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Amelioration of habitat since the early Holocene contributed to the origin of agriculture in the farming-pastoral zone of northern China

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Science China Earth Sciences 2024年第8期67卷 2535-2546页

作者： Xin JIA Zhiping ZHANG Yonggang SUN Runqi JIANG Shuangwen YI Wei CHEN Jue SUN Guoqiang LI Shuzhi WANG Enrui LI Xiaonong HU Qingchun BAO Harry F.LEE huayu lu Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application Nanjing 210023China Schlool of History and Culture Chifeng UniversityChifeng 024000China School of Geography and Ocean Science Nanjing UniversityNanjing 210023China State Key Laboratory of Palaeobiology and Stratigraphy Nanjing Institute of Geology and PalaeontologyChinese Academy of SciencesNanjing 210008China Key Laboratory of Western China’s Environmental Systems(Ministry of Education) College of Earth and Environmental SciencesLanzhou UniversityLanzhou 730000China Institute of Archaeology Chinese Academy of Social SciencesBeijing 100710China Ulanqab Museum Ulanqab 012000China The Institute of Cultural Relics and Archaeology Hohhot 010011China Department of Geography and Resource Management The Chinese University of Hong KongHong Kong 999077China Key Laboratory of Virtual Geographic Environment(Ministry of Education of PRC) Nanjing Normal UniversityNanjing 210023China School of Geography Nanjing Normal UniversityNanjing 210023China Institute of Environmental Archaeology Nanjing Normal UniversityNanjing 210023China

The origin of agriculture in the farming-pastoral zone of northern China remains in *** central region of the Inner Mongolia Plateau is located in the core area of the farming-pastoral zone;thus,it is a critical region for exploring the origin of the dryland farming system in northern *** study selected the Yumin Site and Banan Site,which belong to the Yumin Culture-the beginning of Neolithic culture in Inner Mongolia-as the research *** on the quartz optically stimulated luminescence(OSL)dating on the sedimentary sections from the Yumin site(YM)and Banan site(BN1 and BN2),the Holocene chronology framework of each section was *** that,by identifying carbonized grains in the Yumin site and the multi-proxy analysis of each section,we investigated the relationship between the origin of agriculture and climate change in this *** results revealed that the timing of the origin of agriculture recorded in the Yumin site lagged behind the timing of a significant increase of precipitation during the early Holocene but coincided with the timing of a significant increase of vegetation around 8.4 *** phenomenon was further confirmed by the published high-resolution paleoenvironmental records from the surrounding area of the Yumin *** propose that with the gradual amelioration of hydrothermal conditions since the beginning of the Holocene,the regional ecosystem had been improved,resulting in the gradual conversion of the land surface from infertile sand to organic-rich soil,providing an appropriate environmental foundation for the origin of dryland farming in northern China around 8.4 *** study highlighted that the“accumulative environmental effects”during the early Holocene played a vital role in the origin of agriculture in northern China and provided a reference for agricultural management in the context of future climate change.

关键词： Origin of agriculture Accumulative environmental effects Yumin Culture Northern China Holocene

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中-晚始新世渭河盆地古气候变化的红河组磁化率记录

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第四纪研究 2024年第2期44卷 325-337页

作者：郁晓春鹿化煜吕恒志王可欣杨帆赖文南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 西安交通大学全球环境变化研究院陕西西安710054

始新世暖期可为理解现代增温过程和机制提供历史相似型。广泛分布于渭河盆地的红河组为中始新世到晚始新世的滨浅湖相-冲积扇堆积,剖面出露厚度超过330 m,盆地沉积中心钻探厚度大于1000 m,为一套红色的碎屑沉积间化学沉积序列。盆地边... 详细信息

始新世暖期可为理解现代增温过程和机制提供历史相似型。广泛分布于渭河盆地的红河组为中始新世到晚始新世的滨浅湖相-冲积扇堆积,剖面出露厚度超过330 m,盆地沉积中心钻探厚度大于1000 m,为一套红色的碎屑沉积间化学沉积序列。盆地边缘的红河组沉积物含碳酸盐岩、泥岩、砂岩和少量砾岩,沉积中心以泥质灰岩、泥岩和粉砂岩为主。对蓝田支家沟红河组(时代为46~33 Ma)2910个样品的磁化率测试表明,红河组沉积物磁化率值在0~20×10^(-8)m^(3)/kg之间,整体偏低,频率磁化率值也相对较低(0~11%),与中国西北部新生代红层磁化率总体较低相似。高分辨率磁化率测试证实了红河组堆积时期干湿变化的多旋回和阶段性,受到太阳辐射变化影响,并受到下垫面的反馈驱动。红河组泥岩和粉砂岩的磁化率值偏高,而砂岩的磁化率值较低,载磁矿物以赤铁矿为主。盆地周围岩体弱磁性物质的快速输入,降低了红河组粗颗粒沉积物的磁化率值。在中、晚始新世的轨道-构造时间尺度,红河组沉积序列粒度变化受到湖面波动控制。湖面上升时湖滨地区沉积物颗粒偏细,磁化率值高;反之,磁化率值低。因此,磁化率高低变化指示了湖面高低波动,进而指示了气候的干湿变化。分析还表明,中、晚始新世渭河盆地湖面多旋回变化和阶段性变干,与全球温度变化和降温过程可良好对比,指示全球温度降低可能抑制水汽循环,进而驱动始新世东亚内陆干旱的发展。

关键词：中-晚始新世渭河盆地磁化率河湖相沉积物古气候变化

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渭河盆地始新世-渐新世沉积物源变化的钻探样品Sr和Nd同位素证据

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第四纪研究 2024年第2期44卷 295-308页

作者：胡少磊鹿化煜李小强冯晗张瀚之吕恒志南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所北京100044 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061

始新世暖期和始新世-渐新世降温阶段(EOT)在地球气候系统演化中具有代表性,对认识现代全球变暖过程和机制有参考价值。渭河盆地堆积了始新世以来连续的河湖相沉积序列,对其进行沉积物源示踪研究有助于重建渭河流域地貌演化、沉积过程和... 详细信息

始新世暖期和始新世-渐新世降温阶段(EOT)在地球气候系统演化中具有代表性,对认识现代全球变暖过程和机制有参考价值。渭河盆地堆积了始新世以来连续的河湖相沉积序列,对其进行沉积物源示踪研究有助于重建渭河流域地貌演化、沉积过程和气候环境变化。本研究对渭河盆地新生代沉积中心固市凹陷荔参1井(钻探井深6535 m)下部的始新世红河组(6527~5529 m)和渐新世白鹿塬组(5315~4759 m)样品进行了Sr和Nd同位素分析,探索古近纪渭河盆地的物源变化过程。结果显示,红河组样品Sr和Nd同位素平均值分别是87Sr/86Sr=0.716127和εNd=-13.5,白鹿塬组Sr和Nd同位素平均值分别是87Sr/86Sr=0.720461和εNd=-12.4。分粒级( 64μm)Sr和Nd同位素测试结果表明,粒度效应对渭河盆地始新世-渐新世沉积物硅酸盐矿物的Sr同位素值影响较大,而对Nd同位素影响较小,表明硅酸盐矿物Nd同位素值可作为渭河盆地沉积物物源的指示。结合潜在源区Sr和Nd同位素分布特征,发现渭河盆地始新世和渐新世沉积物主要来自于秦岭造山带和鄂尔多斯地块的贡献,其物源变化与构造抬升和气候演变密切相关。渭河盆地始新世和渐新世沉积物传输和堆积过程与晚新生代相似,具有相对稳定的两端元物源,为利用红河组和白鹿塬组沉积序列重建古气候古环境奠定了良好的基础。

关键词：始新世渐新世渭河盆地物源 Sr-Nd同位素深部钻探

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卢氏盆地中始新世沉积序列自生碳酸盐及其古气候意义

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第四纪研究 2024年第2期44卷 282-294页

作者：高鑫鹿化煜邵可涵梁承弘吕帆陈璇璇赖文南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023

始新世暖期可作为当代全球变暖的历史相似型,研究始新世气候变化及其机制对于理解现代气候变暖的幅度和速率具有重要意义。卢氏盆地位于中国中部秦岭东段,发育了连续的、富含碳酸盐矿物的始新世湖相沉积物,是重建始新世暖期陆地气候的... 详细信息

始新世暖期可作为当代全球变暖的历史相似型,研究始新世气候变化及其机制对于理解现代气候变暖的幅度和速率具有重要意义。卢氏盆地位于中国中部秦岭东段,发育了连续的、富含碳酸盐矿物的始新世湖相沉积物,是重建始新世暖期陆地气候的良好材料。本研究在卢氏盆地郑家山-三角沟一带(34°04′N, 111°10′E)采集了张家村组中上部和卢氏组的样品,采样层厚约288 m,共采集样品505个。根据岩石薄片镜下鉴定,卢氏盆地中始新世湖相沉积物物质组成以碳酸盐、粘土和粉砂为主,其中碳酸盐沉积为表生条件下封闭或半封闭淡水湖或微咸水湖化学作用自生成因。使用傅里叶红外光谱(FTIR)漫反射法测定沉积物碳酸盐含量,发现其与磁化率具有一定的负相关关系,分别指示了内源化学沉积和外源碎屑输入的贡献量,受控于流域蒸发量与降水量的共同作用,揭示了中始新世卢氏盆地的干湿变化。当流域更加湿润,即降水量增加(蒸发量减少)时,径流量相应增加,不利于碳酸盐沉淀而有利于外源碎屑输入,表现为沉积物碳酸盐含量降低、磁化率数值升高,反之同理。在已有年代框架的基础上,建立了卢氏盆地湖相沉积物碳酸盐含量时间序列,其记录了在中始新世气候适宜期(MECO)卢氏盆地较为湿润的气候环境,并且具有多旋回变化,与地球运动轨道的周期变化相关。

关键词：中始新世卢氏盆地古气候湖相沉积物碳酸盐含量

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毛乌素沙地年均水蚀量估算

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地理学报 2024年第3期79卷 635-653页

作者：杨斐鹿化煜吴会娟王菁菁杨康杨龙李一泉南京大学地理与海洋科学学院南京210023

沙地是半干旱区重要的地理单元,水流是传输沙地地表物质的主要动力之一。提取地表径流网络并定量估算地表水流对地表物质的输入和侵蚀作用,对于理解毛乌素沙地地表过程具有重要意义。本文利用10 m空间分辨率Sentinel-2卫星遥感影像和哥... 详细信息

沙地是半干旱区重要的地理单元,水流是传输沙地地表物质的主要动力之一。提取地表径流网络并定量估算地表水流对地表物质的输入和侵蚀作用,对于理解毛乌素沙地地表过程具有重要意义。本文利用10 m空间分辨率Sentinel-2卫星遥感影像和哥白尼数字高程模型(COPDEM),结合水体指数和河道烧录法自动提取了毛乌素沙地河流网络。利用降水、潜在蒸散发数据,基于Budyko模型,初步建立了半干旱区年均水蚀量估算方法,定量评估了毛乌素沙地地表物质年均水侵蚀量。结果表明,毛乌素沙地各流域河网密度最大的是佳芦河,其次为秃尾河和无定河,苦水河河网密度最小。在水力作用下,1992—2021年流入毛乌素沙地的泥沙量为0.07亿t/a,流出的泥沙量为0.45亿t/a,年均水侵蚀量为0.38亿t。解译遥感影像获得半干旱区河网分布、基于水文气象数据估算地表水蚀量,实现了半干旱区遥感图像解译—气候数据分析—径流量和地表水蚀量模型建立—地表水蚀定量评估的融合,为定量评估观测资料受限的半干旱地区地貌变化提供了新技术。

关键词：半干旱区毛乌素沙地遥感影像地表过程河道烧录法水热耦合平衡方程

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东秦岭卢氏盆地中始新世沉积-充填过程及其驱动机制

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第四纪研究 2024年第2期44卷 265-281页

作者：吕帆鹿化煜张瀚之赖文邵可涵梁承弘高鑫南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023

秦岭山间盆地发育的厚层新生代沉积,对于认识秦岭新生代地貌演化及东亚环境变化具有重要意义。但是,对东秦岭地区众多中-新生代山间断陷盆地的沉积-充填过程及其记录的构造、气候信息研究不够。本研究对东秦岭卢氏盆地中始新世河湖相沉... 详细信息

秦岭山间盆地发育的厚层新生代沉积,对于认识秦岭新生代地貌演化及东亚环境变化具有重要意义。但是,对东秦岭地区众多中-新生代山间断陷盆地的沉积-充填过程及其记录的构造、气候信息研究不够。本研究对东秦岭卢氏盆地中始新世河湖相沉积展开沉积学与物源分析,测试了27个层位的碎屑锆石U-Pb年龄。盆地中始新世地层自下而上可划分为张家村组、卢氏组和大峪组。张家村组为冲积扇-河流相沉积,卢氏组为浅湖-半深湖相沉积,大峪组为河流-冲积扇相沉积。张家村组和卢氏组锆石U-Pb年龄均以200~250 Ma(T-J)和400~500Ma(D-S-O-■)为主要特征峰,700~1000 Ma(Pt_(3))为次要峰,部分样品具有1800 Ma(Pt_(1))、 2500 Ma(Ar3)的年龄峰值,通过与周边地区地质资料比对,认为张家村组、卢氏组沉积物主要来自于相对远源的北秦岭造山带和南秦岭造山带。大峪组下部锆石U-Pb年龄以1000~1100 Ma(Pt_(2))、 1800 Ma(Pt_(1))和2300 Ma(Pt_(1))为特征峰值,物源转变成以近源的北秦岭造山带和华北克拉通南缘两个构造单元为主。近源的物质贡献先升高后降低,可能与河流溯源侵蚀作用有关。大峪组上部地层沉积环境转变为冲积扇,130 Ma(K)的锆石占比加大,可能与东南方栾川地区晚中生代花岗岩的抬升-剥露有关。卢氏盆地中始新世河湖相沉积序列揭示了卢氏古湖从形成到消亡的过程和山-盆地貌侵蚀、搬运和堆积的历史,并记录了秦岭山脉两期区域隆升事件。

关键词：卢氏盆地中始新世锆石U-Pb年龄盆地充填东秦岭

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秦岭东段卢氏盆地始新世沉积序列与气候环境变迁

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第四纪研究 2024年第2期44卷 251-264页

作者：邵可涵鹿化煜梁承弘李广伟高鑫吕帆赖文汪颖珊陈璇璇吕恒志南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

始新世是新生代重要的暖期,其气候环境的特征与演化备受学界关注。位于秦岭东段的卢氏盆地保存了> 1000 m厚的连续的始新世河湖相沉积物,是揭示古气候和环境变化规律的宝贵沉积记录。在前人工作基础上,本研究利用沉积学、古生物学、碎... 详细信息

始新世是新生代重要的暖期,其气候环境的特征与演化备受学界关注。位于秦岭东段的卢氏盆地保存了> 1000 m厚的连续的始新世河湖相沉积物,是揭示古气候和环境变化规律的宝贵沉积记录。在前人工作基础上,本研究利用沉积学、古生物学、碎屑年代学等方法对卢氏盆地始新世地层的沉积特征、年代和环境进行了分析。结果表明:1)碎屑磷灰石裂变径迹与碎屑锆石U-Pb年龄指示沉积序列年代晚于约60 Ma,与前人将张家村组-卢氏组化石组合对比到中始新世的结论基本吻合。2)始新统张家村组沉积相演化表现为冲积扇→河流→洪泛平原或滨湖,反映盆地拉张、初期成湖的过程;卢氏组为滨浅湖→深湖/半深湖→滨浅湖或洪泛平原→浅湖/半深湖,反映湖泊开始稳定出现后的扩张、收缩和复活过程;大峪组为河流→洪泛平原→冲积扇,反映湖泊淤满消亡后河流与冲洪积物相继充填的历史。3)沉积相、化石组合、盐类矿物种类揭示中始新世卢氏盆地古气候为半湿润半干旱,地表景观呈现径流活跃、动物种类多样、树木茂盛、发育淡水至微咸水湖的特征,并可能具有一定的季节性。卢氏盆地沉积序列提供了始新世暖期中国中部气候环境变化的重要证据。

关键词：中始新世沉积环境卢氏盆地秦岭东段古气候

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晚始新世-早渐新世渭河盆地古气候变化的碳酸盐记录

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第四纪研究 2024年第2期44卷 309-324页

作者：陈璇璇鹿化煜吕恒志王逸超王可欣程鉴如季峻峰林春明南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 西安交通大学人居环境与建筑工程学院陕西西安712000 南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

晚始新世-早渐新世转变期(约34 Ma, EOT)温度降低是新生代显著气候事件之一,对亚洲环境演变有深刻影响。本研究基于渭河盆地厚度为413.95 m的支家沟剖面34.89~31.51 Ma时段的河湖相沉积,获得高分辨率总碳酸盐、方解石含量变化序列,结合... 详细信息

晚始新世-早渐新世转变期(约34 Ma, EOT)温度降低是新生代显著气候事件之一,对亚洲环境演变有深刻影响。本研究基于渭河盆地厚度为413.95 m的支家沟剖面34.89~31.51 Ma时段的河湖相沉积,获得高分辨率总碳酸盐、方解石含量变化序列,结合薄片及扫描电镜分析,尝试建立晚始新世-早渐新世渭河盆地气候和环境演变时间序列,探讨EOT期间渭河盆地古气候对全球温度变化的响应。镜下岩石薄片鉴定显示,沉积物粒度变化与岩相变化对应较为一致。34.89~33.89 Ma,高含量的总碳酸盐、方解石指示气候较为温暖干旱,沉积序列指示从滨湖相向湖泊三角洲相过渡;33.89~33.09 Ma期间,低含量的总碳酸盐、方解石指示气候偏凉且相对湿润,沉积环境为湖泊三角洲向滨浅湖过渡,水位逐渐上升;33.09~31.51 Ma,总碳酸盐、方解石含量变化与地层岩性变化有较好的一致性,此时沉积相为滨湖相,湖泊水位可能高于34.89~33.89 Ma,但低于33.89~33.09 Ma。结合全球温度变化序列,本研究认为渭河盆地始新世晚期-渐新世早期湿度变化可能受全球温度驱动的蒸发量控制,但明确的驱动机制有待进一步研究。

关键词：渭河盆地碳酸盐方解石始新世-渐新世转型暖期古气候

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Global desert variation under climatic impact during 1982-2020

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Science China Earth Sciences 2023年第5期66卷 1062-1071页

作者： Yao CHEN huayu lu Huijuan WU Jingjing WANG Nana LYU School of Geography and Ocean Science Frontiers Science Center for Critical Earth Material CyclingNanjing UniversityNanjing210023China

Deserts are important landscapes on the earth and their variations have impacts on global climate through feedback ***,there is a limited understanding of the climatic controls on the spatial and temporal variations of global ***,we use climate reanalysis datasets,global land use/land cover(luLC)products and the CMIP6(Coupled Model Intercomparison Project)model outputs to calculate the changing of global deserts during 1982-2020,and estimate future spatial trends of global *** results show that mean annual global desert area over this period is 17.64×10^(6)km^(2),accounting for 12%of the terrestrial *** areas decreased rapidly from the end of the 1980s to the 1990s in North Africa and Australia,followed by a slow expansion in early 21st century ***-temporal variations of areas of arid climate are characterized by interdecadal fluctuations,and there are clear regional differences in dynamic s of the aridity index(AI,used here as a proxy for the area of drylands)and desert *** analyses reveal that increased vegetation cover is directly related to the reduction of desert area,while potential evaporation,surface temperature and humidity are also significantly correlated with the desert *** relationship between wind speed and desert dynamics varies *** results of the CMIP6simulations suggest that global deserts will expand in the 21st century,albeit at different rates under the ssp245 and *** expansions are modelled to be greatest in Asia,Africa and Australia,while those of southern North Africa may reduce as their southern borders migrate northwards.

关键词： Global desert Dryland Spatial variations Climate factors CMIP6

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Diverse Climatic and Anthropogenic Impacts on Desertification in the Middle Reaches of Yarlung Zangbo River Catchment on the Tibetan Plateau

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Journal of Earth Science 2023年第6期34卷 1816-1826页

作者： Qi Yu Xianyan Wang Zhiyong Han Xiaodong Miao huayu lu School of Geography and Ocean Science Nanjing UniversityNanjing 210023China Key Laboratory of Tibetan Plateau Land Surface Processes and Ecological Conservation(Ministry of Education) Xining810016China Shandong Provincial Key Laboratory of Water and Soil Conservation and Environmental Protection School of Resource and Environmental SciencesLinyi UniversityLinyi 276000China

The unique desertification processes occurring under the Alpine climate and ecosystem on the Tibetan Plateau could provide critical clues to the natural and anthropogenic impacts on *** study used the Landsat data to investigate the spatial and temporal distribution of desertification from 1990 to 2020 in two areas(Shannan and Mainling),within the Yarlung Zangbo River *** results show not only distinct spatial patterns but also various temporal changes of *** Shannan,aeolian sand was distributed over wide areas from valley floor to mountain slope,while in Mainling,it is distributed sporadically at the *** aeolian sandy land initially expanded before undergoing long-term shrinkage in *** in Mainling,it steadily expanded followed by a rapid *** changes are attributed to both climate change and human *** increase in temperature causes desertification expansion in Shannan,while favorable climate conditions coupled with decreasing human activity promoted desertification ***,both the expansion and shrinkage of desertification were sensitive to human activity in *** highlights the diverse responses of desertification to natural and anthropogenic impacts on different backgrounds of climatic and vegetation coverage.A threshold of climatic conditions may control the dominance factors in desertification,shifting from natural to anthropogenic elements.

关键词： desertification reversal of desertification human activities climate change remote sensing Yarlung Zangbo River valley

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