长江三角洲长江以北地区全新世以来人地关系的环境考古研究

通过长江三角洲长江以北地区高邮龙虬庄和海安青墩两个新石器时代考古遗址剖面粒度、磁化率、孢粉以及年代学测定,较为全面地分析了该区全新世以来生态环境变化与人类文明兴衰的相互关系,研究结果表明:在有人类活动以前,该区距离海洋较远,但受海面变化影响强烈。此后,气候向暖湿方向发展,7000～6000间的大西洋温暖湿润气候以及3700aB.P.左右期间,该区气候适宜,人类文明在这样的适宜气候条件下得到长足发展。值得注意的是,海安青墩遗址剖面中出现厚达1m多的自然沉积地层,粒度分析以及孢粉分析表明,这一自然沉积地层是4000aB.P.以来的海侵事件所致,正是这次海侵事件,使研究区人类文明得以衰落。

长江口表层沉积物粒度时空分布特征

结合近期长江口558个表层沉积物采样资料,分析了长江口表层沉积物时空分布特性,得到了近期长江口表层沉积物中值粒径和沉积物类型分布特征。横沙以上海域表层沉积物粒径洪枯季变化较小;浑浊带海域洪季粗,枯季细;口外海域则枯季粗,洪季细。横沙以上和口外海域沉积物类型洪枯季变化较小,浑浊带海域沉积物类型变化较复杂。无论洪枯季北港表层沉积物最粗,北槽次之,南槽最小。表层沉积物大小潮变化较小,两次采样平均差别为9.7%;沉积物年际变化随大通流量和输沙量的变化而变化。近十五年来,长江口表层沉积物类型变化较大的区域主要是北支上段、南北港分流口、北槽和南槽浑浊带海域,主要与河槽的自然演变和人类活动有关。结合Pejrup新三角图对长江口各沉积动力环境进行分区,对比各沉积环境亚区的粒度特征,并对黄河口、长江口、珠江口表层沉积物粒度参数进行对比。

索尔库里盆地中-上新世地层特征及其环境意义

对青藏高原东北部索尔库里盆地的索尔库里达板及茫崖剖面进行了地层学研究 ,分析了地层的沉积序列 ,总结了其砂质中粒角砾岩 -含砾砂岩 -泥质粉砂岩的地层结构韵律性特征。地层剖面中有两个完整的韵律组合 ,其上被一厚达 6 6 m的巨砾岩覆盖。结合所产化石 ,其时代为中 -上新世。粒度的截然变化反映了物源区与沉积区高差的变化 ,沉积序列的结构特征反映了其沉积的古地理环境发生了 4次明显的变化 ,推测物源区的青藏高原北部发生了多期隆升事件。分析认为中新世较早时期已有一定程度的隆升 ,经过较长时间的风化剥蚀 ,于中新世晚期发生了一次较为强烈的隆升 ,而最后造成现今宏伟地貌特征的隆升事件发生于上新世后期。

太白山佛爷池湖泊沉积理化分析反映的8000aBP以来环境变化

封闭湖泊沉积物比较完整地记录了环境演化信息,是研究古环境变化的理想材料。通过对太白山佛爷池湖心剖面沉积物样品粒度参数、总有机碳、有机碳同位素、(TiO2/K2O)、碳酸盐含量等气候环境代用指标的分析,结合剖面的岩性特征与14C测年,指出本区气候环境经历了四个变化阶段:(1)8200aBP～5900aBP的温暖潮湿阶段,出现较为适宜的气候;(2)5900aBP～4400aBP气候变得恶劣,较为冷干;(3)4400aBP～2700aBP气候恢复为温湿类型;(4)2700aBP以后气候再一次急剧变冷干,大至到900aBP逐渐变得温湿,与太白山地区现代气候类型相符。

黑泥湾海带养殖区沉积物重金属分布特征与富集机制

为探讨生物群落存在对底床重金属分布的干预作用,在黑泥湾这一典型海带(Laminaria Japonica)养殖区进行表层沉积物取样(20个),采用原子吸收法和原子荧光光谱法等对Zn、Cd、Pb、Cu、Hg、As、Cr以及有机质进行了测定,并通过相关矩阵分析、Hakanson潜在生态危害指数以及层次聚类(Hierarchical ClusterMethod)等方法对该区重金属的分布特征、污染情况以及影响因素进行了探讨和评价,结果表明黑泥湾表层沉积物中重金属分布整体呈现出近岸低、离岸高的趋势.沉积物重金属含量均达到国家Ⅰ类标准,根据Hakanson生态潜在危害评价指数,黑泥湾表层沉积物重金属量值尚不足以对海区生态环境造成危害.就黑泥湾的重金属富集机制而言,Cr、Cu、Pb、Zn 4种重金属具有明显的团聚效应;有机质对本区重金属富集也有重要作用,相对而言,粒度效应不是很明显;本区大规模存在的海带养殖群落对表层沉积物中重金属分布有较大影响.

末次冰期河流下切行为对气候变化的响应模式

末次冰期是距离人类最近的一次冰期,气候异常寒冷且存在高频高幅波动,河流系统如何响应冰期气候的变化值得关注与研究。基于河流系统对气候变化的敏感响应,传统的经典地貌理论认为河流下切在河流阶地形成过程中起着至关重要的作用,河流的下切行为发生在间冰期或者冰期向间冰期的过渡阶段,堆积行为发生于冰期,然而近年来最新的河流地貌研究成果表明,末次冰期河流下切较为普遍。首先对河流阶地形成的传统模式进行总结分析,认为单纯的构造驱动模式存在不合理性,气候也发挥着重要的调节作用;单一的气候变化无法驱动多级且高差较大阶地的形成,地壳抬升往往是必要因素;气候变化是引发河流堆积-下切行为转换形成河流阶地的关键因素。其次通过前人的研究案例总结出末次冰期河流下切行为响应气候变化的三种模式:(1)气候的高度不稳定性引发大规模的洪水事件驱动河流快速下切;(2)快速隆升区气候高频波动叠加构造抬升驱动河流下切;(3)沿海平原地区海平面大幅度下降驱动河流下切。这三种模式对于理解末次冰期河流系统对短尺度高频气候变化的响应以及对河流阶地成因的判断具有十分重要的指导意义。

青藏高原表土的色度特征及其环境意义

颜色是沉积物最明显的物理特征之一,与区域气候条件密切相关。以青藏高原表土为研究对象,通过对表土亮度值（L＊）、红度值（a＊）和黄度值（b＊）的测量以及与研究区现代气候资料的对比,探讨了青藏高原地区表土的色度特征及其环境意义。结果显示,不同区域表土的颜色差异较大,L＊、a＊和b＊的变化范围分别为：39.5-79.5、0.7-12.5和8.7-23.1。对比显示,降水与L＊、a＊或b＊的相关关系较温度更为显著。结合对表土有机质含量、碳酸盐含量和磁化率等指标的测试分析,发现表土中的碳酸盐和有机质是影响L＊的主要因素,可以解释区域降水与L＊之间的负相关关系。基于这些分析推断出不同区域降水的差异可以影响表土的颜色变化。由于颜色测量方便、快捷,因此研究成果可为通过颜色快速判定沉积物的物理性质及其环境特征提供重要参考。

天津三河岛及其周边地区晚全新世沉积环境

坐落于永定新河-潮白新河与蓟运河汇流处的三河岛及其周边潮间带,以其独特的地理位置,记录了中全新世晚期以来直至现代的泥质海岸带变化过程。作者通过全取心浅孔钻探、全站仪高程测量和沉积学综合研究,重建了该地区中全新世晚期以来地层及沉积环境演替过程:中全新世开放潮坪沉积了“灰色单元”砂泥质层,约在2.4 ka cal BP开始转为晚全新世盐沼环境,沉积了“黄色单元”泥质层。近百余年以来,因人类活动加剧,重归开放潮坪环境,堆积了现代淤泥质层。该项研究成果可为了解现代地质环境,预测未来地质环境的变化过程提供科学依据。

碳酸盐台地淹没过程的微相响应——以陕西铜川桃曲坡奥陶系剖面为例

晚奥陶世早期,位于华北板块西南缘的鄂尔多斯盆地南缘发生了一次台地淹没事件,致使鄂尔多斯南缘台地由镶边碳酸盐台地转变为远端变深的缓坡台地。作为这个台地边缘的代表性剖面─陕西铜川桃曲坡中上奥陶统剖面保存了此次碳酸盐台地淹没过程的完整记录。野外观测和室内微相分析表明,这一淹没过程可划分为淹没前阶段、淹没阶段及后淹没阶段三个不同的沉积阶段。淹没界面位于泾河组与金粟山组之间,沉积相由台地边缘礁相突变为陆棚边缘相。(1)淹没前阶段:其建造为泾河组上部沉积,微相主要包括生屑亮晶灰岩、球粒亮晶灰岩、被包壳的生屑亮晶灰岩、内碎屑亮晶砂屑灰岩,台地边缘礁相沉积,指示一种正常浅海台地环境;(2)淹没阶段:其建造为泾河组-金粟山组交界处及金粟山组下部沉积,微相主要为泥晶灰岩、含生屑泥晶灰岩,代表了深水陆棚沉积环境;(3)后淹没阶段:代表性建造为金粟山组中上部及桃曲坡组沉积,主要微相有含生屑泥晶灰岩、稀少的生屑泥晶灰岩和骨针泥灰岩,呈现深水陆棚-斜坡沉积环境。区域资料表明,该台地淹没的主要原因是鄂尔多斯南缘镶边碳酸盐台地受扬子板块向华北板块俯冲消减作用的影响发生阶梯状断裂,造成了台地的最终淹没。桃曲坡剖面自泾河组上部到金粟山组下部的微相组合是对这一宏观过程的微观响应。

鄂尔多斯盆地中西部中新生代构造抬升及演化

通过磷灰石裂变径迹(AFT)分析与热史模拟的方法,探讨了鄂尔多斯盆地中西部地区中新生代构造热演化过程及地质响应。不同构造单元及不同层位样品的AFT年龄结果表明,研究区中生代以来经历2次构造抬升:晚白垩世末—古新世早期(79~65 Ma)和始新世—中新世早期(56~15 Ma);AFT年龄空间对比图表明,研究区抬升冷却具有南早北晚、后期整体抬升的特征。热史模拟结果表明,研究区整体于晚白垩世末期快速冷却抬升,古新世—中新世晚期为缓慢抬升,中新世末以来抬升速率明显加快。研究区中新生代的构造演化过程与周缘构造单元的相互作用密不可分,晚白垩世以来的构造抬升可能与秦岭造山带构造演化有关,新生代以来的构造抬升与盆地周缘裂陷的演化具有一致性,中新世晚期以来的快速抬升可能与青藏高原隆升的远程效应有关。

福建仙山盆地泥炭沉积色度及其环境意义

以福建仙山泥炭沉积物色度为例,分析其与有机碳（TOC）含量的关系,进一步探究泥炭沉积环境的演化历史及原因.结果显示,研究区气候演化大致分3个阶段：岩芯358-280 cm（AD 600-910年）,L＊较低,TOC含量较高,说明植物有机体供应充分,揭示气候相对较干;岩芯280-40 cm（AD 910-1640年）,L＊总体偏高,TOC含量总体偏低,说明此阶段气候总体偏湿润,期间存在干湿波动;岩芯40-0 cm（AD 1640年至今）,L＊迅速转低,TOC含量偏高,表明气候较干燥.仙山泥炭沉积揭示的古气候变化特征是区域环境对中世纪暖期、小冰期和现代暖期等典型气候时段的区域响应,泥炭色度L＊值参数与气候变化的一致性为利用L＊探究区域沉积环境的变化提供了重要参考.

第四纪洞穴次生碳酸盐激光及同位素稀释剂法U-Pb定年

碳酸盐U-Pb年代学具有广阔的应用价值与潜力。近些年同位素稀释剂法和激光原位法碳酸盐U-Pb定年迅速发展,但国内尚未报道利用激光原位法测试的第四纪以来碳酸盐U-Pb年代,碳酸盐U-Pb定年的同位素稀释剂法也亟待开发,在此背景下西安交通大学同位素实验室针对第四纪洞穴次生碳酸盐开展了激光和稀释剂法(LA&ID MC-ICPMS)U-Pb定年方法研究。本研究利用激光法对不同碳酸盐标样进行了测试,获得的U-Pb年代结果与标准值在误差范围内一致;首次报道了三宝洞第四纪洞穴次生碳酸盐的高精度激光U-Pb定年结果,与国外实验室稀释法所得年代可相互印证;讨论了第四纪碳酸盐U-Pb定年初始U系非平衡分馏校正的有关问题,强调了稀释剂法对于δ^(234)U和Pb同位素高精度测试的重要价值;稀释剂法方面,本实验室全流程Pb本底目前能够达到世界一流水平(约10 pg);对于第四纪洞穴次生碳酸盐的初步测试结果(1.14±0.04 Ma, 2σ, n=5, MSWD=1)与国外稀释剂法及本实验室激光法在误差范围内一致,更进一步完善有望提高年代精度。本实验室建立了可靠的较高精度激光法和初步的稀释剂碳酸盐U-Pb定年方法,除了较老的碳酸盐样品以外,还能够对老于64万年的第四纪洞穴次生碳酸盐进行较高精度U-Pb年代学测试,对于早第四纪以来的众多科学问题的进一步研究具有重要意义。