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中布容事件前后冰期旋回千年尺度亚洲季风演变特征研究

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中布容事件前后冰期旋回千年尺度亚洲季风演变特征研究

作者：周学琴南京师范大学

学位级别：硕士

中布容事件前后太阳辐射与地球气候边界条件的耦合机制发生了显著变化,给地球气候系统带来深刻的影响,但其具体的作用过程和动力机理研究尚存在诸多不足。因此,获取一条跨越中布容事件的高分辨率地质记录有望进一步补充这方面研究。本... 详细信息

中布容事件前后太阳辐射与地球气候边界条件的耦合机制发生了显著变化,给地球气候系统带来深刻的影响,但其具体的作用过程和动力机理研究尚存在诸多不足。因此,获取一条跨越中布容事件的高分辨率地质记录有望进一步补充这方面研究。本文基于湖北恩施落水洞两支石笋(编号:LS20,LS74)的15个Th年龄、1224组稳定同位素和1586组微量元素数据(结合落水洞石笋LS26 362组微量元素数据),建立了深海氧同位素13阶段(Marine Isotope Stage 13,简称MIS13)510.92～458.07ka和MIS11阶段405.52～377.77ka期间高分辨率亚洲季风气候记录以及MIS13-MIS11阶段510.92～420.7ka和405.52～377.77ka的岩溶生态环境演化记录,结合落水洞石笋已发表LS10、LS26、LS60的氧、碳同位素记录,拼接成一条跨越中布容事件的倒五-倒四冰期旋回石笋稳定同位素序列,以期进一步探讨中布容事件前后千年尺度亚洲季风演变特征及其对地球气候系统边界条件变化的响应。落水洞石笋氧同位素记录在倒五-倒四冰期旋回存在多次千年尺度正向偏移,大致对应于北大西洋气候冷事件和南极温度记录的暖峰。研究发现,中布容事件前后的冰期旋回中千年尺度亚洲弱季风事件的发生频率存在差异:倒五冰期旋回弱季风事件的发生频率明显低于倒四冰期旋回。中布容事件前后,65°N夏季(7月21日)太阳辐射轨道尺度的演变特征存在明显差异:倒四冰期旋回太阳辐射显示出高频低幅的演变特征,倒五冰期旋回太阳辐射的演变却呈低频高幅的特征。此外,中布容事件之后,地球气候系统的边界条件发生了显著变化,冰盖的不稳定性增强,增加了北高纬气候冷事件的发生频率,进而影响低纬季风系统的演变。中布容事件前后太阳辐射和地球气候系统边界条件的变化可能是倒五-倒四冰期旋回千年尺度弱季风事件发生频率存在差异的重要原因。落水洞石笋碳同位素记录轨道尺度的变化特征与合成的格陵兰温度曲线基本一致,且表现为与冰量旋回相似的周期,说明亚洲季风区石笋δC反映了洞穴上覆生物量和土壤CO产率的变化特征,在轨道演化趋势上受控于全球冰量的变化。在千年尺度上,石笋δC记录在弱季风事件期间出现明显正向漂移,表明亚洲季风强度减弱期间,洞穴上覆生物量减少,土壤CO产率明显降低,石笋δC记录与δO一样,受到北高纬温度变化的影响。石笋微量元素比值记录(Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca)在轨道-千年尺度上的关系复杂。落水洞石笋Sr/Ca、Ba/Ca比值在轨道尺度上与δC记录的变化特征非常相似,说明石笋Sr/Ca、Ba/Ca与δC可能有相似的控制机制,反映区域性岩溶生态环境的演变信息。但石笋Mg/Ca在轨道尺度上没有明显的趋势,与其他指标之间也不存在相关性。在弱季风事件期间,石笋Sr/Ca、Ba/Ca、Mg/Ca均呈不同程度偏低,表明落水洞石笋微量元素反映的区域生态环境演变敏感响应于季风强度的变化。

关键词：中布容事件弱季风事件倒五-倒四冰期旋回石笋氧碳同位素微量元素

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中布容事件前东亚季风的神农架石笋记录

中布容事件前东亚季风的神农架石笋记录

作者：童凯南京师范大学

学位级别：硕士

尔亚季风在全球水汽和能量循环中扮演了重要角色,是联系陆地(包括极地)、海洋、大气的纽带,因此成为全球最具活力的气候系统之一。本文根据湖北神农架三宝洞4支石笋1112个氧同位素数据,在15个高精度U/Th年龄的基础上利用7月21日65°N太... 详细信息

尔亚季风在全球水汽和能量循环中扮演了重要角色,是联系陆地(包括极地)、海洋、大气的纽带,因此成为全球最具活力的气候系统之一。本文根据湖北神农架三宝洞4支石笋1112个氧同位素数据,在15个高精度U/Th年龄的基础上利用7月21日65°N太阳辐射曲线调谐建立时标,重建了641-426KaBP时段高分辨率的东亚季风演化序列,探讨了东亚季风轨道和千年尺度变化的特征和驱动机制。石笋δO曲线的变化形式与北半球7月21日65°N太刚辐射曲线十分相似,呈现明显的岁差旋回,岁差尺度上石笋δO振幅达4‰左右,十万年的冰量周期不明显。统计了27个冰期/间冰期(或冰段/间冰段)转换过程δO振幅和太刚辐射变化量,结果表明太阳辐射每增加(或减少)一个单位值(Wm)相应的δO值偏负(或偏正)0.075‰。中更新世的中布容事件(MBE)在深海氧同位素Specmap曲线、南极冰芯和中国黄土地层中都有记录。通过与三宝洞和葫芦洞最后两次冰期石笋δO记录的振幅对比表明中布容事件在东亚夏季风中似乎并没有明显记录,可能由于东亚夏季风与深海氧同位素Specmap曲线、南极冰芯、中国黄土地层代表的气候系统有着不同的驱动机制。碳同位素时标依据调谐的氧同位素时标建立。对其进行功率谱分析,得到的轨道周期成分与氧同位素有差别,检测出了43Ka和15Ka的轨道周期,没有得到岁差周期,同时还有数个千年尺度周期成分。氧同位素记录中千年尺度事件与先前研究得到的三宝洞最后两次冰期D/O事件能较好的对应。本文研究时段(倒六、倒五冰期)中千年尺度事件通过功率谱分析得到了证实,检验出数个千年尺度周期成分:6.2、4.9、3.7、3.1、1.9和1.4Ka。与Sima等的模拟结果进行对比,进一步证实千年尺度气候事件可能是冰期气候的固有特征。

关键词：东亚季风太阳辐射 δ18O δ13C 中布容事件石笋神农架

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泥河湾盆地中布容事件前后环境变化特征

泥河湾盆地中布容事件前后环境变化特征

作者：达硕强河北师范大学

学位级别：硕士

中更新世是第四纪全球气候环境演变的重要时期，中布容事件是中更新世气候变化最为剧烈的事件之一，但其表现方式及程度在不同地区存在显著差异。本文在已有光释光测年和古地磁测年的基础上，通过对泥河湾盆地NHA钻孔144个沉积物样品进... 详细信息

中更新世是第四纪全球气候环境演变的重要时期，中布容事件是中更新世气候变化最为剧烈的事件之一，但其表现方式及程度在不同地区存在显著差异。本文在已有光释光测年和古地磁测年的基础上，通过对泥河湾盆地NHA钻孔144个沉积物样品进行高分辨率连续的孢粉分析，建立了0.8-0.3Ma期间泥河湾盆地高分辨率的孢粉变化序列，并结合1436个现代表土花粉样品，利用WA-PLS方法定量重建了研究时段年均温与年降水。结合粒度分析对研究时段泥河湾盆地古环境演变特征及驱动机制，特别对是中布容事件及其前后时段在泥河湾盆地的表现特征等进行分析与探讨。研究结果表明，0.8-0.3Ma期间孢粉组合以草本植物花粉为主（多高于60％）,表明研究区域植被主要为疏林草原，气候定量重建结果显示Tann多高于7℃,平均为6.4℃,Pann多高于500mm,平均为490mm,暖期持续时间较长，冷期持续时间较短。其中，在约0.43Ma植被与气候变化最为显著，孢粉组合中以云杉属花粉占绝对优势（含量多高于80％,最高可达90％以上），气候定量重建结果显示，Tann多低于2℃,Pann多低于400mm,与较暖时段相比，该时段Tann减少了约5℃,Pann减少了约100mm,可能是中布容事件在泥河湾盆地的表现，与MIS12对应较好，该时段内全球太阳辐射量、CO2atm浓度较低，欧亚大陆冰盖扩大，冬季风加强，表现为冷干的气候特征。0.742-0.468Ma、0.424-0.266Ma为泥河湾盆地较为明显的两次暖期，分别与MIS13和MIS11有较好的对应，其中MIS13为研究段最为温暖湿润的时期,可能与南北半球气候不对称导致异常强盛的夏季风有关。

关键词：中更新世泥河湾盆地中布容事件孢粉组合古气候定量重建

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中更新世转型以来腾格里沙漠古环境变化研究

中更新世转型以来腾格里沙漠古环境变化研究

作者：罗崇文兰州大学

学位级别：硕士

以沙漠为代表的干旱区古环境变化研究，是全球古气候变化研究的重要组成部分。中国沙漠不同沙区、不同时间尺度的干湿变化历史，除反映全球气候对干旱区的影响外，还能直接指示西风和东亚季风的变化历史及其交互过程。腾格里沙漠是中国... 详细信息

以沙漠为代表的干旱区古环境变化研究，是全球古气候变化研究的重要组成部分。中国沙漠不同沙区、不同时间尺度的干湿变化历史，除反映全球气候对干旱区的影响外，还能直接指示西风和东亚季风的变化历史及其交互过程。腾格里沙漠是中国沙漠的重要组成部分，与青藏高原东北部和黄土高原西北部接壤，位于东亚夏季风与西风的交互区，也是众多沙漠中开展形成与演化研究程度相对较高的沙漠。在沙漠内部，已有多个钻孔岩心记录揭示了沙漠构造尺度和40万年偏心率周期的干湿变化历史，但因自沙漠形成以来的沉积速率较低，难以记录更短时间尺度的轨道周期，限制了对干旱区的干湿变化驱动机制的深入认识。因此，在沙漠内部获取更高分辨率的沉积记录，成为沙漠古环境研究的关键。　　本论文以腾格里沙漠腹地最大湖盆钻取的122.63m岩心（WEDP06钻孔）为研究对象，基于古地磁、光释光与26Al/10Be埋藏测年，确定钻孔年代框架;通过岩性特征观察、粒度、碳酸盐含量、总有机碳（TOC）含量等古环境代用指标，探讨腾格里沙漠的干湿变化历史。主要认识如下：　　（1）钻孔从底部到顶部分为三个主要的岩性段：122.63-98.95m以黄色中细砂、灰色细砂为主，夹多层碳酸盐层;98.95-45.47m以灰色中细砂与灰褐色、灰黄色粉质粘土层互层，地层旋回清晰;45.47-0m以黄色及灰色中细砂层为主，夹较薄的钙质粉砂层。　　（2）钻孔的磁性地层结果表明，松山（Matuyama）/布容（Brunhes）界限位于87.5m处（781ka）。结合光释光和26Al/10Be埋藏测年的年代控制点，通过轨道调谐，确定底界年代为~940ka。　　（3）钻孔中可识别出10个明显湿润岩性段，以灰色、灰白色湖相、沼泽相等静水沉积为主，表现为细粒径、高碳酸盐和有机碳含量;分别对应于深海氧同位素MIS1、MIS5、MIS7、MIS9、MIS11、MIS13-15、MIS17、MIS19、MIS21以及MIS23。明确指示了腾格里沙漠在间冰期受到东亚夏季风的影响，降水增多，湖泊扩张;而在冰期变的干旱寒冷，发育厚层风成砂。沙漠的干湿变化具有明显的100ka和41ka周期，500-940ka以41ka周期为主，0-500kaamp;nbsp;以100ka为主，主要受北半球冰量与地轴倾角影响。　　（4）500ka之后的间冰期，沙漠变得更加干旱，表现为gt;125μm的组分占比增大、碳酸盐以及TOC含量降低。中布容事件后冰期-间冰期旋回幅度增大，以及间冰期温度升高共同导致了间冰期沙漠变干。500ka后，青藏高原东北部祁连山地区向沙漠提供了大量的碎屑物质，沙漠内部发育厚层的风成砂沉积，使地下水位降低;同时，间冰期温度升高，引起蒸散发增加，夏季风带来的降水快速蒸发。二者结合导致500ka之后的间冰期，植物可利用的有效水分减少，沙丘不能完全固定，表现为干旱加剧和生态环境的恶化。

关键词：古气候变化腾格里沙漠东亚季风中布容事件古地磁

中-晚更新世南海北部上层水体结构的轨道尺度变化:IODP U1501站浮游有孔虫氧碳稳定同位素记录

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第四纪研究 2020年第3期40卷 605-615页

作者：张娜党皓文翦知湣同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

文章以南海北部IODP U1501站(18°53.09'N,115°45.95'E,水深2846 m)上部46 m沉积物岩芯为研究材料,基于浮游有孔虫混合层种Globigerinoides ruber壳体氧同位素建立了本站位1.5 Ma以来的氧同位素地层年代框架,结合次表层种Pulleniatina ... 详细信息

文章以南海北部IODP U1501站(18°53.09'N,115°45.95'E,水深2846 m)上部46 m沉积物岩芯为研究材料,基于浮游有孔虫混合层种Globigerinoides ruber壳体氧同位素建立了本站位1.5 Ma以来的氧同位素地层年代框架,结合次表层种Pulleniatina obliquiloculata壳体的氧、碳稳定同位素数据,分析了中-晚更新世以来南海北部上层水体结构的轨道尺度变化。结果表明南海北部浮游有孔虫δ^18O冰期极盛期最重值在0.9 Ma和0.4 Ma之后发生阶段性变重;表层-次表层种之间的δ^18O差值(Δδ^18OP-G)反映的上层水体温度梯度在0.9 Ma和0.6 Ma阶段性减小,冰期-间冰期变化幅度在0.9 Ma和0.4 Ma后阶段性增大,反映了北半球冰盖扩张和东亚冬季风增强的阶段性变化特征。中更新世转型(MPT)δ^18O的主要变化体现在冰期极正值的增加,同时次表层海水的降温可能更为显著;中布容事件(MBE)期间表层δ^18O变重,次表层δ^18O维持稳定;MBE之后表层δ^18O在间冰期显著负偏,而次表层δ^18O则在冰期明显变重。MBE前的MIS 13期,表层δ^18O显著正偏,可能反映南海北部偏冷,与中国黄土指示该期偏暖湿的特征相联系,可能指示东亚中-低纬度之间的差异减小。U1501站记录的约0.5 Ma的碳同位素重值事件(δ13Cmax-Ⅱ),表现出两种浮游有孔虫δ13C的同步正偏的特征,可能与陆地储存更多12C、或者营养盐输入增多改变了大洋有机/无机碳比例有关;同时表层-次表层种之间的δ13C梯度显著减小,可能反映上层水体混合增强的现象。

关键词：上层海水结构氧碳同位素中更新世气候转型中布容事件南海北部

早-中更新世中国古人类演化及其与气候环境的关系

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人类学学报 2021年第3期40卷 436-453页

作者：杨石霞裴树文邓成龙中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室中国科学院古脊椎动物与古人类研究所北京100044 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心北京100044 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

近一个世纪以来,随着旧石器时代考古与古人类研究的发展,我们已经获得了大量的研究材料和数据。尽管个别遗址的年代、文化性质和化石人类分析及鉴定仍有争议,但如此长时间的积累依然为构建序列性认识和思考提供了基础。目前的研究多集... 详细信息

近一个世纪以来,随着旧石器时代考古与古人类研究的发展,我们已经获得了大量的研究材料和数据。尽管个别遗址的年代、文化性质和化石人类分析及鉴定仍有争议,但如此长时间的积累依然为构建序列性认识和思考提供了基础。目前的研究多集中在单个遗址或者区域的古人类化石、石器打制技术和气候环境背景的个案分析,对早-中更新世中国古人类演化及其与气候环境的关系尚缺乏系统探讨。本文选取过去百万年里地球气候冰期-间冰期旋回经历的两次显著转型事件:中更新世气候转型期和中布容事件作为时间节点,讨论伴随气候转型时期中国北方地区、秦岭及周边地区和中国南方地区出现的早期古人类演化特征的变化。具体从遗址分布、石器技术变化、早期人类化石特征等方面入手,尝试构建人类活动与气候环境变化的耦合关系。

关键词：中更新世气候转型期中布容事件人类化石石器技术

西菲律宾海780ka以来气候变化的岩石磁学记录:基于地磁场相对强度指示的年龄框架

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第四纪研究 2007年第6期27卷 1040-1052页

作者：葛淑兰石学法杨刚吴永华国家海洋局第一海洋研究所

文章对取自西菲律宾海本哈姆高原东部的两个钻孔岩芯进行了岩石磁学和古地磁研究,两个岩芯长度近4m,水深均超过5000m。在岩芯146底部出现了磁倾角倒转和相对磁偏角偏移,被认为是布容-松山极性转换(780ka);而岩芯89中没有发现磁倾角倒转... 详细信息

文章对取自西菲律宾海本哈姆高原东部的两个钻孔岩芯进行了岩石磁学和古地磁研究,两个岩芯长度近4m,水深均超过5000m。在岩芯146底部出现了磁倾角倒转和相对磁偏角偏移,被认为是布容-松山极性转换(780ka);而岩芯89中没有发现磁倾角倒转和磁偏角偏移,表明其底部年龄比780ka年轻。岩石磁学结果表明沉积物的磁学特征符合磁性"均一性"条件:即主要载磁矿物为低矫顽力的磁铁矿,磁性矿物粒度在假单畴-单畴范围内,并且磁性矿物含量变化不超过10倍;据此构建了地磁场相对强度(RPI)的3个指标NRM/κ,NRM/ARM和NRM/SIRM。综合古地磁和地磁场相对强度与Sint800的对比结果,我们得到了两个岩芯的深度-年龄对比,在此基础上获得的岩石磁学记录表明,岩芯记录了Brunhes期以来的气候演化:冰期时,磁性矿物的粒度变粗,细粒磁性矿物含量降低;反之,间冰期时磁性矿物的粒度变细,细粒磁性矿物含量增加,与南海ODP1143孔记录的氧同位素具有一致的变化,这反映了间冰期时加强的化学风化对源区物质的影响而不是海面升降造成的沉积分选。而且,在间冰期时磁学参数反映的粒度大小亚峰谷值与氧同位素的亚峰谷值一一对应,表明间冰期沉积过程能反映气候的细微变化。这种磁学参数对气候的响应也出现在南海钻孔中,表明该特征至少是东亚海域沉积物的共同规律。对细粒磁性矿物比较敏感的ARM显示了与磁学粒度参数相似的变化,在间冰期为高值,冰期为低值,而对粗颗粒更敏感的κ和SIRM则缺乏这种与冰期-间冰期旋回的对应关系。与此同时,S-ratio变化不大并且缺乏与亚洲风尘记录的对应关系,表明自从780ka以来沉积区的低矫顽力磁性矿物一直是主要磁性载体,并且暗示物质来源应以来自陆地的悬浮体为主,而非风尘。研究区内自西向东降低的沉积速率表明了沉积物的主要来源是西部的吕宋岛和东亚大陆。400kaB.P.前后,磁学参数出现转折,粒度由逐渐变粗到稳定,磁性矿物含量降低以及变化幅度增加;同时,碳酸盐含量的变化也相应降低,反映了全球海区出现的碳酸盐溶解加剧即中布容事件。磁性矿物含量和粒度与冰期-间冰期的同步变化反证了地磁场相对强度指示年龄的正确性,同时岩石磁学参数对稳定氧同位素和碳酸盐含量的响应也揭示了岩石磁学方法是进行古气候和古海洋研究的有效工具。

关键词：西菲律宾海岩石磁学地磁场相对强度指示的年龄气候演变中布容事件