（自然地理学专业论文）长白山地区全新世以来的环境变化.pdf

摘要 认识过去是了解现在和未来的关键。对过去环境变化的研究，目 的是了解现今的环境变化的原因、变化的特点及所产生的影响，全新 世环境变化的研究对此起到承前启后的作用。全新世是与人类进化及 人类文明形成最为密切的时期，人类从原始人演化为现代人，及人类 所创造的数次灿烂文明大都集中在这一时期，故这段时期的气候变化 成为国际过去全球变化( p a g e s ) 研究的热点。因此，对全新世气候变 化研究意义重大。 中国东北地区的吉林省长白山自然生态系统保存相当完整，在纬 向上是联系黄土高原至日本海及其岛屿的关键部位，在经向上又是联 系俄罗斯远东西伯利亚到中国广大海域及台湾的特殊地点。作为典型 气候代表区的长白山地区，该区域的古气候古环境变化可能涉及到全 球气候变化，因此，对该区域气候变化的研究具有非常重要的意义。 利用对沉积物粒度、地球化学元素以及孢粉的分析来研究第四纪 以来古环境的演化过程，这种方法常见于中国北方黄土中古土壤的研 究，目前在对中国东北地区古环境演化研究中，此种方法应用得较少。 本项研究以在长自山北坡不同海拔高度上选取的沉积剖面为研究对 象，定量分析沉积物中的各项指标( 粒度、地球化学元素、孢粉) 的 变化规律，结合n c 年代测定、沉积物剖面特征及已有的环境演化资 料来恢复吉林长白山地区全新世以来的古环境，这种多种环境指标相 结合的方法的应用是对长白山古环境研究途径的一种新的尝试。 通过沉积物各项环境指标的综合分析，结合前人已有的研究资料， 将长白山地区全新世以来的环境演变划分为9 个时段，即从l0 3 0 0 a b p 到现在的环境演化特点如下： 1 约1 0 3 0 0 9 8 0 0ab p 孢粉分析显示这一时段最初为以耐寒种类为主的阔叶林，但到 9 8 0 0 a 前，喜温的阔叶树种类大幅度上升，该地为以榆和秽为主的落叶 阔叶林所覆盖。在短短的几百年里，该区即被喜温的阔叶林所占据。 这一事实表明，该阶段植被演替相当迅速，气候很快变温和。 2 约9 8 0 0 8 3 0 0ab p 该时期的植被带类似于目前我国东北山地的春榆和水曲柳落叶阔 叶林。推测当时的气候可能已接近当地现代的状况。综合考虑各种因 素，可得出本带的气温较上带有明显的上升，但其湿度可能有所减少， 干燥度有所增加。 3 约8 3 0 0 4 0 0 0ab p 全新世大暖期来临，喜温的落叶树植被增加。在大暖期期间，出 现了暖温带树种，可见本带气候较上一时段更加温暖。但约在5 0 0 0 年 前后，出现一次气候变凉事件。 4 约4 0 0 0 - 2 3 0 0ab p 随着大暖期的结束，气候逐渐变冷，表现为冷湿特征，对应全球 的一个中全新世降温期，但降温幅度不大。 5 约2 3 0 0 10 0 0ab e 继上阶段的气候转冷后，孢粉分析表明这一时期气温较前期又有 所下降。这一变凉事件与北半球全新世晚期出现的低温期相一致。 6 约1 0 0 0 6 8 6ab p 沉积物粒度特征反映当时水动力条件较大，孢粉资料显示，该时期 为针阔混交林带，气候稍凉。各项环境指标综合分析来看，该时期气 候是凉湿的。 7 约6 8 6 4 4 7ab p 环境指标的各项分析显示，该时期气候以暖干为主。 8 约4 4 7 3 2 5ab p 环境指标的各项分析显示，该时期的气候以温凉湿润为主。 9 约3 2 5ab p 至今 各项环境指标反映该段时期气候特点是以暖干为主，正与近年来 的全球变暖相一致。 此外，应用古林线海拔高度( h ) 、现代林线海拔高度( h 1 ) 、采样 点古植被所对应的现代植被的海拔高度( h 2 ) 以及采样点的海拔高度 ( h 3 ) 之间的关系( h = h l - h 2 + h 3 ) ，结合孢粉分析与年代测定结果，本 文尝试恢复全新世以来长白山地区高山林线的变化趋势，并绘制了林 线变化趋势图。研究结果表明：全新世以来，气候的冷暖干湿变化显 著影响着林线变迁，不同时段的林线变化幅度也各不相同。利用该方 法所求得的长白山北坡和西坡的10 0 0 0 a 时的林线只相差1 0 0 m ，与现代 长白山北坡和西坡林线高度差距基本吻合。 研究结果为长白山地区乃至整个东北地区古气候、古环境的重建 提供一个良好的参考实例，并为预测研究区未来气候环境演化提供新 的证据。 关键词：长白山，全新世，环境变化，林线变化 a b s t r a e t c o n t e n t ：t h ep a s ti st h ek e yt ou n d e r s t a n d i n gt h ep r e s e n ta n dt h ef u t u r e i no r d e rt od i s c u s st h ec l i m a t i ce n v i r o n m e n t a l c h a n g e so fp r e s e n t ， r e s e a r c ho np a s te n v i r o n m e n t a lc h a n g e sa r en e e d e d t h e s ef i n d i n g sw i l l l e a dt op r e d i c tt h ee n v i r o n m e n t a lf e a t u r e si nt h ef u t u r ea n dt h e i re f f e c t s h o l o c e n ei sa s s o c i a t e dw i t ht h eh u m a ne v o l u t i o na n dc i v i l i z a t i o n f o r m a t i o n t h e r e f o r e ，t h er e s e a r c ho ne n v i r o n m e n t a lc h a n g eo fh o l o c e n e ist h ew a yt or e c o n s t r u c tt h ep a s tg l o b a lc h a n g e sa n dt h ew a yt op r e d i c t t h ec l i m a t eo ff u t u r e t h ec l i m a t i cc h a n g e so v e rt h i sp e r i o da r ep a i dm o r e a t t e n t i o n ，a n dt h er e s e a r c h o fh o l o c e n ec l i m a t i cc h a n g e sh a sg r e a t s i g n i f i c a n c e t h en a t u r a le c o l o g i c a ls y s t e mo fc h a n g b a im o u n t a i n si nn o r t h e a s t e r n c h i n ah a sb e e nw e l lp r e s e r v e d i ti sak e ys p o tt h a tl i n k st h el o e s s p l a t e a ua n dt h ej a p a ns e ai nl a t i t u d ed i r e c t i o n ，a n da l s oc o n n e c t e d r u s s i a nf a re a s ts i b e r i aa n dt a i w a n t h ec h a n g b a im o u n t a i n sa r e l o c a t e da tar e p r e s e n t a t i v ec l i m a t i cz o n ei nc h i n a t h ec h a n g e so fa n c ie n t c l i m a t ea n de n v i r o n m e n ti n t h i sr e g i o na r es u r et oa f f e c tt h eg l o b a l c li m a t e ，s u c ha st h ee 小p h e n o m e n o na n dt h ee v o l u t i o no ft h em o n s o o n a l e v l u t i o n t h e r e f o r e ，r e s e a r c ho nt h i ss p e c i a la r e ai so fg r e a ts i g n i f i c a n c e t h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h es e d i m e n tp a r t i cl es i z e ，g e o c h e m i c a l e l e m e n t s ，a n dp o l l e n ，w ec a r lr e c o n s t r u c tt h ee v o l u t i o no fa n c i e n t e n v i r o n m e n ts i n c et h eq u a t e r n a r y t h i sm e t h o di sc o m m o n l yu s e di nt h e r e s e a r c ho nt h ea n c i e n tl o e s si nn o r t hc h i n a b u tl e s su s e df o rt h ea n c i e n t e n v i r o n m e n t a le v o l u t i o ni nn o r t h e a s to fc h i n a t h i sp a p e rd e a l sw i t ht h e s e l e c t e ds e d i m e n tp r o f i l ef r o mt h en o r t h e r ns l o p ea td i f f e r e n ta l t i t u d ei n c h a n g b a im o u n t a i n s ，a n a l y z e st h er e l a t i v ei n d i c a t o r s ( p a r t i c l es i z e ， g e o c h e m i c a le l e m e n t s ，p o l l e n ) a n da c c o r d i n gt ot h e 1 4c d e t e r m i n a t i o n a n dt h es e d i m e n tp r o f i l ec h a f a c t e f i s t i c s ，w et r yt or e c o n s t r u c tt h ea n c i e n t e n v i r o n m e n to fc h a n g b a im o u n t a i n s t h i sm u l t i i n d i c a t o r s c o m b i n e d m e t h o di san e wa t t e m p tf o rt h er e s e a r c ho i la n c i e n te n v i r o n m e n t t h r o u g hc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i s o ft h ee n v i r o n m e n t a li n d e x e s ， c o m b i n i n gw i t ht h eo r i g i n a lr e s e a r c hd a t a ，w ed i v i d e dt h ee n v i r o n m e n t a l e v o l u t i o ni n t o9s t a g e s ( f r o m10 3 0 0 a b pt ot h ep r e s e n t ) w h i c ha r ea s f o l l o w s 1 a b o u t1 0 3 0 0 9 8 0 0ab p p o l l e n a n a l y s i s s h o w st h a tt h ev e g e t a t i o n sa r e m a i n l yh a r d y b r o a d 1 e a v e df o r e s td u r i n gt h i sp e r i o d b u tb e f o r e9 8 0 0 a ，t h ew a r ml i k e d b r o a d 1 e a v e ds p e c i e si n c r e a s es h a r p l y ，a n dt h ea r e ai sc o v e r e dw i t h b r o a d 1 e a v e df o r e s ts u c ha se l ma n dc e n w i t h i nt h eh u n d r e d so fy e a r s ， t h ea r e ai ss o o no c c u p i e db yt h eb r o a d l e a v e df o r e s t t h ev e g e t a t i o n e v o l u t i o np r o v e st h a tt h ec l i m a t es o o nb e c o m ew a r m e r 2 a b o u t9 8 0 0 8 3 0 0ab p 。 t h ev e g e t a t i o nd u r i n gt h i sp e r i o di ss i m i l a rt os p r i n g e l ma n da s h d e c i d u o u sb r o a d 1 e a v e df o r e s ti nt h em o u n t a i n so fn o r t h e a s tc h i n a i ti s p r e s u m e dt h a tt h ec l i m a t e a tt h a tt i m ew a sv e r yc l o s et ot h a t t o d a y v a r i o u sf a c t o r sc o n s i d e r e d ，i tc a nb ec o n c l u d e d 冶曩ft h et e m p e r a t u r ei n t h a tr e g i o ni n c r e a s e do b v i o u s l y ，b u tt h eh u m i d i t yc o u l db er e d u c e d ，a n d a r i d i t yi n c r e a s e d 3 a b o u t8 3 0 0 4 0 0 0ab p b r o a d - l e a v e dv e g e t a t i o no fw a r mt e m p e r a t u r ei n c r e a s e dd u r i n gt h e w a r mp e r i o do ft h eh o l o c e n e i nt h ew a r mp e r i o d ，t e m p e r a t ez o n es p e c i e s i sa p p e a r e da n ds h o w st h a tt h ec l i m a t ei sw a r m e rt h a nt h a td u r i n gt h el a s t p e r i o d h o w e v e r ，t h ec l i m a t eb e c o m e sc o l da f t e ra b o u t5 0 0 0 a 4 a b o u t4 0 0 0 2 3 0 0ab p i nt h ee n do ft h ew a r mp e r i o d ，t h ec l i m a t eg r a d u a l l yb e c o m e sc o l da n d w e t ，w h i c hc o r r e s p o n d st oag l o b a lh o l o c e n ec o o l i n gp e r i o d h o w e v e r ， t h er a n g eo fc o o l i n gw a sn o tt o ob i g 5 a b o u t2 3 0 0 1 0 0 0ab p f o l l o w i n gt h el a s ts t a g eo fc o l dw e a t h e r ，p o l l e na n a l y s i ss h o w st h a tt h e t e m p e r a t u r ed e c l i n e da g a i n t h i sc o l de v e n t i si n a g r e e m e n tt o t h e h o l o c e n el o w t e m p e r a t u r ep e r i o di nt h en o r t h e r nh e m i s p h e r e 6 a b o u t1 0 0 0 6 8 6ab p c h a r a c t e r i s t i c so fp a r t i c l es i z eo fs e d i m e n ti n d i c a t et h a tt h ew a t e r p o w e rw a ss t r o n g ，a n dp o l l e nd a t ai n d i c a t e st h a tt h ev e g e t a t i o nd u r i n g t h i sp e r i o dw a sam i x e d b r o a db a n d b o t hp a r t i c l es i z ea n dp o l l e nd a t a s h o wt h a tt h ec l i m a t ew a sc o o l e r t h ec l i m a t ew a sw e ta n dc o o ld u r i n g t h i sp e r i o da c c o r d i n gt oc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so ft h ee n v i r o n m e n t a l i n d e x e s 7 a b o u t6 8 6 4 4 7ab p t h ea n a l y s i so fe n v i r o n m e n t a li n d e x e sr e v e a l e dt h a tt h ec l i m a t ew a s m a i n l yd r ya n dw a r m 8 a b o u t4 4 7 3 2 5ab p t h ea n a l y s i so fe n v i r o n m e n t a li n d i c a t o r sr e v e a l e dt h a tt h ep e r i o dw a s m a i n l yc o o la n dw e t 9 a b o u t3 2 5ab p 一s of a r e n v i r o n m e n t a li n d i c a t o r sr e f l e c tt h a tt h ec l i m a t eo ft h i sp e r i o dw a s w a r ma n dd r y ，a n dt h i si si nl i n ew i t ht h eg l o b a lw a r m i n gi nr e c e n ty e a r s b e s i d e s ，w ef i r s tm e a s u r eo u tt h ef o l l o w i n gh e i g h t s ：a n c i e n tt i m b e r l i n e h e i g h t ( h ) ，m o d e r nt i m b e r l i n eh e i g h t ( h 1 ) ，m o d e r nv e g e t a t i o nh e i g h t a c c o r d i n gt ot h ea n c i e n tv e g e t a t i o nh e i g h ta ts a m p l es p o t ( h e ) ，a n dt h e h e i g h to ft h es a m p l es p o t ( h 3 ) ，t h e nw i t ht h er e l a t i o n s h i po ft h ef o u r h e i g h t s ( h = h l - h 2 + h 3 ) ，a n da l s ow i t ht h er e s u l to fp o l l e na n a l y s i sa n dt h e t i m ed e t e r m i n a t i o n ，w ea t t e m p tt or e s u m et h ec h a n g eo ft i m b e r l i n ef r o m t h eh e l e n ea n da l s od r a wat i m b e r l i n ec h a n g et r e n dg r a p h t h er e s u l t s h o w st h a tt h ec l i m a t i cc h a n g e ( w a r mo rc o l d ，d r yo rw e t ) d r a m a t i c a l l y a f f e c t st h et i m b e r l i n e ，t h ec h a n g er a n g eo fd i f f e r e n tp e r i o d ss t i l lv a r i e s i nt h i sw a yw ew o r ko u tt h et i m b e r l i n eo ft h en o r t h w e s ts l o p ea n dt h e w e s t e r ns l o p ew i t had e f e r e n c eo fo n l y10 0 m ，a n dt h ef i g u r ei si ng o o d a c c o r d a n c ew i t ht h ep r e s e n t t h er e s u l t sp r o v i d eag o o dr e f e r e n c ef o rt h er e c o n s t r u c t i o no fa n c i e n t c l i m a t ei nc h a n g b a im o u n t a i n s ，o rt h ew h o l en o r t h e a s tr e g i o n s i ts u r e l y g i v e sac o n c l u s i v ee v i d e n c et op r e d i c tt h ef u t u r ec l i m a t ee v o l u t i o n k e yw o r d s ：c h a n g b a im o u n t a i n s 。t h eh o l o c e n e ，e n v i r o n m e n t a lc h a n g e ， t i m b e r l i n ec h a n g e 长白山地区全新世以来的环境变化 学位论文独创性声明 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成 果。论文中除特别加以标注和致谢的地方外，不包含他人和其他机构 已经撰写或发表过的研究成果，其他同志的研究成果对本人的启示和 所提供的帮助，均已在论文中做了明确的声明并表示谢意。 学位论文作者签名： 鸽坼 日 飙砂鲫易多乙 学位论文版权的使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文 的规定，及学校有权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本文授权辽宁师范大学，可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后使用 本授权书。 靴敝储躲磅矸舯刻磁辄 日期： 蓼、文 7 4 长白山地区全新世以来的环境变化 第一章引言 当今，人类正面临着一系列前所未有的重大的全球性环境问题一 一温室效应与全球变暖、海平面上升、人口激增与土地荒漠化、森林 面积剧减与生物物种减少、水资源匮乏、臭氧层破坏、大气中氧化作 用减弱、环境恶化与灾害频发等【1 1 。经过多年来全球科学家的研究， 人们逐渐认识到人类在改变自己居住环境的过程中，其影响的范围不 是局部的、区域性的，丽是全球规模的，它涉及地球系统各圈层的相 互作用，因此全球变化( g l o b a lc h a n g e ) 己成为当前地球科学研究的热 点问题。它所探讨的核心是人类赖以生存的环境可能发生的改变。认 识过去是了解现在和未来的关键。在对过去气候环境变化的研究中， 为了了解现今的气候环境发生变化的原因、变化特点及所产生的影响， 对全新世环境变化的研究恰好起到承前启后的作用，并成为目前国际 “全球变化研究一热点之一。 距今一万年以来的全新世虽然在整个地球演化历史中只是短暂的 瞬，但它却是和人类活动关系最密切的一个地质历史时期，对于预 测未来人类生存环境可能发生的变化起着基础性的作用，因此对全新 世环境变化的研究是研究全球变化问题的重要内容。从目前已取得的 研究成果来看，有关环境研究总的发展趋势是强调典型区域的研究和 全球对比：强调用高分辨率的环境、气候指标作为全球、区域环境演 化的指示因子：强调要重视人类活动对环境变化的影响等。 本论文将以吉林省长白山作为典型研究区域，根据沉积物粒度分 析测试数据、地球化学元素分析测试数据和孢粉分析资料三种环境指 标在整个剖面上的变化值，结合1 4 c 测年资料，探讨了长白山地区全 新世以来的自然环境演化过程，以此促进对东北地区全新世以来区域 环境演化过程的研究，正确预测耒来环境的发展趋势。 1 1 论文选题的科学依据 全新世气候变化的研究对于评价人类未来的生存环境具有重要意 义，因而也是p a g e s 重建过去环境变化深入研究的时段。间冰期气候 的不稳定性问题在国际上有较大的争论，全新世气候的不稳定性问题 更是人们所关注的焦点。因此，全新世气候变化研究的开展是迫切的， 其意义也是重大的。 中国东北地区的吉林省长自山自然生态系统保存相当完整，在纬 长白山地区全新世以来的环境变化 向上是联系黄土高原至日本海及其岛屿的关键部位，在经向上又是联 系俄罗斯远东西伯利亚至中国广大海域及台湾的特殊地点，同时又是 中国东部第四纪期间发育过冰川的确切山地之一，l9 8 0 年成为中国最 早国际生物圈保护区网的保护区，19 8 6 年被国务院批准为国家自然保 护区，1 9 9 2 年被世界自然保护联盟( i u c n ) 评审为具有国际意义的a 级自然保护区i z j ，生态意义以及在全球变化中的地位与作用均非常显 著，近年来，景观生态，生物多样性，植被对土壤和生态环境的影响， 林线动态，高山冻原生态系统碳循环等方面的研究如火如荼0 - 7 1 ，但是 其研究内容缺乏历史上的生态以及气候环境的演化研究，这对于预测 该地未来生态环境演化趋势，以及与全球变化的关系方面存在明显的 不足。作为典型气候代表区的长自山地区，该区域的古气候古环境变 化可能涉及到全球气候变化，例如人们关心的厄尔尼诺现象与季风演 化等，因此对该区域的古气候古环境研究具有非常重要的意义。 鉴于以上原因，本文选取了长白山北坡不同海拔高度上的剖面进 行取样，拟通过对其沉积物进行粒度分析、地球化学元素分析以及孢 粉分析，进而建立地层与古环境剖面，恢复全新世以来该区域的古气 候与古环境变化历史。此外本文探讨对气候变化反应敏感的林线的变 化问题，并绘制了林线变化趋势图。本文的研究将为长自山地区乃至 整个东北地区的古气候、古环境的重建提供一个良好的参考实例，并 为预测研究区未来气候环境演化提供新的证据。 1 2 选题目的及意义 1 2 1 人类生存和社会发展的需要 自从地球诞生以来，地球表层自然环境就处于不断的演变之中。 与漫长的历史相比较，人类文明的产生与发展只是短暂的一瞬间。尽 管如此，人类的各种活动，已经成为促进全球环境变化的最活跃的营 力。尤其是最近10 0 多年来人口增长和工业化发展，人一一地关系日 趋紧张，人类对于环境资源的开发利用，已远远地超过大自然的承载 力，环境的局部性问题、区域性问题、全球性问题接踵而至。众多环 境闯题严重威胁着人类的生存，制约着社会、经济的可持续发展，引 起人们对未来生存环境的广泛关注【8 】。因此，深入探索不同时间尺度 的气候环境演变规律，解释环境变化的原因，识别环境的自然演变过 程与人类活动的影响机制，准确评价环境变化的影响，预测下个世纪 以及更远的将来的环境状况，已经成为地学界当前的主要任务，是生 态环境维持运行、人类社会得以生存和发展的保证。 2 长自山地区全新世以来的环境变化 1 2 2 全球变化研究的需要 近年来，研究人员纷纷利用各种地质记录来恢复和重建地质历史 时期的环境。在这些地质记录环境变化的指标中，沉积物中的孢粉很 好的记录了过去的植被变化情况，是古气候的良好标志，特别是反映 区域植被特征的主要森林树种花粉含量的多寡，往往可以作为当时冷 热、干湿程度的指标。此外，微体古生物学、同位素年代学，沉积粒 度分析、地球化学元素、树木年轮、泥炭等不同的信息载体，都为这 一领域的研究提供了可靠的依据。泥炭因为它具有分辨率高、时间跨 度长的优点而倍受全新世研究学者的重视。树轮作为气候变化的信息 载体具有分辨率很高的特点，但时间跨度较短，只适合于研究某一段 较短的时间范围内的气候变化。不同的信息载体特性不同，使用范围 也相异，所以选取合适的信息载体是至关重要的。多种环境指标相结 合为全球气候演化的对比、突变事件、千年、百年尺度的气候变化提 供了重要而准确的依据。 1 2 3 第四纪古环境学科发展的需要 从l8 3 7 年l o u i sa g a s s i z 向当代科学家证实瑞士阿尔卑斯山上巨 石的擦痕是古冰川作用的结果之后，古气候和古环境的研究就逐渐成 为研究行星地球及其演化历史的主要科学前沿之一【引。2 0 世纪5 0 年代 以来，由于深海钻探技术、氧同位素研究、古地磁研究和1 4 c 测年、 热释光测年的进展，深海沉积物、冰岩芯和黄土研究方面取得了很大 突破，证明了过去全球变化具有准1 0 0 k a 、4 l k a 、2 0 k a 的周期，并分 别与太阳轨道参数的变化相一致。1 0 0 k a 的旋回受到围绕太阳运动的 地球轨道偏心率变化所控制，4 1 k a 的旋回与地轴相对于黄道面的倾角 的变化相一致，2 0 k a 的周期与地球轨道的岁差旋回有关【l o 以5 1 。这些重 要进展，突破了a p e n e k 等人在19 0 9 年所建立的第四纪总共有四次 冰期的理论，促使环境变迁科学突飞猛进。然而，更短时间尺度的气 候变化和快速的气候突变事件对气候和环境变化的预测以及社会的发 展更为重要。正因为如此，最近十多年来，研究者们对末次冰期以来 全球气候较短时间尺度的快速与突变事件给予了高度的重视 1 6 - 2 1 l ，并 通过高分辩的深海沉积物、冰芯、树轮、珊瑚、黄土、洞穴沉积和历 史文献及近代气候记录的研究，对千年尺度或更短时间尺度的快速气 候突变事件有了较为清晰的认识 2 2 - 2 4 1 ，如新仙女木事件、 d a n s g a a r d o e s c h g e r ( d o ) 事件、海因里希事件( h 事件) 和b o n d 旋 回等。冰后期的温暖湿润气候为人类文明的发展提供了机会。人类驯 3 长白山地区全新世以来的环境变化 化植物、驯养动物，食物来源有了可靠的保证，使得人类社会迅速发 展。由于气候变化与农业的收成息息相关，对农业的影响最为显著， 因此，人们开始关心气候变化，不断观测天气变化，试图总结气候变 化的规律，以便预测未来的气候。近年来，由于工业化的发展，人类 活动对于气候的影响日益严重。因此，有必要获得现代地球环境和气 候变化规律的理解，从而为未来环境和气候变化预测服务。 1 2 4 研究区古气候演变研究的需要 中国第四纪环境演化历史表明，全球变化和青藏高原隆起是影响 中国古气候演化的主要因素。中国第四纪时期的各种变化是在全球环 境变迁的大背景下发生的，但由于岩石圈板块运动最重要的事件一一 印度板块与欧亚板块的碰撞，导致了全球面积最大、平均高度最高的 青藏高原的形成。青藏高原极大地影响了全球大气环流的形势，集中 表现在亚洲季风环流的形成和发展上，而季风环流是控制中国第四纪 环境演变的重要因素。因此，位于我国东部季风气候区的长白山正是 环境演变的敏感地区之一。研究长白山地区古气候演化历史，不仅可 以与全球气候变化进行对比，而且可以揭示特殊地域条件下的一些突 变事件和气候的异常变化，从而对我国东北地区古气候演化和未来环 境预测做出科学的、合理的解释。 1 3 国内外研究进展 1 3 1 有关全新世的划分 “全新世一( h o l o c e n e ) 这一术语最早是由g e r v a i s 在l8 6 9 年提 出的，19 6 9 年巴黎国际第四纪大会将其三分为早全新世、中全新世、 晚全新世，并将其下限年龄定为1 0 0 0 0 士2 5 0 年( 1 4 c 年龄) ，典型地 层出露在瑞典哥德堡附近。但目前不同国家对全新世下限年代的界定 都不尽相同，一般都将新仙女木突冷事件结束，气候由冰后期开始转 暖作为全新世的开始【2 5 1 。在国外，全新世以欧洲研究较早而且比较详 细，已分出了五个气候期，分别是前北方期( 1 0 0 0 0 9 0 0 0a b p 以前) 、 北方期( 9 0 0 0 - 一8 0 0 0a b p ) 、大西洋期( 8 0 0 0 - - - 5 0 0 0a b p ) 、亚北方 期( 5 0 0 0 - 2 5 0 0a b p ) 、亚大西洋期( 2 5 0 0a b p - 至今) 。 在国内，全新世划分一般也是分为早、中、晚三个阶段，早期夏 季风逐渐增强，气候转暖；中期夏季风盛行，气候温暖，是气候适宜 4 长自山地区全新世以来的环境变化 期；晚期夏季风稍减，气候偏干冷；在这三个阶段划分的基础上，还 可进行更详细的划分。关于全新世内部分界年龄，国内还存在着不同 意见，施雅风等研究祁连山敦德冰心氧同位素近l 万年记录【2 们，认为 全新世两次显著的高温事件分别出现在8 4 0 0 8 5 0 0 a b p 与2 9 0 0 3 0 0 0 a b p ，据此分别将8 5 0 0a b p 、3 0 0 0 a b p 作为早、中全新世和中、 晚全新世的分界，这种界定得到了国内大多数学者的认定。孙建中、 柯曼红、赵景波等19 9 1 年在对黄土高原全新世黄土剖面中的孢粉和古 土壤研究中，将中、晚全新世分界年龄界定在2 5 0 0a b p ，早、中全 新世的分界年龄定在8 5 0 0a b p ；还有部分学者认为早、中全新世的 分界界定应为7 0 0 0a b p 左右1 27 2 s 。本论文涉及的有关全新世分界年 龄，主要参考上述施雅风和姚檀栋的意见( 图1 1 ) 。 地质年代 同位素 敦德冰心 曲线 欧洲气 年龄a b p - 毛1 0 - 3 0 1 0 ) oo 候、7 4 l = 新 ： z j ： 8 5 0 0 ! ；i-_ u ，jm 。_ ；i - - 一一， 早全额世 訇 前北方期 1 0 0 0 0 图1 - 1 全新世的捌分 f i g 1 - it h ed e f i n i t i o no ft h eh o l o c e n e 1 3 2 长自山地区全新世气候环境演化研究进展 关于长白山地区全新世以来气候环境演化过程，国内的许多学者 已经进行了大量的研究工作，其中具有代表性的研究成果主要有以下 几种： ( 1 ) 刘金陵1 9 8 9 年通过对长白山区孤山屯沼泽地剖面中的孢粉 及1 4 c 年代分析认为，长白山地区全新世以来共经历过七次冷暖变化的 5 长自山地区全新世以来的环境变化 旋回，分别为l3 4 0 0 1 1 4 0 0 a b p 的气候寒冷期，ll4 0 0 1 0 3 0 0 a b p 、4 0 0 0 2 3 0 0a ，b p 的气候变凉期，1 0 3 0 0 - 9 8 0 0a b p 、 2 3 0 0 a b p 至今的气候温暖期，9 8 0 0 - - 8 3 0 0a b p 、8 3 0 0 4 0 0 0 a b p 的高温期 2 9 1 。 ( 2 ) 袁绍敏、孙湘君19 9 0 年对长白山西麓三道老爷府剖面的研 究表明，全新世以来该地共经历了四次冷暖变化，分别是1 0 3 0 0 1 0 0 0 0 a b p 气候较现今为冷，1 0 0 0 0 - - 9 0 0 0a b p 气候转暖，9 0 0 0 - - 4 0 0 0a b p 气温比现今温暖，是全新世气候适宜期，4 0 0 0a b p 至今，气候温凉，但是，近几年来，温度变化有明显上升的趋势【硎。 ( 3 ) 赵红艳等2 0 0 2 年对长自山地泥炭分布、沉积速率与全新世 气候变化进行的研究结果表明，自51 3 0 a b p 以来共经历了四次气候 期，5 1 3 0 a b p 4 2 7 5 a b p ，气候偏暖湿，在4 2 7 5 a b p 一3 1 2 0 a b p ，偏 暖干，2 0 0 0 a b p 以来气候偏冷湿1 7 j 。 ( 4 ) 许清海等1 9 9 4 年对长白山北坡赤池泥炭沼泽进行孢粉分析 得出，自3 4 0 0a b p 以来共经历了四次气候期，分别是3 4 0 0 2 2 0 0 a b p 的气候温暖期，2 2 0 0 - - 1 7 0 0a b p 的气候温凉期，1 7 0 0 - - - - 6 0 0 a b p 年的气候温暖期，6 0 0 a b p 至今的气候温凉期【3 l 】。 此外，本文作者以长白山为典型代表，对东北地区全新世以来的 气候变化作了初步的总结。得出东北地区全新世气候变化分早、中、 晚三个期。早全新世时期，该组地层年代约为距今1 0 3 0 0 年至距今8 0 0 0 年，气候变化总的特点是比较温凉干燥；中全新世时期，距今约 8 0 0 0 2 5 0 0 年前，是冰后期气候最温暖的时期，该时期亦称为大暖期， 大暖期的最盛期气温可能比现代高2 以上p2 1 ，温暖湿润是这一时期 总的特点；晚全新世时期，距今约2 5 0 0 年至现代，经过中全新世的气 候最适宜期之后，到晚全新世时期后开始发生变化，变化的总趋势为 气温下降，干燥度加大【3 3 1 。但在期间又有时间尺度更小的冷暖、干湿 的交替，温度变幅在2 4 之间【3 4 j ，说明该时期东北地区气候已转冷。 这些研究观点和研究方法为进一步探讨长白山地区全新世以来的环境 演化问题提供了参考依据。 1 4 本文主要研究内容与创新 1 4 1 主要研究内容 本论文的主要研究内容包括：利用剖面沉积物，对其进行粒度分 析、地球化学元素特征分析以及孢粉分析，并将三种指标结合在一起 进行环境变化恢复，取得了较好的效果，并与其他学者的研究结果大 6 长白山地区全新世以来的环境变化 体吻合。由于本剖面时间断代较短，年代上限只有1 0 0 0 年，作者根据 前人的研究成果，把自全新世以来的气候变化与本文的研究结果相衔 接，得到了整个全新世以来的更为详细的气候变化特征。除此之外， 本文对长白山地区全新世以来的林线变化进行恢复，并作出林线变化 趋势图。 1 4 2 论文的创新点 论文的创新点主要体现在以下两个方面： ( 1 ) 利用对沉积物粒度、化学、孢粉分析来研究第四纪以来古环 境的演化过程，这种方法常见于中国北方黄土中古土壤的研究，目前 在对中国东北地区古环境演化研究中，此种方法应用得较少。本项研 究以吉林长白山地区的沉积物粒度、化学、外加孢粉为研究对象，定 量分析沉积物中的各项指标的变化规律，结合沉积物剖面特征及已有 的环境演化资料来恢复吉林长白山地区全新世以来的古环境，这种多 种环境指标相结合的方法的应用是对长白山古环境研究途径的一种新 的尝试。 ( 2 ) 本文首次尝试恢复长白山地区高山林线全新世以来的变化趋 势，并描绘趋势图。对古林线高度的求得，采用如下方法： h = h 1 h 2