山西宁武公海湖泊岩芯的环境磁学特征及中世纪暖期湿润气候探讨_刘建宝.pdfVIP

2011 年 第 56 卷 第 31 期：2580 ~ 2590 《中国科学》杂志社 论 文 SCIENCE CHINA PRESS 山西宁武公海湖泊岩芯的环境磁学特征及中世纪暖期 湿润气候探讨 ① ①* ① ② ① ① ② 刘建宝 , 陈发虎 , 陈建徽 , 许清海 , 夏敦胜 , 王宗礼 , 李月丛 ① 兰州大学西部环境教育部重点实验室, 兰州 730000; ② 河北师范大学资源与环境学院, 石家庄 050016 * 联系人, E-mail: fhchen@ 2011-02-15 收稿, 2011-05-16 接受 国家重点基础研究发展计划(2010CB950202)和国家自然科学基金资助项目 摘要 对山西宁武公海GH09B1 孔2.8 m 长岩芯进行的磁化率、非磁滞剩磁、等温(饱和)剩 关键词 磁、J-T 曲线、磁滞回线和XRD 等测试结果表明, GH09B1 孔岩芯磁性矿物以磁铁矿为主, 磁 山西宁武公海 性矿物含量高的岩芯段, 磁性颗粒也较细, 形成于湖盆流域土壤发育较强、降水量较多的时 湖泊沉积 期, 而磁性矿物含量低的时期则相反. 公海湖泊沉积物环境磁学参数变化主要受控于湖盆流 磁学参数 中世纪暖期 域土壤发育程度, 进而指示亚洲夏季风强弱, 尤其是χ 与S300 参数清晰地记录了近1200 年来 湿润气候 宁武公海地区夏季风的变化历史, 发现中世纪暖期(910~1220 AD)显著湿润, 夏季风强盛, 这 一结果得到同岩芯孢粉记录的支持. 3~6 年分辨率的环境磁学参数记录还显示, 中世纪暖期 内部存在980~1050 AD 的次级干旱阶段. 公海沉积物磁学参数记录的近千年夏季风变化与历 史文献记载、万象洞石笋氧同位素和气候模拟结果一致, 共同指示了中世纪暖期季风强盛的 湿润气候环境且内部存在百年尺度的气候干湿波动. 环境磁学参数可作为高分辨率湖泊沉积 记录的季风气候变化的有效参数. 由于磁性参数测量(磁化率、等温剩磁、饱和等 的冬半年温度甚至比 20 世纪还高[15]. 由于中世纪暖 温剩磁及非磁滞剩磁等) 的无破坏性、快捷性和灵活 期是距现代全球变暖最近的一次百年尺度温暖时期, 性, 环境磁学手段被广泛应用于深海沉积[1,2] 、湖泊沉 能为预测未来气候变化长期趋势提供可供参考的历 [3] [4,5] [13,16~18] 积 、黄土沉积 等长序列环境变化、气候变化和地 史相似型, 因而受到国际学术界长期关注 . 这 层对比中, 是古气候、古环境变化重建的重要代用指 一时期, 全球许多区域的水文状况发生异常[19,20], 但 标之一[6,7]. 然而, 由于湖泊沉积物本身的磁性较弱 相对于温度变化, 中世纪暖期的降水和干湿变化在 以及沉积后磁性矿物的次生变化和湖泊自生矿物对 全球不同区域表现差异较大, 例如, 美国中西部地区 原生剩磁的影响[8,9], 哪些环境磁学参数能够敏感揭 气候严重干旱[21], 而英国降水则处于高值时段[22,23], 示湖泊沉积物记录到的短尺度(如几十年-百年尺度) 有的区域甚至没有出现明显异常[24].