我国东北地区黄土堆积的磁性地层年代与古气候变化

我国东北地区有较广泛的黄土分布, 是环境变化的重要地质记录. 长期以来, 由于缺乏可靠的年代学证据, 对这里黄土沉积及其记录的古气候变化了解不多. 在广泛野外踏勘的基础上, 对具有代表性的科尔沁沙地南缘牛样子沟和平安村黄土剖面进行了磁性地层与光释光年代等测试, 结果表明, 牛样子沟剖面的B/M 界限位于深度27 m 处, 平安村剖面处于布容正极性期. 基于光释光年龄和磁性地层年代计算的黄土沉积速率外推, 科尔沁沙地南缘的黄土堆积应早于1.0 Ma. 黄土是半干旱环境下的粉尘堆积, 指示东北地区的半干旱气候至少在早更新世晚期已经开始. 这里黄土开始堆积的年代对应于中更新世全球气候转型, 可能为全球气候变冷驱动了亚洲内陆干旱化和较快粉尘堆积的假说提供了证据.     

黄土中0.7Ma微玻璃陨石赋存层位地球化学——Ⅰ.撞击效应对古气候的影响:稳定碳同位素研究

近年来,黄土-古土壤及其记录的古气候信息已受到极大的关注,许多学者利用生物和化学的指标来反演古气候的变化,重建了2.4Ma以来黄土-古土壤记录的古气候历史.洛川黄土剖面中微玻璃陨石的发现,表明黄土是记录天体撞击事件的良好介质,同时黄土也应该记录了撞击效应对古气候的影响.C,O同位素作为一种成熟的手段,被广泛用来研究古气候的演化,在撞击事件对古气候的影响研究中也获得了成功.但是由于研究的目的不同,过去对     

蓝田玉山第四纪中后期黄土-古土壤序列环境磁学研究

用岩石磁学的各种方法反演沉积物中磁性矿物性质的变化是重建古气候历史的一个重要途径. 对位于黄土高原东南缘的陕西蓝田县玉山剖面厚约40 m的黄土-古土壤地层(L15~S5, L和S分别指示黄土层和古土壤层, 下同)进行了详细的磁学测量. 研究表明, 磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿、针铁矿是本剖面沉积物的主要载磁矿物. 典型层位样品的热磁分析显示成壤强度越高的沉积物加热前后磁化强度变化越小, 这可能与黄土沉积受次生改造的程度有关. 多个磁学参数记录表明, 玉山剖面L15~S5时期黄土沉积和古土壤次生发育所反映的古气候变化特征与黄土高原其他相关记录以及深海沉积记录都有显著区别, 这反映出区域地质背景的巨大影响. 从S9-1向L9的快速剧烈转变, 以及在转变前后两个阶段(L15~S9-1, L9~S6的底部)的古气候演化趋势的明显不同, 同时也反映了这一时期东亚夏季风和冬季风的消长对本区古气候磁性载体的强烈改造.     

末次冰消期以来东亚季风快速变化的黄土记录及与格陵兰GISP2冰芯记录的对比

格陵兰冰芯[1]记录表明,末次冰消期以来北大西洋高纬地区气候曾经历了一系列百年至千年尺度的快速波动.东亚季风区也曾记录到这种变化[2],但其详细过程及其与北半球高纬地区气候变化的关系仍不清楚.为此,对黄土高原西部边缘区做了详细调查,选取具有代表性的高分辨率甘肃曹岘黄土剖面(36°33′Ｎ,104°38′Ｅ)进行了2ｃｍ连续采样分析(约70年时间间隔),以粒度和磁化率作为冬、夏季风的替代指标,对末次冰消期以来东亚季风演化进行了研究.剖面位于靖远西塬(黄土塬)顶部(黄土厚400ｍ以上),本次研究仅取其顶部54ｍ.从剖面的地貌部位看,其黄土粉尘…     

末次间冰期黄土高原夏季风气候的初步研究

中国黄土-古土壤地层序列的古气候研究表明,黄土高原的黄土是冬季风的产物,与之相间的古土壤则发育于夏季风环境效应优势期.约130～70kaB.P.的末次间冰期,黄土高原以夏季风强盛为其基本气候特点,发育了一套由三层复合的、成壤作用较强的古土壤S1.为了半定量地恢复这一时期黄土高原夏季风气候,我们布置了几乎覆盖整个黄土高原的三条大剖面线(图1(a)),沿线尽可能等间距选择典型地层剖面,对末次间冰期以来黄土-古土壤序列进行了实测,对各剖面的夏季风替代性指标-磁化率作了较为系统的测量.通过对104个地     

黄土高原中部S1古土壤次生碳酸盐稳定同位素组成与成因初探

我国黄土高原的黄土-古土壤序列是干旱-半干旱气候条件下的产物,富含碳酸盐物质.这些碳酸盐矿物一部分是由风力从源区带来的(原生碳酸盐),另一部分则是在风化成壤阶段形成的(次生碳酸盐).近年来利用黄土-古土壤中碳酸盐同位素组成追索我国黄土高原末次间冰期以来的古气候变迁,已经引起了一些研究者的注意.然而,由于已有的研究采用全岩样品,所得的分析结果可能包含了不同比例的原生碳酸盐的混合,使分析结果的解释复杂化.因此很需要对较纯的次生碳酸盐同位素组成作细致分析以求更加可信的数据.黄土高原中部的S_1古土壤是末次间冰期的产物.其中发育有清晰可辨的次生碳酸盐胶膜和菌丝体,是研究黄土高原中部末次间冰期古气候和古生态的极好样品.为此,我们选择洛川、西峰和段家坡3个采样点从中挑选出较纯的次生碳酸盐胶膜作对比研究.其目的是:(1)测定黄土剖面古土壤中纯次生碳酸盐的稳定同位素组成;(2)对土壤碳酸盐C,O同位素组成与古季风的关系作一初步探讨.     

末次冰期晚期黄土蜗牛化石记录的气候不稳定性

通过对黄土高原长武,洛川和渭南３个典型黄土剖面蜗牛化石的研究,探讨末次冰期晚期这一地区气候变化的特点。     

黄土中0.73Ma B.P.微玻璃陨石赋存层位地球化学——Ⅱ.磁化率特征

磁化率特征作为古气候的代用指标已广泛应用于黄土的研究中.黄土具有较高的沉积速率和古气候分辨率,而洛川黄土剖面中微玻璃陨石的发现与研究,为验证撞击效应对古气候变化的影响提供了很好的机会.本工作通过对微玻璃陨石赋存层位进行高密度取样(3—5cm),以尽可能高的时间分辨率(～300年),研究该界线层位黄土样品的磁化率特征,以证实     

黄土高原过去130ka来古气候事件年表

在我国沙漠－黄土过渡带分别研究了榆林蔡家沟,横山石峁,会宁李家塬和定边姬塬４个黄土剖面,得到过去１３０ｋａ来高分辨率的古气候变化记录,产从中识别出轨道尺度,万年左右尺主,千年尺度和千年至百年尺度这４类古气候事件;运用最新研制的“自动轨道调谐时间标尺”,分别估计了这结事件所发生的时代,并由此建立了黄土高原地区过去１３０ｋａ来古的气候事件年表。     

兰州黄土记录与万年尺度气候变化周期

冰期成因及万年尺度气候变化周期和原因历来是地学界研究的重大课题之一,并提出了各种假说,但只有米兰科维奇的冰期成因天文理论采用了数学模型,可计算进入地球表面太阳辐射量随时间纬度的变化,解释了冰期成因。我国黄土高原西部黄土具有沉积速率大,地层连续、记录完整、分辨率高等优点,对于提取全球气候变化信息具有重大价值。末次冰期     

前处理方法对黄土沉积物粒度测量影响的实验研究

中国黄土堆积的粒度变化是东亚冬季风强度变化较好的替代性指标,黄土沉积物粒度测量已成为第四纪东亚古气候变化研究的一项重要内容。另外,在工程建设上它也有重要的应用。但是,国内外对用于粒度测量的黄土古土壤样品前处理还存在很大差异,因而使测量结果难以对比,在某种程度上影响了研究结论的可信性。在这里我们报道采自黄土高原西北-东南方向一条大断面上的黄土古土壤样品利用不同方法前处理后进行粒度测量的结果,并与化学提纯的石英样品测量结果对比,分析各种前处理方法对粒度测量的影响。     

天山黄土和古尔班通古特沙漠发育及北疆干旱化

天山北坡海拔2400－700m间不同高度的地貌面上分大片分成黄土，是准噶尔盆地古尔班通古特沙漠的同源异相沉积。黄土在沙湾和石河子一带最厚，其中沙湾清水河出口河流最高 阶地上71m厚的黄土发育9大层浅褐色古土壤，其层序结构和特征与黄土高原古土壤非常相似。古地磁测定表明B／M界线位于69．5m深处的黄土L8底，推测剖面底部年龄约800ka前，指示准噶尔盆地极端干旱气候和现代古尔班通古特沙漠雏形最迟大致于同时形成。高分辨率粒度古气候记录揭示出距今约650和500ka年前有两次显著的干旱化增强和沙漠扩大，然后逐步增强最终形成今天的环境格局。这些干旱化和沙漠扩大事件与中更新世全球气候巨大变化基本同步，亚洲内陆沙漠和干旱区大范围变化所导致的巨大环境效应可能是全球气候变化和中更新世系列气候事件发生的重要驱动力。     

黄土高原六盘山天池记录的中晚全新世高分辨率气候变化及其意义

位于我国东南部典型季风区与西北内陆干旱区之间过渡区的黄土高原中西部缺乏中晚全新世以来的高分辨率气候记录. 通过对黄土高原发现的六盘山天池湖泊沉积物进行孢粉、磁化率、沉积物色度指标分析, 结合陆源植物残体的高精度AMS 测年控制, 获得了中晚全新世 6200 年来的高分辨率气候变化记录. 初步的结果表明, 该区域和季风区石笋为代表的大的气候框架记录比较一致, 但在气候事件上提供了更为翔实丰富的信息.     

中国黄土综合古气候指标的非线性反演

迄今,人们只是利用气候替代性指标与单个气候因子的线性关系估算古气候的,或者利用趋势面分析方法,建立了气候替代性指标与两个气候因子的非线性方程,而没能够真正用于古气候参数的估算.地质记录中物理的、化学的、生物的气候替代性指标是互相影响的.每一种气候替代性指标又会同时受到多种气候因子的控制.如果能找到它们之间在多种气候因子同时控制下的气候平衡点,就有希望解决利用不同气候指标单独恢复古气候时可能出现的矛盾.本文试图做这方面的努力:首先建立现代沉积环境中物理的、化学的、生物的气候指标同时与多个气候参数之间的非线性方程,只要方程数大于(或等于)变量(气候因子)数,在给定的初值条件下,代入相应的古气候指标,求解方程组,可以同时得到一组气候因子的解,从而完成综合古气候指标的非线性反演.1 材料与方法本文采用的黄土高原的现代表层土壤样品的磁化率值63个,全氧化铁样品12个(其中11个样品采用文献[4]的资料),蜗牛样品28个,分别作为物理、化学和生物的气候指标.对洛川坡头黄土剖面Sl以上的地层间隔10cm采样,同时做磁化率、全氧化铁和蜗牛化石分析.其中表层土壤和黄土剖面中蜗牛化石的采样利用筛析法(筛孔0.5mm)获取了包括大量小个体蜗牛的化石组合.     

最近130ka黄土高原夏季风变迁的Rb和Sr地球化学证据

我国的黄土-古土壤序列完整地记录了最近2.5Ma东亚古气候的变化,其中的磁化率被证明是指示夏季风环流强弱的一个较好的代用指标.近年来,有关黄土和古土壤中磁化率成因已有多种模式提出,研究工作仍在深入.为此,从地球化学角度出发,在黄土-古土壤剖面中找出分辨率高、指示性强、成因清楚的气候代用指标,对于揭示磁化率的成因和指示古气候的变化均有重要意义.笔者在分析了大量元素之后,选择了Rb和Sr进行深入探讨,取得了较为满意的结果.由于Rb和Sr表生地球化学行为主要受风化成壤作用强度,尤其是土壤湿度控制,因此黄土-古土壤中Rb/Sr比有可能成为揭示黄土高原夏季风变迁历史的又一替代性指标.1 样品的采集与分析样品采自洛川黑木沟剖面,该剖面位于陕西省洛川县城南约5km(35°45′N,109°25′E).采样层位包括全新世黑垆土(S_0)、马兰黄土(L_1)、离石黄土顶部第1层古土壤(S_1)及其下伏黄土(L_2).采样从黑垆土底部开始,采样间距20cm.样品同时进行磁化率测试和Rb和Sr的含量分析.磁化率测量在中国科学院西安黄土与第四纪地质国家重点实验室完成,采用英国Bartington公司制造的MS2磁化率仪进行测试.Rb和Sr含量分析在南京大学现代分析中心进行,采用X射线荧光光谱方法(XRF),其分析误差为±1(×10~(-6)).     

约0.85Ma前后黄土高原区季风强度的变化

第四纪气候演化以周期性的冷暖更替为主要特征,在我国黄土区则表现为黄土堆积与土壤发育的更迭。黄土高原地处东亚季风区,多数学者认为,其古环境的演化在很大程度上受古季风强度变化的控制。研究东亚季风的演变是深入认识该区古环境、乃致全球变化的关键之一。但迄今对黄土记录的古季风演化的研究至少还存在两个问题:第一,对古土壤研究的不足,限制了对古季风演化趋势的认识。过去的古土壤研究侧重于离石黄土以上部分,而午城黄土中的古土壤研究甚少;第二,目前对黄土区古气候代指标的研究仍没有达到成熟的地步。     

青藏高原东北部黄土堆积的岩石磁学性质及其古气候意义

对青藏高原东北部青海拉拉口、盘子山和东川等地的黄土-古土壤样品进行的磁化率、频率磁化率、c-T曲线、饱和等温剩磁和磁滞回线等测试分析结果表明, 晚第四纪青藏高原东北部风尘堆积黄土和古土壤中的磁性矿物都以磁铁矿为主, 还有磁赤铁矿和赤铁矿. 古土壤中的磁赤铁矿含量高于黄土, 说明在成壤过程中除了形成赤铁矿外, 还新生成了磁赤铁矿, 这些土壤成因的磁赤铁矿使古土壤磁化率明显增强. 这与六盘山以东黄土高原的黄土-古土壤具有相似的特征. 另一方面, 青藏高原东北部的黄土层和古土壤层中的亚铁磁性矿物的平均粒度都是准单畴, 但黄土层中亚铁磁性矿物的平均粒度较粗, 明显偏向多畴区域. 研究区黄土-古土壤序列的磁化率高低与超顺磁颗粒的含量和土壤发育强度基本呈正相关. 气候作用是主导高原黄土-古土壤磁化率增强的主要因素, 即温湿气候增强土壤化作用, 从而导致磁化率增强.     

洛川黄土粒度组成的古气候意义

中国黄土堆积记录了第四纪东亚古季风气候变迁历史,黄土古土壤的粒度作为季风气候变化的替代性指标得到了广泛应用.除了从黄土中分离的石英粒度可作为较好的冬季风强度指标外,在黄土全样粒度指标的选用上还存在着不确定性,现在常用到的就有“中值粒径”、“粗细颗粒比值”、“粗颗粒含量”等多种,究竟哪一个粒度指标可以作为较敏感的古气候变化代用指标是值得深入研究的.本文以倒数第2次间冰期(S2)以来洛川黄土堆积为例探讨这个问题.     

石羊河流域全新世孢粉记录及其对气候系统响应争论的启示

石羊河流域位于亚洲季风西北边缘区, 已有的全新世气候变化研究结果之间存在较大分歧. 一些研究提出该区域全新世气候变化主要受控于亚洲季风, 早全新世气候较湿润(11.6~7.1cal ka BP); 另一些研究则提出湿润期发生于中全新世气候适宜期(7.0~5.0 cal ka BP), 与中亚干旱区全新世气候变化西风模式相似. 石羊河流域现代气候受亚洲季风和西风带气流的共同影响, 古气候记录却显示了两种不同的全新世气候模式——季风气候模式和西风模式. 究竟是什么原因导致两种截然不同的气候模式共存于一个区域? 本文选择石羊河流域终端湖猪野泽的QTH02, QTL-03 和三角城剖面及石羊河中游地区红水河剖面开展全新世孢粉学对比研究, 以期全面认识这一问题. 研究发现猪野泽地区QTH02 和QTL-03 剖面全新世孢粉记录相似度高, 三角城剖面中全新世孢粉记录与上述两剖面差异较大, 但这一差别主要受控于湖泊不同位置孢粉组合的差异. 根据这4 个全新世孢粉记录的综合分析, 发现石羊河流域全新世期间在千年尺度上受到亚洲季风与西风带气流的共同影响, 体现了季风模式和西风模式的共同特点.     

皖南风尘堆积-土壤序列的磁性地层学研究及其古环境意义

对位于长江下游地区的安徽宣城、繁昌两个风尘堆积典型剖面进行了系统的磁性地层学和沉积学研究, 并对宣城剖面上部的样品进行了热释光测年. 结果表明, 宣城剖面松山/布容(B/M)界限位于剖面中网纹红土的中、下部, 而该剖面风尘堆积的下界位于B/M界限以下, 年代约为0.85 MaBP. 繁昌剖面全部形成于布容期. 该结果同时指示, 我国南方的网纹红土不全是第三纪遗留的产物, 最新一期的网纹红土形成于0.78 Ma (B/M界限)以后, 表明我国南方中更新世经历了极端的暖湿气候, 应当与北方黄土-古土壤序列中的S4和S5对应. 0.85 MaBP前后长江中、下游开始出现持续的风尘堆积, 是该区环境对中更新世全球性重大气候变化的响应. 当时东亚冬、夏季风同时加强, 冰期与间冰期气候反差加大导致的河流水文状态变化为风尘堆积的物源和搬运提供了有利条件.