（自然地理学专业论文）南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化.pdf

硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 要 江西定南大湖泥炭剖面的孢粉学研究，旨在弥补我国华南南岭山地孢粉气候资料的不 足，本研究利用7 6 块样品的孢粉分析结果、1 7 个校正后的“c 测年数据，结合剖面岩性状 况并参考国内外相关文献、植被资料进行对比和分析，初步恢复了我国华南南岭山地距今 1 8 0 0 0 c a ly r b p 以来的植被、气候变化过程。 大湖孢粉序列揭示了我国华南南岭山地末次盛冰期以来的植被与气候纪录：大约 1 8 3 3 0 1 5 6 3 0 c a ly r b p 景观是落叶阔叶林，气候温凉偏湿；1 5 6 3 0 11 6 0 0 c a l y r b p 间，孢 粉植被逐步过渡为落叶( 桤木) 常绿( 栲石栎) 阔叶混交林，气候温和湿润； 1 1 6 0 0 6 0 0 0 c a l y r b p 出现以栲石栎为优势种的常绿阔叶林，温暖湿润；而6 0 0 0 c a l y r b p 以来植被中森林面积减少，蕨类植物增加，可能是气候变化与人类活动共同影响所致。南 岭山地1 8 0 0 0 c a l y r b p 以来气候变化的幅度没有我国北方地区明显。推测h l 事件是大湖 地区冰盛期以来生态环境最为恶劣的时段，植被为疏林草原。 定南大湖剖面孢粉组合检索的气候事件与全球性事件有一定的一致性，但又由于其地理 位置和研究手段差异，又使着气候事件在强烈程度和表现形式上存在着不同之处： h 1 事件：1 5 6 3 0 c a l y r b p ( 2 8 5 c m ) 左右处，孢粉研究揭示h l 事件时，大湖当时植被 可能为疏林草原，年降水量比现今要少，这是冰盛期以来大湖地区降温和变干幅度最大， 环境最为恶化的气候事件，气温可能与现今我国暖温带北缘相仿，降水量介于湿润区与半 湿润、半干旱区的过渡区间。 b a ( 博令n 勒罗德) 事件：1 5 0 0 0 1 2 9 6 0 c a l y r b p ( 2 5 5 c m 一2 3 0 c m ) ，森林中青冈和栲 石栎逐渐增多，环境变暖，可能为b a 温暖期。 y d 事件：约1 2 9 6 0 一1 1 4 4 0 c a l y r b p ( 2 3 0 2 1 0 c m ) ，桤木花粉含量变低，森林面积减少， 可能这一时期环境有凉、干的波动，但波动幅度很小。桤木花粉在这一阶段有一个低一高一 低的波动，这与国内外一些气候指标反映的气候颤动现象有一致性。大湖孢粉序列y d 事件 温度和降水下降表现得不太明显。 全新世气候不稳定事件：早、中全新世可能在( 1 6 0 c m ) 8 4 7 0c a l y r b p 左右、( 1 4 5 c m ) 7 4 8 0 c a l y r b p 左右栲石栎花粉出现谷值，预示有不稳定气候事件的发生。另外 6 0 0 0 c a l y r b p 以来，在5 8 5 0 c a l y r b p ( 11 0 m ) 、5 4 5 0 c a l y r b p ( 8 0 c m ) 、4 8 0 0 c a l y r g p ( 4 5 c m ) 木本植物花粉出现谷值，蕨类植物出现峰值或高值，同样预示6 0 0 0 c a l y r b p 以来 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 的气候不稳定事件。通过对比发现，上述气候事件与董歌洞石笋氧同位素纪录的气候事件 似乎有良好的一致性。 关键词：南岭山地，大湖泥炭，孢粉分析，古植被 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 a b s t r a c t t h es p o r o p o l l e n a n a l y s i so f t h ed a h up e a ts e c t i o ni nd i n g n a nc i t y , j i a n g x ip r o v i n c e ，d e d i c a t e st of e t c hu p t h el a c ko ft h ep o l l e n - c l i m a t ed a t aa tn a n l i n gm o u n t a i nr e g i o ni nc h i n a u s i n go f7 6s a m p l e sf o rs p o r o p o l l e n a n a l y s i sa n d 17c a l i b r a t e d “cd a t i n g s ，c o m b i n e dw i t ht h el i t h o l o g yi n t h i ss e c t i o n ，a n d c o n s u l t i n g t h e c o n c e r n e dl i t e r a t u r e sa n dv e g e t a t i o nd a t a se i t h e ri nc h i n ao ro v e r s e a s ，w eh a v ep u tu pc o n t r a s t sa n da n a l y s i st o r e s u m ep r i m a r i l yt h ec o u r s e so fv e g e t a t i o n a la n dc l i m a t i ce v o l v e m e n ta tn a n l i n gm o u n t a i nr e g i o ni nc h i n a s i n c e18 0 0 0 c a ly r b p a c c o r d i n gt op o l l e ns e q u e n c e ，w eh a v ep o s t e d v e g e t a t i o n a la n dc l i m a t i cr e c o r d ss i n c el a s tm a x i m a l g l a c i a lp e r i o da tn a n l i n gm o u n t a i nr e g i o ni ns o u t h e r nc h i n a ：a r o u n d1 8 3 3 0 15 6 3 0 c a ly r b p t h ev e g e t a t i o n w a sd e c i d u o u sb r o a d l e a v e df o r e s t ，a n dc l i m a t ew a sc o o la n dh u m i d i t y ；f r o m1 5 6 3 0c a l y r b rt o11 6 0 0 c a l y r b r ，t h ev e g e t a t i o ng r a d u a l l yt r a n s l a t e di n t od e c i d u o u s ( s u c ha st h ep r i m a r yc o m p o n e n ta l n u s ) a n de v e r g r e e n ( s u c ha sc a s t a n o p s i s l i t h o r c a r p u s ) b r o a d - l e a v e df o r e s t ，c l i m a t ew a sh u m i da n dw a r m ；f r o m1 16 0 0 c a ly r b p t o 6 0 0 0 ，e v e r g r e e nb r o a d l e a v e df o r e s tw h i c hw a sm a i n l yc o m p o s e do fc a s t a n o p s i s l i t h o r c a r p u sa p p e a r e d ，t h e c l i m a t eb e c o m ew a r m m e ra n dh u m i d ；s i n c e6 0 0 0 c a l y r b p ，f o r e s ta c r e a g em i n i s h e da n df e r n si n c r e a s e d ，w h i c h w a sl i k e l yt ob ee f f e c t e db o t hb yc l i m a t ec h a n g e sa n da n c i e n tp e o p l e sa c t i v i t i e ss i n c e18 0 0 0c a l y rb p t h e c l i m a t ee v e n t sa tn a n l i n gm o u n t a i nr e g i o n ，s e e m st ob en o to b v i o u sc o m p a r e dw i t hw h i c hi nn o r t h e r nc h i n a w ed e d u c et h a tt h ec l i m a t ei nt h ep e r i o do fh1e v e n ti st h em o s ts c u r v i n e s si nd a h ua r e ad u r i n gg l a c i a l m a x i m u m ，a n dt h ev e g e t a t i o nw a ss p a r s ef o r e s to rg r a s s l a n dt h e n t h ec l i m a t ee v e n t ss e a r c h e df o rb yt h ep o l l e na s s e m b l ei nd a h us e c t i o ni nd i n g n a na r e aa r ec o n s i s t e n tw i t h t h eg l o b a le v e n t s h o w e v e r , b e c a u s eo ft h ed i f f e r e n c eo ft h eg e o g r a p h i c a ll o c a t i o na n dw o r k i n gm e a n s ，t h e c l i m a t i ce v e n t s i n t e n s i t ya n ds h a p ee x i s ts o m ed i v a r i c a t i o n s h 1c l i m a t ee v e n t ：a r o u n d1 5 6 3 0 c a l y r b p ( 2 8 5 c m ) t h es p o r o p o l l e na n a l y s i sp o s t e di nt h ep e r i o do fh 1 c l i m a t i ce v e n t ，t h ev e g e t a t i o ni nd a h ua r e am a yb es p a r s ef o r e s to rg r a s s l a n d ，p r e c i p i t a t i o np e ry e a rw a sl e s s t h a nt o d a y i ti st h ec l i m a t i ce v e n tw h e nt h ed e g r e eo f t h ed e c l i n ei nt e m p r e t u r ea n di n c r e a s ei nd r yw e r em o s t i n t e n s e ，a n dt h ee n v i r o n m e n tw a se x e c r a b l e t h ec l i m a t ew a sc o n s i s t e n t w i t ht h a ti nt h en o r t h e r nw a r m t e m p e r a t ez o n ei nc h i n at o d a y , a n dt h ep r e c i p i t a t i o nw a st h a to fh u m i dz o n ea n do ft h et r a n s i t i o nr e g i o n b e t w e e ns e m i h u m i dz o n ea n ds e m i a r i d i t yz o n e b a ：1 5 0 0 0 1 2 9 6 0 c a l y r b e ( 2 5 5 c m - 2 3 0 c m ) ，i nf o r e s tc y c l o b a l a n o p s i sa n dc a s t a n o p s i s l i t h o r c a r p u s i i i 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 i n c r e a s e d ，i n d i c a t i n gt h a tt h ec l i m a t ei sg e e i n gw a r m w ed e d u c et h i sp e r i o di sb aw a r mp e r i o d y dc l i m a t ee v e n t ：a b o u t1 2 9 6 0 - 1 1 4 4 0 c a l y r b p ( 2 3 0 - 2 1 0 c m ) a l n u sp o l l e nd e c r e a s e d t h e f o r e s ta c r e a g e c u td o w n i nt h i sp e r i o d ，e n v i r o n m e n ts e e m e dt oh a v eac o l da n da r i df l u c t u a t i o n ，b u tt h ee x t e n ti sv e r ys m a l l a n u sp o l l e nh a dal o w h i g h l o wf l u c t u a t i o n ，w h i c hi s l i k e l yc o n s i s t e n tw i t hc l i m a t i cv i b r a t i o np h e n o m e n a r e f l e c t e db ys o m eo t h e rc l i m a t i cr e c o r d sb o t hi nc h i n aa n do t h e ra r e a t h et e m p e r a t u r ea n dt h ep r e c i p i t a t i o n s d e c l i n ei sn o tv e r yo b v i o u si nt h ep e r i o do f y de v e n ti nd a h up o l l e nl i s t h o l o c e n ec l i m a t ec h a n g ee v e n t s ：i ne a r l y - h o l o c e n ea n dm i d - h o l o c e n e ，c a s t a n o p s i s l i t h o r c a r p u sp o l l e n h a dan a d i ri na r o u n d ( 1 6 0 c m ) 8 4 7 0c a l y r b p a n d ( 1 4 5 c m ) 7 4 8 0 c a l y r b p ，i n d i c a t i n gc l i m a t ec h a n g ee v e n t s h a p p e n e d s i n c e6 0 0 0 c a l y r b p t r e ep o l l e ne x i s t e dan a d i rn a df e r n sp o l l e nh a dap e a ko rh i g hv a l u ei n 5 8 5 0 c a l y r b p ( 1 1 0 m ) 、5 4 5 0 c a l y r b r ( 8 0 c m ) 、4 8 0 0 c a l y r b p ( 4 5 c m ) ，s h o w i n gc l i m a t ec h a n g ee v e n t ss i n c e 6 0 0 0 c a l y r b p b yac o n t r a s t , 1f i n dt h a tt h ec l i m a t ee v e n t sa b o v es e e m st oh a v eag o o dc o n s i s t e n c yw i t ht h e s e i no x y g e ni s o t o p er e c o r df r o md o n g g ec a v e k e yw o r d s ：n a n l i n gm o u n t a i nr e g i o n ，d a h up e a t ，p o l l e na n a l y s i s ，p a l a e o v e g e t a t i o n 学位论文独创性声明 本人郑重声明： 1 、坚持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰 写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。 作者签名：兰匹i 垫 日期：z z 翌，芝! ! 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版；有权将 学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅；有权将 学位论文的内容编入有关数据库进行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出 版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 作者签名：、当f 刍i 受 日 期：2 1 ：竺 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以米古植被古气候的演化 第一章绪论 第一节、第四纪研究进展概况 人类自从诞生以来就凭借着自己的不懈努力，学会了直立行走，使用工具、火种，发明 了自己的语言，最终战胜了飞禽猛兽、蛇蚁蚊虫的威胁与侵扰，发展成为凌驾于地球上所 有其它生物之上的高等动物。人类社会发展到今天，物质、精神财富丰富多彩，现今的主 要目标已不是解决温饱问题，相比以前而言，现代人类越来越关注自己的前途，国内外众 多科学家已开始未雨绸缪，致力于预测并最终避免未来的灾难。 人类拥有几千年甚至上万年的文化沉淀，拥有足以引以为豪的知识和技术，制造工具使 自己从体力劳动中解脱出来，利用自动化技术代替了部分脑力劳动，在各个方面都取得了 辉煌的发展。然而，人类不能忘记的是，在诞生以来，真正威胁他们的不是雄禽猛兽，外 族的侵入，而是扑朔迷离难以预测的自然灾害。2 0 0 4 年美国好莱坞隆重推出一部灾难巨片， 真实地反映了气候变化给人类带来的巨大灾难。这部影片的构思来源于s c h w a r i z 等人共同 完成的一份报告( s c h w a r t zp ，r a n d a l ld ，2 0 0 3 ) 报告指出，气候持续变暖，使得注入 北大西洋的降水和河流量增加，导致在2 0 1 0 2 0 2 0 年期间导致给北大西洋地区输运暖流的 北大西洋温盐环流的停止，导致北欧和东北美国气温骤降，进而导致整个北半球重要地区 气候向干冷突变，由此激发水和粮食资源的巨大困难而产生饥荒和难民( 程海，2 0 0 4 年) ， 人类社会面临着全新的挑战。气候突变越来越受到人类的重视，7 0 年代以来，国际上召开 了一系列会议讨论与气候变化有关的问题，其中与气候环境变化及预测紧密相关的研究计 划有“世界气候研究计划( w c r p ) ”，“全球变化，国际地圈一生物圈计划( i g b p ) ”，“国际南 北半球古气候计划( ? a n a s h ) ”其中由i g b p 的核心计划之一的“过去全球变化( p a g e s ) ” 为将研究点或区域的研究扩展到全球而提出( 丁旋，1 9 9 8 ) 。长期以来，人类已习惯于接受 气候变化是一个缓慢而漫长的过程的观点。然而，最近对过去气候的研究资料中越来越多 地发现，气候变化似乎更是一个突然的过程，是两个稳定状态的突然转变，格陵兰冰芯氧 同位素记录中发现，格陵兰气温从冷到暖变化的时间尺度往往只有5 0 年甚至是1 0 年( 程 海，2 0 0 4 ) ，这种气候的突变性会给人类的预防补救带来很大的困难，另一方面他更凸显了 环境预测方面的重要性。 环境变化的关键问题是这种变化的过程和响应、原因和结果，要预测未来环境的变化趋 势就必须理解过去的环境演变规律，而有关环境变化的文献记载仅仅几千年、精确的仪器 1 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 记录还不足1 5 0 年，就地球历史而言，对这种时间尺度的研究远远不能满足认识未来环境 演变的需求；同时，环境研究中建立的模型是依据现代环境确定参数并进行校准的，也只 能用于与现代环境近似条件下的预测( 常风鸣，2 0 0 1 ) 。古气候研究研究目标因此越来越受 人们重视，经过多年的努力，各国科学家利用多种古气候研究手段、新技术、新方法，已 经对古气候变化旋回及其中的波动事件有了比较深入的认识。 上一世纪初，p e n k 和b r u c n e r 首次提出四次冰期理论，将阿尔卑斯山区分成4 次冰期： 玉木冰期、里斯冰期、民德冰期、贡兹冰期，但是随着深海沉积有孔虫壳体氧同位素分析 及深海钻孔古地磁界限年龄的确定，人们发现第四纪的冰期间冰期旋回远不止四次( 孙 继敏，丁仲礼，刘东生，1 9 9 6 ：p e n kae t a l ：1 9 0 9 ) 。上一世纪2 0 年代起，南斯拉夫地球 物理科学家米兰柯文奇就致力于第四纪大冰川起源的研究，创建了天文气候理论。他根据 地球轨道参数：偏心率变化的周期9 2 万年，黄赤角角变化的周期4 1 万年，岁差的周期 2 1 万年，以5 0 0 0 年为间隔，计算了过去5 0 万年间太阳辐射量在纬度上和季节上的分配， 作出了温度曲线，发现与已知的冰期和问冰期有很好的对应。从而提出：地球轨道三要素 微小的准周期性变动，就会导致太阳辐射量在纬度上及季节上重新分配，第四纪的冰期和 间冰期就会反复的、频繁的交替出现。( 彭玉鲸，1 9 9 4 ：m i l a n k o v i t c h ；1 9 4 1 ) 。米兰柯维奇 理论( m i l a n k o v i c h ，i 9 4 1 ) 的建立和逐步证实，是上个世纪的重要科学成就之一。随后深 海氧同位素方面的进一步研究支持了米兰科维奇理论。在人们对第四纪冰期间冰期气 候旋回的认识，最早是从大陆冰川的进退现象中获得的，并提出了著名的四次冰期。然而， 深海岩芯的氧位素记录揭示第四纪期间有3 0 多个冷暖相间的气候期，比过去所认识的多得 多。b e r b e r 等( b e r b e re ta l i1 9 9 3 ) 对o d p 8 0 6 b 岩芯氧同位素曲线作了谱分析，发现近 2 0 0 万年来存在明显的1 0 万年、4 i 万年和约2 万年的变化周期，且距今2 0 0 一9 0 万年以 4 i 万年周期为主，近9 0 万年以来则以1 0 万年周期占优势。这些周期的长短与地球轨道 参数一轨道偏心率、地轴倾角和岁差的变化周期( 分别为1 0 万年、4 1 万年和约2 万年) 一一对应，从而为米兰柯维奇理论提供了强有力的证据。米兰柯维奇理论把深海沉积物中 记录的气候变化与地球轨道参数的变动联系起来，解决了冰期间冰期气候旋回的机制 和驱动力问题。随后，以米兰柯维奇理论为基础的轨道调频理论和高分辨率氧同位素记录 相结合( m a r t i n s o ne ta 1 ，1 9 8 7 ) ，经过重新校正而建立的适用于全球的高分辨率地层学 年表，极大地推动了第四纪全球变化研究的进展( 常凤鸣，2 0 0 1 ) 。米兰柯维奇理论可以较 好的解释万年尺度的气候变化，但是，随着“过去全球变化”( p a g e s ) 研究项目的实施， 人们发现在许多地区的气候记录中存在有短暂的、突然的气候颤动。其中，最早发现的是 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 y d 事件，这一气候突变冷事件的持续时间仅仅为近千年，这一突变事件显然不能用米兰柯 维奇有关冰期的“天文假说”来解释( 孙继敏，丁仲礼，刘东生1 9 9 6 ) 。上一世纪6 0 年代 开始陆续取得的格陵兰冰心记录( g i s p 2 及g r i p ) 中，代表格陵兰气温的氧同位素含量剧 烈震荡，气候在冷暖两个状态之间的转变显示出突变的特点。随后的研究中，在北半球海 洋盆地中，陆地上黄土、洞穴沉积、湖泊沉积、孢粉、树轮、冰心等大部分记录中，都发 现了与格陵兰冰心相对应的气候突变事件，这些记录逐渐证实了气候突变便存在着广泛性 ( 程海，2 0 0 4 ) 。气候突变的观点很快被接受以后，人们的视线自然而然的转到这种转变的 机制上来。这种短时段的气候突变记录可能与地球的内部要素，如冰盖、大气、洋流之间 的非线性反馈作用有关，2 0 多年来，随着新的地质记录的发现和集成，人们陆续提出了冰 流浮冰一海洋环流、火山喷发、太阳常数变化等不同机制的解释，其中值得一提的是在早中 全新世期间，有较多的证据证明( b o n dge t a l ，1 9 9 3 ) 融化过程中浮冰和冰融水注入北大 西洋所引发的海洋环流变化及造成的全新世早、中期快速气候变化。冰融水诱发的快速气 候变化，以注入大西洋的下沉冷水团参与全球海洋温盐环流( n a d w ) 为主要形式，从而影 响到大气环流和大陆气候系统( 于革，柯贤坤。2 0 0 3 ) 。 在地球历史的划分中，“第四纪”是地球发展史上最新的一个“纪”，指最近两三百万 年以来直至当前的这段时间。1 8 2 9 年，z d e s n o y e r s 将巴黎盆地第三纪地层上部松散未胶 结的最新堆积物定为第四纪地层，后来的研究中，人们逐渐发现第四纪地层中包含大量现 代种属的动植物化石，第四纪时期的沉积过程至今继续在形成新的沉积物，构造运动至今 继续在活动并引起种种问题，生物大多至今仍生活在地球上但是正面临严重的灭绝威胁。 诚然，第四纪由于包含人类活动生存环境演变的历史过程和变化规律而备受瞩目，它能为 现代人类生存环境提供一个大背景。 第二节、主要研究手段 经过i 0 0 多年的发展，第四纪地质学已从最初的“地层、构造、古生物”三大传统地质 课题的范畴，从一门单一学科，繁衍成为一个很大的“学科家族”。下面将第四纪主要的 研究手段深海沉积、黄土、冰芯、洞穴沉积、湖泊沉积等方面的研究状况作一简要介绍： 2 1 、深海沉积 自从上一世纪5 0 年代开始，深海沉积氧同位素研究成果首先颠覆了经典的陆地4 次冰 3 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 期理论，深海沉积氧同位素记录可以与地球轨道参数变化作对比，与陆地黄土一起为揭示 第四纪古气候变化机制构建了明确的框架。e m i l i a n i 将深海氧同位素记录与6 5 0 n 太阳辐射 变化曲线进行了对比，认为海洋地质时段( 氧同位素高值) 与北半球高纬太阳辐射低值时 段可以很好的对比，进一步推断更新世全球气候是由北半球高纬太阳辐射所控制 ( e m i l i a n i c 1 9 5 5 ) 。i m b r i e 等进一步通过轨道参数叠加获得了与氧同位素记录极其相似 的模式曲线，从而证明气候变化是对轨道参数变化的线性反映( i m b r i e j ，1 9 8 0 ) ( 熊尚发， 丁仲礼，刘东升。1 9 9 8 年) 。1 9 8 7 年，m a r t i n s o n 等经过对多个深海沉积物钻孔进行氧碳 同位素的分析，得到了氧碳同位素随深度变化曲线，并将其与日照强度曲线随时问的变化 曲线相匹配，建立了深海同位素阶段( s p e c m a p ) ，其冰期一间冰期周期约为l o o k a ( m a r t i n s o n d g ，p i s i a s n g ，h a y s j d ，e t a l 1 9 8 7 ) 。h a y s 等对南印度洋钻孔进行了谱分析，发 现周期谱含有三个峰值，分别对应于2 3 k a 、4 2 k a 和l o o k a 的周期，与地球轨道参数变化周 期相吻合( h a y s j d ，i m b r i e j ，s h a c k l e t o n n j 1 9 7 6 ) 。 我国海洋第四纪研究起步较晚。1 9 9 4 年春中德合作在南海南北深水区取得柱样4 8 个， 把南海古海洋学推进到一个新阶段。1 9 9 8 年春我国正式加入国际大洋钻探计划( o d p ) ，促 进我国深海沉积研究的重大发展。在我国科学家建议、设计和支持下，成功地在南海实施 了o d p l 8 4 航次，为研究东亚和西太平洋取得古环境长期演变历史提供了最佳剖面( 中国大 洋钻探学术委员会，2 0 0 3 ) 。在第四纪研究方面，孙湘君等通过对南海岩芯进行深海孢粉研 究，为孢粉源区( 中国大陆南部及日本等地) 提供时间分辨率为百年至千余年不等的万年 至百万年的植被、环境及季风演化的历史( 孙湘君，罗运利，陈怀成。2 0 0 3 ) 。罗运利等对 南海北部大洋钻探o d p i l 4 4 站孢粉分析，重建了南海北部周边地区倒数第二次冰期一末次 间冰期的植被演化，通过对比发现中低纬地区气候变暖早于冰盖后退( 罗运利，孙湘 君2 0 0 3 ) 。 2 2 、冰芯 冰芯纪录具有保真性强( 低温环境) 、高分辨率、长时间尺度和多种指示环境信息的功 能，因而在全球变化研究中占有优势( 张志强，孙成权。1 9 9 9 ) 。至今为止，冰芯纪录研究 上，最引人注目的是欧洲格陵兰冰芯计划( g r i p ) 和美国格陵兰冰盖计划2 ( g i s p 2 ) 。9 0 年代初，欧共体和美国在格陵兰冰盖中央分别实施了冰芯钻取计划，即欧洲格陵兰冰芯计 划( g r i p ) 和第2 次格陵兰冰盖计划( g i s p 2 ) ，两钻孔相距仅3 0 k m ，g r i p 冰芯总长3 0 2 8 8 m ， 4 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 钻孔达到冰盖底层粉沙质冰层上。g i s p 2 于1 9 9 3 年7 月钻透冰盖，冰芯总长3 0 5 3 4 m ，为 世界最长的冰芯钻( 周卫建，薛祥煦。1 9 9 5 ) 。研究者通过对这两个冰芯进行同位素、温室 气体、化学成分等的测定，得到了纪录分辨率和可达年季，所揭示的气候变化的频率和速 度都是超乎想象的。另外南极v o s t o k 冰芯重建了最近4 个完整的冰期一问冰期气候旋回， 揭示出该地区冰期间冰期的气温变化幅度达1 2 0 c 左右，表现出了明显的地球轨道效应 ( p e t i tjr ，j o u z e lj ，r a y n a u dde ta 1 1 9 9 0 ) 。 自上世纪七十年代以来，中国的第四纪冰川研究得到了全面的恢复和发展，至今为止， 在本土范围有的青藏高原冰芯研究，天山冰川站的建设和冰川研究，西部地区昆仑山、祁 连山、天山、念青唐古拉山等山区的冰川研究。祁连山敦德冰帽的冰芯钻取，开始了我国 国土上的冰芯研究。敦德冰芯总共包含深达1 4 0 米的冰芯3 根，姚檀栋先后用5 ”0 值建立 了“小冰期”变化曲线( 姚檀栋，施雅风，1 9 8 8 ) ，此后又建立了5 千年和一万年变化曲线 ( 姚檀栋，施雅风，t h o m p s o nlg 等，1 9 9 2 ) ，为我国第四纪研究提供了较为详细的古气 候波动。1 9 9 2 年，t h o m p s o n 与姚檀栋等合作在西昆仑山古里雅冰帽钻取了超过3 0 0 m 的冰 芯，时间跨度达l o 万年以上。通过对比发现，古里雅冰芯记录了南极冰芯和北极格陵兰冰 芯所反映的过去l o 万年来的5 次大的气候事件，即阶段卜5 ( 姚檀栋，等，1 9 9 7 ) 。另外 一个引人注目的冰芯为达索普冰芯，这一冰芯是目前世界上海拔最高的冰芯，标志着中国 山地冰芯研究进入一个近阶段。上世纪8 0 年代中国科学家在南极科学考察过程中，对南极 地区的冰川冰层的形成机制、成冰机制、同位素分布规律进行了细致的研究并取得较大成 果，为我国以后冰芯反馈古气候做了坚实的基础工作( 施雅风，1 9 9 4 ) 。 2 3 、洞穴沉积一石笋的研究： 洞穴石笋从沿海到内陆，从热带到寒带都能找到，而其时间跨度可从现代追溯到数干、数 万年前，因此是很重要的一类高分辨率自然材料。 自1 9 5 2 年，m o o r e ( m o o r egw s p e l e o t h e m ：a n e wc a v et e r m j 1 9 5 2 ) 首先使用 “s p e l e o t h e m ”一词来描述洞穴化学沉积物，人们逐渐认识到洞穴碳酸钙沉积层。 0 n e i l ( 0 n e i ljr ，c l a y t o nr n ，m a y e d at k l e n g ，e ta 1 2 0 0 1 ) 矛h h e n d y ( h e n d yc h 1 9 7 1 ) 先后提出利用洞穴沉积物重建古气候的方法。国内外研究者在探索石笋中氧碳同位 素含量、微量元素含量与气候环境的关系的同时，逐渐确立了石笋反映古气候在第四纪研 究手段中的地位。随着国外洞穴沉积研究成果的出现，我国的第四纪学者在这一方面也取 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 得了可喜的成果。汪永进等人通过对南京汤山溶洞石笋进行的年代学、同位素地球化学和 岩相学研究( y j w a n g ，e ta l ，2 0 0 1 ) ，获得了这一地区距今3 8 1 - - 1 6 6 k a 高分辨率古气 候演变信息袁道先等利用贵州省荔波县董歌洞石笋的2 3 0 t h 钡o 年及氧同位素记录的信息， 揭示了1 6 万年来亚洲季风和低纬度地区降雨变化的特征。( d a o x i a ny u a n ，e 1 a l ，2 0 0 4 ) 。 对于董歌洞石笋的研究，尚有进一步成果，2 0 0 5 年，汪永进等对董歌洞石笋进行精密的年 代和6 ”o n 量，成功地再现过去9 0 0 0 年石笋氧同位素所反映的的亚洲季风连续的演变历史， 在6 ”o f t t t 线与太阳辐射变化大致相同的基础上，又检索了八个弱季风事件( y o n g j i n w a n g ，e l ；a l ，2 0 0 1 ) ，为全新世气候变化提供了一个可靠的参照物。 2 4 、黄土沉积 在全球黄土沉积中，中国黄土和欧洲黄土最为完整。 中低纬大陆区第四纪以来的纪录以中国黄土纪录最为完整，黄土与古土壤序列反映了 冬、夏季风交替盛衰的气候变化历史( 祝一志等，1 9 9 2 ) 。早在1 9 8 9 年，我国学者通过对 黄土的详细研究指出自2 5 m a 以来中国黄土共记录了3 7 个黄土一古土壤旋回( 丁仲礼，刘东 生。1 9 8 9 ) 。安芷生等对最近1 3 0 k a 的洛川黄土堆积序列进行了一系列分析，并与格陵兰极 点g r i p 钻孔氧同位素曲线对比，结果发现了格陵兰、北大西洋地区与黄土高原大气粉尘含 量的内在联系( 安芷生等，1 9 9 4 ) 。洛川、长武剖面最近3 5 万年来陆生蜗牛化石的高分辨 率研究，揭示出喜温湿类蜗牛化石代表的东亚夏季风与喜冷湿类代表的东亚冬季风的变化 周期不同，说明在轨道尺度上冬、夏季风之间不存在彼此消长的变化模式( 吴乃琴等，2 0 0 1 ) 。 在我国南方，黄土堆积研究也取得了一些成果，李徐生等对长江中下游下蜀黄土磁化率的 研究揭示中更新世来该区经历了7 8 次大的气候旋回变迁，s 2 以来的纪录可以与深海氧同位 素纪录进行详细的对比，说明近2 0 万年以来，下蜀黄土堆积对全球气候变化有着积极的响 应( 李徐生等，2 0 0 2 ) 。 2 5 、湖泊沉积： 湖泊沉积记录的冷暖干湿组合及其反映的古湖泊水位波动是对黄土记录的重要补充，也 是国际上建立气候模型的重要依据( 于革。1 9 9 7 ) 。在我i a 8 0 年代后期以来的全球变化研 究计划中，利用湖泊沉积进行环境演变研究已成为十分活跃的领域，有力地推动了我国 p a g e s ( 全球变化研究计划) 的发展。第四纪研究中，湖泊沉积方面运用的技术方法多样： 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 ”7 c s 和”op b 方法用于沉积计年，可以计算出沉积速率和沉积通量；另外，运用了花粉一 气候模型定量古气候变化、介形虫壳体的s r c a 和m g c a 含量分析湖水古盐度变化、介形 壳体的氧同位素用于恢复古湖泊水位波动和古气候变化、用沉积物有机指标指示湖泊的古 环境类型、沉积物中不饱和脂肪酮的丰度和类型可以指示湖泊盐度和气温的变化，湖泊沉 积的信息丰富，具有混合性，因此多环境指标分析师进行合理解释的前提。( 王苏民、张 振克。1 9 9 3 ) 。 历史时期湖泊沉积记录了人与自然相互作用的演变过程，由于湖泊沉积记录连续性可以弥补历史记载 中的不足通过对湖泊沉积环境指标的研究，可以揭示流域环境变化的重要事件，如火灾、河道变迁、洪水 泛滥以及现代湖泊污染物在时空上的分布规律，同时湖泊沉积也记录了气候变化和人类活动的信息( 王苏 民张振克，1 9 9 9 年) 第三节、选题依据 自上世纪2 0 年代起的米兰克维奇理论被深海沉积、冰芯、黄土、湖泊等载体中的古气候 信息证明之后，第四纪长时段的周期便以9 2 万年、4 1 万年、2 1 万年为主导，然而，即使是 长周期的变化，仍有1 5 2 0 的变化没有得到解释。至于短周期的变化规律和机制，目前 仍是众说纷纭。格陵兰冰芯记录中气温从冷到暖变化的时间尺度往往小于5 0 年，很多情况 下更是1 0 年际的。长期以来这类短周期的气候波动事件都是国内外学者关注的对象，2 0 余 年前美国哥伦比亚大学b r o e c k e r 等人和瑞士波恩大学o e s c b g e r 等就基于北大西洋大热量传 输和北大西洋深水生产量的关系，指出深海环流是造成北极冰心电录中的千年尺度气温震 荡原因( 程海，2 0 0 4 ) 。可是，全球突变事件的“北大西洋中心”理论可能只是由于相关古 气候资料获取于北大西洋地区。最近，一些科学家已经把注意力转移到赤道地区。最近对南 方涛动的反复模拟证明，在启动全球气候波动中，赤道太平洋远比大西洋重要的多，千一 百年周期的厄尔尼诺变化可以产生比大西洋海面温度变化大3 5 倍的能量，赤道对全球变化 的贡献可能比以前想象的还要重要，另一方面，低纬地区( 热带和亚热带) 占全球表面积 的5 7 ，比高纬地区范围大得多，低纬地区的年能量收入总量是高纬地区年能量收入的1 6 倍左右，因此，低纬地区更可能是全球突变的引发地区。( 冯兆东汪海斌。2 0 0 1 ) 。 末次盛冰期以来的气候波动事件和东亚季风气候的不稳定演化研究，是第四纪研究者关 注的热点。末次盛冰期( l g m ) 是距今最近一个与现代环境反差最大的气候时期，距多年来 第四纪研究结果，末次盛冰期时全球平均降温5 1 0 0 c ，降水普遍减少。重建l g m 以来的古气 硕士论文：南岭山地末次盛冰期以来古植被古气候的演化 候古环境变化，在反演极端寒冷气候环境、测试地球轨道、冰流驱动机制、下垫面反馈作 用、预测未来气候环境变化方面都能起到了关键作用，因此成为全球变化研究中的重要课 题( 郑益群等，2 0 0 2 ) 。末次盛冰期以来时段包含了h e i n r i c h 事件，b a ( 博令阿勒罗德) 暖事件，y d ( 新仙女木) 事件，可以为本研究成果与全球古气候记录的对比提供参考点， 另一方面，全新世气候事件与人类活动息息相关，汪永进等曾利用华南董歌洞石笋检索出 4 4 k y r b p 左右几十年的时间内可能发生了令新石器文化灭绝的气候事件( y o n g j i nw a n g ， e ta l ，2 0 0 5 ) ，不论是对于厄尔尼诺拉尼娜事件的研究，还是古人类生活环境的探索，全 新世以来的气候事件都显得极具研究价值。 包含了盛冰期( 过去1 8 0 0 0 余年) 来的气候环境变化事件的定南大湖剖面，位于北纬2 4 0 1 5 ，东经1 1 5 0e ，属于我国华南地区。我国是东亚季风控制的典型区域，2 0 0 0 年，安芷生 等通过古气候的对比，对东亚季风气候影响的区域分异进行了有意义的总结和推测( a n ， z s ，e ta l ，2 0 0 0 ) ，我国不同区域古季风的研究因而在一定程度上被赋予了新的色彩。我 国本时段的古气候记录相对丰富，在华南地区，贵州洞穴石笋的研究，系统的重建了过去 1 6 万年，特别是末次盛冰期以来的亚洲季风强度和低纬度降水量的变化( d a o x i a ny u a n ，e t a l ，2 0 0 4 。y o n g j i nw a n ge t a l ，2 0 0 5 ) 。南京汤山洞穴石笋氧同位素高分辨率的研究，证明 了其与大西洋北部气候事件的联系，通过功率谱分析，发现存在与厄尔尼诺一南方涛动相吻 合的周期( w a n g ，y j ，e