神農(nóng)架大九湖盆地61kaBP以來(lái)的環(huán)境與氣候變化.pdf

1、東亞季風(fēng)系統(tǒng)是影響我國(guó)氣候變化的主要?dú)夂蛳到y(tǒng)之一，對(duì)處于典型東亞季風(fēng)區(qū)的神農(nóng)架大九湖盆地61ka以來(lái)的沉積物進(jìn)行研究，有助于理解晚更新世中的末次間冰階（MIS3）、末次冰期晚冰階（MIS2）和全新世（MIS1）這三個(gè)典型時(shí)期的氣候變化特征，對(duì)認(rèn)識(shí)東亞季風(fēng)的演變歷史及我國(guó)氣候變化有重要意義。本研究在對(duì)神農(nóng)架大九湖盆地地貌、沉積調(diào)查和多個(gè)淺鉆研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了深鉆DJH-2孔沉積物的巖性記錄和TOC、TN、C/N、α-纖維素碳同位素及大氣

2、濕度幾個(gè)指標(biāo)的分析。
　　 對(duì)大九湖盆地地形地貌和多個(gè)淺鉆巖芯的研究發(fā)現(xiàn)，從盆地邊緣向沼澤中心，地下水位逐漸升高，沉積環(huán)境發(fā)生相應(yīng)改變，地表水分布范圍及地下水位的高低對(duì)沉積環(huán)境的展布具有控制作用，而盆地水文狀況主要與氣候條件尤其是降水量的變化有關(guān)。
　　 大九湖鉆孔沉積物的巖性變化記錄了沉積環(huán)境及沉積時(shí)期研究區(qū)氣候的變化。在DJH-2孔中，湖相沉積的出現(xiàn)代表當(dāng)時(shí)地下水位較高、氣候濕潤(rùn)；扇緣相沉積的出現(xiàn)則可能與地下水位降低

3、、氣候變干有關(guān)；泥炭是特殊環(huán)境和特殊氣候條件下的產(chǎn)物，溫和濕潤(rùn)的氣候最有利于泥炭的發(fā)育，冷干的氣候?qū)δ嗵堪l(fā)育不利，而較高的溫度條件也會(huì)限制泥炭的積累。
　　 TOC、TN指標(biāo)數(shù)據(jù)值的高低與有機(jī)質(zhì)含量直接相關(guān)，溫和濕潤(rùn)的氣候最有利于有機(jī)質(zhì)的形成和積累，反之有機(jī)質(zhì)含量則較低；C/N記錄了沉積物中有機(jī)質(zhì)的來(lái)源，當(dāng)高等的陸生植物含量較高時(shí)，C/N一般也較高。
　　 泥炭沉積中的碳同位素值對(duì)降水的變化反映敏感。由于生理特征上的差異

4、，泥炭沉積物中不同植物殘?bào)w的碳同位素值對(duì)降水和濕度變化的響應(yīng)方式不同：有氣孔的維管束植物（如苔草）通過(guò)控制葉表氣孔的開(kāi)合來(lái)調(diào)節(jié)碳和水的交換，碳同位素值的變化與濕度呈反相關(guān)；而非維管束植物（如泥炭蘚）光合作用利用CO2的效率由其葉表面的水膜厚度所控制，碳同位素值的變化與濕度呈正相關(guān)。
　　 通過(guò)建立苔草和泥炭蘚α-纖維素碳同位素值與大氣濕度變化關(guān)系的兩組方程模型，可以定量恢復(fù)研究區(qū)大氣濕度的變化過(guò)程。
　　 本論文提取了大

5、九湖沉積物中10個(gè)孢粉濃縮物進(jìn)行AMS14C測(cè)年，獲得了DJH-2孔上部840 cm巖芯的獨(dú)立時(shí)標(biāo)，并通過(guò)交叉定年建立年代序列，將大九湖泥炭高分辨率（70年）的氣候環(huán)境變化記錄延長(zhǎng)至61 kaBP。DJH-2孔上部840cm巖芯沉積物記錄到研究區(qū)61ka以來(lái)環(huán)境與氣候變化經(jīng)歷了六個(gè)大的演化階段：①840～821cm（61～60kaBP）：對(duì)應(yīng)末次冰期早冰階末期，此段沉積環(huán)境為洪積扇緣-漫灘相，氣候冷干，降水較少；②821～430cm（6

6、0～26kaBP）：對(duì)應(yīng)末次冰期間冰階，此段處于沼澤沉積環(huán)境，大氣濕度值平均為0.72，氣候溫和濕潤(rùn)，有多次冷暖干濕旋回波動(dòng)；③430～250cm（26～15kaBP）：對(duì)應(yīng)末次冰期晚冰階，該段沉積環(huán)境為洪積扇緣-漫灘相，氣候冷干，其中18～15kaBP為研究區(qū)的末次盛冰期；④250～211cm（15～11kaBP）：對(duì)應(yīng)末次冰消期，該段早期（15～13kaBP）處于沼澤沉積環(huán)境，氣候溫和濕潤(rùn)，晚期（13～10kaBP）氣候冷干，降水較

7、少；⑤211～120cm（11～4kaBP）：對(duì)應(yīng)全新世早中期，處于淺湖沉積環(huán)境，氣候溫暖濕潤(rùn)，降水豐沛；⑥120～30cm（4～1kaBP）：即全新世晚期，此段沉積環(huán)境由淺湖變?yōu)檎訚?，大氣濕度平均值?.66，氣候溫和濕潤(rùn)。DJH-2孔記錄的氣候變化特點(diǎn)不但在區(qū)域上具有一致性，與全球眾多記錄也具有很好的可比性。
　　 在大九湖DJH-2孔的記錄中，MIS3階段的氣候條件為溫濕，與冰消期中的溫濕期及全新世晚期相似，但其暖濕程度不

8、及全新世大暖期。其中，MIS3早期的大氣濕度最高，晚期次之；溫度則由早期到晚期略有降低。DJH-2 孔中MIS3時(shí)期出現(xiàn)的強(qiáng)夏季風(fēng)記錄響應(yīng)了北半球太陽(yáng)輻射的變化，為歲差尺度東亞夏季風(fēng)環(huán)流強(qiáng)度主要受太陽(yáng)輻射控制的觀點(diǎn)提供了有力的支持。
　　 DJH-2 孔記錄的61 ka 以來(lái)大九湖盆地氣候變化尤其是降水和濕度的變化揭示出該時(shí)段東亞夏季風(fēng)強(qiáng)度的演化過(guò)程。大九湖記錄與印度季風(fēng)記錄在大趨勢(shì)上具有一致性，表明亞洲季風(fēng)系統(tǒng)的演化受控于同一

9、機(jī)制，但是在百年尺度上響應(yīng)方式上有其獨(dú)立性；晚更新世以來(lái)東亞季風(fēng)、印度季風(fēng)與非洲季風(fēng)記錄在變化趨勢(shì)上也趨于一致，共同反映了低緯水汽循環(huán)的變化特征。
　　 大九湖盆地61 ka 以來(lái)出現(xiàn)了多次千年至百年尺度氣候突變事件，其中冷干事件包括末次冰期中的6 次H 事件、冰消期的YD 事件以及全新世出現(xiàn)的7 次冷干事件，暖濕事件主要發(fā)生在MIS3 時(shí)期，前后共出現(xiàn)15 次D-O 事件。這一系列氣候突變事件在全球其它眾多地質(zhì)記錄中得到證實(shí)。