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全新世是地质历史上最近的时期,其古气候变化过程及机制研究对预测未来环境演变趋势具重要的意义。湖光岩玛珥湖位于中国大陆最南端的雷州半岛北部,东面太平洋,南面琼州海峡,西面是北部湾。受到西太平洋副高的影响,湛江地区的干季、湿季变化明显。湖光岩特有的地理位置、对季风变化的敏感性以及较小的汇水面积使湖光岩成为古气候研究的理想对象。尽管前人已经针对湖光岩玛珥湖开展了大量的古气候研究工作,但有关全新世的研究都比较粗略,并且缺乏精确的年代框架,而且在有关沉积物Ti元素的环境意义方面还存在着严重分歧。
本文利用电子探针技术分析了湖光岩表层沉积物中重要含Ti矿物——磁铁矿的化学组成与晶体结构特征,发现其主要来源是湖泊周围的基岩——武岩的风化产物。因此,Ti并不能作为反映冬季风变化的指标,其含量变化受到季风演化导致的降雨量与流域植被演替的共同影响。
还通过AMS14C测年技术建立了湖光岩沉积物全新世以来可靠、精确的年代标尺,并对沉积物做了TOC、叶绿素a、粒度、元素地球化学、磁化率等环境指标的分析,重建了湛江地区全新世以来的高分辨率的古环境演化序列:10400~8300yrBP是湛江地区的季风强度逐渐增强的阶段;8300~6085yrBP是湛江地区季风稳定的强盛阶段,可以认为是湛江地区的全新世的“气候适宜期”;6085yrBP之后,季风强度迅速减弱,气候变冷、变干,较弱的季风强度一直持续到全新世晚期;3600yrBP之后,湖光岩沉积物在一定程度上受到了人类活动的影响。
本文的研究结果显示6085yr BP是季风迅速减弱的时间,这一季风减弱时间比以往研究结果滞后了大约1700yrs。与湖光岩地理位置相距不远的定南泥炭记录显示了与本文的研究结果几乎同步的季风减弱时间,不但证明了湖光岩年代结果的可靠性,也说明湖光岩沉积物反映的全新世以来古环境演化过程在中国华南地区具有代表性。
10400~8300yrBP,湛江地区的季风逐渐增强,反映了受全球冰量的影响气温开始缓慢回升;8300yrBP之后,湛江地区的气候演化响应于太阳辐射的变化,并滞后于太阳辐射大约2200yrs。8200、4200yrBP“冷事件”是北大西洋深海沉积物浮冰碎屑指示的全新世中最显著的两次“冷事件”,然而这两次“冷事件”在湖光岩沉积物中的表现并不明显,说明高纬驱动对湛江地区全新世气候变化的影响不大,而低纬过程,例如:季风、ENSO和ITCZ等,可能在湛江地区全新世古气候演化的驱动因素中占据主导地位。