晚第三纪中国西北干旱化的发展及其与北极冰盖形成演化和青藏高原隆升的关系

对甘肃酉峰晚第三纪红土标准剖面的研究揭示出，该区红土下部（６．２ＭａＢ．Ｐ．前）是红化的土壤物质与其它物质一起经水流搬运（坡积作用为主）再堆积的产物；中部（６．２～３．４ＭａＢ．Ｐ．）未发现再搬运的痕迹，是风尘堆积经风化和频繁地下水位波动作用所形成，不具明显的土壤发生学层次，其中的碳酸盐富积层不是成壤碳酸盐，而与地下水作用密切相关；上部（３４～２．６ＭａＢ．Ｐ．）是典型的风尘堆积－土壤序列。由于中国西北和中亚干旱区的存在是黄河中游风尘堆积的前提条件，该区风尘物质的堆积起始于６．２ＭａＢ．Ｐ．前后标志着源区干旱化的加剧，并已达到相当高的程度。对整个序列的分析表明，源区干旱化程度在６．２～５．４ＭａＢ．Ｐ．期间较高，此后降低，在３．４ＭａＢ．Ｐ．和２．６ＭａＢ．Ｐ．又两次显著增强。上述历史与北极冰盖的起源和演化历史具有高度的一致性，若干重大转变与青藏高原隆升也有时代上的耦合性。本文认为，北极冰盖的形成演化和高原隆升都是中国西北和中亚地区干旱化发展的重要驱动因素，二者对西伯利亚高压的形成和发展的影响及高原对暖湿气流的阻挡可能是导致于旱化的重要途径。

北极冰盖形成对东西太平洋及边缘海古海洋学演化的影响

上新世最重要的古气候事件就是北极冰盖的形成和扩张(3.2—2.5Ma)。根据北极冰盖的形成过程,文中将上新世—早更新世(4.5—1.6Ma)西太平洋暖池核心区ODP807A孔2个浮游有孔虫属种Globigeri-noidesruber和Pulleniatinaobliquiloculata的δ18O(氧同位素)、δ13C(碳同位素)记录数据细分为3个阶段:形成前(4.5—3.2Ma)、形成中(3.2—2.5Ma)和形成后(2.5—1.6Ma)。研究结果表明,北极冰盖形成以来,G.ruber和P.obliquiloculata的δ18O值均呈增大趋势;北极冰盖形成中,G.ruber的δ18O值基本不变,P.obliquiloculata的δ18O值略增大,反映出西太平洋暖池次表层海水受北极冰盖形成的影响更甚;Δδ18O(P-G)(G.ruber和P.obliquiloculata的δ18O的差值)反映出温跃层无明显变化,受北极冰盖形成影响微弱。根据用Ma/Ca值得到的ODP806站SST值(Waraetal.,2005)以及用U3K7'得到的东太平洋ODP847站SST值数据(HerbertandLaura,2010),对北极冰盖形成以来东西太平洋古海洋学演化进行比较发现:冰盖形成以来东西赤道太平洋海水表层温度均有所下降,且东太平洋降温幅度更大;对比同时期的西太平洋ODP807A孔Δδ18O(P-G)与东太平洋ODP847站Δδ18O(T-S)的变化趋势,发现东太平洋温跃层变浅,表明受北极冰盖形成和扩张的影响,东西太平洋温跃层深度梯度增大。对比ODP807A孔与南海南部1143站、南海北部1148站G.ruber的δ18O和δ13C记录,揭示西太平洋边缘海如南海北部和南部受北极冰盖形成的影响有所不同,北部的表层海水温度和生产力水平受冰盖形成的影响更加明显。

南海北部近6Ma以来的氧同位素地层与事件

通过对南海北部大洋钻探ODP1148站位1000余个浮游和底栖有孔虫样品进行稳定同位素分析, 首次在南海将氧同位素地层学应用到距今约3 Ma前, 并揭示了南海北部近6 Ma以来的古海洋学变化. 底栖有孔虫(18O表明南海深层水在约3.1 Ma之前受温暖的太平洋中层水影响较强, 在约3.1～2.5 Ma之间显著降温, 指示了北半球冰盖的形成. 而浮游有孔虫(18O反映的早、中上新世表层水的几次降温可能与南极冰盖波动有关, 只有在约2.2～0.9 Ma之间不可逆转的阶梯状降温才可能是对北半球冰盖形成与增长的响应.