东北哈尼泥炭沉积物磁化率特征及古气候意义

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.161

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (05): 1323-1331.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.161

东北哈尼泥炭沉积物磁化率特征及古气候意义

王香莲¹^,²(), 黄庭¹(), 肖河³(), 吴代赦¹, 张小龙¹, 程胜高⁴, 毛绪美⁴

1.南昌大学资源环境与化工学院,江西南昌 330031
2.南昌工程学院土木与建筑工程学院,江西南昌 330099
3.桂林理工大学环境科学与工程学院,广西桂林 532100
4.中国地质大学(武汉) 环境学院,湖北武汉 430074

收稿日期:2020-09-29 修回日期:2021-12-31 出版日期:2021-10-10 发布日期:2021-11-04
通讯作者: 黄庭,肖河
作者简介:肖河,男,讲师, 1990年出生,硕士生导师,环境科学与工程专业,从事环境地球化学研究。Email: xiaohe@glut.edu.cn。
黄庭,男,讲师,1982年出生,硕士生导师,环境科学与工程专业,从事地质灾害与古气候变化研究。Email: huangting@ncu.edu.cn。
王香莲,女,博士,1986年出生,环境科学与工程专业,从事环境地球化学与古气候研究。Email: wangxianglian@nit.edu.cn。
基金资助:
江西省自然科学基金青年基金项目(2018BAB213017);国家自然科学面上基金项目(41072023);国家自然科学基金青年科学基金项目(41402312)

Magnetic Susceptibility of Hani Peat Sediments in Northeast China and Its Paleoclimate Significance

WANG Xianglian¹^,²(), HUANG Ting¹(), XIAO He³(), WU Daishe¹, ZHANG Xiaolong¹, CHENG Shenggao⁴, MAO Xumei⁴

1. School of Resources Environment and Chemical Engineering, Nanchang University, Nanchang, Jiangxi 330031, China,
2. School of Civil and Architecture Engineering, Nanchang Institute of Technology, Nanchang, Jiangxi 330099, China
3. College of Environmental Science and Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 532100, China
4. School of Environmental Studies, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan, Hubei 430074, China

Received:2020-09-29 Revised:2021-12-31 Online:2021-10-10 Published:2021-11-04
Contact: HUANG Ting,XIAO He

摘要/Abstract

摘要：

东北哈尼泥炭沼泽位于长白山西麓和龙岗山脉中段,沉积连续,受人为干扰较小,记录了东北地区全新世以来的古气候、古环境演变信息。本研究采用AMS ¹⁴C测年技术建立了哈尼泥炭剖面年代学框架,并对泥炭柱心磁化率进行测定,分析其古气候意义,结合相关气候代用指标,重建了东北地区14 ka B.P.以来的古气候与环境演化历史。结果表明,哈尼泥炭磁化率总体偏低,说明在全新世的大部分时间内哈尼泥炭中的磁性矿物颗粒富集程度较低。哈尼泥炭磁化率记录了区域环境温度和湿度变化信息,较高的磁化率表明气候温暖湿润,较低的磁化率表明气候干燥寒冷。磁化率参数变化响应了全新世多次气候干冷事件,如0.4~0.6 ka B.P.(小冰期)、2.8 ka B.P.、4.3 ka B.P.和8.2 ka B.P.等气候突变事件。哈尼泥炭磁化率不仅反映了东北地区全新世以来的气候变化,而且呼应了全新世的多起气候突变事件。

关键词: 哈尼泥炭, 磁化率, AMS ¹⁴C测年, 全新世, 古气候变化

Abstract:

The Hani peat bog is located in the western Changbaishan of Jilin province, Northeast China. The peat records paleoclimate and paleoenvironment change. The record is benefited from the continuous deposition, high deposition rate, and low anthropological influence. In this study, AMS ¹⁴C dating was used to determine the age of peat samples, and the magnetic susceptibility was measured to determine its paleoclimatic significance and reconstruct the paleoclimatic evolution since 14 ka B.P.. The results show that magnetic susceptibility of Hani peat is low overall, which indicates that the concentration of magnetic mineral particles in Hani peat is low during most of the Holocene.The magnetic susceptibility of Hani peat records the change of ambient temperature and humidity. Higher magnetic susceptibility indicates warm and humid climate, whereas lower magnetic susceptibility indicates dry and cold climate. The magnetic susceptibility responds strongly to many dry-cold climatic events during the Holocene, including the 0.4-0.6 ka B.P.event ( Little Ice Age), and the events at 2.8 ka B.P., 4.3 ka B.P. and 8.2 ka B.P. Thus, magnetic susceptibility of the Hani peat not only records the climate change since the Holocene, but also responds well to the global climate change.

Key words: Hani peat, magnetic susceptibility, AMS ¹⁴C dating, Holocene, paleoclimate change

中图分类号:

P532
P534.63

王香莲, 黄庭, 肖河, 吴代赦, 张小龙, 程胜高, 毛绪美. 东北哈尼泥炭沉积物磁化率特征及古气候意义[J]. 现代地质, 2021, 35(05): 1323-1331.

WANG Xianglian, HUANG Ting, XIAO He, WU Daishe, ZHANG Xiaolong, CHENG Shenggao, MAO Xumei. Magnetic Susceptibility of Hani Peat Sediments in Northeast China and Its Paleoclimate Significance[J]. Geoscience, 2021, 35(05): 1323-1331.

图/表 6

图1 哈尼泥炭地地理位置图(a)和哈尼泥炭地遥感影像图(b)(红色为采样点位置,位于长白山西侧龙岗山脉中部)

Fig.1 Location of the Hani peat bog and sampling site (a), and remote sensing image of Hani peatland (b) (red marks showing the sampling site location)

图2 东北哈尼泥炭剖面地层综合柱状图

Fig.2 Integrated lithostratigraphic column of the Hani peat

表1 哈尼泥炭剖面AMS 14C测年数据[29]

Table 1 AMS 14C dating results of the Hani peat profile[29]

样品编号	测年深度/cm	AMS ¹⁴C年龄/a B.P.	校正年龄/a B.P.
HA1	80	807±40	722
HA2	135	1 380±88	1 292
HA3	200	2 455±46	2 673
HA4	350	4 674±53	5 383
HA5	495	7 354±63	8 171
HA6	570	7 658±64	8 412
HA7	600	8 352±76	9 337
HA8	625	9 604±80	10 745
HA9	740	10 102±80	11 643
HA10	745	10 399±89	12 336
HA11	780	10 446±91	12 356
HA12	820	11 122±90	13 135
HA13	900	11 930±172	13 937

图3 哈尼泥炭体积磁化率时间序列曲线(a)、低频质量磁化率时间序列曲线(b)和频率磁化率时间序列曲线(c)

Fig.3 Temporal series curve of volume magnetic susceptibility(a), low-frequency mass susceptibility(b), and frequency susceptibility(c) of the Hani peat

表2 各参数相关性分析

Table 2 Correlation analysis between parameters

参数	质量磁化率	频率磁化率	腐殖化度	F1	F3
质量磁化率	1
频率磁化率	-0.360^**	1
腐殖化度	0.221^**	0.098	1
F1	0.902^**	-0.488^**	0.1	1
F3	0.862^**	-0.531^**	0.051	0.991^**	1

图4 哈尼泥炭磁化率(a)与泥炭腐殖化度(b) [23]、泥炭纤维素δ18O温度指标(c)[29]、δ13C湿度指标(d) [2]、以及北大西洋染色赤铁矿(e)[39-40] 时间序列曲线对比(灰色部分对应了发生在北大西洋的IRD冷事件)

Fig.4 Temporal series comparison of peat magnetic susceptibility (a), humification (b) [23], δ18O temperature (c) [29], δ13C humidity (d) [2] in Hani and the North Atlantic stained hematite (e)[39,40] ( gray fields denoting the IRD cold events in the North Atlantic)

参考文献 40

[1]	HONG Y T, JIANG H B, LIU T S, et al. Response of climate to solar forcing recorded in a 6000-year δ ¹⁸O time-series of Chinese peat cellulose[J]. The Holocene, 2000, 10(1):1-7. DOI URL
[2]	HONG Y T, WANG Z G, JIANG H B, et al. A 6000-year record of changes in drought and precipitation in northeastern China based on a δ ¹³C time series from peat cellulose[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2001, 185(1):111-119. DOI URL
[3]	郑朝贵, 朱诚, 高华中, 等. 南京江北地区晚更新世末期以来泥炭层δ ¹³C记录的古气候变化[J]. 地理科学, 2006, 26(3):328-334.
[4]	文雪峰, 魏晓, 杨瑞东, 等. 贵州龙里高山草原泥炭沉积年代、速率及其有机碳同位素记录[J]. 现代地质, 2012, 26(4):712-715.
[5]	ZHENG Y, ZHOU W, MEYERS P A, et al. Lipid biomarkers in the Zoigê-Hongyuan peat deposit: Indicators of Holocene climate changes in West China[J]. Organic Geochemistry, 2007, 38(11):1927-1940. DOI URL
[6]	何大双, 黄海平, 侯读杰, 等. 加拿大阿萨巴斯卡地区Mildred泥炭柱脂类化合物的组成特征[J]. 现代地质, 2018, 32(5):938-952.
[7]	黄咸雨, 张一鸣. 脂类单体碳同位素在湖沼古环境和古生态重建中的研究进展[J]. 地球科学进展, 2019, 34(1):20-33.
[8]	马春梅, 朱诚, 郑朝贵, 等. 晚冰期以来神农架大九湖泥炭高分辨率气候变化的地球化学记录研究[J]. 科学通报, 2008, 53(增):26-37.
[9]	张新荣, 胡克, 方石, 等. 东北泥炭表土沉积植硅体-气候因子转换函数建立及应用[J]. 沉积学报, 2008, 26(4):676-682.
[10]	夏玉梅, 汪佩芳. 密山杨木3000多年来气候变化的泥炭记录[J]. 地理研究, 2000, 19(1):53-59. DOI
[11]	王华, 洪业汤, 朱咏煊, 等. 青藏高原泥炭腐殖化度的古气候意义[J]. 科学通报, 2004, 49(7):686-691.
[12]	胡凡根, 李志忠, 姜修洋, 等. 福建屏南天湖山泥炭腐殖化度记录的早全新世以来气候变化[J]. 亚热带资源与环境学报, 2011, 6(3):31-39.
[13]	肖河, 黄庭, 程胜高, 等. 东北哈尼泥炭腐殖化度记录的全新世气候变化[J]. 地质科技情报, 2015, 34(1):67-71.
[14]	孙广友, 罗新正, TURNER R E. 青藏东北部若尔盖高原全新世泥炭沉积年代学研究[J]. 沉积学报, 2001, 19(2):177-181.
[15]	OLDFIELD F, RICHARDSON N, APPLEBY P G. Radiometric dating (²¹⁰Pb, ¹³⁷Cs, ²⁴¹Am) of recent ombrotrophic peat accumulation and evidence for changes in mass balance[J]. The Holocene, 1995, 5(2):141-148. DOI URL
[16]	毛绪美, 洪业汤, 朱咏煊, 等. 金川泥炭沉积中火山喷发物的发现及其意义[J]. 矿物学报, 2002, 22(1):9-14.
[17]	孙军, 杨慧良, 何磊, 等. 渤海海峡BHS01孔沉积物磁性地层学研究[J]. 现代地质, 2019, 33(2):315-324.
[18]	THOMPSON R, OLDFIELD F. Environmental Magnetism[M]. London: Allen & Unwin, 1986: 758-759.
[19]	NETAJIRAO R P. Sharp decrease in summer monsoon strength 4000-3500 calyr BP in the Central Higher Himalaya of India based on pollen evidence from alpine peat[J]. Quaternary Research, 2000, 53(1):122-129. DOI URL
[20]	黄润, 朱诚, 王升堂. 天堂寨泥炭地层的磁化率、Rb/Sr值及其反映的古气候意义[J]. 地理科学, 2007, 27(3):385-389. DOI
[21]	阳金秀, 李楠楠, 介冬梅, 等. 哈尼泥炭地15 cal.ka B.P以来的古环境恢复与重建[J]. 山地学报, 2014, 32(5):541-549.
[22]	李荣麟, 介冬梅, 刘艳萍, 等. 东北长白山区北部虎山泥炭剖面植硅体的环境指示意义[J]. 微体古生物学报, 2011, 28(3):80-87.
[23]	程胜高, 肖河, 黄庭, 等. 东北哈尼泥炭腐殖化度古气候意义及区域对比[J]. 地球科学与环境学报, 2014, 36(2):92-102.
[24]	李楠楠, 介冬梅, 阳金秀, 等. 长白山西麓泥炭灰分粒度特征及其环境意义[J]. 沉积学报, 2014, 32(5):873-883.
[25]	鲍锟山, 贾琳, 王国平. 长白山区泥炭沼泽磁化率特征及其环境意义[J]. 湿地科学, 2009, 7(4):321-326.
[26]	ZHENG Y H, PANCOSTR D, NAAFSB D A, et al. Transition from a warm and dry to a cold and wet climate in NE China across the Holocene[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2018, 493:36-46. DOI URL
[27]	LI N N, CHAMBERS F M, YANG J X, et al. Records of East Asian monsoon activities in Northeastern China since 15.6 ka, based on grain size analysis of peaty sediments in the Changbai Mountains[J]. Quaternary International, 2017, 447:158-169. DOI URL
[28]	乔石英. 长白山西麓哈尼泥炭沼泽初探[J]. 地理科学, 1993, 13(3):279-287,296.
[29]	HONG B, LIU C, LIN Q, et al. Temperature evolution from the δ ¹⁸O record of Hani peat, Northeast China, in the last 14000 years[J]. Science in China Series D: Earth Sciences, 2009, 52(7):952-964.
[30]	卢升高. 土壤频率磁化率与矿物粒度的关系及其环境意义[J]. 应用基础与工程科学学报, 2000, 8(1), 9-15.
[31]	王君兰, 李晖, 邓伟, 等. 内蒙古嘎顺诺尔湖泊沉积物磁化率与粒度的古环境意义[J]. 中国沙漠, 2012, 32(3):661-668.
[32]	袁胜元, 李长安, 张玉芬, 等. 江汉平原肖寺剖面粒度和磁化率特征及其环境意义[J]. 海洋湖沼通报, 2011(4):169-176.
[33]	柴岫. 泥炭地学[M]. 北京: 地质出版社, 1990.
[34]	谢巧勤, 陈天虎, 徐晓春, 等. 西峰黄土-红粘土序列有机质记录及其对磁化率古气候意义启示[J]. 第四纪研究, 2012, 32(4):709-718.
[35]	张玉芬, 李长安, 孙习林, 等. 江汉平原东北缘麻城剖面磁化率特征及气候环境意义[J]. 地球科学, 2016, 41(7):1225-1230.
[36]	何报寅, 张穗, 蔡述明. 近2600年神农架大九湖泥炭的气候变化记录[J]. 海洋地质与第四纪地质, 2003, 23(2):109-115.
[37]	刘秀铭, 刘东生, HELLER F, 等. 中国黄土磁颗粒分析及其古气候意义[J]. 中国科学(B辑), 1991(6):639-644.
[38]	朱日祥, 石采东, SUCHYV, 等. 捷克黄土的磁学性质及古气候意义[J]. 中国科学(D辑), 2001, 31(2):146-154.
[39]	BOND G, SHOWERS W, CHESEBY M, et al. A pervasive millennial-scale cycle in North Atlantic Holocene and glacial climates[J]. Science, 1997, 278:1257-1266. DOI URL
[40]	BOND G, KROMER B, BEER J, et al. Persistent solar influence on North Atlantic climate during the Holocene[J]. Science, 2001, 294:2130-2136. DOI URL

东北哈尼泥炭沉积物磁化率特征及古气候意义

Magnetic Susceptibility of Hani Peat Sediments in Northeast China and Its Paleoclimate Significance

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 40

相关文章 9

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	刘晓鸿. 克什克腾世界地质公园晚第四纪黄土沉积特征及其古气候意义[J]. 现代地质, 2023, 37(03): 821-833.
[2]	石光耀, 潘志龙, 张欢, 吕可欣, 张金龙, 张运强, 李庆喆, 张鹏程. 河北平原三河S9孔岩心特征及第四纪地层划分研究[J]. 现代地质, 2021, 35(05): 1332-1342.
[3]	杨慧君，王永，迟振卿，姚培毅，董进，田明中，刘瑾. 河北白洋淀老河头剖面25.5 ka BP以来气候环境变化的沉积记录[J]. 现代地质, 2015, 29(2): 291-298.
[4]	聂宗笙, 任云, 刘志明, 杜成龙, 丛培历. 内蒙古包头市区大青山山前断裂地震活动断层初步研究[J]. 现代地质, 2011, 25(5): 938-957.
[5]	卢海峰, 姬志杰. 昔格达断裂晚第四纪活动特征及强震复发周期[J]. 现代地质, 2011, 25(3): 440-446.
[6]	陈忠, 陈翰, 颜文, 颜彬, 向荣, 刘建国. 南海北部白云凹陷08CF7岩心沉积物的磁化率特征及其意义[J]. 现代地质, 2010, 24(3): 515-520.
[7]	武振杰姚建新陈留勤李艳军刘平华王婷婷. 新疆阿克苏地区中、上奥陶统碳酸盐岩磁化率与层序地层关系[J]. 现代地质, 2009, 23(2): 229-237.
[8]	余涛杨忠芳岑静杨志斌黄勇杨晓波. 磁化率对土壤重金属污染的指示性研究——以沈阳新城子区为例[J]. 现代地质, 2008, 22(6): 1034-1040.
[9]	张红杰，潘和平，骆淼，李清松，赵卫平. 中国大陆科学钻探主孔100～2 000 m测井磁化率和磁三分量分析[J]. 现代地质, 2005, 19(4): 608-614.