山东半岛北部海岸晚第四纪风沙沉积的时代划分与季风环境演变

Multi-overlapped sedimentary sequences consisting of aeolian dune sands and paleosol develope along the northern coast of Shandong Peninsula during the Late Quaternary. Based on the previous studies and regional field research, we choose some sections containing aeolian dune sands with continuous deposition sequences. In combination with the ages from dating methods such as 14C and OSL, we analyze the grain-size, chemical elements and other climate proxy indices to find out the depositional environment of sedimentary facies and alternating process of sand accumulation and weathering pedogenesis during some time-periods, and attempt to understand the correlations between sand environment evolutions and monsoon climate variations. We then compare them with records of deep-sea and ice-core oxygen isotopes and China's terrestrial sediments within the impact of East Asian monsoon, to study the driving mechanism and response to the global climate changes. Meanwhile,We also discuss the climate characteristics of specific time-periods and those similar to the millennium-scale climate variations, D/O cycles and Heinrich events. This project is of great importance and offers new scientific evidence for global climate changes from sand sediments along China's coast areas during the Late Quaternary.

山东半岛北部海岸发育由晚第四纪风成砂与古土壤等构成的多次互为叠覆的沉积序列。申请人在研习前人成果和区域综合考察的基础上，拟选择多个含有风成砂且沉积相对连续的剖面，采用14C、OSL等方法构建高密度的年代学框架，再分析粒度、化学元素等气候代用指标的特征与变化规律，据此查明沉积相的形成环境和特定时期风沙活动与成壤风化的交替演变过程，建立风沙环境演变过程的时间-季风气候变化序列，并对比深海和冰芯的氧同位素记录和受东亚季风影响的我国陆地沉积，探索其对全球变化的响应与产生机制。同时也探讨特定时期的气候带变迁特征和可能存在的类似D/O旋回的千年尺度气候事件、H事件等的发生层位与特征。本项目的研究对于全球气候变化的我国海岸带的响应增添新的具有风沙沉积的研究结果。

本项目通过研习前人成果和区域综合考察，主要研究了庙岛剖面和柳夼剖面的晚更新统—全新统，建立了较高密度的年代学框架，分析了粒度、孢粉、化学元素、磁化率、矿物(碎屑矿物、粘土矿物)、石英砂表面结构特征等指标，探讨了山东半岛北部海岸末次间冰期以来的气候变化、海平面波动及其对风沙环境演变的影响，主要结论如下：.1 通过对沉积相及其气候指标的分析，认为古土壤(包括砂质古土壤、粉砂质古土壤、不成熟网纹层)、河湖沼相主要发育于夏季风盛行的间冰期/间冰阶，代表了温暖湿润的气候环境；沙丘砂、亚砂土主要发育于冬季风盛行的冰期/冰阶，反映了寒冷干燥的气候环境。指示的湿热程度大致为粉砂质古土壤>不成熟网纹层>河湖沼相>砂质古土壤>亚砂土>沙丘砂。.2 根据OSL年代和各层段的沉积相组合特征与气候指标结果，揭示了可与氧同位素1-5阶段相对比的万年尺度气候阶段，红噪声波普分析显示了主要为9.4ka的周期。MDS5e和LKS5e、MDS5c和LKS5c、MDS5a和LKS5a、MDS3c和LKS3c、MDS3a和LKS3a、MDS1和LKS1主要由古土壤组成，分别对应于OIS5e、OIS5c、OIS5a、OIS3c、OIS3a、OIS1，为暖湿时期，MDS5d和LKS5d、MDS5b和LKS5b、MDS4和LKS4、MDS3b和LKS3b、MDS2和LKS2主要由沙丘沙组成，分别对应于OIS5d、OIS5b、OIS 3b、OIS 2，为冷干时期，风沙活动较为强烈。在此基础上，柳夼剖面还揭示了以1.4ka为代表的千年尺度变化周期，体现了6个H事件和21个D/O旋回。.3 全球变化及其控制下的冬、夏季风交替盛行是影响沉积相演变和风沙活动的重要因素。同时也受黄渤海海平面升降的影响，海平面波动调整了海陆格局，改变了物质来源与搬运距离。万年尺度上的气候指标波动较大，与气候变化下海平面大幅度升降引起的物源变化有关，叠加于万年尺度上的千年尺度变化幅度较小，可能与海平面较稳定下的气候变化有关。.4 研究结果揭示出末次间冰期和全新世大暖期是温暖期，柳夼剖面发育不成熟网纹层，庙岛剖面发育棕红色古土壤。与当地现代土壤相比，均显示了较今更加湿热的气候条件。该结论与大熊猫—剑齿象动物群在二阶段大幅度向北推进的迁徙规律一致，指示气温较今高约3℃，气候带北移3°，其时的山东半岛北部海岸盛行亚热带季风气候。