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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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    珠江三角洲花斑粘土磁学特征及其沉积环境实例研究

    贺辰戋张桂华梁定辉李明坤...
    1349-1361页
    查看更多>>摘要：华南地区珠江三角洲的形成和演变历史是国内外高度关注的重要科学问题,其中,全新世与更新世界线附近"花斑粘土"形成的沉积环境及气候条件是最有兴趣的问题之一.本研究利用珠江三角洲陆地西北部的广东省佛山市西樵山XQS-ZK7钻孔岩芯(全长16 m),对花斑粘土及其邻近6.1 m特定层位岩芯进行了 AMS 14C和OSL测年,同时进行了系统的环境磁学参数测量和粒度分析,并对代表性样品进行了岩石磁学参数测量.其中磁学参数主要包括xlf、Xfd％、S-300、HIRM、IRM、κ-T曲线等.将610 cm岩芯自下而上划分为4个层位,第一层年龄约67～60 kaB.P.,第二层年龄约60～59 ka B.P.,第三层(花斑粘土层)年龄约59～49 ka B.P.,这3层分别相当于深海氧同位素MIS 4后半期、MIS 4/MIS 3 过渡期和MIS 3早期的沉积层;第四层年龄小于11 ka B.P.,对应于MIS 1早期.缺失MIS 3中后期至MIS 2时期的沉积物.研究结果显示:本地花斑粘土与其下伏沉积物具有一种自下而上从粗到细的"正粒序层理"沉积构造,花斑粘土层中夹有3层灰色砂、粉砂、粘土并含有贝壳碎片,其原始沉积为水成成因类型;从花斑粘土到下伏地层,沉积物颜色由红黄杂色→灰白色→青灰色逐渐变化,与经典的风化作用程度自上而下逐渐减弱的规律一致;花斑粘土层下伏第一层灰色沉积层中的磁性矿物以磁铁矿为主并含部分碎屑赤铁矿,而花斑粘土层则含有较多的成土作用新生成的赤铁矿和针铁矿以及超细磁铁矿;花斑粘土中的亚铁磁性超顺磁(SP)颗粒矿物与高矫顽力不完全反铁磁性矿物同时形成,即原始水成沉积在后期高温高湿环境下经历了强烈的化学风化作用而产生了磁性矿物的转变.据此认为:由于华南地区湿热气候导致的强烈风化成土作用,本地花斑粘土经历了多期水下沉积→暴露地表→差异风化的气候-沉积环境变化过程,其最终形成是在M1S3升温阶段(尤其是中后期)遭受了强烈风化作用的基础上叠加了 MIS 2末次盛冰期海平面大幅度下降的暴露风化作用.这一认识说明珠江三角洲花斑粘土的形成时代与演化过程尚需做进一步深入研究.

    磁学特征沉积环境气候变化花斑粘土珠江三角洲

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    海南岛东寨港地区3.9万年以来沉积物粒度特征及其环境意义

    王玉杰姜文英杨肖肖胡道功...
    1362-1370页
    查看更多>>摘要：海平面变化和沿海地区的海陆变迁是古环境研究的热点.本研究通过对海南岛东寨港ZK13-22钻孔(19m)AMS 14C测年和粒度分析,结合沉积物岩性和化石组合,重建了东寨港地区约3.9万年以来沉积环境的变化,探讨了沉积环境与海平面变化的关系.结果表明:1)39.4～15.3kaB.P.,ZK13-22钻孔的沉积环境为陆地环境,其中在39.4～32.3kaB.P.、32.3～21.9 ka B.P.和21.9～15.3 ka B.P.期间,沉积环境分别为河床相、河漫滩相和河床相,与古河道的摆动迁移有关;2)15.3～4.4kaB.P.,沉积物中值粒径减小,出现大量海月和螺等化石,且保存完好,表明海洋影响增加,钻孔沉积环境为滨海相沉积,与全球增温导致的海平面快速上升有关;3)4.4 ka B.P.之后,沉积物的中值粒径和细砂含量均有增加,反映了研究区可能受海平面下降或者人类活动的影响.

    粒度沉积环境海南东寨港海平面变化

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    末次冰盛期以来中国东北及邻区C4植物丰度的时空演化及其主控因素

    勇心意李琴张瑞
    1371-1387页
    查看更多>>摘要：C3、C4植物是陆地生态系统的重要组成部分,末次冰盛期(LGM,距今约2万年)以来全球大幅度增温,同时伴随大气CO2浓度的不断变化.研究LGM以来C3、C4植物的时空分布及其驱动机制可为理解未来气候变暖背景下植物变化及应对未来陆地生态系统的挑战提供重要参考.中国东北地区位于高纬度季风边缘带,也是C3、C4植物混合区,其植被变化对气候响应敏感.对于东北地区C4植物时空演化格局的研究还不完善.本研究基于9条湖泊、泥炭记录的长链正构烷烃单体δ13C和4条古土壤序列的土壤有机碳同位素(δ13CSOM)记录,重建了 LGM以来的东北及邻区C4植物时空演化格局.结果表明,从LGM至全新世早期C4植物丰度逐渐增加,在全新世早中期达到最高,平均可达约10％,之后再次下降.C4植物丰度演化具有一定的区域差异,现今森林草原界线以东地区,其丰度在全新世早期(10～8ka)达到峰值后下降;而以西的草原地区C4丰度至LGM以来逐渐增加,全新世其丰度变化不大.在空间上,C4植物丰度总体上呈现出由南向北递减的趋势,LGM时南北空间差异最小约为5％,而到全新世早期,其差异局部可达约20％.进一步将重建的C4丰度演化与古气候记录对比,结果表明,末次冰盛期以来温度的升高可能是导致东北及邻区C4植物扩张的主导因素.该项研究也进一步揭示,未来增温持续的背景下,东北地区C4植物丰度可能增加,C4植物分布的地理界限可能向更高纬扩张.

    C4植物末次冰盛期东北地区碳同位素增温

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    末次间冰期中国季风降水的模拟分析

    田芝平史嘉文姜大膀
    1388-1398页
    查看更多>>摘要：本研究使用国际古气候模拟比较计划最新第4阶段(PMIP4)中的15个全球耦合模式试验数据,聚焦末次间冰期(距今约127 ka)中国季风降水及其强度相对于工业革命前期的变化,并分析了相关的动力学机制.结果表明,所有模式均能合理再现观测的中国年和冬、夏季降水气候态的大尺度分布特征;相对于工业革命前期,伴随着季风区范围向西北扩张,多模式集合平均模拟的末次间冰期中国季风降水增加37％、季风降水强度增强6％,且模式间一致性较好;上述变化主要是因为该时期轨道强迫下经向温度梯度减小和纬向、经向海陆热力对比加大所导致的东亚西风急流减弱北移、夏季风环流加强以及相应的水汽输送发生变化.多模式模拟的末次间冰期中国季风降水变化与季风区内大部分降水重建记录定性一致.

    末次间冰期中国季风降水模拟PMIP4试验

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    12000年来30°N冬、夏半年天文太阳辐射能量变化序列重建与特征分析

    邬愉婷梁中王建肖振宇...
    1399-1410页
    查看更多>>摘要：为探究季节时长和辐射强度变化对过去12000年来太阳辐射能量变化的影响,本研究利用星历数据DE441重建了 12000年以来30°N季节半年能量的变化序列,并利用希尔伯特-黄变换方法提取了 30°N冬、夏半年辐射能量在不同尺度上的周期性信号,揭示了它们在过去12000年内的动态变化特征.进一步利用广义加性模型探究了不同时段、不同时间尺度上辐射强度和时长对能量变化的解释度.结果表明:1)冬半年太阳辐射能量在距今约9000年前达到最低,此后逐步增大;夏半年太阳辐射能量在距今约9000年前达到最高,此后逐步减小;冬、夏半年太阳辐射能量差在距今约9000年前达到最大,此后逐渐减小.这有助于解释距今约9000年前季风较强的现象.2)冬半年太阳辐射能量变化幅度大于夏半年,全年太阳辐射能量变化趋势与冬半年太阳辐射能量变化一致.这有助于解释古气候模拟结果呈现出全新世温度存在升高趋势的原因,因为气候模拟往往使用全年辐射能量作为模型的边界条件.3)夏半年能量变化存在约2.7年、5.2年、9.0年、20.6年、41.2年、88.5年、238.1年、270.3年和约350年的优势周期,冬半年能量变化具有约2.7年、5.3年、11.9年、19.3年、47.6年、84.8年、263.2年、270.3年和约350年的优势周期.其中约2.7年和270.3年的周期最为显著,但在过去12000年不同时期波动情况不一致:冬半年能量变化的2.7年周期在早中期较显著,夏半年能量变化的2.7年周期在中晚期较显著;约270.3年的周期在冬、夏半年均是中早期较显著.4)太阳辐射强度和季节性时长对于太阳辐射能量的解释率,随冬、夏半年和变化尺度不同而不同.在过去12000年间,年际尺度上,辐射强度对冬、夏半年能量变化的解释率存在不同的趋势,即自早期至晚期,对夏半年能量变化的解释率逐渐增大,对冬半年能量变化的解释率则逐渐减小;而在百年尺度上,二者变化趋势一致,即不论是冬半年还是夏半年,辐射强度变化对能量变化的解释率均是在早期较大,晚期较小.在年际尺度上,夏半年时长对能量变化的解释率在晚期更大,冬半年时长则是在早期更大;在百年尺度上,冬、夏半年时长变化对能量变化的解释率均在早期最大.

    太阳辐射能量季节半年序列重建周期时间尺度全新世

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    黄土高原全新世土壤碳酸盐团簇同位素的温度重建

    董吉宝John EILER
    1411-1420页
    查看更多>>摘要：黄土高原黄土-古土壤序列中保存有丰富的土壤碳酸盐,是利用碳酸盐团簇同位素(Δ47)定量重建古温度的重要地质载体之一.然而,黄土高原全新世土壤碳酸盐Δ47及其气候指示意义的系统研究仍然缺乏.本研究分析了黄土高原南缘渭南剖面和中部洛川剖面上部3 m沉积中保存的全新世土壤碳酸盐(钙结核)的团簇同位素组成,监测了现在地形条件下距地表4m以内不同深度的土壤温度.结果显示,Δ47定量重建的全新世土壤碳酸盐团簇同位素温度(T47)与现代暖季节温度相近,渭南剖面T47平均值约为25℃,洛川剖面约为18℃,较区域年均温高8～10℃.根据T47和土壤碳酸盐氧同位素组成(δ18O)重建的土壤水δ18O也与暖季节降水的δ18O基本一致,这些数据表明黄土高原土壤碳酸盐记录了暖季节的环境信息.值得注意的是,渭南和洛川剖面钙结核T47值与其形成深度的土壤温度基本吻合,结合前人研究结果,这暗示了土壤碳酸盐形成深度对其T47具有显著影响.因此,在将来土壤碳酸盐Δ47的研究中,评估土壤碳酸盐形成深度至关重要.

    土壤碳酸盐团簇同位素(Δ47)全新世黄土高原季节性

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    中国北方坝上草原早-中全新世环境变化与农业活动

    赵克良刘俊池赵战护魏惠平...
    1421-1432页
    查看更多>>摘要：更新世晚期到全新世的气候环境变化对人类社会产生了深刻影响,其生存方式由流动的狩猎采集经济逐渐过渡到定居农业经济.中国北方是粟、黍旱作农业的起源地,早全新世时期仅有少量遗址点发现有粟、黍微体化石证据,但中全新世早期(8500～7000 cal.a B.P.)粟、黍种子在中国北方植物遗存中普遍出现.为认识中全新世早期中国北方旱作农业发展与环境变化之间的关系,本研究对河北坝上草原四台遗址附近厚480 cm的自然沉积剖面ST2015的总有机碳含量(TOC)、粒度和磁化率进行分析,并结合AMS 14C测年和考古学证据,探讨了坝上草原地区中全新世早期旱作农业发展与环境变化之间的关系.AMS 14C测年结果显示ST2015剖面的年代为15000 cal.a B.P.至今.研究结果表明ST2015剖面11500 cal.a B.P.之前TOC和磁化率较低,指示了较为干旱的气候条件.全新世早期TOC和磁化率开始快速增加,到中全新世早期(8500～7000 cal.a B.P.)达到最高值,指示研究区域具有较高的植被覆盖度及生物量,气候条件最为温暖湿润.植物考古记录揭示早全新世时期先民生存方式为单一的狩猎采集经济,而到中全新世早期出现了狩猎采集和农业种植混合经济.研究认为中全新世早期温暖湿润的气候促进了研究区森林草原植被发育,土地生产力提高,为定居和低水平旱作农业在中国北方的发展提供了有利条件.

    四台遗址狩猎采集粟黍全新世适宜期森林草原

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    中全新世温暖期华北地区农业结构演化及其对环境的适应

    李延鹏周新郢孙楠赵克良...
    1433-1449页
    查看更多>>摘要：农业的起源和传播强化了人类适应和改造自然环境的能力,对全球生态系统产生了深刻的影响,并促进了人类文化的发展以及文明的起源.华北地区是粟作农业起源的核心地带,新石器时代以来的考古遗迹众多,文化序列完整,是研究早期作物起源及农业演化的理想区域.本研究在淇河流域植物大遗存分析的基础上,收集了华北地区中全新世 9～3 ka B.P.期间粟(Setaria italica)、黍(Panicum miliaceum)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)和大豆(Glycine max)5种农作物数据,并结合气候、地貌等信息系统分析了淇河流域中全新世农业结构演化及其对环境的适应过程.研究表明,淇河流域农业经济结构演化特征与整个华北地区相比具有同步性.中全新世以来,适宜的气候环境为农业的发展和传播提供了有利的自然条件,水稻不断向北传播,在6.3kaB.P.前后已经进入淇河流域,形成以粟、黍、水稻为主的混合农业体系;5.5kaB.P.前后,随着气候的波动以及湿地的衰退,水稻逐渐退出淇河流域,农业结构演变为以粟、黍为主的旱作农业;3.5kaB.P.前后随着小麦的传入,该地区形成以粟、黍、小麦为主的传统旱作农业体系.此外,华北地区中全新世以来农业结构的演化与气候环境及地貌之间存在显著的相关性,气候的周期性变化导致生业模式及农作物组合特征适时调整.地貌类型对农业也有着一定的影响和制约作用,对史前聚居点的分布、农业结构都产生了显著影响.

    淇河流域华北地区中全新世农业结构演化环境变化

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    中国暖湿地区土壤Fe-Mn结核形成的气候与元素阈值

    孙慧郭利成熊尚发崔静怡...
    1450-1467页
    查看更多>>摘要：暖温带-亚热带-热带地区Fe-Mn结核是温、湿气候下土壤发育的重要特征,但是土壤Fe-Mn结核出现的明确气候意义仍然有待厘定.本研究通过集成暖温带-亚热带-热带地区154个研究点位(43个Fe-Mn结核点、65个含Fe-Mn结核土壤剖面、46个不含Fe-Mn结核土壤剖面)912个样品的主量元素数据,对提供Fe-Mn结核的点位在气候要素(温度和降水)上的空间分布特征作了分析,对含/不含Fe-Mn结核的土壤化学蚀变指数(CIA)与铁锰元素的关联进行了比较,结果表明暖湿地区土壤Fe-Mn结核形成的气候阈值为年平均温度＞15 ℃且年平均降水量＞800 mm,元素阈值为土壤TFe2O3＞5％且MnO＞0.1％,此时CIA平均值也大于80.据此阈值,本研究可以推论,高温气候背景下,当土壤Fe-Mn结核普遍发育时,该区域的气候条件即符合年平均降水量大于800 mm且年平均温度达到15 ℃.这一结果为深入理解土壤Fe-Mn结核的形成机理及其气候指示意义提供了重要线索,也为不同温暖时期的古气候重建提供了一个重要的气候约束.

    土壤Fe-Mn结核气候阈值化学蚀变指数暖湿地区

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    征稿启事

    1468,封4页
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