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《007 370 ka 以来灵台黄土剖面元素碳记录及其对气候环境变化的响应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、论文第51卷第10期2006年5月370ka以来灵台黄土剖面元素碳记录及其对气候环境变化的响应①②①③①①①周斌沈承德孙彦敏杨英易惟熙(①中国科学院广州地球化学研究所,广州510640;②中国科学院研究生院,北京100039;③中国科学院地球环境研究所,西安710054.E-mail:zhoubok@gig.ac.cn)摘要通过测定灵台黄土剖面370ka来黄土-古土壤样的元素碳含量,结合相关孢粉资料及古气候替代性指标,讨论了该地区天然火的历史及其与气候、植被的关系.灵台剖面元素碳含量谷值和峰值出
2、现时的气候状况及变化特征,表明气候不稳定的过渡时期,特别是湿润转向干旱的时期容易发生大火.各层黄土-古土壤元素碳含量变化规律为:冰期低、间冰期高,反映区域(或全球)生物量变化.元素碳含量在130kaBP前后呈阶段性增加趋势,表明植被类型、气候格局发生了变化,CO2浓度阶段性增加可能是其中原因之一.元素碳含量总体上随时间呈上升的趋势,可能反映了干旱化趋势的加剧.全新世元素碳含量出现最大峰值,反映了距今约六千年的气候突变事件,以及人类活动导致火灾更为频繁的发生.关键词元素碳火灾生物量气候环境变化火广
3、泛地存在于自然界.火的发生需要三个条中国黄土-古土壤堆积与大洋沉积物、极地冰芯件:可燃物、火源和适宜的气候条件,其中适宜的气候并称为研究全球变化的“三大天书”,是蕴藏丰富的条件是指一定温度、湿度及空气含氧量等.海洋中有环境信息的记录体,很好地记录了第四纪大陆气候大量氧化铁矿形成的证据表明至少在3000Ma年前变化信息.黄土-古土壤沉积物中的石英颗粒粒度,[1]磁化率,10Be等[13]气候指标被用来揭示古气候变化的大气中就有了充足的氧气.一般说来,高温干旱的气候容易发生火灾,如1997年印度尼西
4、亚发生的森信息,而元素碳记录又可能为古气候环境提供一种[14]林大火.自然界一些极端事件如火山爆发、陨石撞新的替代性指标.杨英等曾利用黄土剖面元素碳击、地震、以及雷暴闪电,物质的缓慢氧化引起的自记录恢复渭南地区最近21ka以来的古火灾历史并试[15]燃等都是天然火的点火源,其中闪电是天然火灾的图获取相应的古气候、古植被信息,沈承德等根据[2]周口店剖面元素碳结果初步探讨了北京猿人用火历主起因素,地球上每天有8百万次闪电.350Ma年史,而对于更长地质历史时期黄土高原天然火历史,前地球陆生高等植物
5、的出现,为火灾的发生提供了目前尚缺乏相关记录.物质基础.植被状况、气候环境影响火灾的发生,而[3]本文拟根据中国黄土高原中部灵台剖面370ka天然火又是植被动态演化不可缺少的因素之一,是以来的黄土-古土壤序列的元素碳记录来恢复该地区自然生态系统的重要组成部分,对气候、环境具有重天然火灾历史,进而探讨其对植被状况、气候环境的大影响.地质时期天然火发生的研究不仅有助于理响应.解植被动态演化过程,而且也是古气候再造的一个重要途径,沉积物中的元素碳是过去火灾历史的理1研究材料及方法[4][5]想记录.元
6、素碳是燃料不完全燃烧的产物.一般灵台黄土剖面位于黄土高原中部偏南的甘肃省而言,一次火灾产生的元素碳总量取决于火灾强度,平凉地区灵台县任家坡村,地理坐标为东经107°39′,而后者不仅与当时的气候条件有关,而且与可供燃北纬35°04′(剖面位置见图1).该地区平均海拔1300~烧的生物量及其燃烧性能有关,生物量是发生大火1400m,温度变化范围为−4.9~21.2℃,年均温8.8℃,[6]的充分条件.元素碳具高化学、生物惰性,在沉积年降水量为650mm,雨季多集中在7~9月,为温带[4]物中可以保
7、存数千、万年不变.近年来,地球科学半湿润气候.该地区地表土壤为褐土、黑垆土,适合[5~10][11][12]家对海洋、湖泊、冰芯中元素碳记录进行了生长油松、侧柏、栎、榆、桦等乔木树种,属暖温带广泛的研究.北部半湿润的温性针阔叶混交林环境,林下草本及www.scichina.com1211第51卷第10期2006年5月论文蕨类植物较丰富.灵台剖面为黄土高原出露较完整、厚度较大的风尘黄土-古土壤-红黏土序列,是进行晚第三纪以来陆相风尘堆积的岩性、磁性地层及古气候记录研究的理想剖面.全剖面由168m厚
8、的第四纪黄土-古土壤序列和约120m厚的晚第三纪红黏土堆积组成,底部与暗红色河湖相黏土质砂岩呈不整合接触.文中仅对灵台剖面L4以来的黄土-古土壤序列作一详细研究,研究厚度为31m.该剖面顶部22cm为现代耕作层,未进行采样,从22cm开始由上而下按20cm间隔采集黄土-古土壤样,共分析样品155个.图2灵台黄土剖面四种时间标尺对比图1灵台黄土剖面位置图2结果与讨论元素碳记录的一种表达方式为元素碳含量(单位时间标尺的确定:灵台剖面标志层出露明显,并为‰),即每克黄土中所含元素碳的毫克数;元素碳[1
