人类从哪里来?——(4)人类演化与古地理、古环境和古气候变化

详细介绍了8 Ma以来全球气候变化的规律,研究表明地球上主要发生过3次冷气候事件:第一次冷气候事件大约发生在距今7 Ma,一股强烈的干冷气流刮过欧洲大陆,穿越赤道地区直达非洲大陆,使得原始森林开始萎缩,面积的缩小导致古猿与人类发生演化分异;第二次冷气候事件大约发生在距今4.2 Ma,那时干冷气候持续发展,非洲大陆的原始森林进一步萎缩,并逐渐演化为稀树草原,出现了南方猿人和傍人;第三次冷气候事件大约发生在距今2.3 Ma,全球气候变化波动较大,冷-暖气候交替发育,地球上出现了真正意义上的人(人属),并逐渐演化成现代人。根据目前的研究,人类的起源和演化与古地理、古环境和古气候变化密切相关,人类演化历史大致可分为7个时期:撒海尔猿人—原初猿人时期、地居猿人时期、南方猿人—傍人时期、能人—鲁道夫人时期、匠人—直立人时期、先驱人—海德堡人时期和智人时期。

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候演化——以永浅1井为例

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候研究对揭示该时期盆内的沉积格局、重建古地理及油气形成与演化具有重要的理论和实践意义。本文以四川盆地中部永浅1井的47件泥岩样品为研究对象,通过主微量元素的变化特征恢复研究区沙溪庙组沉积期的古环境与古气候演化过程。研究结果表明,Sr/Ba比值、Rb/K_(2)O比值、Ca/Mg比值和Ca/(Ca+Fe)比值指示川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期整体为淡水环境,但在沙溪庙组一段沉积中、晚期出现了短暂的水体盐度升高;V/(V+Ni)比值、U/Th值、V/Cr比值与Ni/Co比值指示沙溪庙组沉积期整体为间歇暴露的浅水氧化环境,局部为弱氧化或还原环境;C值、CIA值和Rb/Sr比值等指标显示,沙溪庙组沉积期古气候总体为温暖湿润的气候环境,但期间发生波动性干旱,在温暖湿润和半干旱—半湿润之间频繁波动。多元地球化学参数为川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期的古气候演化和区域性古气候对比提供了新的证据。

扬子地区早志留世古环境、古气候综述

奥陶-志留过渡时期古气候与古环境发生了巨大改变,这一时期的古气候、古环境恢复一直是国际上地质领域研究的热点,近年来随着上扬子地区早志留油气勘探取得突破,国内扬子地区的早志留世的古气候、古环境研究也取得了诸多成果。本文归纳总结了扬子地区早志留世的古气候、古环境研究方法,通过扬子内部多个区域、多种地球化学指标的对比研究,明确了扬子地区早志留世古气候早期气候温暖湿润,水体较深而盐度较低,为还原性环境。晚期转为干旱气候,水体较浅而盐度较高,为次氧-氧化条件。

豫西夹沟铝土矿床古地理环境分析

夹沟铝土矿赋存于奥陶系碳酸盐岩古风化剥蚀面上,含矿层位为上石炭统本溪组,为一大型铝土矿床。查阅前人对该区的研究成果,结合矿区大量基础资料,从矿床地质特征、沉积相、古气候、地球化学、生物生态等多角度开展综合研究,表明该区矿床古地理环境是气候湿热的近海陆交互环境。通过对其古地理环境的分析,提高该区古地理环境研究程度,也为后续矿山开发利用和矿区深部找矿提供指导。

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。

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。

沉积物中黑碳在古环境古气候研究中的应用

黑碳是指生物质或化石燃料不完全燃烧以及岩石风化所产生的一系列含碳物质连续体的统称。其特殊的物理化学性质可对全球气候环境造成显著影响,如加剧温室效应、影响水文循环和碳封存;由于其具有较为稳定的化学性质以及燃烧前后碳同位素分馏小的特征,又使黑碳作为一种载体被应用到地质时间尺度火历史与植被演化重建工作中。通过对黑碳的特征、来源、循环、在沉积物中的提取方法及其在不同时间尺度古环境重建中的应用进行评述,提出了目前黑碳记录在古环境重建中存在的一些问题,如黑碳的降解转化过程对黑碳沉积的影响,以及黑碳年龄具有滞后性,沉积物中黑碳来源及沉积过程的复杂性,地质时间尺度黑碳参与碳循环的角色仍不明确等。另外对未来研究进行了展望:相对于陆地土壤、湖泊、河流、冰川等载体,海洋沉积物中黑碳的研究工作还非常缺乏。自1966年以来,深海钻探计划、国际大洋钻探计划、综合大洋钻探/发现计划航次及我国自主航次在全球海洋获取了大量高质量沉积岩芯,为未来利用黑碳研究新生代以来构造、气候、植被、火乃至人类活动之间的相互作用提供了可能性。

便携式XRF在自贡青龙山恐龙赋存地层古气候环境研究中的应用

近年来,XRF岩心扫描是一种新兴研究方法和手段,具有快速、无损、高分辨率以及不需要样品的预处理等特点,能快速无损获得高分辨率的分析结果,选择具有代表意义及指示意义的元素含量和比值等参数,可进行沉积物物源分析、古洪水事件研究、区域降水量重建、海洋古生产力的估算、流域土壤侵蚀历史及风化状况研究、标志性气候事件的研究等各方面,从而帮助重建古环境或古气候,并取得了十分显著的成果。

浙江中全新世古气候古环境变化与河姆渡古人类

初步讨论了浙江东部中全新世古气候古环境变化及其对河姆渡古人类发展的影响。研究结果表明，中全新世大暖期是促使河姆渡古人类定居、发展和稻作农业在本区出现发展的重要条件，古气候古环境不同变化阶段与河姆渡古人类的发展阶段可以相互对比，而当时近于热带的古气候古环境变化，包括其导致的自然灾害的加强，对河姆渡古人类的生产，生活面貌的变化和发展有深刻影响，特别是缓慢降温后紧接着急剧升温的变化过程是引起人类发展面貌发生重大改变的一个重要因素。

华北地下水古环境意义及古气候变化对地下水形成的影响

华北地下水的同位素和化学组分受补给时期的气候影响指示了过去３．５万ａ的气候变化，其δ１８Ｏ的变化反映出了晚更新世向全新世转变时期的气候变化和晚更新世气温的波动；而在全新世则反映了夏季风带来丰沛降水的湿度变化。据地下水１４Ｃ年龄统计特征结合其它地质记录划分出了地下水的补给期。全新世以来对地下水补给有意义的补给期是６ｋａＢ．Ｐ．左右和４ｋａＢ．Ｐ．左右，而３ｋａＢ．Ｐ．左右地下水补给明显间断，钻孔土壤水ωＣｌ变化说明３ｋａＢ．Ｐ．左右气候干旱对地下水产生重要影响，可能是后期浅部水咸化的主要时期。

中国湖泊沉积物中的粒度变化及其古气候和古环境指示意义

利用湖泊沉积物恢复区域内古气候和古环境的研究中，粒度的指示意义往往具有多种不同的解释。本文通过总结我匡近50个湖泊的粒度研究成果，结合柴达木盆地永海湖和元谋盆地浪巴铺古湖的研究数据，探讨粒度具有多解性的原因，以发现粒度在不同类型湖泊中的变化规律。无论是在短时间尺度、高分辨率，还是在长时间尺度、低分辨率研究中，粒度对于古气候和古环境的解释都具有多解性，但前者粒度的变粗主要指示了降水增多的湿润气候，后者粒度参数的解读要综合考虑湖泊类型与特点、采样点位置、沉积物来源等多重因素的影响；面积和水深均较大的湖泊，如采样点位于湖心深水区，其沉积物粒径变大应首先考虑流域地表侵蚀增强或者“尘暴”爆发导致沉积物来源的变粗，而非干旱气候下的湖泊萎缩事件；面积小而且水深较浅的湖泊，粒度分布的环带状模式影响可延至湖心，但同时必须注意到，降水增多时，地表侵蚀加剧，同样能够把更多粗颗粒带入湖泊甚至湖心，因此这类湖泊粒度的解释存在不确定性，一般可理解为较长时间跨度的粒度变粗和变细分别对应湖泊收缩和扩张，而粒度的突然变粗则指示短时间内的降水增多；采样点的选择对粒度的影响也是显著的，相比来说，湖心水动力和沉积物来源单一，解释也相应单一，而湖滨沉积物则可能受到入湖径流、风成等多重因素影响，解释起来更加复杂。

湖北三峡地区黄陵隆起北缘灯影组微生物碳酸盐岩类型及古环境演化

黄陵隆起北缘震旦系灯影组不仅记录了震旦纪晚期环境与生命的协同演化,而且大量发育微生物碳酸盐岩,成为研究新元古代—古生代转折期古环境的重要对象。文中通过对黄陵隆起北缘震旦系灯影组开展详细的野外勘查及室内岩相分析解释,识别出云质微生物岩、云质微礁岩、云质微屑岩等的9个岩石微类,以云质微生物岩为主。根据微生物碳酸盐岩类型及其组合关系分析,认为发育多种向上变浅的潮下带—潮间带—潮上带沉积序列以及若干颗粒滩、微生物丘构成的米级沉积旋回,并以此为基础详细刻画出4次海侵—海退次级旋回,建立了黄陵隆起北缘震旦纪晚期以潮坪相、丘滩体、颗粒滩为典型沉积特征的浅水碳酸盐岩台地模式。该发育模式与现代微生物碳酸盐岩沉积模式相似,明显特征为凝块石形成于正常浪基面以下的潮下带低能环境,较深于云质层纹石和云质叠层石。综合微生物碳酸盐岩沉积特征、沉积组合特征及沉积相演化规律,认为该地区古环境演化主要受次级海平面波动影响。推测微生物碳酸盐岩的发育程度可能为新元古代氧化事件之后氧含量增高以及微生物大量发育的海洋岩石形成的响应,同时也可能与石板滩生物群的出现和以微生物为食的后生动物演化导致微生物含量减少密切相关。分析黄陵隆起北缘震旦系灯影组微生物碳酸盐岩发育类型,不仅可以约束震旦纪晚期全球海平面变化、古海洋环境演化,而且对于研究早期生命演化具有重要意义,同时可为下一步油气储集层的探索提供有力的依据。

基于测井数据的沁水盆地南部古地理沉积环境恢复与特征分析

煤层的形成及煤层气资源的富集很大程度上取决于聚煤盆地的沉积环境及其古地理特征,聚煤盆地古地理环境的三维空间恢复对于研究煤层气资源的赋存规律及勘探靶区优选至关重要。该文以沁水盆地南部柿庄南区块为研究区,提出基于多维测井数据的聚煤盆地古地理沉积环境三维空间定量恢复方法。首先利用K-means空间聚类方法对研究区煤系地层主要岩性的测井曲线响应特征进行聚类,由此定量识别单井岩性和划分岩层层序格架;进而结合各沉积单元的测井曲线形态特征和岩性组合特点,综合确定沉积环境层序;最后依据研究区1300余口钻井的沉积剖面序列实现聚煤盆地三维沉积相模型的精细构建。结果表明,研究区煤系地层山西组空间上为三角洲平原沉积体系特征,主要发育分流河道、分流间湾、天然堤、决口扇和泥炭沼泽5种沉积微相;泥炭沼泽沉积环境发育的3#煤层平均厚度为6.25 m,其三维空间聚集与覆水深度呈现一定相关性,空间上表现为沿海退方向上煤层逐渐变薄并具有分带特征;局部上受沉积环境影响,东南地区煤层煤质较好且顶部的泥岩、砂质泥岩较厚,有利于煤层气封存,为煤层气资源开发的有利靶区。

新疆乌鲁木齐地区上石炭亚系祁家沟组介形类及其古环境和古地理意义

新疆乌鲁木齐地区上石炭亚系祁家沟组地层出露较完整,沉积序列清晰,古生物化石丰富,但一直以来对祁家沟组的时代多有争论,且介形类研究薄弱。笔者在新疆乌鲁木齐地区祁家沟剖面上石炭亚系祁家沟组中鉴定出的介形类共计11属19种,并系统研究了这些介形类的组合面貌、地层分布,探讨了其古环境和古地理意义。结果表明:(1)根据介形类的组合面貌推断,祁家沟剖面祁家沟组的时代应为晚石炭亚纪莫斯科期—卡西莫夫期;(2)祁家沟组介形类生态类型属于古足目类和光滑速足目类的混合集群,符合构造活动区域的介形类OA1-OA3组合特征;(3)根据介形类的生态组合变化以及沉积学的证据,推断祁家沟剖面祁家沟组整体为滨、浅海沉积,存在海退序列;(4)祁家沟组介形类面貌与同时期的塔里木、准噶尔、中天山以及俄罗斯乌拉尔地区等产出的介形类最为相近,与北美、西欧和华北等板块的介形类也较为相似,表明晚石炭亚纪准噶尔、塔里木等块体聚集,并且距离劳俄大陆较近,所以其可与欧洲、北美板块的介形类进行属种交流。研究结果不仅进一步丰富了祁家沟组的化石材料,也对探索古亚洲洋演化特征和区域矿产开发具有重要的意义。

台湾海峡古环境变迁与南岛语族起源新探

目前,学界普遍认同南岛语族起源于我国台湾地区和东南沿海地区,但关于南岛先民最初如何抵达台湾地区,进而向其他地区扩散,尚存在诸多疑惑。本文同时考虑末次冰消期后的水动型和地动型海平面变化,提出了一种南岛语族起源的可能性:在全新世早期(大约11.7~7.4 kaBP期间),南岛先民在今天的海峡近岸及台湾浅滩区域创造了“原南岛文化”。随着冰消期海平面回升,其栖居地逐渐被淹没,南岛先民被迫后撤到台湾海峡两岸的滨海高地。如今在海峡两岸发现的大坌坑、壳丘头、富国墩等史前文化遗存,都具有海岛环境特征,是“原南岛文化”向不同方向后撤而形成的不同分支。海峡两岸7.4 kaBP的新石器遗址“稀少”是“幸存者偏差”的表现,应该还有不少全新世早期“原南岛文化”遗存淹没在台湾海峡两侧的水下和台湾浅滩一带,有待水下考古的发现。

湘东南桂阳莲塘上泥盆系风暴岩特征及其古地理、古气候意义

湖南省桂阳县莲塘镇石龙村上泥盆统锡矿山组以台地相灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩为主。该组下部发育典型的风暴岩沉积。风暴沉积标志包括:渠铸型、竹叶状砾屑放射状组构、丘状或洼状交错层理、平行层理、递变层理、块状层理。风暴岩包括4种岩相类型:A-具块状层理的"竹叶状"砾屑灰岩(底部为冲刷侵蚀面或冲刷渠),B-具递变层理的砾屑灰岩,C-具丘状、洼状交错层理的砂屑灰岩,D-具均质或水平层理的泥状灰岩。它们组成4种典型的风暴沉积序列:A—D序列、A—C—D序列、B—C—D序列、B—D序列。湘东南上泥盆统风暴岩的首次发现表明晚泥盆世该区位于低纬度的风暴作用带,它对认识泥盆纪的古气候具有重要意义。

辽西北票中晚侏罗世髫髻山组木化石的古气候、古环境和古生态意义

木化石在陆地生态系统古气候、古环境和古生态研究方面具有重要的意义。辽西北票地区中晚侏罗世髫髻山组保存有数量丰富、类型多样且解剖构造保存完好的木化石。基于北票木化石树木年轮、树桩直径等数据计算了木材早材与晚材的比率(E/L),并推算了松柏类树木古树高。通过已有测量的树木年轮直径,应用Niklas(1994)和Mosbrugger(1994)两种方法恢复了化石森林中松柏类树木的古树高约为25m。推断中晚侏罗世的裸子植物森林树木生长的环境为以火山岩和湖相沉积为主,降水丰富。推断髫髻山组属于温暖、湿润、季节性明显的亚热带到暖温带气候,有利于植物的生长与发育。木化石木材组织中呈现的特殊解剖构造包括假轮、创伤树脂道、年轮扭曲、虫孔等,也能够揭示辽西北票中晚侏罗世植物生长过程中的古气候与古环境状况。表明辽西北票地区中晚侏罗世古气候虽然有利于植物生长,但生长期间受到了火山喷发、虫害、大风、降温等多种不利气候变化的影响与干扰。

川北若尔盖高原红原泥炭剖面孢粉记录的晚冰期以来古气候古环境的演变

利用14C测年及孢粉分析方法对位于若尔盖高原的红原泥炭剖面进行了系统研究,重建了若尔盖地区晚冰期以来古环境的演化历史,并识别在此期间发生的主要气候事件。结果表明:该区晚冰期的气候特点为冷偏干或凉偏干,冷暖波动频繁。其中,14.1～13.4、12.4～12.0和10.5～10.0kaBP之间的冷阶段分别对应于OldestDryas、OlderDryas及YoungerDryas事件;发生于12.6～12.4和12.0～10.5kaBP左右的暖阶段分别对应于Bolling及Allerod暖期。YoungerDryas事件之后,气候总体以温湿为主要特征,8.9～8.7和6.1～5.8kaBP之间的明显降温为全新世期间的2次冷事件。孢粉记录所反映的若尔盖地区晚冰期以来的气候演化与全球气候变化具有较好的可比性。

青海湖QH-2000钻孔沉积物粒度组成的古气候古环境意义

据孢粉记录所划分的气候演化阶段,研究了青海湖QH-2000孔沉积物粒度组成的变化.结果表明,冷干和暖湿气候条件下沉积物的粗颗粒组分明显增多;介于二者之间的气候条件下,沉积物的粒径变化相对较平缓. QH-2000孔沉积物粒度的波动特征表明:晚冰期冰川的消融开始于14300aBP左右;博令(B lling)暖期是冰川大量消融的时期,冰融水对青海湖的补给结束于博令暖期的晚期,即12000 aBP左右;新仙女木冷事件和8200aBP左右的冷事件具有突变性的特点.全新世大暖期结束后,气候在转型过程中具有相对冷暖和干湿的快速波动特征;2100-0 aBP间,沉积物粒度的变化特征同人类活动有关.

藏北安多晚侏罗世古环境、古气候与地球化学元素关系研究

藏北安多地区毗邻羌塘盆地南界,属于藏北地层分区。研究区沙木罗组地层为一套稳定的浅海相碎屑岩和碳酸盐岩建造,依次发育风化壳沉积,潮坪相沉积以及混合台地相沉积,有大量生物礁产出。本文通过对沙木罗组地层中采集到的18件样品进行常量、微量元素及碳氧同位素测试,结合沉积相分析,旨在探索本区晚侏罗世古海平面升降、氧化还原条件以及古气候的演化规律。研究发现,Ni、Sr、Cu、V、Cr、Ni/Co及δ^(13)C等变化能反映氧化还原环境的变化,而Mn、Na、Sr/Cu、P、Ti及δ^(18)O和Z值的波动能指示古气候的变化。研究结果表明:研究区的古环境演化共经历了3个阶段:(1)风化壳阶段的强氧化环境;(2)潮坪阶段的半氧化半还原环境;(3)台地区与三期生物礁建造相对应的3次氧化与还原环境转换。古气候演化也经历了3个阶段:(1)风化壳区的干旱气候;(2)潮坪区的半干旱半湿润气候;(3)台地区3次干湿气候的频繁转换,分别与本区的3个造礁期相对应。