第四纪研究杂志社
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《第四纪研究》创刊于1958年,CN刊号:11-2708/P,由中国第四纪研究委员会;中国科学院地质与地球物理研究所主办,中国科学院主管的地质类学术期刊,创刊以来,办刊质量和水平不断提高,主要栏目设置有:论文、研究简报、书评和后记。
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院地质与地球物理研究所;中国第四纪科学研究会
  • 国际刊号:1001-7410
  • 国内刊号:11-2708/P
  • 出版地方:北京
  • 邮发代号:82-428
  • 创刊时间:1958
  • 发行周期:双月刊
  • 期刊开本:A4
  • 复合影响因子:2.29
  • 综合影响因子:2.238
相关期刊
服务介绍

第四纪研究 2015年第02期杂志 文档列表

第四纪研究杂志全新世海平面变化研究

渤海湾西岸全新世海面变化

摘要:在讨论海面标志点基本定义的基础上,从渤海湾西岸534个原始数据中获得了136个指示高水位、潮间带或低水位的海面变化标志点,并重建了它们的相对海平面时空分布,进而获得了渤海湾西岸全新世相对海平面变化带。约lOcal.kaB.P.时,相对海平面变化带达到-25m,以约6m/1000a(即约6mm/a)的平均速率上升,在6cal.kaB.P.前后达到现代海面的高度;6cal.kaB.P.至今,变化带的高度介于+lm- -2m之间,未发现中全新世相对高海面。再搬运海相贝类和陆相泥炭类样品的。℃年龄,分别存在约600年和660年的驻留时间。经过驻留时间校正的新海面变化年代学序列,将渤海湾相对海平面达到现代高度的时间点确定为约6cal.kaB.P.,从而与全球海面变化的对比更为准确。渤海湾盆地的长期稳定下沉和沉积自重压实的共同作用,可能抵消了冰川均衡调整(GIA)引起的中全新世数米高的相对高海面。
243-264

大河三角洲全新世海平面研究中的若干重要问题——以长江、尼罗河和密西西比河三角洲为例

摘要:本文回顾和总结了不同纬度带大河三角洲全新世相对海平面曲线的特征及影响因素。以相近纬度带的长江、尼罗河与密西西比河三角洲为例,剖析了全新世中期无“高于现代平均海平面”的“壅水”现象,认为直布罗陀海峡、加勒比海岛屿和白令海峡对北极圈南下融水进入地中海、墨西哥湾和西太平洋起到了限制作用。大量的研究还表明,距今约7ka时尼罗河三角洲相对海平面低于现今约14m,而此时密西西比河三角洲相对海平面约为-lOm,长江三角洲仅约为-5m;随后,它们的差距逐渐减小,反映了沉降作用对相对海平面变化的影响。论文提出一种利用全新世三角洲沉积层序、结合相对海平面曲线来判断区域沉降差异的方法;总结了三角洲古地形对海平面上升的响应模式,以及利用三角洲新石器遗址“最低居住面”重塑全新世相对海平面变化的路径。这些均为三角洲地区全新世海平面变化与地貌环境演化的相关研究提供了新的前景。
275-280

广东全新世海平面重建与冰川均衡调整模型结果的比较

摘要:中国广东沿岸作为一个冰川均衡调整(GIA)“远场”地区,按照水动型均衡理论,应存在全新世中期高海平面。本文通过海平面标志物重建了广东古海平面的历史,结果显示出在粤东、粤西与珠江三角洲的海平面历史存在明显的差异。若将海平面历史与GIA模型结果对比,可以看出广东沿岸在全新世以来具有微小的区域性地壳沉降。这种大区域的沉降可归因于华南陆块向南延伸所引起。此外,粤西雷州半岛因新构造运动,于全新世早中期有轻微抬升。珠江三角洲盆地则因断裂构造沉降和沉积物压实作用,重建的中全新世海平面明显低于GIA结果。
281-290

现代黄河三角洲地区晚更新世以来高分辨率沉积粒度特征及动力沉积环境演化

摘要:基于现代黄河水下三角洲浅地层剖面资料和GYDY钻孔的岩性、磁性、地层年代与古生物数据,将研究区26.2m以浅地层自上而下划分为6个沉积单元,分别对应DU1~6。在高分辨率粒度测试的基础上,根据沉积物粒径组分、粒度参数、粒度资料图解和结构散点图等分析手段,分析了各沉积单元的粒度分布规律及对应的动力沉积环境,并探讨了研究区晚更新世末期(约36.2cal.kaB.P.)以来的动力环境演化。结果表明:DU6沉积单元为献县海侵层,形成于浅海陆架沉积环境,水动力环境强度弱,沉积作用以静水悬浮沉积为主;DU5沉积单元形成于末次盛冰期,动力强度大,动力环境变化复杂,粒度图解显示其整段或局部可能接收风营力改造,接受风成沉积物补给的可能性较大;DU4沉积单元冰后期约13.3~8.5kaB.P.,为河口沉积层,以中等到弱沉积动力为主,动力环境变化复杂;DU3沉积单元为狭义黄骅海侵层,形成于受多种营力作用的滨海环境,沉积环境较稳定;DU1和DU2沉积单元属现代黄河三角洲沉积层,形成于较弱到中等动力强度三角洲环境,其中DU2沉积单元可能受到黄河1855年铜瓦厢改道入渤初期尾闾大幅度摆动的影响,粒度特征变化复杂。各沉积单元的粒度特征的变化规律与海侵一海退层序基本一致,是冰期一间冰期旋回海陆变迁过程中多营力共同作用的结果。研究区古气候变化仅在本区暴露于陆的末次盛冰期与冰后期早期对相应沉积单元粒度分布有一定影响。
291-306

全新世以来冲绳海槽北部S9孔粒度变化特征及其古气候响应

摘要:通过对冲绳海槽北部沉积物柱状样S9进行ANS14C测年和粒度分析,获取了全新世以来高分辨率的古环境演化记录。结果显示,千年尺度上,S9柱粒度组成呈现明显的两段式变化特征:10.5-8.0kaB.P.,平均粒径逐渐变粗并达到最高值,粉砂含量逐渐增加并达到最高值;8.0-1.OkaB.P.,沉积物平均粒径呈现递减的趋势,粘土含量相对增加。S9柱粒度千年尺度上变化与区域海平面变化密切相关,显示了海平面对区域物质输运的控制作用。7.5kaB.P.以来,海平面趋于稳定,粒度特征呈现出百年尺度上波动。S9柱粒度变化参数与源区指示季风降雨量石笋记录的∥80具有良好的相关性,7.5kaB.P.以来持续减小的平均粒径对应持续减弱的区域夏季风降雨。此外,S9柱记录了约8.2kaB.P.,6.5kaB.P.,4.2kaB.P.以及3.8kaB.P.等多期粒度显著变细的百年尺度的气候事件,对应了区域季风降雨的减少时期。S9柱粒度组成信息揭示了全新世以来区域海平面变化及季风降雨的强弱对冲绳海槽沉积物组成的影响,同时也为利用海洋沉积物来重建区域季风降雨提供了有力的手段。
307-318

微环礁的高分辨率海平面指示意义

摘要:微环礁由生长在珊瑚礁礁坪呈环带状结构的造礁珊瑚所形成,通常顶面死亡、周缘存活,是在海平面作用下形成的一种特殊的珊瑚结构。因为微环礁的生长上限严格受控于海平面,因此能指示厘米级上的海平面变化。利用微环礁与海平面之间的关系,国内外开展了一系列高分辨率的海平面变化研究,主要表现在:1)在构造稳定的区域,微环礁的环状生长条带能记录海平面在年际尺度上的波动,如重建近百年来的年分辨率的海平面变化历史、重建全新世不同时段海平面在年代际尺度上的波动等;2)在构造活动的区域,微环礁高精度指示海平面位置的功能能较好地指示相对海平面的变化,因此可用于记录地震导致的抬升或沉降,进而用来恢复古地震发生的时间和强度等,服务于发震机理的研究;3)在赤道太平洋区域,ENSO对海平面的影响也能够在微环礁的骨骼中记录下来。微环礁在南海有广泛的分布,为重建南海海平面的高分辨率变化历史提供了很好的材料。
354-362

基于EEMD及BP神经网络的区域海平面多尺度预测研究

摘要:基于时间序列的统计预测模型是现阶段海平面高度预测的主要手段之一,然而海平面变化机理复杂,传统方法对于非平稳非线性的时间序列预测存在较大局限性,预测精度有待进一步提高。本文基于闸坡站长时间(1959-2011年)月均验潮序列,结合集合经验模态分析(Ensemble Empirical Mode Decomposition,简称EEMD)与BP(Back Propagation)神经网络方法,提出一种改进的区域海平面变化趋势预测方法——EEMD-BP建模。本研究首先利用EEMD方法对原始序列进行分解,根据验潮序列中隐含的各个信号的不同频谱特征生成多个本征模函数(IntrinsicModeFunction,简称IMF),达到将时间序列平稳化,提高信噪比的效果。然后由各IMF作为BP神经网络的输入因子,分别预测各IMF的未来变化趋势,最后将输出结果重建得到原始序列的预测值。结果显示,EEMD能有效提取序列中隐含的多时间尺度信号,神经网络能较好地预测海平面未来变化趋势,相对于直接使用BP神经网络进行海平面变化时间序列预测(R=0.76,RMSE=36.74mm,ME=-3.46),EEMD.BP建模预测精度有显著提高(R=0.89,RMSE=28.16mm,ME=2.31)。说明EEMD.BP建模首先对非平稳非线性时间序列进行平稳化、降噪等处理,再分别对分解后序列进行预测,有利于提高预测精度。该方法为相关区域海平面变化趋势预测研究提供现实参考意义。
374-382

亚马逊冲积扇海域表层海水古盐度定量重建:浮游有孔虫Ba/Ca指标的应用

摘要:盐度是古海洋学研究中的一个关键参数,然而独立的盐度替代指标的缺乏严重阻碍了对古气候和环境变化的准确重建。利用ODPl55航次942站的13个样品检验了通过浮游有孔虫Ba/Ca重建表层海水盐度(SSS)在亚马逊冲积扇海域的适用性。研究表明表层海水溶解Ba浓度与SSS之间存在显著的负相关关系(R^2=0.95),依据亚马逊河口区域现代海水Ba与SSS的相关关系以及Ba在海水和有孔虫壳体之间的分配比例建立了一个区域浮游有孔虫Ba/Ca与SSS的回归公式:SSS=-6.2005* Ba/Cabforam+40.724(R^2=0.98)。据942站位G.ruber(White)和G.sacculifer Ba/Ca测试值计算的近4099aB.P.以来的SSS变化显示:与G.sacculifer相比,利用G.ruber(White) Ba/Ca估计的SSS变化与南美大陆石笋∥的指示的降水记录有良好的可比性,G.ruber(White) Ba/Ca是亚马逊冲积扇海域SSS良好的替代指标。
383-389

MIS6期以来热带西太平洋降雨与ITCZ的关系

摘要:通过Ontong-Java海台KX97322-4孔沉积物中浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber的Mg/Ca海表温度(SST)并结合其б180得到过去约200kaB.P.以来当地水文(盐度和降雨)指标,结果表明从MIS6期以来,热带太平洋暖池区温度变化存在明显的冰期一间冰期波动,降温幅度超过3℃。通过与赤道东太平洋对比表明热带太平洋在过去冰消期和冰期中的升温阶段呈现出类E1Nifio的状态,向两极输送水汽和热量。在冰消期,热带太平洋纬向温度梯度降低,全球升温,全球冰量下降。在冰期中升温阶段(MIS6)热带太平洋纬向温度梯度降低时全球冰量却持续增加,可能此时输送热量不足以使两极冰川融化,带来的水汽又促进了两极冰川的形成。通过与中国石笋记录和热带降雨记录对比,表明热带太平洋纬向温度梯度的变化与热带辐合带(ITCZ)的移动密切相关,并且影响到东亚夏季风的降雨状况,热带太平洋类ENSO过程可能对ITCZ的变化存在内部系统调谐的作用。
390-400

70万年来西太平洋暖池北缘有孔虫氧碳同位素特征及其古海洋学意义

摘要:选取西太平洋暖池北缘西菲律宾海本哈姆高原的MD06-3047B孔沉积物柱状样为研究材料,通过分析70万年来有孔虫氧碳同位素变化特征发现:在MIS14-13期,西菲律宾海由于受夏季风影响增强,可能存在上升流活动;在冰期终止期I、Ⅱ、Ⅳ和V期出现Pulleniatina obliquiloculataб13C极小值事件,表明在这几个冰期终止期来自南极的低拶℃海水到达了西太平洋暖池北部边缘地区。次表层种P.obliquiloculata与表层种Globigerinoides ruber氧同位素差值恢复的温跃层变化具有冰期逐渐变浅,间冰期逐渐变深的特点。进一步将其与西太平洋暖池核心区ODP805站和赤道东太平洋0DP847站的次表层、表层有孔虫氧同位素差值进行对比,结果显示在过去70万年来西太平洋暖池效应逐渐加强,并且存在长时间尺度的类厄尔尼诺一南方涛动(ENSO)式变化,冰消期时表现为类厄尔尼诺状态。
401-410

南海北部沉积物常量元素变化、碳酸盐旋回及其古环境意义

摘要:通过对南海北部ODPIl45站沉积物的常量元素和碳酸盐分析,探讨了早更新世南海北部沉积物常量元素和碳酸盐含量变化特征及其古环境意义。结果表明,南海北部沉积物中主量元素CaO、Fe2O3、K2O、Na2O、MnO和P2O,受碳酸盐含量影响相对较小,而SiO2、MgO、A12O,和TiO2受到碳酸盐含量影响相对较大。碳酸盐校正后的常量元素变化可以划分为3种类型,即PCI、PC2和PC3,它们的主要特点有:PCI元素组合包括了SiO2、CaO、Na2O、P2O3、Fe2O,和K2O,主要反映了与季风强度有关的生源物质产率变化,指示了距今2.5~1.5Ma时段生产力的逐渐降低;PC2元素组合(A12O3、TiO2)代表了陆源物质的输入,指示了在约2Ma开始陆源物质输入的明显增加;PC3元素组合(MgO、MnO)可能与海洋自生作用有关,反映了海底氧化/还原环境的相对变化。早更新世南海北部CaCO,含量呈阶段性降低,一方面受陆源物质稀释作用的影响,另一方面可能更与生物生产力逐渐降低有关。主量元素组合及碳酸盐含量在约2Ma和1.7Ma左右均发生显著变化,可能指示了早更新世时期东亚冬季风的两次增强。
411-421

南海北部天然气水合物远景区末次冰期以来底栖有孔虫稳定同位素特征及其影响因素

摘要:底栖有孔虫碳同位素负偏移是地质记录中天然气水合物释放的重要证据之一。对南海北部西沙海槽和东沙陆坡等天然气水合物远景区XH-27PC和DS-4PC柱状样分别进行顶空气甲烷含量分析、有机碳含量分析、粒度分析和有孔虫氧碳同位素分析。结合碳酸盐含量及AMS 14C测年,揭示研究区末次冰期以来底栖有孔虫的稳定同位素特征。结果显示:西沙海槽BSR区沉积物中甲烷含量较低;底栖有孔虫碳同位素负偏不明显,与顶空气甲烷含量呈弱正相关(R=0.32),与有机碳含量有强负相关(R=-0.82),说明低通量甲烷不足以引起底栖有孔虫碳同位素显著偏移,在无甲烷或甲烷轻微渗漏的环境中有机碳的厌氧氧化是影响底栖有孔虫碳同位素组成的主要因素。东沙陆坡BSR区沉积物中含有大量的甲烷气体;底栖有孔虫氧同位素记录在末次冰期异常偏重,可能与天然气水合物的分解释放有关;同时可识别出多期碳同位素快速负偏事件,其成因很可能是末次冰期海平面下降导致海底沉积物的温度、压力条件发生变化,从而引发水合物甲烷失稳分解,底栖有孔虫吸收富。℃的甲烷源碳致使壳体碳同位素负偏移。
422-432
第四纪研究杂志河流与地貌学研究

青藏高原东南缘芒康地区河流地貌演化的磷灰石U-Th/He记录

摘要:青藏高原东南缘地处印度与欧亚板块碰撞侧向逃逸的特殊构造部位,地势起伏相对较缓,形成三江并流的独特地貌格局。然而,对于东南缘大尺度地形地貌形成机制与水系演化的认识仍存在很大的分歧。本文获得的澜沧江流域芒康地区5个基岩样品磷灰石U-Th/He年龄表明该地区在早一中中新世(23-15Ma)经历了一次区域性冷却事件,且冷却速率在5Ma期间从40℃/Ma降低到28℃/Ma以下。目前可获得的青藏高原东缘一东南缘的低温年代学数据表明:尽管川西一藏东一滇北一带具有相似地貌特征,但高海拔、低起伏地貌面的形成是穿时性的,不能将它作为一个区域上连续的等时面来计算和探讨一个统一的区域抬升启动时间;三江地区地形属于非稳态的过渡型地形,尤其芒康一左贡地区剥蚀速率的差异比较清晰地展示了澜沧江流域地形演化处于非稳态期。此外,河流下切是塑造澜沧江流域的地形地貌主要驱动力之一:干流的侵蚀速率远远高于支流的侵蚀速率;河流下切强烈的地区(如德钦)对应的侵蚀速率及地形起伏度都较大,芒康地区微弱的地形起伏度取决于较低的侵蚀速率。第三纪以来的印度一欧亚板块碰撞导致青藏高原崛起的同时,也对周边尤其藏东南三江地区的地形地貌塑造及气候变化产生重大的影响。
433-444

六盘山东西两侧第四纪以来构造差异隆升速率递变性

摘要:河流阶地作为第四纪以来较新的沉积地貌单元,在研究区域构造隆升和区域断裂活动性方面扮演重要角色。本文利用前人对六盘山东西两侧黄河、渭河及泾河地区阶地研究成果,借用古地磁及。14C等方法测定阶地形成年龄和实测阶地拔河高度已有数据,引进构造差异隆升速率(△Ur)参数来反映区域构造隆升强弱。通过对兰州黄河阶地、陇西渭河阶地与泾河阶地的构造差异隆升速率对比研究表明,第四纪以来,兰州黄河阶地与泾河阶地4个期次平均构造差异隆升速率(△UT)分别为76.87mm/ka、42.88mm/ka、421.06mm/ka和1050mm/ka;平均值为397.70mm/ka;陇西渭河阶地与泾河阶地3个期次内(△UT)分别为177.37mm/ka、171.83mm/ka和168.27mm/ka;平均值为172.49mm/ka。说明六盘山西侧总体活动性要强于六盘山东侧,同时六盘山构造带北段较南段活动性强,并有逐渐增强趋势。其主要原因可能是六盘山西侧区域系列NWW、NNW活动构造发育对应力的转换和吸收占据重要位置,而六盘山东侧依附于较稳定的鄂尔多斯地块,对区域应力的转换和吸收不明显。
445-452

祁连山东段基岩河道宽度对差异性构造抬升的响应

摘要:河道宽度调整是基岩河流系统响应构造、气候、岩性等外部扰动的重要方式之一。对祁连山东段山区基岩河流进行的水力几何学研究发现,河道宽度调整是祁连山地区基岩河流响应构造驱动的重要方式之一。位于低山带的冰沟河河道宽度向下游增加的速率明显高于位于高山带的宁缠河,河道宽度一面积回归拟合结果显示,冰沟河河道宽度一面积指数(b′)值为0.55,而宁缠河为0.46。对冰沟河和宁缠河河床基岩露头硬度进行的测量和计算显示,两条河流平均硬度值(R)分别为58.8±8.8和66.0±7.2。对比河道宽度向下游的调整变化与河床基岩露头的硬度变化,发现二者无明显相关关系,说明基岩抗蚀性不是控制河道宽度变化的主要因素。对比河道宽度的系统变化与区域差异性构造抬升速率的分布模式,发现宁缠河位于高抬升速率(高山带)地区的河段河道宽度较窄(b′≈0.44),而冰沟河位于低抬升速率(低山带)地区的河段河道宽度较宽(b′≈0.55)。因此,可以推断高山带和低山带河流河道宽度向下游增加速率的系统差异,应该是河道响应不同地貌带间差异性构造抬升的结果。此外,利用经验模型和Finnegan等的模型对冰沟河和宁缠河河道宽度进行了预测,结果显示经验模型较好地预测了河道宽度的系统变化趋势,而Finnegan等的模型则更好地体现了河道内部特征的变化和各种影响因素间的相互作用。
453-464

疏勒河上游河流地貌特征及其演化

摘要:疏勒河上游位于中祁连地块,受到中祁连南缘断裂带、中祁连北缘断裂带的差异控制,其地貌是青藏高原隆升的结果。本文以疏勒河上游为研究对象,应用ArcGIS水文分析工具,提取河流纵剖面、Hack剖面、sL参数以及Hl,分析了河流的形态特征;提取流域边界高程剖面,分析了流域演化遗留的地貌证据。研究结果表明,疏勒河上游河流纵剖面以线性函数为最佳拟合函数,说明疏勒河上游河段整体上处于河流发育早期阶段;Hack剖面呈明显的凸形,说明第四纪以来流域所在地区处于强烈的构造抬升;河流流向转折、SL异常值以及河流纵剖面裂点具有良好的一致性,从流域边界剖面识别的垭口又与上述三者具有对应关系。综合上述河流特征及流域边界剖面所反映的信息,推测研究区发生过3次袭夺事件。古疏勒河、古昌马河以及古野马河的重组塑造了现在的疏勒河流域。
465-474

基于DEM的莱州湾南岸典型水系河间地提取及区域地貌演化研究

摘要:以SRTM3-DEM为数据源,在ArcGIS支持下,采用水文分析以及DEM分析数据与地质图、卫星图像和地形图区域数据综合对比分析,结合实地调查及前人研究成果,对莱州湾南岸的弥河、白浪河、潍河3条典型河流河网河间地的提取进行了研究,并对不同流域河间地比率的空间关系、流域地貌侵蚀对比与区域变化、全新世河型及河型转换以及区域地貌发展阶段进行了研究。通过DEM的水文分析、河网提取、河间地制图,得到了每条河流、每种累积流量取值下河网中的河问地,从而提出了快速提取河间地的一种新方法。区域空间上,河间地比率自西向东存在弱的增大变化。流域侵蚀综合分析表明:3条河流曾明显下切,即西部的弥河以单河道截切式下切;中部的自浪河以拓展式下切;东部的潍河呈嵌入式下切。表明西部侵蚀下切幅度大于东部(西部河流侵蚀速度快于东部),从而印证了河间地比率西小、东大的空间变化。对古河型(/河网)分析表明,全新世以来有网状河、扇状分汊河、汇聚型河、顺直河和曲流河5种河型。河型转换受控于气候变化、基准面下降和不均衡的构造抬升。将研究区全新世的河流地貌演化分为全新世早阶段、全新世中期早阶段、全新世中期晚阶段、全新世晚期早阶段和全新世晚期晚阶段5个阶段。
475-483

基于动态图像法的河流砂和湖滩砂粒形一粒度特征对比

摘要:对沉积颗粒大小、形态特征的量化和解释,是沉积动力条件分析和古地理重建的重要内容之一。图像法作为粒度分析的标准,长期受制于样本量小、效率低等困难。基于动态图像法的新型粒度粒形分析系统可在几分钟内获取多达n×l0^7个颗粒的形状和大小信息,为沉积环境重建和动力条件分析提供了新的机会。本文基于两组样品(青藏高原的湖滩砂和黄河中游的河流砂)的动态图像粒度粒形数据,定量分析和对比了湖滩与河流两种环境沉积颗粒的粒度、粒形特征及其异同。结果表明,样品组成颗粒的球度与均值粒度之间整体上存在明显的反相关,球度一粒度曲线可大致划分为斜率不等的三段:占据颗粒绝大多数的中段(C.S.)球度适中,斜率最小;细端(F.T.)球度大,斜率也大;粗端(C.T)球度小,斜率小且不稳定。结合天然沉积颗粒的形状和密度特征,本文认为这些不同斜率的段落可能源于沉积颗粒密度效应和形状效应导致的粒度分异。对比研究表明,湖滩砂与河流砂在粒形一粒度曲线形态与分段特征方面均存在明显差异,两组样品在不同粒形参数(球度-长宽比-凹凸度)三角图和不同球度分段所对应颗粒体积百分比(c.T.-C.S.-F.T.)三角图中均能完全分离。这些事实表明基于动态图像分析的粒度粒形分析可望成为一种潜在的第四纪环境重建工具,在环境研究中有助于对天然沉积物物源特征以及风化、侵蚀、搬运和堆积过程的认识和理解。
484-492