论文部分内容阅读
海南岛双池岭玛珥湖位于东亚热带地区,其稳定、连续、粒度相对均一且无明显扰动的细粒湖泊沉积物记录了~9000cal.yr以来东亚热带区域地球磁场长期变化(PSV)与气候演变的信息。本次研究在湖泊中心分别采取深~8 m的探井和长~l6 m的钻孔沉积物,在前人工作的基础上,重建其记录的地球磁场长期变化特征,提取百年至数十年尺度的气候变化信息,进一步探讨该区域气候变化规律、对全球变化的响应特征和驱动机制。
首先挑选沉积物中的植物叶片、根茎或用重液浮选的细小植物残体,测量AMS14C年龄;并且以沉积物体积磁化率变化为对比工具,将探井岩芯和钻井岩芯综合为统一的沉积剖面,建立综合剖面的年代地层框架;然后进行详细的地球磁场长期变化和沉积物粒度、颜色等方面的研究。
详细的岩石磁学实验表明,沉积物中的主要载磁矿物为假单畴状态(PSD)、低矫顽力的磁铁矿,但是在部分沉积段,高矫顽力的赤铁矿对沉积物剩磁具有一定的贡献。约800块样品的磁组构结果证明,沉积环境基本稳定,没有受到明显的扰动,可以记录可靠的天然剩磁。对U—Channel型的沉积物以2cm为间隔,进行0~90mT的交变退磁,获取沉积物特征剩磁,建立约~9000 cal.yr以来的地球磁场长期变化(PSV)记录。将获得的PSV曲线与东亚区域其他湖泊记录,如日本Biwa湖,云南洱海,俄罗斯Baikel湖,和日本、中国的考古记录对比,发现在年代误差范围内,各记录的磁倾角在变化形式和幅度上具有良好的一致性。这表明在东亚区域PSV变化具有共同的特征,同时PSV可以作为区域性地层对比和沉积物年代确定的有效工具。
另一方面,以沉积物粒度参数和颜色反射率参数作为反映气候变化的替代指标,建立了该地区~9000 cal.yr以来高分辨率的环境变化序列。结合前人在总有机碳(TOC)、孢粉等方面的研究成果,认为玛珥湖沉积物记录了~9000 cal.yr以来几次显著的降雨量和湖平面变化。颜色反射率等气候指标显示该地区早期(~9000-8400 cal.yr BP)以一次快速的从干旱到湿润的旋回变化为特征,在经历了~8400-7800 cal.yr BP短暂的湿润环境之后,~7800-2600cal.yr BP气候迅速转向中全新世高温、干旱阶段。晚全新世(~2600 cal.yr BP以后)则以充沛的降雨量为特征。通过综合对比分析,并结合现代气象统计资料,我们认为该地区降雨强度与降雨量变化与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)活动密切相关,沉积物粘土与砂的百分含量指示了ENSO活动的变化情况。粒度参数显示,~8400-5900 cal.yr BP气候稳定,降雨量与蒸发量大致处于平衡状态,厄尔尼诺(EINino)与拉尼娜(La nina)均不发育;~5900-3300 cal.yr BP降雨强度明显增大,降雨量逐渐减少,风暴频繁,气候动荡,拉尼娜活动占优;在~3300以及~2300 cal。yr BP降雨量分两步升高,在~2100-1700 cal.yr BP达到了全新世以来的最高峰,~1100 cal.yr BP后呈下降趋势,指示了~3300-1100 cal.yr BP ENSO活动频率及强度明显增大,~2100-1700 cal.yr BP则为全新世以来ENSO活动的全盛时期,这与来自东太平洋热带地区El Junco火山湖等的ENSO纪录几乎同步;~600 cal.yr BP以来风暴频率及强度显著升高,该湖迅速干涸。
另外,~2810-2690 cal.yr BP发生了一次显著的干旱事件,之后迅速转为湿润,这次事件与北欧以及南美同受海洋性气候影响的地区的纪录几乎完全一致,证明2.7ka气候事件具有全球同步发生的特征。颜色反射率指标揭示2.7kyr干旱事件前后,该区域气候特征截然不同。前期高温、相对干旱,气候波动显著,而后期则为持续的湿润环境,气候波动较小。这一事件与欧洲大陆、爱尔兰、南美以及中国西南石笋记录中发现的事件在时间上基本同步,然而在空间响应特征上,存在差异。在受大陆性气候影响地区,表现为湿冷,而在受海洋性气候影响显著的地区,表现为干旱。我们认为该事件驱动机制及不同区域响应方式的差异来自于太阳活动减弱与大洋之间的正反馈效应。该地区在此事件之后长期的温湿环境,主要归因于太阳辐射减弱,温度降低和ENSO活动加强共同作用的结果。由此分析,2.7kyr气候事件,应该是中、晚全新世不同区域降雨量等气候模式发生转变的一个标志点。
分析玛珥湖的PSV曲线,发现在一些地磁方向发生显著变化的特征时间段,如~8.4,~4.2,~2.7,~0.6 cal.kyr BP几次显著的地磁方向变化,均对应着全新世几次快速的气候突变事件。进一步对比双池岭玛珥湖的气候记录和亚洲、东太平洋以及全球地球磁场强度记录,发现地球磁场强度变化与气候波动,尤其是ENSO活动间存在密切的相关关系,表明地球磁场长期变化对气候的演化具有一定的影响,然而二者之间的驱动机制尚有待进一步探讨。