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第四纪研究
第四纪研究

丁仲礼

双月刊

1001-7410

dsj@mail.igcas.ac.cn

010-82998119

100029

北京9825信箱

第四纪研究/Journal Quaternary SciencesCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊及时反映了我国第四纪研究的最新进展，刊登了代表我国最高研究水平的优秀成果，受到广大读者的好评。为了适应新形式的需要，更好地反映我国第四纪研究欣欣向荣的局面，将原来16开本改为大16开本，较大幅度增加自由投稿所占的篇幅。
正式出版
收录年代

    全球变暖对水循环的影响:回顾与展望

    杨石岭陈祚伶黄晓芳唐自华...
    1079-1092页
    查看更多>>摘要：20世纪70年代以来,全球气候变化引发了学术界的广泛关注.本文简要回顾了最近几十年来不同时间尺度气候变化预测的观点,总结了全球变暖可能引发的环境效应.在此基础上,梳理了新生代地质温暖期的东亚环境状况.从哲学和地质历史的角度看气候维持不变是不可能的,未来要么在北半球太阳辐射的驱动下变冷,要么在温室气体的作用下变暖.地质记录和气候模拟结果大多显示,地质温暖期东亚夏季风雨带北进、降水增加;古增温导致水汽含量增加、热带辐合带北移和西太平洋副热带高压扩张是东亚季风降水增加的根本原因;从冰期-间冰期尺度看,全球变暖不仅对东亚地区是利大于弊,对全球大部分地区也是利大于弊;就提升未来气候变化预测和预估准确性而言,加强气候系统内部自然变率研究是当务之急.

    古增温地质记录东亚夏季风大气CO2浓度

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    二叠纪-三叠纪转折期升温事件与陆地生态系统

    张华蔡垚峰角升林沈树忠...
    1093-1107页
    查看更多>>摘要：距今2.52亿年前的二叠纪末期,剧烈的火山活动导致大量CO2和CH4等温室气体释放,引起全球海洋表层平均水温快速上升8～10℃,而陆地的升温幅度可能更大.这次升温事件对海、陆生态系统都造成致命打击,然而,陆地生态系统对这次全球升温事件的响应模式研究相对较弱.全球二叠纪-三叠纪转折期陆相沉积序列中保存了诸多升温事件的证据,其中包括:全球不同地理区域的陆地植物群遭受了灾难性灭绝,北半球中-高纬度安加拉植物区裸子植物为主的植物群、低纬度地区华夏植物区的热带雨林型大羽羊齿植物群、南半球中-高纬度冈瓦纳植物群的舌羊齿类等高大树木都在二叠纪末消失,三叠纪初的植物化石以矮小的适应干旱环境的石松类为主;二叠纪末期全球范围内陆相地层中炭屑化石和燃烧源多环芳烃富集,表明二叠纪末的野火事件在全球范围内频繁发生,导致陆地生态系统的快速去森林化和早三叠世全球范围内煤沉积间断;二叠系乐平统灰绿色/黄绿色含煤岩系被下三叠统紫红色岩系覆盖,其中含有大量没有任何分选和磨圆的同生土壤角砾,以及蒸发环境下形成的淡水钙质结核和石膏沉积等,指示当时气候干旱和土壤系统崩溃.陆地植被系统的崩溃加剧了全球碳循环的异常波动和大陆风化,大量陆源物质输入海洋环境使其富营养化和缺氧面积急剧扩张、微生物岩和白云岩发育.二叠纪末整个地球地表生态环境灾变过程为当前地球所面临的快速升温提供了重要历史借鉴.

    二叠纪-三叠纪转折期升温事件沉积记录野火事件陆地生态系统

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    鄂西地区晚二叠世温室期轨道控制下的有机质富集机制

    王嘉伟谢通金思丁曹海洋...
    1108-1126页
    查看更多>>摘要：扬子地区上二叠统大隆组富有机质页岩是重要的页岩气勘探层位,然而,有机质的富集机制尚存在争议,初级生产力的影响因素尚不明确,一定程度上制约了非常规油气勘探的进程.因此,本研究通过对鄂西地区ED2井大隆组(1204～1255 m)进行地球化学分析和旋回地层学研究,明确硅质页岩的沉积环境和成因机制,提出潜在的天文轨道力控制的有机质富集模式.ED2井大隆组(1204～1255 m)全长51 m的井段进行了 35个样品的微量元素和总有机碳含量(TOC)的测试.地球化学分析结果显示鄂西盆地在沉积期为受限制的盆地环境,富有机质页岩沉积于缺氧-硫化条件下.通过与秘鲁上升流区域沉积物的对比,以及生产力指示元素与TOC的相关性分析,揭示了大隆组有机质富集主要受上升流驱动的初级生产力控制;此外,以自然伽马测井曲线(GR)作为古气候替代指标,采用时间序列分析,显示鄂西地区上二叠统大隆组页岩记录了天文周期信号,相关系数法结果表明大隆组页岩的最优沉积速率为1.6cm/ka左右.大隆组自下而上共识别出8个405 ka周期(E1～E8),估算持续时限约3.14 Ma,结合时间"锚点"建立了 ED2井大隆组的"浮动"天文年代标尺,并通过沉积噪音模型恢复了相对海平面变化曲线,大隆组沉积的起止时间分别为251.9 Ma和255.04 Ma.在旋回地层学研究建立的时间框架基础上,结合相对海平面变化曲线,与前人划分的三级层序进行对比.本次研究初步判断鄂西地区晚二叠世在偏心率极大值的时间区间,大隆组页岩TOC值升高,表明长时间尺度上的强季节性变化导致初级生产力的增加,进而促进页岩中有机质的富集.通过比较建立的两种有机质富集假设模型,进一步确认了大隆组轨道旋回与有机质富集之间的联系.

    旋回地层学大隆组时间序列分析地球化学特征

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    晚三叠世卡尼期湿润幕的陆相响应研究:现状与展望

    赵向东薛乃华彭俊刚张海春...
    1127-1140页
    查看更多>>摘要：卡尼期湿润幕(Carnian Pluvial Episode,缩写为CPE,约234～232 Ma)是中生代最重要的极热事件之一,也是近十年来地学领域的一大研究热点.近年来,学界应用多种指标对CPE的陆相响应开展了细致的研究,在气候干湿变换、触发机制和生物多样性变化等方面取得了诸多新认识.本文系统梳理了 CPE期间的陆相沉积特征、孢粉化石记录、地球化学信号与陆地生物面貌,对新近的研究进展进行了回顾与总结.目前,卡尼期大部分陆相沉积的年代约束证据较弱,开展综合地层学工作是不同盆地精细对比的基础.在CPE全球水循环加快的背景下,陆地不同地区的干湿气候变化可能具有较大差异性.陆相地层的高分辨率多指标分析将为精细约束CPE的触发及结束过程起到关键作用.

    三叠纪极热事件陆地生态系统碳循环大火成岩省

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    早侏罗世托阿尔期大洋缺氧事件的天文年代学对比研究

    成乐乐金思丁韩中王嘉伟...
    1141-1162页
    查看更多>>摘要：早侏罗世的托阿尔期(Toarcian)大洋缺氧事件(T-OAE)以重大的碳同位素负偏移(nCIE)、生物灭绝、海侵和全球变暖为特征.早托阿尔期古气候系统的根本转变与全球碳循环发生剧烈扰动直接相关.与T-OAE相关的nCIE在许多地方具有类似的碳同位素偏移特征,并且有证据表明海洋碳同位素变化记录了天文强迫信号.由于全球各个剖面T-OAE年代学约束仍存在不确定性,制约了对这一全球性事件成因机制的认识.针对这个问题,本研究利用时间序列分析方法,重新分析了 12个全球不同地区T-OAE剖面的碳同位素序列.结果显示:研究中所有剖面的起始时间均在182.50～183.05 Ma之间波动,并且在nCIE中均记录了 6个显著的碳同位素旋回,其中,西特提斯洋托阿尔期持续时间为600～670 ka,泛大洋东北部和中部托阿尔期持续时间为610～620 ka,泛大洋南部托阿尔期持续时间为610～640 ka.通过对比西特提斯洋、泛大洋东北部和中部以及泛大洋东南部的托阿尔期剖面,揭示了全球碳循环在T-OAE时期的不同响应;通过分析地质记录中的旋回与天文信号之间的耦合关系,揭示了地球气候、火山活动和季风系统对地球轨道周期变化的高度敏感性.本研究加深了对T-OAE触发机制的理解,为综合利用地层学数据和天文模型来探讨古气候变化提供了新思路.

    托阿尔期大洋缺氧事件地球轨道周期天文调谐米兰科维奇旋回

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    古土壤钙质结核δ18O重建的早白垩世古温度与哈密翼龙生存环境

    季军良夏依丹·沙吾尔丁李雷
    1163-1173页
    查看更多>>摘要：哈密盆地下白垩统地层含大量翼龙、翼龙蛋和胚胎化石,是研究翼龙生存繁衍细节的宝贵材料.但是,与哈密翼龙生存环境密切相关的古气候研究成果还未见发表,这制约了对哈密翼龙"伊甸园"形成机制和翼龙演替原因的认识.本研究利用哈密盆地古土壤层钙质结核氧同位素(δ18O)重建了早白垩世Barremian-Aptian早期近地表大气年均温度(MAT).结果表明Barremian期MAT的平均值为9.04℃,Aptian早期的平均值为13.79 ℃,这与中亚地区陆相记录重建的MAT结果一致,且变化趋势与海相记录相符.哈密盆地Aptian早期快速升温约5 ℃,可能是对大洋缺氧事件OAE 1a(Oceanic Anoxic Events 1a)初期海水快速增温的陆地响应.哈密翼龙动物群主要繁盛在MAT较低的Barremian期,OAE 1a事件之后衰亡,与热河生物群的演化过程相符,可能说明全球增温事件对生物演化具有一定影响.

    哈密翼龙早白垩世古土壤钙质结核古温度δ18O

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    白垩纪早中期(Valanginian晚期-Turonian早期)增温过程及陆地生物响应

    席党鹏肖子源周自涵李旭恒...
    1174-1187页
    查看更多>>摘要：白垩纪气候总体经历了增温、高温和降温3个阶段,其中白垩纪早中期(Valanginian晚期-Turonian早期,约135～92 Ma)经历了持续和长时间的增温过程.伴随着增温,陆地生物和生态系统经历了快速的辐射和演化.虽然学术界对白垩纪中期的温室气候状态已有深入研究,但对早中期的升温过程及陆地生物响应,仍缺乏深入了解.本研究基于全球已有温度和陆相化石记录,对白垩纪早中期的增温过程及陆地生物响应进行了初步梳理.白垩纪古温度证据显示,早白垩世Valanginian晚期至Barremian期,全球温度逐渐升高,在Aptian最早期(约120 Ma)迎来第一个峰值,最高表层海水温度可达32 ℃以上,Aptian中-晚期,则经历了一次温度的下降,自Albian期开始又不断升高,在Cenomanian晚期-Turonian早期达到最高,最高表层海水温度可达37℃以上.伴随着温度逐渐升高,以被子植物和鸟类等为代表的陆地生物快速辐射,从中生代陆地生态系统向现代陆地生态系统转变.全球白垩纪早中期陆地生物群的发展和分布与温度的逐渐增高可能存在密切关系.早白垩世中晚期(Barremian-Aptian早期),伴随着温度的逐渐增高,全球陆地生物的演化迎来了一次大辐射.中国东北地区白垩纪早中期发育了热河生物群、阜新生物群(延吉生物群)和松花江生物群(早期),这些生物群的辐射和演化与温度等气候的变化具有密切关系.

    白垩纪古气候增温陆地生物生物群

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    白垩纪中期热室地球陆地古气候研究进展

    杨柳高远毋正轩张琪...
    1188-1204页
    查看更多>>摘要：白垩纪中期(约125～80 Ma)是过去150 Ma以来温度最高的极端温室气候时期,也被称为"热室地球"时期.本研究对全球白垩纪中期陆地古气候研究进行了系统梳理,根据其研究内容及方法进行了分类.通过总结分析陆地温度、降水的定量重建数据,发现在约100 Ma时陆地温度开始上升,在Cenomanian末期达到温度最高值(中纬度约14～26℃;高纬度约8～18℃);而降水记录由于受地形等众多因素的影响,并没有显示出明显的趋势,仅能看出在Cenomanian期约100 Ma起,随着温度的逐渐升高,降水量也呈现增多的趋势.进一步与白垩纪中期全球海相温度记录进行对比,发现陆地气候与海相气候具有基本一致的变化趋势,即在Cenomanian初期约100 Ma时海-陆温度都具有明显上升,在Cenomanian-Turonian界限附近达到最高值.当前的白垩纪中期陆地古气候研究也存在一些不足,如定量古气候数据相对较少、缺乏连续和高分辨率陆地古气候记录等.松辽盆地国际大陆科学钻探获得了白垩纪约118～80 Ma累计约6000 m近乎连续的陆相岩芯,为研究热室地球陆地古气候变化提供了重要的地质资料,未来有望建立连续且高分辨率的白垩纪中期陆地古气候记录,探索热室地球气候运作机制.

    白垩纪中期热室地球古气候陆相

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    古新世-始新世极热事件(PETM)浅海生态系统稳态转变:以塔里木盆地库孜贡苏剖面钙质超微浮游植物为例

    梁瑞泽华春荣王亚苏苏虹...
    1205-1214页
    查看更多>>摘要：古新世-始新世极热事件(PETM)发生于56 Ma前,因其碳释放过程与当前人类CO2持续排放驱动的全球变暖类似而备受世人关注.塔里木盆地保存完好、出露完整且连续的古近纪浅海地层为研究PETM期间东特提斯洋古环境变化提供了理想材料,但目前缺乏对PETM前后塔里木盆地浮游植物群落稳态转变的研究.本研究利用库孜贡苏剖面齐姆根组约48 m厚海相沉积物中保存的丰富钙质超微化石群落,研究PETM前后生态系统演变过程,揭示PETM事件前后发生了两次稳态转变.第一次稳态转变发生在沉积厚度约为19.61～24.56 m之间,与PETM事件开始时间恰好对应;第二次稳态转变发生在沉积厚度约为29.60～31.06 m之间,与PETM事件恢复期基本对应.PETM事件前Coccolithus pelagicus、Toweius pertusus和T.eminens等钙质超微化石占主导地位,当稳态开始发生改变时,T.pertusus和T.eminens相对丰度开始下降,而"负偏属种"Discoaster araneus和Discoaster acutus开始出现.P和Zn/Al等营养指标升高,表明东特提斯洋地区在PETM期间初级生产力增加,高生产力指示种Neochiastozygus junctus在PETM期间显著增加也印证了这个观点.北大西洋中部滨海平原沉积记录表明,其生态系统在PETM时期同样经历了两次稳态变化,与库孜贡苏剖面两次转变时间基本对应,表明由PETM事件导致的浅海生态系统稳态转变可能是全球而非区域性变化.

    PETM钙质超微化石稳态转变塔里木盆地东特提斯洋

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    古新世-始新世极热事件南阳盆地湖相沉积物的岩石磁学研究

    梁耀王学婷陈祚伶
    1215-1224页
    查看更多>>摘要：古新世-始新世极热事件(PETM)是发生在早新生代的一次历时短暂的快速增温事件,该事件的主要地质特征为大幅度碳同位素负漂(CIE),表明当时有巨量富12C的轻碳注入海气系统,其排放场景与当今人类碳排放非常相似,故对这类事件的研究有重要的现实意义.已有研究表明,磁性矿物的产生、保存与气候环境变化之间有密切关系,因此,通过对PETM时期沉积岩磁学参数的研究,可以揭示增温背景下古环境演化的时空特征.前人利用磁学方法研究海相沉积物时发现,PETM时期磁学信号出现显著响应,但不同研究区域的具体驱动机制有所差异.本研究对南阳盆地湖相PETM地层开展磁学分析,测量岩石磁学参数,发现PETM时期沉积岩磁性有所增强,磁铁矿含量增加,直到极热事件结束后才缓慢恢复到背景水平,说明事件发生前、发生期间和事件结束后的湖泊环境经历了氧化→弱还原→氧化这3个阶段,且陆相与海相沉积物对PETM具有相似的磁学响应机制.

    古新世-始新世极热事件(PETM)南阳盆地一阶反转曲线主成分分析等温剩磁分解氧化还原

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