中国西风区伊犁盆地塔勒德黄土-古土壤元素地球化学特征及环境意义

通过对新疆伊犁盆地塔勒德探井黄土-古土壤沉积物中常量、微量元素及其相关指标和参数的分析,讨论了西风区黄土-古土壤序列中各元素的分异规律及其与沉积环境之间的关系。结果表明塔勒德黄土-古土壤序列各层位中常量元素含量均表现出SiO_2>Al_2O_3>CaO>Fe_2O_3>MgO>Na_2O>K_2O的变化特征;微量元素Rb,Sr,Sc,Ni,Cu,Ga,Mo,Y,Pb和Th在(弱)古土壤层、黄土层中相对下伏黄土L_2层富集,而Zr,Cs,Nd和La在(弱)古土壤层中有不同程度的亏损。塔勒德黄土-古上壤的相关地球化学参数在整个研究地层序列中,黄土与古土壤之间分异并不显著,地球化学特征反映了受西风区影响的伊犁盆地黄土和古土壤形成时期其有效湿度较黄土高原同期小,形成环境更为干旱,具有其显著的区域特征。伊犁盆地黄土剖面元素地球化学特征主要受物质来源和气候环境的控制,当黄土物质具有相同来源时,其元素地球化学特征可以作为区域气候环境变化的良好代用指标。

中国庐山晚第四纪沉积地层同位素的环境示踪及表层过程

通过对庐山（1997-2009）进行科学考察及深入研究，取得大校场沟口晚第四纪剖面地层的Rb—Sr-O稳定同位素的丰度检测数值，采用系统分析及综合研究将沉积地层划分为冰期一间冰期一冰缘期一冰后期的气候演化旋回：冰期阶段平均温度为-6．9℃，降水量约为550．1～1283．5mm；间冰期阶段平均温度约为8．O℃，降水量约为1650．2mm；冰缘期阶段平均温度约为0。5℃，降水量为1600．Omm，其惯性升温时年降水量可能为1650．2ram；冰后期阶段在其初期高温期年平均温度（温度负涨落现象未计算在内）为11．8℃，高温期年降水量约为1650．2mm；现代年平均温度为11．5℃，现代年降水量为1833．6mm。这是庐山地区首次在大校场沟口剖面获得的系统气候变化资料，可以为山地气候演化和区域响应与全球变化的分析提供新的科学信息。

植物微体遗存分析在第四纪环境研究中的应用:综述与展望

以孢粉、植硅体等为代表的植物微体遗存由于其分布广泛,容易保存,可反映母体植物类型的优点,在第四纪环境研究中得到了广泛应用。本文介绍了植物微体遗存的概念、常见类型,以及它们的提取方法和原理,综述了利用植物微体遗存重建古环境的传统方法和近年来发展的几种古植被与古气候定量重建方法,最后简述了植物微体遗存在年代测定、稳定同位素分析研究上的应用进展与实例。文末指出了现有研究方法的问题与不足,并对今后的多代用指标的综合研究提出了展望。

西安地区城镇扩展及其生态环境效应研究

论文以西安地区为研究区,基于1988年和2003年两期LandsatTM影像,采用监督分类法提取了该区15年间城镇扩展变化,并利用土地利用面积转移矩阵分析了城镇用地与其它土地利用类型转化的关系,此外,结合社会经济统计资料探讨了城镇扩展的生态环境效应。结果表明:①城镇面积1988年为59711.31hm2,而到了2003年为75043.53hm2,其增幅达25.68%;②城镇的新增面积主要是由耕地、未利用地、果园和水体转化而来;③城镇扩展的生态环境效应在该地区集中表现为水资源污染、城市“热岛效应”、地面沉降以及地裂缝等环境问题。

钻探揭示的青藏高原东北部黄土地层与第四纪气候变化

青藏高原地表侵蚀强烈，不利于保存连续的第四纪松散沉积物，难以获得良好的高原环境变化记录。在青藏高原东北部的西宁-互助地区，堆积着厚层黄土，是认识高原第四纪环境演化和气候变化重要的信息载体。但是，由于次生黄土披覆较厚，露头剖面不完整，长久以来，对这套风成沉积没有进行过全面细致的研究。根据钻探岩芯揭示的土壤地层、磁性地层以及磁化率变化，初步认为青藏高原东北部厚层黄土堆积底界的年代大约为2．0Ma。黄土-古土壤序列可以与黄土高原中部的标准黄土地层对比，但青藏高原黄土有着更为复杂的沉积和侵蚀过程。在具有较好年代学控制的基础上，可以重建第四纪气候变化的某些细节。在冰期-间冰期时间尺度，青藏高原第四纪气候变化与中国北方气候变化对应，但是，在早更新世青藏高原古气候变化有幅度大和频率高的特点。根据与标准黄土堆积的时间序列对比，在距今129～71ka，254～188ka，334～279ka，428～385ka，576～471ka，670～658ka，748～706ka，788～760ka，883～853ka，1000～967ka，和1120～1061ka等时间段，青藏高原东北部古气候相对温暖湿润；其间厚层的黄土／砂层堆积，即71～12ka，188～130ka，380—334ka，471—428ka，658～576ka，853～788ka，1273～1265ka和1727～1640ka等时间段则反映了寒冷干燥的气候，可能与冰川发育对应。对高原黄土堆积的环境替代性指标的深入研究，不仅可以揭示古气候变化过程，而且可能为研究青藏高原冰川变化提供有价值的线索。

西安蓝田杨家湾黄土中第一层古土壤(S_1)元素含量与环境

研究地区处在关中平原的中南部,蓝田杨家湾剖面距西安市东约50km。在第一层古土壤(S_1)剖面中以10cm间隔采样,共采集样品41个。利用X-荧光元素分析仪进行了元素分析,根据野外观测确定了Fe_2O_3和CaCO_3的迁移深度、风化淋滤黄土的分层及厚度。野外观察识别出了S_1古土壤粘化层之下发育了深部风化黄土层,当时风化淋滤深度比现今大约2m;该层土壤剖面可分为粘化层(Bt)、含红色铁质粘粒胶膜的风化黄土层(Cs)、不含红色铁质粘粒胶膜的风化黄土层(Cl)和CaCO_3结核淀积层(Ck),剖面构成为Bt-Cs-Cl-Ck型。实验结果表明,S_1粘化层中SiO_2,Al_2O_3和Fe_2O_3平均含量分别为63.97%,15.33%和6.03%,比下部的风化淋滤黄土层高,显示有一定的富集。S_1古土壤的CIA平均值为69.25,表明S_1古土壤的风化程度中等,红色铁质粘粒胶膜的明显迁移指示当时达到了酸性风化阶段。蓝田杨家湾S_1土壤剖面中Fe_2O_3和CaCO_3的分布特征及风化黄土层的发育指示该层土壤为亚热带黄棕壤,属于酸性淋溶土壤,当时该区为亚热带气候,年均降水量和年均温度比现今明显高。S_1古土壤发育时东亚夏季风活动显著增强,并能够较频繁越过秦岭山脉,给该地区带来了丰富的降水。

中国黄土^(10)Be重建古地磁场变化史的初步研究

针对黄土磁性记录重建古地磁场变迁及黄土^(10)Be示踪古地磁场变化史的问题,提出了将黄土磁化率作为黄土^(10)Be浓度受气候因素(降水和降尘)影响部分的代用指标,以及分离黄土^(10)Be浓度中受地磁场调制和受气候影响的不同组分的思路。在平均值概念(MVC)基础上,引入了气候修正因子,进一步消除了气候因素对^(10)Be浓度变化的影响;从西峰和洛川黄土剖面的^(10)Be记录重建了过去80 ka、130 ka及700~900 ka大气^(10)Be产率史,有助于解决中国黄土^(10)Be环境示踪和重建全球古地磁场变化史的科学难题。

中国庐山地区大校场晚第四纪沉积年龄测定及层序地层学

通过庐山科学考察(1997—2009)对大校场沟口晚第四纪剖面地层进行精细研究,采用古地磁、电子自旋共振(ESR)、36Cl、释光法等多种仪器测年方法的分析,建立了完整剖面的全时段地层的自400 ka.B.P.以来的系列年龄数据,与之相对应识别出Biwa-III(320 ka.B.P.)事件、Biwa-II(260 ka.B.P.)事件、Biwa-I(180 ka.B.P.)事件(因铁盘扰动影响缺失)、Blake(100 ka.B.P.)事件、Laschamp(20 ka.B.P.)事件(因表层活动影响未发育)等古地磁极性事件,结合层序地层和层型特征及沉积环境将剖面地层由早至晚划分为4个发展旋回阶段:I阶段为冰期(400～200 ka.B.P.)气候时期,II阶段为间冰期(200～100 ka.B.P.)气候时期,III阶段为冰缘期(100～10 ka.B.P.)气候时期,IV阶段为冰后期(10～0 ka.B.P.)气候时期。

西安地区S_4古土壤剖面中古水分指标与水环境研究

通过野外调查和实验分析,在西安蓝田安村黄土剖面S_4古土壤剖面中发现了具有指示当时土壤水分含量、地下水富集和水分循环的铁锰结核、针铁矿[α-FeO(OH)],在西安地区确定了风化淋滤黄土层和显著迁出了土壤黏化层的CaCO_3结核淀积层。针铁矿呈褐黄色薄膜分布于土体表面,含量可达3.3%。铁锰结核呈黑褐色球形,电镜下多呈结晶粒状,铁锰成分含量很高。针铁矿和铁锰结核富集层厚0.6m,形成于紧靠地下水的位置。通过研究提出了铁锰结核和风化淋滤黄土层及CaCO_3结核淀积层可作为恢复土壤古水分含量的重要指标。针铁矿、铁锰结核和风化淋滤黄土层的形成以及CaCO_3结核与红色铁质胶膜的迁移深度指示,在S_4古土壤发育时期,西安地区为亚热带气候,当时年平均气温为15~16℃,年平均降水量在900~1000mm之间。那时秦岭失去了亚热带与温带气候分界线的作用。在S_4古土壤发育时期,西安地区土壤重力水分布深度达到了3.3m,当时土壤水在经过蒸发与蒸腾消耗之后,3.3m深度范围内剩余的土壤平均含水量一般为25%左右,在针铁矿和与铁锰结核发育层位含水量接近饱和(50%左右)。当时土壤水分非常充足,水分循环正常,水分平衡为正,有较多水分补给地下水,适于茂盛森林植被发育。本文所确定的古含水量指标为国内外第四纪土壤含水量、水分存在形式与水循环研究提供了标准和方法。

长期地温监测在地球科学研究中的重要意义

地球系统包含大气圈、岩石圈、水圈、生物圈等多圈层内部和圈层之间千变万化的地质、物理、化学、生物等作用过程和相互制约,基本上所有的作用和制约过程都伴随着能量传递,因而与温度有着密切联系。随着全球气候变化的加剧,大气温度和海洋温度变化已经引起人们的广泛关注,而地温变化及其在地球系统研究中的作用还没得到应有的重视。作者从地表温度对大气热力学状态的可能影响、地温变化与古气候变化的关系、地温异常与地震的可能联系、人类活动对地温的影响等角度论述长期地温监测在地球科学研究中的重要意义,建议采取措施确实加强地温监测与研究,以适应地球系统研究的需要,促进相关地球科学研究领域更快、更深入地发展。

地球关键带土壤微生物介导有机碳转化研究进展

地球关键带是大气圈、生物圈、土壤圈、水圈、岩石圈高度交汇和相互作用的地球表层复杂系统,也是联结气候系统-地表过程-地球深部过程物质和能量循环的重要桥梁,微生物在地球关键带碳循环中扮演着重要角色,认识地球关键带结构与功能,阐明关键带土壤微生物介导的碳转化过程是当前关键带研究热点之一。本研究首先介绍地球关键带的结构与范畴,以及土壤微生物结构特征、微生物驱动的土壤碳循环研究进展;然后指出当前工作仍停留在地球关键带的基本结构认识和土壤碳储量特征描述上,建议从关键带整体框架出发,沿垂直方向综合考虑从植物冠层到基岩之间的碳循环过程,联合使用多种技术方法,将短期高频次观测和长期定位观测相结合,重视长时间尺度下土壤有机碳对全球变化和人类活动的响应及反馈机制,特别关注土壤碳在关键带各界面的微生物驱动过程及其迁移转化规律;最后在考虑地球大数据科学工程和全球碳排放路径等时代因素的背景下,开展大气、植被、土壤、微生物、基岩、地下水等多界面、多过程、多时间尺度的同步观测和系统性研究,为地球关键带土壤碳循环模型优化及气候变化预测提供科学依据,也为我国“双碳”目标提供理论支撑。

宇宙成因核素^(10)Be的地球化学行为及其在黄土示踪研究中的应用

^(10)Be是一种典型的长寿命宇宙成因核素,对其在自然界中的分布规律、迁移形式和赋存状态等地球化学行为特征的研究,是利用沉积物^(10)Be记录进行定年和环境示踪研究的理论基础。其中明确^(10)Be在不同沉积物中的赋存状态是研究^(10)Be保存性的基础,而^(10)Be在固相和液相介质中的分配系数Kd则主要反映了^(10)Be在固相和液相中的迁移能力,对研究自然界不同沉积物中^(10)Be的迁移性至关重要,直接影响到沉积物中^(10)Be环境示踪研究的有效性。本文尝试总结了大气成因^(10)Be在海洋、河流沉积物和土壤中的赋存状态,分析了^(10)Be分配系数Kd的分布范围及其主要控制因素。在此基础上以土壤中^(10)Be的分布特征、迁移规律及影响因素研究为参考实例,对比分析了目前已有对黄土-古土壤序列中^(10)Be地球化学行为研究取得的主要成果,建议未来应从地球化学机制方面进一步加强对黄土地层序列^(10)Be分布特征、浓度变化规律及可能影响因素的综合研究,为黄土^(10)Be示踪研究提供更全面的理论依据。

苏北-南黄海西部第四纪长江埋藏古河道分布研究进展

长江作为连接青藏高原与西太平洋边缘海的最重要水系之一,其形成演化研究备受学者关注.详细梳理了近几十年来苏北-南黄海西部埋藏古河道的相关研究成果,对本区第四纪以来长江古河道的埋藏分布状况进行了综述.研究显示,本区长江埋藏古河道特别发育,并在第四纪期间经历了多次迁移、往返摆动.由于本区面积广大且古地貌条件复杂、研究分析所采用的钻孔空间分辨率偏低、高质量的岩芯缺乏和采样密度不够以及测年方法局限等因素限制,目前对长江古河道迁移路线的认识仍存在较多争议:一种观点认为受新构造运动的影响,第四纪以来长江古河道大致在扬州-泰州-姜堰-海安-弶港一线以南摆动,但对于其具体入海位置仍存在较多争议;另一种观点认为受长江三角洲地区差异性构造沉降与地形障碍影响,长江古河道自苏北平原、经北翼地区而逐渐南迁.此外,在毗邻的南黄海西部陆架区也发现了一系列形成于晚更新世末期近东西向的长江古河道.作为长江古河道变迁的一个关键研究区,今后需在提高钻孔研究分辨率、建立第四纪高精度可靠年代标尺、加强长时间尺度物源及海陆记录对比研究等方面进一步开展深入研究.查明长江古河道的埋藏分布规律,将有助于深入认识第四纪长江沉积物源-汇系统的形成演化过程和机制,丰富该区古地貌与沉积环境演化信息,对于资源环境的合理开发利用和工程建设选址亦可提供重要的基础科学依据.

西藏中部格仁错断裂中段曲巴晚第四纪活动特征与古地震事件

格仁错断裂晚第四纪古地震研究是理解青藏高原中部构造变形与地震危险性评价关键环节。通过在格仁错断裂中段曲巴开展野外调查、无人机摄影测量、探槽开挖、光释光与碳十四测年工作,探槽揭露出5次古地震事件:E1(59.0±2.1 ka BP)、E2(57.1±2.2 ka BP)、E3(30.2±1.4 ka BP)、E4(12.5±0.6 ka BP)、E5(2.2~3.2 ka BP)。最新事件的离逝时间已超过2.2±0.3 ka,接近估算的M_(W)7.4地震复发间隔,指示格仁错断裂中段存在较强地震风险。

1615—1619年中国蝗灾时空演化及环境背景研究

基于对历史文献资料的梳理,针对1615—1619年我国发生的重大旱、蝗、涝等群发灾害,以蝗灾为主线,复原蝗灾事件的时空演化过程,解析其发生的气候背景和社会响应。结果表明:(1)蝗灾事件呈现五年的发生发展衰亡周期,县次波动明显,1616和1617年为峰值年份;(2)蝗灾以中、高等级发生为主,核心区域为黄淮海平原,热点地区为山东、河南、安徽等;空间上呈现“北密南疏”、“北方主导”的分布格局;(3)蝗与旱、涝的空间叠加显示,旱-蝗组合集中分布于黄淮海平原及其毗邻地区,涝-蝗组合则呈零星分布,旱蝗并发的频次高于涝蝗,旱蝗关系更紧密;(4)蝗灾频发与大发伴生饥荒、疫灾,体现了灾异的时空传递与承继,且次生灾害的出现存在滞后效应;(5)在寒冷期,蝗灾与温度呈现正相关,与降水呈现负相关。

中国季风沙区晚更新世以来环境及其变化

本文以对毛乌素沙漠萨拉乌苏河流域米浪沟湾地层剖面晚更新世—全新世砂丘与河湖相、古土壤互为叠覆的高分辨率的气候地层记录的认识出发,同时基于对中国北方现代冬春季节风沙、尘霾活动发生的区域性气候—地质过程的理解,将今释古,反演了该时期中国季风区沙漠沙地曾经历的27个沙漠扩缩的周期性变化,并认为该剖面风砂沉积是过去地质时代季风沙区乃至整个中国沙区类似由现代这种冬春季西伯利亚—蒙古反气旋风系即冬季风向南伸展导致的若干风沙风尘动态过程的结果,而河湖相和古土壤的发育则主要与季风沙区受惠于东亚夏季风的影响有关。

黄土炭屑分级统计方法及其在火演化研究中的意义

在综合了炭屑筛选法和炭屑花粉流程分析法的基础上,设计了一套从黄土、古土壤和古文化层中提取不同粒径炭屑的新途径——黄土炭屑分级统计方法,对不同粒级的炭屑进行分析和统计．筛选法提取、统计粒径在125μm 以上的炭屑颗粒,作为地方性火活动的替代指标；而用炭屑花粉流程分析方法获取粒径在125μm 以下的炭屑颗粒,作为区域性火活动的替代指标．黄土炭屑分级统计方法提高了炭屑研究的精度,丰富了黄土火演化研究的内容,是建立黄土高原火演化历史,研究植被演替和生态特征的重要途径,在认识黄土高原气候变化,探讨人类活动及其环境效应等方面具有重要意义．

超声波振荡对细颗粒黄土样品粒度测量影响的实验分析

在使用常规的前处理方法对细粒黄土(粘黄土)样品进行粒度测量时,发现结果不稳定。为了调查原因,分别选取黄土高原东南缘河南卢氏、秦岭地区陕西洛南和陕西洛川三个地点的黄土、古土壤样品,进行对比实验,分析前处理方法对细颗粒黄土样品粒度测量结果的影响。结果发现,在进行细粒黄土的粒度测量过程中,激光粒度仪上的超声波振荡分散时间对测量结果影响很大,一般应控制在2 min以上。作者用河南卢氏乔家窑黄土—古土壤剖面的连续粒度测量结果对改进后的前处理方法进行可行性验证,结果表明,采用改进后的前处理方法所得的结果,与野外地层划分及磁化率值的变化有较好的相关性,表明改进后的前处理方法更适用于细颗粒黄土样品的粒度测量。

石英光释光测年揭示的晚第四纪毛乌素沙地演化

本研究利用石英光释光测年的单片再生法(Single-aliquot Regenerative-dose Protocol,简称SAR)对毛乌素沙地内部西北-东南方向5个风成砂-砂质古土壤剖面进行了年代测定,结合年代框架和剖面沉积相、磁化率及粒度特征探讨了晚第四纪以来毛乌素沙地演化和气候变化。研究表明毛乌素沙地在晚第四纪以来经历了多次沙地固定与活化的交替演化:距今91.0ka,71.0ka,48 0ka,22.0ka,1 1.6ka,5.0ka,1.1 ka,1.0ka和0.4ka前后风成砂沉积,沙地活化,指示气候干旱,植被覆盖度低;在距今65ka和全新世适宜期(8.5～5.0ka),沙地固定成壤,砂质古土壤发育,指示气候湿润。另外,剖面中风成砂层数变多、厚度增加、粒径变粗指示了晚第四纪以来毛乌素沙地干旱化趋势加强。

陕西洛川黄土剖面上部土层水分入渗规律与含水条件研究

采用双环入渗法研究了洛川L1—S4各层土壤水分入渗特点,并利用各层孔隙度、磁化率、CaCO3含量资料研究了各层土壤含水空间发育特征及其成因。结果表明:洛川城西剖面黄土层稳定入渗率大于红褐色古土壤层,水分入渗达到稳定状态所需的时间比红褐色古土壤层长。黄土层孔隙度高,含水空间较大,利于形成含水层;红褐色古土壤层孔隙度低,含水空间较小,利于形成隔水层。土层含水空间的大小是由气候条件控制的成壤作用强弱造成的。黄土层含水性较好是冷干气候决定的成壤作用较弱造成的,红褐色古土壤层隔水性较好是温湿气候决定的成壤作用较强造成的。对剖面渗水实验数据用3个入渗公式进行拟合,发现通常采用的3个经验公式均适用于描述L1—S4土壤入渗规律。