已经影响到了北大巴山地区的构造变形和现代地貌的演化过程。

黄河和长江碎屑物质扩散研究——来自江苏沙脊物源示踪的约束

研究源-汇系统对于理解岩石风化、河流输砂、泥砂沉积以及陆地和海洋沉积过程具有重要意义。我国江苏省东海岸具有丰富的沉积物供应,在某些沿海地段形成了一系列沙脊,是进行沉积物源-汇过程研究的理想沉积记录之一。但目前对其物源区来自哪里还未达成共识。我们利用已发表的碎屑锆石U-Pb年龄和钾长石Pb同位素数据,结合江苏沙脊及其周缘区域的数据结果,详细厘定江苏沙脊的物源区,并运用蒙特卡罗反演模型定量评估江苏沙脊潜在物源区对其物质贡献率。结果表明江苏沙脊北部的碎屑物质主要受大别山(45%)和鲁中山区(24%)的共同影响;黄河(29%)、古黄河(27%)和长江(25%)的碎屑物质对江苏沙脊中部的物质组成起重要影响。江苏沙脊南部的物源主要来自长江(68%)。江苏沙脊的出现得益于黄河和长江这样的大陆尺度的大河搬运了丰富的碎屑物质到下游,南黄海西海岸的平坦地貌有利于保存这些碎屑物质,末次冰期后东亚陆架海动力过程(潮汐、海浪和沿岸流等)持续对其改造,这体现了河流-海洋在塑造河口-海岸地貌中的交互作用。

中国黄土磁性地层研究进展与展望

中国黄土是最重要的第四纪陆相气候记录之一,磁极性地层是建立第四纪黄土年代框架的主要方法之一。本文总结了中国黄土所记录的布容/松山(Brunhes/Matuyama)、加拉米诺(Jaramillo)、奥尔都维(Olduvai)和松山/高斯(Matuyama/Gauss)等几个作为主要定年依据的极性倒转界限的研究结果,并将黄土记录的这些界限位置与深海记录进行了对比。结果发现,不同黄土剖面所记录的各地磁极性倒转界限的位置并不一致,其差异可超过一个黄土-古土壤旋回,且不能用lock-in效应、气候和沉积速率差异、黄土地层划分差异来解释。这些地磁极性界限位置的差异指示极性界限附近的黄土可能经历了不同程度的重磁化。同时,这些差异也导致了不同研究者基于磁极性地层所建立的轨道尺度的黄土年代标尺与深海氧同位素记录的对比存在较大分歧。未来对黄土所记录的地磁场相对古强度(RPI)的研究可望为识别极性倒转界限的真实位置提供依据,并最终解决中国黄土与深海记录轨道尺度对比方案的分歧。

长江三峡及周边地区早期人类的生存环境与生存行为

中国境内古人类活动遗迹的研究对于揭示人类演化进程和史前人类文化具有重要意义。三峡及周边地区发现有一批遗存丰富的早更新世早期的古人类活动遗迹,包括年代由2.48 MaBP到1.54 MaBP间的龙骨坡遗址、建始人遗址、人字洞遗址、元谋人遗址、马圈沟遗址第Ⅰ-Ⅲ文化层等。这些丰富的古人类遗迹,是中国目前所知时代较早的人类活动的证据,蕴含着早期古人类在东亚演化的重要信息。通过分析发现,这些遗址主要分布在中国第二级阶梯,个别地点在第三级阶梯丘陵地带;均位于东部季风区,区域古地貌特征为山地、丘陵环绕的盆地,并濒临河湖,具有与大型水源环境位置相近的特点;植被特征为温暖湿润的亚热带森林或温带针叶阔叶混交林——草原过渡地带。各遗址均出土有丰富的伴生哺乳动物化石,说明当时生态环境良好,可供人类狩猎、采集的动植物资源丰富。在远古原始生境下,人类主动进入洞穴、开发利用洞穴资源,反映了人类对生存空间的开拓和对生活条件的改变。

青藏高原东北缘红寺堡盆地晚更新世沉积物元素地球化学特征及其环境指示意义

红寺堡盆地位于青藏高原东北缘弧形构造带最前缘与鄂尔多斯高原西部的交界位置,区域生态环境脆弱,但由于地表覆盖严重,缺乏完整的露头剖面,一直制约着生态环境演变过程的研究。本文基于红寺堡盆地窑山凹陷ST1钻井序列,采用光释光测年的方法,建立了晚更新世地层年代格架,同时系统分析了70个样品的主量、微量元素组成,依据地球化学指标重建晚更新世以来的气候环境演变过程。研究认为:马兰黄土与萨拉乌苏组的界限年龄约为67.57±7.88 ka,预示着由古湖向风成环境的过渡,区域生态环境逐步恶化。元素地球化学特征也记录了该时期的气候环境变迁过程,CIA值、Al_(2)O_(3)/Na_(2)O、K_(2)O/Na_(2)O值及粘土矿物含量指示了红寺堡盆地晚更新世经历了干旱-温暖-干旱的古气候演化过程;Rb/Zr、Sr/Ba值反映红寺堡盆地萨拉乌苏组沉积时期为封闭的湖盆环境,沉积水体深度自萨拉乌苏组一段开始加深,在萨拉乌苏组二段达到最大深度,萨拉乌苏组三段水体逐步变浅直至马兰黄土沉积时期古湖彻底消亡。该研究成果从元素地球化学的角度为青藏高原东北缘晚更新世地层的沉积环境演化提供了新依据。

全新世以来察尔汗盐湖沉积物的OSL年代学研究

察尔汗盐湖沉积物记录了柴达木盆地晚更新世以来的环境演化信息,但全新世以来沉积剖面的研究比较稀少且相关年代数据也比较缺乏。在察尔汗盐湖别勒滩区段东部,别勒滩区段西部和达布逊区段东部的沉积剖面中各发现2层细碎屑夹层,采集了相应的光释光样品,以研究察尔汗盐湖全新世时期的沉积年代。结果表明,察尔汗盐湖达布逊区段东部剖面(DBX)的2个碎屑层分别形成于6.2 ka(8.90 m)和2.8 ka(1.96 m),别勒滩区段东部剖面的2个碎屑层分别形成于2.9 ka(3.20 m)和0.9 ka(1.40 m),别勒滩区段西部剖面的2个碎屑层分别形成于2.4 ka(3.10 m)和0.7 ka(1.50 m)。由于晚第四纪盐湖沉积松散且易溶造成样品的成分及来源复杂等影响,造成了剖面OSL数据远小于14C、U-Th测年数据(8~9 ka)。3个剖面沉积速率计算表明,察尔汗盐湖达布逊区段沉积速率大于别勒滩区段,而别勒滩区段东部的沉积速率高于西部,察尔汗盐湖与东台吉乃尔盐湖的沉积速率整体上保持一致。

泉州市城市规划区第四纪古环境变化特征研究

为掌握泉州市城市规划区内第四纪地层沉积和古环境的变化特征,以及其与福建省其他沿海地区的差异,该文通过收集、整理泉州城市地质调查、第四纪地质钻探等综合研究成果,初步厘定泉州沿海第四纪地层层序及分布特征,综合分析泉州沿海古环境变化特征,以期为开展泉州城市地下空间规划、地质资源开发利用、海岸带地质环境评价和地质灾害防治等工作提供依据。

晚更新世化石等效剂量标准生长曲线构建

通过分析牙釉质化石自然样品的电子自旋共振(Electron Spin Resonance,ESR)信号强度,可以构建牙釉质标准生长曲线(Standardised Growth Curve,SGC),用以直接获得样品等效剂量(DE)值。但由于不同时段的化石样品石化程度不同,其剂量响应特征也不尽相同,很难建立统一的化石标准生长曲线。本研究通过对32个中晚更新世阶段牙釉质样品ESR信号分析发现,这一时段的样品具有近似的剂量响应,因此在前期工作的基础上尝试采用三种不同方法构建晚更新世化石样品的标准生长曲线,并将获得的化石样品等效剂量与附加剂量法的结果进行了比较,最小偏差在26%内。本文还探讨了建立化石样品标准生长曲线的潜在优势。

长江流域风成黄土研究进展与展望

中国黄土是第四纪古气候–古环境研究的重要载体,除黄土高原外,中国其他地区还零星分布有风成黄土堆积。在长江流域,从上游到下游,分布有川西、金沙江、巫山和下蜀黄土,探讨这些湿润区风成黄土的风尘来源、动力传输过程以及沉积后土壤化过程等可为研究长江流域东亚季风环流特点提供证据,对探究过去湿润区风尘风化固碳过程和效益也具有重要意义。虽然对长江流域各地区黄土已有较多的研究,但是不同地区黄土物源、物质传输过程等方面的相互联系及其在风化固碳中的作用还不清楚。本文在综述了川西、金沙江、巫山、下蜀风尘黄土的形成年代、物源等最新研究进展的基础上,提出川西、巫山、下蜀三地黄土的发育与青藏高原在青藏运动B幕、昆仑-黄河运动和共和运动3个阶段的隆升有重要对应关系;并且发现在冰期和间冰期,长江流域风成黄土的风化程度均比黄土高原黄土强,且在古土壤发育期更强;认为长江流域黄土风化过程对陆地固碳的影响及其与古气候变化的相互关系是今后湿润区黄土研究的重点。