Rodinia超大陆裂解、Sturtian冰期事件和扬子地块东南缘大规模锰成矿作用

扬子地块东南缘是我国南华纪"大塘坡式"沉积型锰矿的重要富集区,南华纪大规模锰矿成矿作用与Rodinia超大陆裂解形成的裂谷盆地、Sturtian冰期-间冰期的气候事件具有密切关系。南华纪裂谷盆地呈北东东向展布,可分为地垒、地堑和次级地垒、地堑,锰矿主要形成于裂谷盆地的地堑区的次级地堑中。Sturtian冰期之后,冰后期经历了小冰期和小间冰期的气候波动,锰矿受这种气候波动影响,推测小冰期的富氧的寒冷海水受温度-密度环流影响进入海底,促使原生氧化锰矿的形成,之后准同生交代形成菱锰矿。冰期(或小冰期)海底的天然气水合物在冰后期(小间冰期)的泄漏促使了菱锰矿的形成。因此华南扬子地块东南缘大规模锰矿成矿作用受原型裂谷盆地和冰期-冰后期气候波动的双重影响。

末次冰期东海嵊山岛黄土粒度端元分析及其环境意义

【目的】东海岛屿晚更新世风尘黄土堆积是我国黄土在东部长三角及外延海域重要的拓展,深化这一区域风尘黄土沉积的物源特征和后期演化问题研究,对于认识晚更新世区域古环境变化尤为重要。【方法】在OSL测年和磁化率测试基础上,基于东海岛屿典型风尘黄土剖面(嵊山岛黄土)的粒度分析,开展了粒度组成的端元分析,探讨了其蕴含的古环境信息。【结果与结论】嵊山岛黄土沉积可提取出3个粒度端元(EM1~EM3),进一步分析发现EM1可能代表通过高空西风气流传输的远源黏粒组分,EM2可能代表以浮尘形式远距离悬浮搬运并随风力减弱而沉降堆积的细粉砂组分,EM3可能代表冬季风驱动下的近地表短距离搬运堆积的粗粉砂组分。粒度端元分析结果表明,高空西风输送的黏粒端元组分和远距离悬浮运移的浮尘端元组分可能是沉积剖面主要粉尘来源;综合年代学结果、百分频率磁化率和颗粒中值粒径等参数分析,认为东海嵊山岛黄土沉积过程在MIS3阶段先后经历暖湿—冷干—暖湿的旋回波动;并且,所记录的MIS3阶段气候波动以及MIS2阶段末次冰盛期和冰消期的古环境变化同深海氧同位素和古海平面变化趋势相对应,说明东海陆架区域该时期环境演变与全球性气候波动相协同。

东北地区末次盛冰期以来孢粉数据库构建技术与应用

孢粉数据库是研究区域尺度的古环境演变历史、古气候变化规律等重要的基础数据。对东北地区末次盛冰期以来71条孢粉序列进行数据处理。首先,重新计算各种属的百分比;其次,校正年代并建立年代序列;最后,以1000年的分辨率插值孢粉序列。由此,构建了标准统一的孢粉数据库,结合GIS技术展示了数据库信息,并重建了东北地区古植被演化的特征。该数据库可有效应用于东北地区古环境演化等研究。

末次间冰期全球气候瞬变模拟与平衡态模拟的对比研究

采用水平分辨率约1°的地球系统模式CESM,本研究开展了末次间冰期129~124 ka的瞬变模拟试验(TGCS-LIG)和127 ka的平衡态切片模拟试验(127ka-LIG),量化了数值试验方案对模拟的末次间冰期全球气候的影响,以期加深理解造成模拟结果与重建数据之间分歧的可能原因。TGCS-LIG试验和127ka-LIG试验均表明:末次间冰期全球年平均温度较工业革命前低,降温幅度分别为0.4℃和0.2℃;在夏季,北半球升温(1.2/1.5℃),而南半球降温(0.9/0.7℃)。就年降水而言,末次间冰期北半球季风区降水增加,南半球季风区降水减少,但存在显著的区域差异。与重建数据相比,TGCS-LIG试验和127ka-LIG试验的模拟-数据符号一致性与均方根误差均相近,但127ka-LIG试验模拟效果略好。TGCS-LIG试验与重建的全球年平均(夏季)海温符号一致性为34.9%~44.7%(36.8%~42.5%),较127ka-LIG偏差约2%~4%(约5%~7%);均方根误差为2.9~3.2℃(2.9~3.4℃),较127ka-LIG试验偏差小于约0.1℃。对于全球年平均降水,TGCS-LIG试验与重建数据的符号一致性为63.8%,略高于127ka-LIG试验(63.1%)。相较于模拟和重建之间的绝对偏差而言,数值试验方案对于改进两者分歧的作用十分有限。需要注意的是,TGCS-LIG试验表明:末次间冰期全球关键气候模态的年际变率在129~124 ka间存在显著的内部变化,其中ENSO年际变率随时间逐渐增强,北半球环状模与南半球环状模的年际变率呈现千年尺度波动的特征;而127ka-LIG试验无法刻画气候模态的时间演变特征。总之,本文研究结果表明,采用平衡模拟试验或是瞬变模拟试验并不是造成末次间冰期模拟-数据分歧的主要原因,但开展高时空分辨率的瞬变模拟试验对研究末次间冰期气候变率具有重要的科学价值。

深沪湾末次冰期以来的地层结构及古环境演变

通过深沪湾高分辨率浅地层剖面声学地层和地质钻孔沉积地层的对比,并结合沉积物的粒度、微体古生物以及AMS14C测年的综合分析,揭示了研究区晚更新世末次冰期以来的地层层序,探讨了深沪湾的古环境演变。深沪湾高分辨率浅地层剖面自上而下划分的5个声学地层单元与钻孔岩芯划分的5个沉积地层单元具有较好的对应关系。8.2 ka BP左右,全新世海侵使得海水进入深沪湾海域,海平面低于现今海平面10~12 m,气候凉爽;7 ka BP左右海水到达现今海平面位置,并于6 ka BP左右到达最高,约比现今海平面高2~3 m,气候温暖湿润,这一时期,近岸大量裸子植物被海水淹没并被沉积物快速掩埋;5 850~5 642 a BP研究区温度降低,该降温活动持续到2 ka BP左右,气候凉爽干燥;2 ka BP以来温度逐渐上升,600 a BP左右有一个相对冷期,之后温度又逐渐上升至现今水平。

从“润广8”谈鲅鱼圈冰期船舶脱浅救助

船舶搁浅时,为避免发生次生灾害,必须快速有效地完成脱浅救助。本文借鉴鲅鱼圈“润广8”轮的成功脱浅案例,详细分析了鲅鱼圈港区冰期船舶脱浅前的准备和脱浅过程的主要工作,总结出鲅鱼圈冰期船舶脱浅的宝贵经验,以期为业界同仁提供技术参考。

南水北调配套工程冰期输水调度分析——以高新管理所为例

南水北调配套工程冰期输水阶段,在明渠、分水口及泵站前池等部位可能出现不同程度的结冰现象。为确保冰期运行安全,规范操作标准与要求、明确调度处置流程显得尤为重要。以高新管理所为例,对冰期输水调度操作方案及工作安排进行阐述分析。

东海嵊山岛末次冰期黄土有机碳同位素特征及其古环境意义

黄土沉积中有机碳同位素组成与古气候关系密切,对研究区域环境演变具有重要意义。本文聚焦我国东海嵊山岛末次冰期黄土地层,在磁化率和元素地球化学指标特征分析基础上,开展有机碳同位素组成特征研究。研究结果表明:嵊山岛黄土沉积剖面有机碳同位素组成波动范围-21.63‰~-27.56‰,平均值为-24.88‰,剖面有机碳同位素组成波动偏正;利用端元法对嵊山岛黄土沉积环境中C_(3)/C_(4)植被相对丰度进行估算,揭示沉积地层记录的植被类型是以C_(3)型植被为主导,C_(4)型植被对沉积地层中有机碳同位素的贡献有限;与南京洞穴石笋、苏禄海海洋沉积以及南极Vostok冰芯氧同位素记录对比,显示末次冰期间冰阶时期嵊山岛黄土沉积中有机碳同位素波动是以C_(3)型植被为主导的植被碳同位素对降水条件改变的响应,降水可能是这一时期黄土沉积中有机碳同位素变化的主要影响因素;在末次冰消期阶段,温度有利于C_(4)植被的发育,导致区域C_(4)型植被丰度有所上升,并对沉积地层中有机碳同位素变动的贡献增加。

天津南部地区末次盛冰期以来下切河谷及沉积相序特征研究

中国河口三角洲地区发育末次盛冰期(LGM=Last Glacial Maximum)下切河谷,为研究天津南部海陆交互作用平原区LGM下切河谷,本文通过钻孔、陡坎剖面调查、遥感解译和高密度电法剖面测量等工作手段,结合AMS14C测年、微体化石(有孔虫和介形类)和孢粉鉴定等测试进行综合研究,研究结果表明该区LGM以来发育3种沉积相序类型:类型Ⅰ(FS-Ⅰ):由下切河道相—湖相—滨海相—海陆交互相(滨海湖沼/潟湖相)—河漫滩相构成;类型Ⅱ(FS-Ⅱ):由下切河道相—湖相—滨海相—河道相—河漫滩相构成;成为下切河谷内不同时期河流序列的叠置;类型Ⅲ(FS-Ⅲ):由LGM硬黏土—湖相—滨海相—海陆交互相(滨海湖沼/潟湖相)—河漫滩相构成。LGM时期古植被以云杉、松、蒿、藜等干冷植物为主,气候干冷;古河道空间格局和古流向受控于基底构造;汊道古河流发育且摆幅较大。与长江三角洲地区对比,该区下切河谷深度(宽约几百米、深20~30 m)及规模远不及前者(宽数十千米、深40~90 m)且不发育强潮河口湾相,原因在于没有开放海和统一的大河口。冰后期海平面上升,古微地貌低洼处受到海侵或地下水位上升湖相或湖沼发育形成全新世海侵基底泥炭,最大海泛面之后,不同微地貌处先后随着河流进积增强成陆,末次盛冰期以来沉积相序地层受控于全球海面变化和区域构造的影响,河海进退和河流摆动是沉积层序形成的直接原因。因研究区缺乏末次盛冰期以来下切河谷及沉积相序特征研究,故本文研究可为该区域末次盛冰期以来地层结构厘定、古环境恢复与演化以及水工环勘察、地下空间资源规划和开发利用等方面提供重要基础资料。

临汾盆地晚冰期至中全新世黄土-古土壤序列的风化特征及指示的气候意义

了解中国北方晚冰期和全新世时期的气候环境变化及其驱动机制,有助于预测未来气候变化的可能情景。基于黄土高原东南缘临汾盆地的黄土-古土壤剖面,在3个AMS14C年代的支持下,通过粒度、磁化率、土壤有机碳以及地球化学元素等指标,重建了临汾盆地晚冰期至中全新世晚期的气候变化历史。结果表明:宋村沟剖面的黄土和古土壤分别处于初等和中等化学风化阶段,而不同地区风成堆积物的化学风化强度存在明显差异,主要受控于东亚夏季风的区域变化。多指标综合分析表明,晚冰期以来临汾盆地的气候演变经历了4个阶段:晚冰期东亚冬季风较强,气候干冷;早全新世东亚夏季风强化,气候向暖湿转变;早中全新世东亚夏季风达到峰值,为最暖湿的适宜期;中全新世晚期东亚夏季风减弱,气候再次转向干冷;临汾盆地的气候变化主要受控于北半球太阳辐射强度和冰量的变化。

末次间冰期亚洲中部干旱区干湿变化的模拟研究

利用国际古气候模拟对比计划第四阶段的多模式结果,分析了末次间冰期亚洲中部干旱区的干湿变化及机制。多模式集合平均结果表明,末次间冰期亚洲中部干旱区年降水减少0.7%,其中中亚地区的年降水减少2.8%,新疆地区年降水增加1.8%。水汽收支方程表明,末次间冰期中亚地区在雨季(冬春季)的降水变化主要与垂直动力项有关,新疆地区在雨季(夏季)的降水变化主要与垂直动力与热力项有关。此外,基于Penman-Montieth方法计算的亚洲中部干旱区的干旱指数在末次间冰期减小约10.2%,表明末次间冰期亚洲中部干旱区气候明显变干且存在旱区扩张的现象,这主要受到潜在蒸散变化的调控。潜在蒸散的增加进一步受到有效能量增加与地面风速增大的调控。本研究从模拟的角度揭示了末次间冰期亚洲中部干旱区干湿变化的可能特征及机制,在一定程度上有助于理解旱区气候在增暖情景下对轨道参数的响应特征。

塔里木地块新元古代冰期事件研究进展

新元古代冰碛岩地层记录了“雪球地球”极端气候事件重要的地质信息。塔里木地块东北缘库鲁克塔格地区、西北缘阿克苏地区和西南缘叶城地区新元古代冰碛岩地层露头发育,是研究新元古代冰期事件的理想基地。文章基于塔里木地块周缘新元古界详实的野外地质调查工作,综合了地层学、同位素年代学、岩石地球化学等研究,聚焦冰碛岩地层沉积时代这一核心问题,建立新元古代冰期格架。冰期事件对比显示,贝义西冰期(库鲁克塔格地区)相当于Kaigas冰期(国际),阿勒通沟冰期(库鲁克塔格地区)、巧恩布拉克冰期(阿克苏地区)、波龙冰期(叶城地区)相当于Sturtian冰期(国际),特瑞爱肯冰期(库鲁克塔格地区)、尤尔美那克冰期(阿克苏地区)、雨塘冰期(叶城地区)相当于Marinoan冰期(国际),汉格尔乔克冰期(库鲁克塔格地区)相当于Gaskiers冰期(国际)。同时基于冰期事件对比关系,建议根据国际地层委员会的最新划分方案将塔里木地块南华系底界调整为与全球性Sturtian冰期沉积底界相当的层位。通过探讨新元古代冰期事件与古老烃源岩发育的耦合关系,分析了新元古界优质烃源岩的发育潜力,指出塔里木地块新元古界具备良好的油气成藏地质条件。塔里木地块新元古代冰期事件的研究,对推进该地块前寒武纪基础地质研究及深层—超深层油气勘探具有重要意义,是介入新元古界基础科学研究的有效切入点。

中国中部高山湖泊记录的小冰期水热配置不同模态

小冰期水热配置模态在中国南北方存在明显差异,敏感响应于气候变化的高山湖泊在小冰期阶段水热变化模式仍缺乏研究。选取中国中部两个高山湖泊——太白山玉皇池与六盘山东海子的沉积物岩心为研究对象,基于总有机碳(TOC)、总有机氮(TN),碳氮比(C/N)等地球化学指标,并结合已发表的水文数据,重建了东海子和玉皇池近2 ka来的水热变化模态。结果显示:近2 ka气候变化主要受太阳辐射影响,在900 AD之前,两个湖泊区域气候同为冷湿,中世纪暖期(900—1300 AD)转为暖干;在小冰期(1300—1800 AD)时期水热组合不同,东海子降水与温度呈同步下降趋势,主要受控于东亚夏季风,而处于东海子东南方向的玉皇池表现为降水的持续增加,可能受加强的印度季风和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的共同影响。

南昌市厚田剖面末次冰期沉积的色度特征及其古环境意义

色度是古环境重建的重要指标之一,常用于黄土高原黄土古气候重建,但其在亚热带湿润区第四纪沉积中的研究十分少见且意义不明。选取鄱阳湖南岸之厚田沙地的沉积剖面为研究对象,进行了色度测试,结合光释光测年结果,将色度参数与其他气候代用指标进行对比,探讨MIS4—MIS2期间的古气候变化特征。结果表明:各色度参数曲线在剖面垂直方向上产生了较大波动,呈现出干冷→暖湿→干冷的多个冷暖震荡。其中L^(*)值曲线的波峰段主要集中在沙丘砂层(HT6、HT4、HT1),指示MIS4阶段、MIS3b阶段和MIS2晚期阶段为干燥寒冷的气候环境,冬季风增强;a^(*)、b^(*)、C^(*)和h^(*)值曲线的波峰段主要集中在砂质古土壤层(HT5、HT3、HT2),指示MIS3c阶段、MIS3a阶段和MIS2早期阶段为温暖湿润的气候环境,夏季风增强,反映了该区域在末次冰期受冬季风和夏季风交替影响的气候演变格局。

新元古代冰期及其年代

新元古代在全球范围内出现了几期冰期事件,称之为“雪球地球”事件。这种剧烈的环境变化带来此后地球上生命演化的一次飞跃。“雪球地球”事件的核心是全球冰期的同时性,需要同位素地质年代学的证据。新元古代末期两次主要的冰期事件是Marinoan冰期和Sturtian冰期,其中Marinoan冰期结束于635Ma;Sturtian冰期可能发生在710～720Ma,已发表的年龄数据限定它在670Ma之前结束。Marinoan冰期后的Gaskiers冰期发生在580～590Ma。对华南的古城、铁丝坳、长安组、江口组等进行进一步精确定年,将对限定Sturtian冰期持续时间和Cryogenian、南华系的下限年龄具有重要意义。

九江市蓼花剖面末次冰期中晚期沉积的粒度端元特征与气候变化

鄱阳湖湖滨地区广泛分布着晚第四纪风沙沉积序列。在星子县沙岭沙山进行野外调查后选择蓼花剖面开展工作,测试了地质时代和粒度,对粒度结果使用端元分析模型进行研究,探讨该区域末次冰期中晚期的气候变化规律。结果显示:该剖面由湖相-古土壤-沙丘砂等沉积相叠覆堆积组成,形成于末次冰期中晚期(48.8—17.1 ka)。端元分析模型将粒度数据分解出3个不同的粒度端元,不同端元组分在垂向上呈峰谷交替的旋回变化,EM1代表粉砂端元组分,峰值对应湖相和古土壤发育时期;EM2和EM3代表中砂—粗砂端元组分,峰值对应沙丘砂发育期,这些峰谷交替变化的规律指示了末次冰期的季风演变以及气候波动变化,万年尺度上表现为LH10(48.8—39.9 ka)和LH3~LH5(28.1—17.1 ka)的冬季风强盛期,分别对应深海氧同位素的MIS3b和MIS2阶段。LH6~LH9(39.9—28.1 ka)为温暖的夏季风时期,对应深海氧同位素的MIS3a阶段。这些变化与YZ洞石笋氧同位素以及格陵兰冰心有良好的对应,与全球气候变化基本一致。

南水北调中线干线冰期输水动态调度初探

为保障输水运行安全,南水北调中线安阳河以北段针对冰期通常采取高水位、小流量、低流速的输水模式,导致下游供水量较正常输水期大幅度减少,既影响工程效益发挥,也使得冬季水量供需矛盾日益凸显。基于历史观测数据和冰情发展规律,在2021—2022年度冰期输水期间,中线工程首次采用动态调度、优化控制的方式,预测研判气温、水温、冰情发展,采取相宜的调度模式,科学增加输水的时间和范围,在安全平稳完成冰期输水任务的同时,冬季3个月安阳河以下实际供水量较同期计划增加3.38亿m^(3),动态调度实效显著。

极端寒潮天气下胶东调水工程烟台段明渠冰期输水研究

气温骤降,寒潮天气给调水工程的调度控制和运行管理带来极大的困难。文章以胶东调水工程烟台段明渠为例,探讨了极端寒潮天气下冰期输水工作,通过分析渠道的冰情特性,研究渠道水位和流量匹配情况,提出了冰期输水冰情防治和运行控制等方面的建议,总结了冰期输水调度运行的经验与规律,为以后冰期调度运行提供借鉴。

南水北调中线总干渠冰期输水运行实践分析

南水北调中线总干渠安阳河以北段输水明渠在冬季受寒冷气温影响,会有不同程度的冰情出现,影响输水运行控制和输水效率。为有力推动南水北调中线后续工程高质量发展,缓解冰期输水供需矛盾,基于近年来冬季冰情原型观测数据和冰期输水调度运行实践,对中线总干渠冬季冰情演化特征规律、当前冰期输水调度方式以及保障措施效果进行了系统分析。结果显示:①中线总干渠冬季冰情发生范围基本为石家庄以北段,南北渠池冻融状态不同步;主要冰情为岸冰和流冰,发生冰塞风险概率较低;冰期输水时间偏短,较大范围冰盖持续时间一般不超过1个月。②目前中线工程冬季采取的小流量、高水位浮冰盖下输水运行模式,具有安全性高、气象条件适应性好的特点,但渠道的输水能力将大幅受限。③中线工程采取的以防为主,“拦、扰、融、排、捞”一体化冰凌防控措施和各项管理措施行之有效,可供类似输水工程冰期输水运行借鉴。

四川盆地及周缘前震旦系裂谷特征与油气地质意义

四川盆地及周缘已被证实发育较大规模的前震旦系裂谷,但其在盆地内部的展布及发育特征尚不明确,因此在一定程度上制约了对盆地深部构造格局的认识。为此,在前人研究的基础上,利用最新的重磁电资料,通过联合解译和小子域滤波等新技术对新元古界构造形态进行了研究,同时结合区域地震大剖面的精细解释并辅以航磁资料进行验证,分析了新元古代裂谷的特征及其对上覆地层的沉积控制作用。研究结果表明:①盆地内部自西北至东南共发育3条近乎平行的前震旦系裂谷,其中以川中裂谷规模最大;②裂谷内部发育一系列与裂谷走向近平行的次级正断层,将裂谷内部结构复杂化,形成一系列断陷;③裂谷内断层在平面上呈平行/斜列式、相向/相背平行式及同向平行式组合,对应在剖面上呈阶梯式、垒堑式、地堑式及铲式半地堑式等组合特征;④盆地东北部盆缘露头揭示南华系—陡山沱组在裂谷内发育冰期—间冰期交互沉积,主要为三角洲、陆棚与斜坡盆地相碎屑岩和冰碛岩。结论认为,应用重磁联合解译+井震资料修订+露头剖面验证的新方法,证实四川盆地前震旦系裂谷的存在,且南华纪裂谷边界(主干)断裂控制了上覆地层沉积古地理格局和坡折带的发育,部分裂谷控制了寒武系或早古生界沉积中心的分布,并对后期沉降中心、构造圈闭的形成以及含油气系统有着极为重要的影响。