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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。
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收录年代

    古新世-始新世极热事件期间的浊积岩沉积对气候变化和天文旋回的响应

    金思敏David B.KEMP张仲石黄春菊...
    1225-1234页
    查看更多>>摘要:浊流是地表最重要的沉积物运移过程之一,主导了沉积物从大陆架到深海的输送.通过研究深时极热事件期间浊流的分布规律,可为类比推测未来全球变暖背景下浊流活动的变化趋势提供重要参考.前期研究发现,古新世-始新世极热事件(PETM)期间,英国东部北海盆地的高频浊积砂岩沉积受到了气候变化的影响.本研究进一步对西班牙Basque盆地Zumaia剖面古新统-始新统458层浊积岩(深度范围为-19.76~37.12 m)进行了时间序列分析,发现浊积岩沉积存在着显著的405 ka长偏心率周期信号.通过总结古新统-始新统浊积岩记录对天文旋回的响应,发现仅在英国北海盆地和西班牙Basque盆地识别出了天文旋回信号,且这两个点位的地理位置与模拟结果显示的年平均降水对轨道参数变化的敏感区相吻合.此外,本研究还讨论了 PETM期间不同沉积环境中浊积岩沉积记录对海平面变化和全球升温的响应.

    古新世-始新世极热事件天文旋回浊积岩偏心率岁差

    植物多样性对古新世-始新世极热事件全球增温的响应——来自化石和模型模拟的证据

    贾丽荣邓敏杨毅苏涛...
    1235-1249页
    查看更多>>摘要:古新世-始新世极热事件(PETM)发生在约56 Ma,是新生代一次显著的全球气候变暖事件.在10~20万年内,全球平均气温上升了约4~8℃.这次增温事件与全球碳循环的波动密切相关,对全球气候和生物多样性产生了重大影响.本研究系统收集整理了全球PETM时期模型模拟和化石数据,分析了 PETM时期大气不同CO2浓度下的温度和降水变化,综合探讨了植物多样性、植物区系交流和植被的响应.分析表明:随着大气CO2浓度的增加,全球普遍升温,降水的时空分布显著变化,中高纬度地区的温度和降水增加幅度大于低纬度地区.PETM时期的气候变化对陆地植物多样性的影响存在地区差异,并且不同植物类群对PETM的响应方式也不尽相同.一些植物类群在PETM时期灭绝或物种多样性降低,如山龙眼科、天南星科等,而另一些植物类群受到的影响较小,如榆科和禾本科等,热带、亚热带类群的物种多样性则有所增加,如棕榈科和豆科等.PETM对全球被子植物的区系交流有一定的促进作用,导致了物种分布区的明显变化.全球植被格局在PETM时期发生显著变化,热带、亚热带植被向高纬度地区大幅扩散.生物多样性应对PETM的方式远比我们认识的复杂,相对于增温,急速增温和生境片段化,才是对生物多样性最大的危害,前者使得生物失去应对的时间,而后者使得生物失去应对的空间.

    古新世-始新世极热期古气候模拟植物化石物种扩散植被

    南雄盆地早古近系灰黑色泥岩层指示的古气候意义

    黄惠欣马明明王梦迪刘秀铭...
    1250-1261页
    查看更多>>摘要:古近纪早期是典型的温室气候期,期间发生了一系列快速短暂的(极)热事件(hyperthermals).目前全球绝大部分的热事件记录都来自海相沉积,陆相记录相对缺乏.南雄盆地古近纪早期陆相地层出露良好,整体以棕红色粉砂质泥岩或泥质粉砂岩为主,其中发育多期厚度不等的灰黑色泥岩层.为了探讨这些灰黑色泥岩层的形成环境,本研究选取古城村组毛鸡湾段一处含灰黑色、棕黄色及棕红色泥岩厚度为2.6m的地层为代表剖面(毛鸡湾剖面,MJW),通过稳定碳同位素、漫反射光谱、总有机碳及色度等测试,分析了其形成期间的古环境,并探讨其与热事件之间的联系.结果显示:1)灰黑色层及棕黄色层主要磁性矿物为针铁矿,TOC值较高,而棕红色层磁性矿物为赤铁矿,TOC值非常低,表明不同的泥岩层经历了不同的沉积环境;2)灰黑色层的δ13Ccarb相比棕黄色及棕红色层发生显著的负偏,负偏幅度超过3‰,结合灰黑色层形成时的古环境及热事件期间全球记录,认为该陆相剖面可能记录了古近纪早期一次热事件.

    南雄盆地灰黑色层古气候热事件碳同位素负偏移

    始新世以来亚洲内陆干旱区的古气候定量重建

    贾云霞吴海斌张文超庞红丽...
    1262-1272页
    查看更多>>摘要:亚洲内陆干旱化的形成与发展是新生代最引人瞩目的事件之一,与全球变冷、青藏高原隆升、东亚环境格局演化等一系列问题密切相关.目前,干旱化的起始时间、演化过程、驱动机制等方面均存在较大的争议.古气候的定量化研究有助于解答以上问题.本研究收集中国西北地区已经发表的、具有古地磁定年的3条孢粉序列,并且将孢粉百分比转换为植物功能型得分;之后,建立植物功能型-气候数据集的现代类比法模型,进而定量重建始新世以来古气候要素(年均降水、年均温度)的变化历史.留一法的交叉验证结果显示,该模型对于重建年均降水和年均温度均具有较高的可靠性.气候要素的定量重建结果显示,始新世以来年均降水从约948 mm下降至约84mm,年均温度介于1~10 ℃之间.具体而言,40~23 Ma阶段,气候温暖湿润,年均降水和年均温度分别介于386~948 mm和2.00~9.44℃之间;23~8Ma阶段,年均降水略有下降,介于187~953 mm之间,年均温度介于-1.11~8.52℃之间,其中17~12 Ma和10~9Ma阶段年均降水明显增加,整体上超过400 mm;约8Ma之后,气候逐渐冷干,年均降水介于84~434 mm之间,年均温度介于-2.84~8.85℃之间.与已有的古环境记录对比,本研究认为西北地区约23 Ma之后的干旱化过程主要受控于青藏高原的隆升和全球变冷的影响.

    亚洲内陆定量重建干旱化新生代孢粉植物功能型

    济阳坳陷富有机质页岩记录的中始新世气候适宜期古气候

    郭颖马义权刘惠民陆永潮...
    1273-1281页
    查看更多>>摘要:中始新世气候适宜期(MECO)是发生在约40.5~40.1 Ma的一次全球增温事件.目前该事件在海相环境中的响应特征已相对明晰,而对其发生前、发生期间、发生之后的陆相环境响应及差异的认识仍需进一步研究.济阳坳陷北部的沾化凹陷中始新统沙三下亚段(Es3L)为一套富有机质页岩层系,沉积连续,不仅是该区页岩油勘探的重点层位,也为开展MECO事件的陆相环境响应研究提供了详实的沉积记录.本研究利用沾化凹陷Luo69井跨越Es3L且长度约194m的高分辨率伽马(GR)数据,开展旋回地层学分析,结合相关系数法(COCO)和演化相关系数法(eCOCO),以Es3L的底界年龄41.21 Ma为锚点,建立天文年代标尺.在此基础上,综合Fe含量、Ti/K比值、V/Al比值、TOC含量以及济阳坳陷南部东营凹陷的FY1井的磁性地层,确定MECO事件在研究区的响应时间,查明MECO事件发生前、发生期间、发生后济阳坳陷的气候和水文变化及其对有机质富集的影响.结果表明,Luo69井GR数据中的20.7~27.7 m波长代表405 ka长偏心率,通过调谐,获得GR数据的延续时间为3.34 Ma,Es3L的延续时间为2.48 Ma,与已报道的FY1井结果一致.结合年龄锚点,建立了 41.77 Ma至38.43 Ma的天文年代标尺,并推定MECO事件在济阳坳陷的响应时间约为40.51~40.06 Ma,对应于Luo69井的约3045~3017 m区间.在MECO事件发生之前,气候潮湿-干旱波动较大,引起湖盆流域水动力和湖水氧化还原状态出现较大变化;MECO期间,气候更加潮湿,使得流域水动力增强,导致湖水富氧,但该时期TOC含量整体较高,可能与较高的初级生产力有关;在MECO事件发生后,气候变化幅度较小,相对稳定,相比事件发生前更加潮湿,TOC较事件发生前略有升高,主要受控于升高的初级生产力.

    增温事件统计调谐时间序列分析古气候有机质富集页岩油

    上新世暖期与未来变暖情景下中国气候模拟对比分析

    沈田田张冉聂军胜
    1282-1295页
    查看更多>>摘要:较于工业革命前期,上新世暖期更暖、更湿、经向温度梯度减弱,此时期气候被视为未来气候变暖情况下的重要参考.本研究利用上新世模式比较计划(PlioMIP2)中12个最新耦合模式以及第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的26个SSP5-8.5高排放情景模拟结果,开展了上新世暖期和SSP5-8.5情景下中国气候变化模拟对比分析.研究发现,相较于工业革命前期,两类气候增暖背景下中国北方地区增温更为显著,冬季的升温明显高于夏季和全年均值,并且两类气候增暖背景都表现出降水增加的特征,特别是中国东北和华北地区夏季降水增幅较为显著.然而,上新世暖期与SSP5-8.5情景的气候变化也存在一些明显差异.相比于SSP5-8.5情景多模式平均4.49℃增温,上新世暖期增暖幅度更弱,为3.00℃;夏季降水增幅显著高于未来情景,这是由于上新世暖期东亚夏季风强度更强,为中国北方地区带来了更多降水;而冬季在中国南方地区出现南风异常,导致南方地区降水增加.考虑蒸发后的上新世暖期有效降水低于未来情景,上新世暖期西北地区年有效降水减少,而东南地区冬季偏湿、夏季偏干,未来气候情景则呈现相反的趋势.

    上新世暖期中国气候东亚季风PlioMIP2SSP5-8.5

    支链GDGTs与黄土古温度重建:机遇与挑战

    卢红选王欢业刘旭盛维娟...
    1296-1307页
    查看更多>>摘要:目前对全球古温度的理解主要基于海洋记录,由于缺乏可靠的陆地古温度指标,对陆地温度变化的认识较为有限,这限制了对全球变暖背景下,陆地温度变化规律和机制的深入理解.支链甘油二烷基甘油四醚类化合物(brGDGTs)是某些细菌微生物细胞脂膜中的四醚化合物,近20年来已成为广泛关注的陆地古温度计.该温度计一经推出,便在黄土古温度,特别是长时间尺度的古温度重建中发挥了重要作用.本研究首先回顾了 brGDGTs温度计的发展历史,总结了近年来该温度计在细菌培养实验、现代过程调研、仪器分析方法、数据处理技术等方面的创新和进展.然后介绍了支链GDGTs在黄土古土壤剖面中不同时间尺度的古温度重建研究进展.黄土高原brGDGTs记录的陆地温度呈现明显的冰期-间冰期波动特征,表明太阳辐射和全球冰量对陆地温度变化重要的驱动作用;但与海洋温度相比,冰盛期-冰消期时段增温超前于海洋记录,推测陆地下垫面(植被、土壤湿度等)动态演化可能会对陆地温度变化起着重要的调控作用.最后多角度分析了 brGDGTs陆地古温度重建面临的机遇和挑战.作为稀缺的陆地古温度计,brGDGTs为认识陆地温度变化规律和机制提供了难得的工具,但其确切生物来源、形成机制尚不明确.另外,全球黄土 brGDGTs温度在变化趋势、周期和幅度上存在较大差异,且造成这种差异的原因还不清楚.为了应对这些挑战,应继续加强brGDGTs温度计的基础理论研究,明确其来源和形成机制,优化分析方法和校正模型.同时,结合现代观测和模拟研究,探究不同时间尺度下陆地下垫面(植被、土壤湿度等)与温度变化之间的反馈机制,进一步丰富我们对全球温度变化规律和机制的认识.

    brGDGTs古温度黄土气候指标

    三原黄土中支链甘油单烷基甘油四醚类化合物的检出及其环境指示意义

    潘高超张师豪杨石岭
    1308-1321页
    查看更多>>摘要:来源于古菌和细菌的甘油二烷基甘油四醚(GDGTs)是重建古环境的重要指标.近年来,在培养菌、海洋、河流、湖泊和泥炭中检出了甘油单烷基甘油四醚类化合物(GMGTs或H-GDGTs),其中,支链甘油单烷基甘油四醚类化合物(brGMGTs或H-brGDGTs)的存在被认为与高温环境有关.目前,brGMGTs在黄土中的分布特征和环境指示意义还不明确.三原黄土剖面(34.70° N,109.04° E)位于黄土高原中南部,剖面深度为17.1 m,年龄跨度为0~219 ka,涵盖S0、L1、S1、L2和S2-1等地层单元.三原黄土剖面地层连续性好、分辨率高,是开展brGMGTs研究的理想材料.本研究选取了三原黄土剖面中72个黄土和古土壤样品,通过高效液相色谱-大气压化学电离-质谱/质谱,确认了黄土高原的黄土中存在brGMGT-1020、brGMGT-1034和brGMGT-1048这3种brGMGTs;brGMGTs 的含量与 GDGTs 中的 Ⅰa、Ⅱa和Ⅲa相关,这表明 brGMGT-1020、brGMGT-1034 和 brGMGT-1048 可能分别是由Ⅰa、Ⅱa和Ⅲa在微生物的作用下转化而来.三原黄土剖面中的brGMGTs相对含量与剖面深度/样品年龄正相关,这种关系可能是沉积后的物理化学过程导致的.在沉积年龄小于40 ka的黄土和古土壤中,brGMGTs相对含量的变化可以在一定程度上反映气候环境特征,较高的brGMGTs相对含量可能对应温度较高的时段.brGMGTs有潜力成为指示古增温事件的生物标志物.

    中国黄土支链甘油单烷基甘油四醚类化合物(brGMGTs或H-brGDGTs)生物标志物

    泥河湾盆地油房遗址MIS 5阶段人类活动与气候、植被的关系

    李冰杜天愉梅惠杰吴玥洁...
    1322-1337页
    查看更多>>摘要:新的研究表明,油房遗址是泥河湾盆地一处重要的旧石器时代中晚期遗址,是一处既包含华北传统石片石器工业,又富含细石叶和细石核的文化遗址,为研究华北传统石片石器文化向细石器传统文化转变提供了新线索.油房遗址探沟2剖面(YFTG2)(0~535 cm)是泥河湾盆地旧石器中期的典型地层,年代大致为100.6±5.7~52.3±2.5ka,主要包括MIS 5增温期和MIS 3初期温暖期,MIS 4沉积缺失.本研究基于孢粉和粒度等指标探讨了泥河湾盆地旧石器时代中期人类活动的气候环境背景,结果表明:1)该遗址MIS 5阶段包括MIS5d、MIS 5c和MIS 5b;其中 MIS 5d(535~255 cm,100.6±5.7~92.1±2.9ka),花粉组合以藜科(37.1%)和蒿属(23.2%)等草本为主,中值粒径偏粗(10.2~93.4 μm),有机质含量为2.2%~4.4%,碳酸钙含量为1.7%~5.0%,指示在MIS5d时期泥河湾盆地气候较为寒冷干燥;MIS 5c(255~180 cm,92.1±2.9~89.8±3.5 ka),松属(47.5%)和桦木属(15.8%)等乔灌木花粉显著增加,粒度中值粒径为19.4μm,碳酸钙含量降低(1.9%),指示MIS 5c阶段气候十分温暖湿润;MIS 5b(180~130 cm,89.8±3.5~87.7±4.4 ka),花粉组合仍以乔灌木为主(75.8%),桦木属(21.4%)含量达到最大值,蒿属增加(13.6%),有机质含量(5.0%)显著升高,碳酸钙含量(0.2%)显著降低,指示MIS 5b阶段泥河湾盆地气候相对凉湿;在MIS 3初期(130~0cm,55.7±3.5~52.3±2.5 ka),乔灌木花粉含量下降(68.2%),桦木属(10.8%)含量减少,蒿属(15.6%)和藜科(5.3%)增加,中值粒径显著增大,为39.0μm,有机质含量略有下降(4.5%),碳酸钙含量上升至1.0%,指示气候较为温暖湿润.2)植被定量重建结果显示,在MIS5d阶段,研究区草本植物盖度达78.1%,形成以禾本科(37.8%)、藜科(16.2%)和栎属(6.1%)为主的疏林草地景观;MIS 5c阶段乔灌木植被盖度达88.4%,形成以松属(46.2%)、鹅耳枥属(21.6%)和禾本科(4.7%)等为主的针阔混交林;MIS 5b阶段依然是以松属(42.8%)、桦木属(12.8%)、栎属(8.1%)、禾本科(5.8%)和蒿属(4.4%)为主的针阔混交林;MIS 3初期阶段为以松属(41.8%)、鹅耳枥属(22.1%)、栎属(7.3%)、禾本科(7.3%)和蔷薇科(6.0%)为主的针阔混交林.3)MIS5d~MIS5b以及MIS 3初期,泥河湾盆地气候经历了从寒冷干燥到温暖湿润,研究区植被由以禾本科、蒿属和栎属为主的疏林草地转变为以松属、栎属和鹅耳枥属等为主的针阔叶混交林,均有较强的人类活动,说明在整个研究时段内古人类对干湿交替的自然环境具有较强的适应能力.泥河湾盆地较为适宜的气候以及疏林草地~针阔叶混交林自然景观为该时期人类活动提供了较为理想的活动场所.在MIS 5b时期,遗址区域环境凉湿,水量增大,古人类活动强度较弱.

    MIS5阶段MIS3初期花粉气候与植被泥河湾盆地油房遗址

    北京王佐裂隙堆积及其记录的一次更新世暖期环境变化

    孙丰瑞李玉梅杨忆彭淑贞...
    1338-1348页
    查看更多>>摘要:含有哺乳动物化石的洞穴/裂隙堆积是研究北京更新世环境的重要信息载体.王佐裂隙堆积位于京西王佐镇山前地带,系富含哺乳动物化石的砖红色土状堆积,原裂隙周边灰岩已被人为剥离,残存堆积物整体沿灰岩裂隙向南倾斜状存在,长度十余米,最厚处约3.8m.本研究首次报道了王佐裂隙堆积的发现及地层发育情况,并结合碎屑沉积物中的粒度、色度、磁化率等古环境代用指标,将其沉积过程划分为早、中、晚3个阶段.中值粒径、亮度、红度和磁化率这些古环境代用指标数值基本处于中-晚更新世黄土-古土壤序列中的古土壤层的变化范围,这一结果显示王佐裂隙堆积形成于水热条件较好的中-晚更新世暖期,记录了该暖期由盛而发展到极盛,持续较短时间后又迅速演变为相对稍弱暖期的气候变化过程.

    裂隙堆积中-晚更新世古环境间冰期哺乳动物化石