近几十年来,南极半岛区域变暖速度是全球平均速度的6倍左右,是全球气候变化的最敏感区域。南极半岛的北边为南设得兰群岛,而菲尔德斯半岛位于南极南设得兰群岛上乔治王岛西南部,长约8.0 km,东西宽2.5-4.5 km。它的总面积约38 km2,是乔治王岛上最大的无冰区。在全新世期间,半岛地区冰川消融,由于冰川均衡调整(GIA)作用,菲尔德斯半岛相对于海平面不断地抬升,最终形成了现在的无冰区。菲尔德斯半岛上有丰富的古气候研究载体,前人已经开展了很多的研究工作,然而在西海岸区域格兰德谷的环境演变和全新世气候变化的海洋记录是缺失的。精准的年代序列是古生态古环境变化研究的基础,而南极冰水沉积由于其不稳定的沉积物来源,建立年代学序列是一个相当困难的问题,它直接影响到古气候与古环境重建的可靠性,它也是沉积芯GA-2这根沉积芯长期搁置未能加以系统研究的原因所在。本文选取菲尔德斯半岛西海岸格兰德谷沉积芯GA-2、团结湖湖泊沉积芯T、基太克湖芯J、长湖沉积芯CH研究南极冰水沉积环境中沉积物全样放射性碳定年样品的选择方法,以及半岛全新世以来的沉积环境和气候的变化。选取51个湖泊表层沉积利用等值线图研究半岛上重金属元素Cu、Zn、Pb、Ni、Cr、Cd、Co、 As、Sb、Hg和营养元素P、Se的分布特征,分析菲尔德斯半岛环境的影响因素以及环境现状。1.南极冰水沉积物全样放射性碳定年样品选择的有效方法探索南极菲尔德斯半岛格兰德谷在全新世时期是典型的峡湾冰水沉积环境。本文利用格兰德谷谷底冰海沉积芯GA-2研究冰水沉积物定年样品的选择,为此我们选择了沉积芯GA-2中20个沉积物全样进行AMS14C定年。20个沉积物样品的定年结果混乱。为了选择正确可靠的定年结果,对20个定年样品的岩性描述、沉积物的烧失量(LOI550℃)和粒度分布曲线进行分析,最终筛选出5个准确可靠层位的定年结果建立年代曲线。通过对比地球化学和地球物理学的指标,验证了GA-2年代序列的正确性。根据放射性碳年代结果可知沉积芯GA-2的形成年代：6600-2000 a BP。进一步总结利用岩性描述和粒度分布曲线筛选南极峡湾海洋沉积物定年样品的基本原则,为南北极、高寒地区等复杂背景环境形成的沉积物定年样品的选择和定年结果的筛选提供了新的方法。最终,我们成功运用该方法选择了基太克湖沉积芯J,长湖沉积芯CH和北极新奥尔松沉积剖面Yn的放射性碳定年样品,验证了定年准则的有效性。2.菲尔德斯半岛格兰德谷全新世沉积环境和气候变化格兰德谷冰海沉积芯GA-2通过沉积物AMS 14C定年确定了其年代序列：6600-2200 a BP。沉积芯GA-2在6600-2000 a BP处于典型的南极峡湾海洋沉积环境,在该段时间里,格兰德谷峡湾相对海平面不断下降,海洋沉积环境呈现三个不同的阶段性变化。通过对岩芯描述、烧失量(LOl550℃)、粒度、磁化率的进一步分析得出格兰德在6600-2000 a BP间存在暖-冷-暖-冷的交替的气候变化趋势,在4600-4400 a BP,由于冷-暖气候的转化导致沉积速率增加,其研究结果与南极半岛地区的气候变化趋势相对一致。最后,结合前人的研究,系统地重建了6600 a BP以来的格兰德谷的沉积环境演变、形成以及气候的变化趋势。本研究为南极菲尔德斯半岛历史时期的气候变化提供重要数据补充,弥补了西海岸沿岸气候记录的缺失,同时也为南极半岛区域的环境气候变化以及机制的研究提供支持,海洋沉积芯GA-2和海豹粪土沉积芯HF4对于海平面的记录是对全新世以来相对海平面变化的重要实例论证,也为进一步重建精确的海平面变化提供数据。3.菲尔德斯半岛湖泊沉积记录的晚全新世气候环境变化初步研究团结湖沉积芯T在1.31 m处岩性由泥质沉积转向粗砂碎石沉积,为典型的快速沉积层,利用沉积芯T中的苔藓确定该沉积层的年代为500-600 a BP,这种转变可能由于气候变冷,冰川前进,带来大量的陆源物质输入所导致,快速沉积层的形成年代与菲尔德斯半岛小冰期的开始时间一致。基太克湖沉积芯J通过沉积物AMS 14C定年确定了沉积物的年代序列：2900-560 a BP,利用基太克湖沉积芯J的烧失量、粒度和磁化率指标初步重建了菲尔德斯半岛气候环境变化,主要分为三个主要时期：新冰期-中世纪暖期-小冰期,2900-1100 a BP为新冰期,1100-650 a BP为中世纪温暖期,小冰期开始于650 a BP,对应着团结湖沉积中寒冷导致的快速沉积层。首次在菲尔德斯半岛的淡水湖泊沉积中发现了小冰期的存在证据,并且其与海豹粪土沉积、企鹅粪土沉积和海洋沉积记录的小冰期发生时间是相吻合的,为我们对小冰期进一步研究提供重要的基础。4.菲尔德斯半岛湖泊表层沉积记录的重金属元素分布特征分析菲尔德斯半岛的51个湖泊表层沉积样品的10种重金属元素Cu、Zn、 Pb、Ni、Cr、Cd、Co、As、Sb、Hg和2种营养元素P、Se的含量,通过变异系数分析可得重金属元素和营养元素已经在半岛的部分湖泊沉积里产生了富集,而且这些重金属的富集主要集中在人类活动和海豹海鸟活动频繁区域。为了可以更加直观观察这些重金属富集区域的分布,利用Sufer 8.0软件绘制了元素的等值线图,观察结果显示人类和海豹的活动可能是重金属元素富集的主要的影响因素。将菲尔德斯半岛湖泊表层沉积物、表层土壤、企鹅粪土沉积物的元素含量与土壤环境质量标准GB15618-1995的对比,研究初步得出人类活动影响了菲尔德斯半岛的环境,但是影响的强度低于企鹅活动,而且发现半岛上的湖泊表层沉积物和表层土壤的环境符合国家2级土壤环境标准,除了Cd元素,其他的重金属元素均含量符合国家1级土壤环境标准,仍然属于清洁范畴。尽管如此,在未来的科学考察工作中仍然需要更加重视对环境的保护。