第8章+古环境古气候
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自然伽马曲线应用于古气候、古环境研究--以柴达木盆地七个泉地区古近-新近纪地层为自然伽马曲线是石油地质学中的一种常用方法,也可以应用于古气候、古环境研究中。
在柴达木盆地七个泉地区的古近-新近纪地层研究中,自然伽马曲线的应用取得了一定的成果。
柴达木盆地是我国西部地区最大的非海相盆地之一,其基础地质图区域为30万平方公里,该地区属于缺水干旱区,古近-新近纪时期沉积相比较稳定,具有较好的水文地质和环境记录。
在该地区的古近-新近纪地层研究中,自然伽马曲线成为了不可或缺的工具。
首先,自然伽马曲线可以反映岩性反差和沉积环境变化。
在柴达木盆地七个泉地区的沉积盆地中,自然伽马曲线显示了反映砂岩、泥岩等岩性的变化,表明沉积环境的变化。
例如,在下地组中,伽马曲线显示了泥质岩、砂质岩交替分布的情况,在研究中发现,这种砂泥交替分布是与湖泊水位的变化有关的。
另外,在福海组和克拉玛依组等地层中,自然伽马曲线反映了岩性反差和沉积环境的变化,加深了我们对于地层的认识和了解。
其次,自然伽马曲线可以反映生物事件。
在柴达木盆地的七个泉地区的研究中,自然伽马曲线揭示了多次生物事件,如地层中突然消失或大量出现某些化石群。
例如,在雅鲁藏布江组中,自然伽马曲线显示有明显的黑色线,这是停滞时间的标志,停滞时间的产生与黑色页岩有关,而黑色页岩所具有的特殊化石(如异歧叶属)则表明了该地层的生物事件。
最后,在古地震和古气候研究中,自然伽马曲线也发挥了重要的作用。
自然伽马曲线可以提供地震地层学的决策依据,透露了某些地区古地震事件的发生时间和范围。
同时,它也可以反映古气候环境的变化,如地质时间尺度变化导致沉积环境的变化,地球气候的阶段性变化等等。
总之,自然伽马曲线是研究地质过程、古环境、古气候的重要工具,它可以反映地层的岩性、生物事件、古地震以及古气候变化等方面,对于深入研究地质历史、了解地球演化史具有重要而不可替代的作用。
以上文所述的柴达木盆地七个泉地区的古近-新近纪地层为例进行数据分析。
地球化学与古环境研究利用地球化学指标重建古气候和古生态地球化学与古环境研究:利用地球化学指标重建古气候和古生态地球化学是一门综合性科学,涉及地球上物质的组成、性质和变化过程。
在古环境研究中,地球化学起着重要作用,通过对地球化学指标的分析和解释,可以揭示古代的气候和生态条件。
本文将从地球化学的角度出发,介绍如何利用地球化学指标重建古气候和古生态。
一、地球化学指标的选择与意义在进行古气候和古生态研究时,选择合适的地球化学指标至关重要。
常用的指标包括岩石中的同位素组成、元素相对丰度和有机质特征等。
这些指标可以直接或间接地反映出古代的环境条件,为重建古气候和古生态提供了重要的线索。
1. 同位素组成同位素是同一元素中具有不同中子数的原子,其存在形式也常常具有不同的化学和物理性质。
因此,同位素组成的分析对于揭示物质来源、环境演化等方面的信息非常有价值。
例如,氧同位素组成可以反映降水的气候特征,碳同位素组成则可以提供有关古植被类型和古环境演化过程的信息。
2. 元素相对丰度不同的地球化学元素在地球物质中的相对丰度具有一定的规律性。
通过测量元素相对丰度的变化,可以了解到不同时期的地球化学环境发生的变化。
例如,古海洋中镁和钙的相对丰度比值(Mg/Ca)可以用于估算海水中的温度变化,硅酸盐中铝和钠的相对丰度比值(Al2O3/Na2O)可以反映岩石风化的程度。
3. 有机质特征有机质是古环境研究中常用的指标之一。
通过对古代有机质的化学组成和特征的分析,可以了解到古植被类型、气候条件和古生态环境的演变。
例如,叶蜡烃的组成可以指示古代植被类型和古代大气二氧化碳浓度的变化。
二、利用地球化学指标重建古气候1. 氧同位素组成氧同位素组成(δ18O)可以反映出水的来源和温度。
通常,寒冷气候下降水中的重氧同位素(18O)相对丰度较高,而温暖气候下降水中的重氧同位素相对丰度较低。
通过分析降水中氧同位素组成的变化,可以重建古气候变化的序列。
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感谢支持!(Thank you for downloading and checking itout!)古气候学概论一、古气候学基础古气候学定义与意义古气候学是一门研究地球历史时期气候状态的科学。
它通过对地质历史时期的沉积物、生物化石、土壤、冰芯、湖泊和海洋等各种自然记录的研究,揭示地球过去气候的变化规律,进而理解现代气候系统的运作机制,预测未来气候变化趋势。
古气候学的研究对于揭示地球的长期气候变化规律,理解全球变化过程,评估人类活动对气候系统的影响,以及为应对和适应全球气候变化提供科学依据具有极其重要的意义。
古气候学发展简史古气候学的发展可以追溯到19世纪初,当时科学家们开始注意到地球气候在地质历史中存在着显著的变化。
20世纪初,随着地质学、地球物理学和生物学的进步,古气候学开始逐渐形成一门独立的学科。
特别是20世纪50年代以来,随着放射性同位素定年技术的发展和计算机技术的应用,古气候学进入了一个快速发展的阶段。
近年来,古气候学的研究方法和手段更加多样化,如大气化学示踪、生物标志物分析、气候模型模拟等,使古气候学的研究更加精细化和深入。
古气候学研究方法古气候学研究方法主要包括地质学方法、地球化学方法、生物方法、大气化学示踪方法和气候模型模拟方法等。
地质学方法主要是通过对岩石、沉积物和化石的研究,推断出古气候的状态。
地球化学方法是通过分析岩石和土壤中的化学成分,间接推断古气候条件。
生物方法则是通过研究生物化石和现生生物,了解古气候的特征。
大气化学示踪方法是利用大气中各种气体的来源和传输过程,推断出古气候的信息。
兰州三万年以来古气候演化与古环境重建一、本文概述本文旨在深入探讨兰州地区三万年以来的古气候演化与古环境重建。
通过对兰州地区地质记录、生物遗迹、湖泊沉积、冰川进退等多方面的综合分析,结合现代气候学、环境科学、地质学等多学科的理论和方法,以期揭示兰州地区古气候演化的历程,以及古环境变化对人类活动和社会发展的影响。
文章将首先概述兰州地区的地理位置、气候特点和环境背景,然后介绍研究的主要方法、数据来源和分析技术,最后概述研究的主要结果和结论。
通过对兰州地区古气候演化和古环境重建的深入研究,将为全球气候变化、生态环境保护和可持续发展等领域提供重要的科学依据和参考。
二、兰州地区自然地理概况兰州位于中国西北部,甘肃省中部,地处黄土高原向青藏高原的过渡地带。
其地理位置介于东经102°36′至104°35′,北纬35°34′至37°00′之间。
兰州地区地势西北高、东南低,西部和北部为山地,中部和南部为河谷平原。
黄河自西向东穿城而过,是兰州的母亲河,也是该地区最重要的水源。
兰州的气候属于典型的大陆性气候,冬冷夏热,春秋短暂。
由于地处内陆,远离海洋,兰州地区降水稀少,且主要集中在夏季。
年降雨量约300-400毫米,而蒸发量则高达1500-2000毫米。
这种气候特点使得兰州地区的生态环境相对脆弱,易受干旱、洪涝等自然灾害的影响。
兰州地区的土壤主要以黄绵土和灰钙土为主,这两种土壤类型均具有较高的保水保肥能力,适宜农作物的生长。
然而,由于气候干旱和人为活动的影响,兰州地区的土壤侵蚀问题较为严重,水土流失现象普遍。
植被方面,兰州地区的植被类型以温带草原和温带荒漠草原为主。
在河谷平原地区,人工植被如农田、果园等占据较大比例。
而在山地地区,则以天然次生林和灌木林为主。
这些植被类型对于维护兰州地区的生态平衡和防止土壤侵蚀具有重要意义。
兰州地区的自然地理条件复杂多样,既有丰富的自然资源,也面临着严峻的生态环境问题。
第17卷第2期1998年6月地质科技情报Geo logical Science and T echno logy Info r m ati onVol117No12Jun11998十五万年以来的古气候及其研究方法综述①丁旋(中国地质大学,北京,100083摘要简述了十五万年来古气候变化旋回及其中的短期波动事件,如新仙女木事件;概要地介绍了黄土、古海洋沉积、冰岩芯、树木年轮、洞穴碳酸钙等的古气候研究方法的最新进展;并指出在古气候研究中,必须注意多种方法的互相对比印证,才能保证结论的准确性与可靠性。
关键词十五万年以来古气候研究方法分类号P532气候变化及其对人类生存环境的影响问题已引起各国政府和科学家们的极大关注,特别是近十多年来气候异常在世界许多地区造成了一系列的自然灾害。
另一方面,由于人类活动造成大气中CO2,CH4等温室气体含量增加,也严重影响到全球气候的变化。
据初步估计,到21世纪中叶,全球年平均气温可增加115~415°C,平均海平面可增加20~40c m〔1〕。
为了避免气候剧变给人类生存环境带来严重的不利影响,了解并掌握气候异常变化的成因机制并予以准确预测,变得极为迫切与重要。
研究过去才能预测未来,通过对晚第四纪古气候的研究,探索古气候变化的动力成因机制并由此预测未来气候变化趋势就成为现阶段各国科学家们致力解决的重大科学问题。
近年来人类生存环境的严重恶化已引起国际有关组织的关注。
70年代以来,国际上召开了一系列会议讨论与气候变化有关的问题,提出了若干个大型研究计划,其中与气候环境变化及预测紧密相关的研究计划有“世界气候研究计划(W CR P”〔2,3〕,“全球变化,国际地圈—生物圈计划(IGB P”〔4〕,“国际南北半球古气候计划(PANA SH”〔5〕,其由IGB P的核心计划之一“过去的全球变化(PA GES”为将点或区域的研究扩展到全球而提出。
针对这些明确的现阶段古气候研究目标,各国科学家经过多年努力,尤其是近年来多种古气候研究新技术、新方法的应用,对晚第四纪古气候变化旋回及其中的短期波动事件已有了比较深入的认识。
古地理环境与古气候演变人类文明的发展离不开地理环境和气候的影响。
在人类历史的长河中,古地理环境和古气候演变起着至关重要的作用。
本文将探讨古地理环境和古气候演变对人类社会产生的影响,并展示它们之间的关系。
古地理环境是指过去的地貌、水文、土壤和植被等地理要素的组合。
在古地质时期,地球表面的地理环境与现在有着显著的不同。
例如,在冰川时代,冰川覆盖了大部分北半球地区,导致全球的气候变冷,而南半球则相对较温暖。
这种寒冷的气候让野生动植物迁徙或适应新的生存条件,直接影响到古人类的生活和狩猎方式。
而当地球进入热带气候时期,河谷和湖泊成为人类定居的理想地区。
比如古埃及文明的发展与尼罗河的存在有着密切的关系。
尼罗河的泛滥使得埃及的土地肥沃,非常适合农业的发展。
古埃及人不仅可以通过灌溉系统种植庄稼,还可以依靠尼罗河进行运输和交流。
正是由于这一特殊的地理环境,埃及成为了古代文明的中心之一。
与古地理环境相互作用的是古气候演变。
气候是指地球某一地区长期的天气状况和天气变化的总和。
古气候演变是指过去地球气候的变化过程。
受到太阳辐射强弱、地球自转和公转速度、地轴倾角以及地球表面地理环境等因素的影响,地球的气候在演化过程中形成了多样化的模式。
气候变化对古代人类社会产生了深远的影响。
气候变化可能导致水源的变化,使得农业生产受到威胁。
例如,在古美索不达米亚地区,气候变冷使得庄稼死亡,导致农田的土壤退化,严重影响到古巴比伦和亚述等古代文明的兴衰。
同样,气候干旱也可能导致牲畜牧场的草原减少,从而威胁到游牧民族的生存。
除了对农业的影响外,古气候演变还可能引发自然灾害。
例如,气候变暖可能导致冰川融化,进而引发洪水和海平面上升等灾害事件。
这些重大的自然灾害不仅危及人类的生命财产,也对社会造成重大的经济和人口流动的影响。
从古地理环境到古气候演变,再到对古人类社会的影响,可以看出它们之间的紧密联系。
地理环境和气候是相互作用的,它们对古代人类社会的发展和演变起到了决定性的作用。
15N
14N
14C
13C
12C
14C
13C
12C
14C
13C
12C
NOAA NASA
U.S. Bureau of the Census
Mackenzie et al (2002)
Richards (1991), WRI (1990)
14C
13C 12C
Goldewijk and Battjes (1997)
IPCC
FAO
14C 13C
12C
14C
13C 12C
Petit et al. 1999. Nature 399, 429-436
14C
13C
12C
z Greenland inland ice sheet
温度(C )
14C
13C 12C
1000
1500
2000
Mann (1999)
9
14C
13C
12C
z 海洋深层水的温度变化:
z 显示升温趋势
z 原因是高纬度冬季温度升高
14C
13C
12C
14C
13C
12C
14C
13C
12C
线流量与黑子数的
13
14C
13C
12C
z在太阳活动的极大期,太阳风的磁场使宇
宙射线偏离太阳系
z导致放射性核素,如14C、10Be、44Ti,产
率降低
z负相关的最大值有近8个月的滞后期
14C
13C
12C
/qil/datasets/
Stuiver et al, The Holocene, 1993
15
14C
13C
12C
C数据反演
Solanki et al., 2004. Nature431 1084-10871614C
13C
12C
Caballero-Lopez
et al.2005
Solanki et al.2004
行星际磁场:
结果一致
近年来的增
强趋势明
显:10Be
14C
13C
12C
Eddy, 1976, 197714C
13C
12C
294, 2130
14C
13C
12C
太阳活动高峰期:云量少& 辐射更强Æ气候温暖
14C
13C
12C
Krivova et al.2003 A&A Lett 14
C 13C 12C 宇宙射线与云量
与平流层气溶胶也有良好的相关性
Vanhellemont et al, 2002
Svensmark & Friis-Christensen, 1997
22
14C
13C 12C
8.2 温室气体与气候变化
z proxy
indicators: 指示古气候古环境变化
8.2.1 海洋沉积物甲烷释放
Weissert, 2000, Nature
14C
13C 12C
24
14C
13C
12C
14C
13C
12C
26
14C
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12C
14C 13C
12C
可能是由于甲烷净产生量与总产生量之比降低石油相关的甲烷产生比例提高
湿地
稻田填埋反刍动物生物质燃烧
天然气海洋水合物煤层瓦斯
14C
13C 12C
14C 13C
12C
14C
13C 12C
31
14C
13C
12C
32
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8.3 温度的同位素反演
8.3.1 冰芯氧同位素
33
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z 如何对冰芯计年?
层次计数法:夏季降雪积累快,冬季末往往有尘土沉降,可以从颜色上判断
34
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年平均温度
36
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37
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格陵兰冰芯记录的气温、雪积量和电导率变化
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δ18O
壳
-δ18O
水
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海平面
海洋
冰川
总量
总量
冰川
冰川
海洋
海洋
Δ
=
Δ
δ
=
δ
+
δ
A
/
M
M
M
M
41
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12C14C
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叶片水中的氧δ与水平衡的大气中次生代谢化合物稍低:受其它来源丰度不同的氧的影响;与植物体内水分子、羰基及其他中间产14C
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但是,应用氢同位素组成来研究古生物学
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46
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12
C Wright 2001, thesis
47
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10Be反演的
降水量8.4.1 冰芯同位素
D反演饱和水
气压再推定的降水量
14C
13C 12C
8.4.2 树轮氧同位素
120天内的降水量与树轮纤维素氧同位素组成
6月20~10月17,1900~1998
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CO N 水中的D, 51
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Princeton MOM vs Observations
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木质素石油自然界甲烷δ14C
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C 次生代谢物库14C
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55
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植物光合作用
环境光照
温度
水分
环境
59
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Barber et al., 2003, Nature60
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树轮碳同位素与生长的关系
显著负相关
14C
13C 12C
14C
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海洋地质与第四纪地质
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1500 1600 1700 1800 1900 year
14C
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CAM
C3
C4
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13C 12C
O 14C
13C
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与大气的交换过程很重要:
如:18.0‰
14C 13C
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Jornada, South New Mexico
14C
13C 12C
采样避免母质(原生)碳酸盐的影响
14C 13C
12C
度,推定当时大气CO 2浓度和同位素组成
14C
13C 12C
14C
13C
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温度效应:低温增加溶解,盐度效应:盐度增加降低溶解,岩石储存:太慢,不大可能
植被海洋表层储存:因结冰而减少
海洋深层:存量72
14C
13C
12C
冰芯气体推定沉积速率:
冰的沉积速率快(0.5 m/yr) 时气体年龄与冰的年龄相差较小——几百年沉积慢(0.05~0.1 m/yr) 时可达1000 ~ 2000年
73
14C
13C
12C7414C
13C
12C
75
14C
13C
12C14C
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12C。