高分辨10Be记录与黄土地层定年

利用Ｂ／Ｍ地磁极性倒转层位０．７３ＭａＢ．Ｐ．时间参考点，通过黄土剖面_１０Ｂｅ变化曲线与深海ＳＰＥＣＭＡＰδ_１８Ｏ变化曲线匹配拟合，求得洛川黄土剖面０．７５Ｍａ以来的相对连续时标。时标精度约５０００—１００００ａ。由于０．１５Ｍａ以来洛川剖面加密取样以及_１０Ｂｅ、δ_１８Ｏ两曲线之间更好的相关性，_１０Ｂｅ相对时标精度与ＳＰＥＣＭＡＰδ_１０Ｏ时标精度大体相同，即３０００—５０００ａ。各时期_１０Ｂｅ通量与黄土堆积速率之间存在十分好的线性相关关系，展示了一条崭新的地层定年途径。黄土_１０Ｂｅ记录３５０００ａＢ．Ｐ．处的Ｒａｉｓｂｅｃｋ峰可被用作地层时间参考点。黄土_１０Ｂｅ／(２６)Ａｌ值、黄土石英中“就地”成因_１０Ｂｅ／(２６)Ａｌ值以及“就地”成因_１０Ｂｅ浓度等均可望应用于黄土地层精确定年。     

渭南黄土剖面的年龄测定及十五万年来高分辨时间序列的建立

作者对渭南黄土剖面连续采取的样品进行了系统的_１４Ｃ和ＴＬ年龄测定，测得的_１４Ｃ年龄做了δ_１３Ｃ校正和日历年龄校正，并与ＳＰＥＣＭＡＰ比较，取得了很好的结果。根据测得的年龄，Ｓ０底部１４３ｃｍ处的_１４Ｃ年龄为１０３００ａＢ．Ｐ，即全新世起始于１０３００ａＢ．Ｐ．；Ｌ１可划分五层，其中Ｌ(１－２)和Ｌ(１－４)为古土壤层，Ｌ(１－２)顶部_１４Ｃ年龄为２２０００ａＢ．Ｐ．，深度为３６１ｃｍ，Ｌ(１－４)．底部有一层明显的碳酸盐结核，其ＴＬ年龄为５１９１０ａＢ．Ｐ．，深度为６４０Ｃｍ；Ｌ１底部的ＴＬ年龄为７３０００ａＢ．Ｐ．，深度为８５５ｃｍ，这便是马兰黄土的起始年龄；Ｓ１底部为１３４５００ａＢ．Ｐ．，深度为１２１６ｃｍ。与深海沉积物氧同位素阶段对比，马兰黄土相当于１—４阶段，Ｓ１相当于５阶段。     

黄土风化成土过程中主要元素迁移序列

主要研究了渭南黄土剖面中主要化学组分的分布特征、影响因素以及它们在风化成土过程中的迁移富集规律。结果表明：（１）在剖面中随着黄土与古土壤层的交替叠复,各组分含量由低－高或由高－低呈周期性变化。（２）碳酸盐含量的剧烈变化是影响黄土元素分布特征极为重要的因素,古土壤中一些组分的含量增高,主要是碳酸盐被强烈淋滤造成的相对富集。（３）在黄土风化成土过程中,ＣａＣＯ３、ＳｉＯ２、ＦｅＯ、ＭｇＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ     

平顶村剖面古气候变化记录

对河北省阳原盆地平顶村剖面的野外观察,孢偻分析及＾１４Ｃ测年,作者认为,该剖面的地质时代为晚更新世晚期至全新世早期。依据Ｆｅ＾３＋／Ｆｅ＾２＋值估计温度并结合ＣａＣＯ３含量分析,该区自晚更新世晚期至全新切早期,古气候经历了温凉湿润→寒凉偏干→寒冷湿润→温冷干燥的变化过程;     

桂林全新世石笋高分辨率δ13C记录及其古生态意义

桂林地区３个石笋分辨率达１０～１００ａ级的δ_１３Ｃ记录表明,全新世时期的古生态可以划分为森林植被由兴盛至退化(气候由暖湿至干凉)的３个旋回。早中期旋回人类活动影响较小,晚期旋回影响大,由于人类持续地对森林的破坏,草类植被得以生长,石漠化增强,石笋的δ_１３Ｃ值急速上升以后,很难再回复到全新世中期的水平。δ_１３Ｃ值大幅度跳跃式的下降,可以确定末次冰期旋回冰消期的终止点,其时限为１０ ７００ａＢ．Ｐ,与δ_１８Ｏ记录完全吻合,也可以与海洋氧同位素以及其它记录进行对比。     

白水黄土-红粘土化学风化强度的剖面特征与粒度效应

白水剖面黄土-红粘土全样化学分析表明,以CIA指数为代表的化学风化强度从剖面下部往上逐步变弱,波动增大,总体趋势与深海氧同位素代表的全球冰量变化可以很好对比。分粒级组分化学分析则显示,黄土-红粘土主要元素迁移及化学风化强度与粒度强烈相关,CIA指数表征的化学风化强度变化在相当程度上受到粒度变化的控制。总体上,黄土-红粘土各粒级颗粒的风化程度都不高,而且沉积之后的成土风化作用对其主要元素含量的影响有限,黄土-红粘土化学成分的长期变化趋势主要受到物源的新加入和混合过程的影响。从剖面变化看,粗粒级部分(5～20μm和20～63μm)的风化指数的变化特征与细粒级部分(<5μm)不完全相同,表明不同粒级组分接受化学风化以及在物源区停留的历史不尽相同。1Ma以来,各粒级CIA指数都整体降低,显示物源区新鲜、弱风化碎屑影响到各粒级颗粒的混合过程。进一步对细粒级部分(<5μm)化学成分演化进行的分析显示,其元素含量呈现不同组分递次变化的"序列模式",从红粘土下部(约4.5Ma)到黄土上部(约0.6Ma),K₂O/Al₂O₃,Na₂O/Al₂O₃,CaO/Al₂O₃和MgO/Al₂O₃比率的变化依次出现转折,这很可能与晚新生代黄土-红粘土物源区构造抬升、冰川剥蚀能力不断加大,使得新鲜基岩不断被剥蚀、去顶,由此造成主要造岩矿物顺序剥蚀、接受风化,成为粉尘新物源有关。     

趋磁细菌及磁小体对黄土-古土壤序列磁化率贡献的模拟实验研究

选择西峰和段家坡两个黄土剖面,对磁化率变化显著的L₆-S₅-L₅层段,通过对样品中的趋磁细菌(MB)用相同的培养基富集及生长培养,初步定量模拟了MB和磁小体(MSs)对黄土-古土壤序列磁化率的贡献。富集培养MB后,段家坡剖面样品磁化率表现出不同程度的增高,最大达116.4%(DS_5-1)。以古土壤样品XS_5-1、DS_5-1为介质生长培养MB,DS_5-1磁化率的增长与接种的菌液量呈近似线性关系。此外,生长培养后古土壤样品频率磁化率与FeO/Fe₂O₃比值呈现出相似的变化趋势,证实了磁小体的形成。由此表明:1)MB和MSs是影响黄土剖面磁化率的因素之一,受气候和地质环境等因素的影响,不同地区黄土剖面MB的生长和MSs的形成存在差异,因此对磁化率的贡献也不尽相同;2)MSs是黄土-古土壤序列中超细粒磁性物质的组成部分。当气候环境比较适宜MSs形成及保存时,MSs在黄土剖面中超细粒(≤50nm)磁性组分中比重会相应增高,对磁化率和频率磁化率的影响也更为突出。     

川西高原甘孜黄土地层学

本文初步研究了甘孜黄土地层，实测了甘孜县城西南郊新市区和满地两剖面，它们分别厚２３．７ｍ和２６．０ｍ。根据岩性、磁性地层特征、磁化率、ＣａＣＯ３质量分数测定和热释光测年结果，甘孜黄土可划分为冰后期Ｓ０复合古土壤，末次冰期Ｌ１复合黄土和末次间冰期Ｓ１复合古土壤等３个地层单位。布莱克反向极性亚时记录于底部Ｓ１ＬＬ１黄土中。甘孜黄土沉积始于晚更新世早期，大约为１２０ｋａＢＰ。甘孜黄土的磁化率变化反映了最近１２０ｋａ来的高原季风演化和气候环境变迁，６个磁化率高值段指示了６个夏季风环流增强的时段，６个磁化率低值段则     

腾格里沙漠南缘武威黄土沉积元素地球化学特征

对腾格里沙漠南缘武威黄土剖面１８个样品系统的元素地球化学分析结果表明，剖面中８种常量元素氧化物总量平均值为８８.９９%，且整个剖面中变化微弱（８７.２６%～９０.４６%），显示了构成武威黄土物质组成的均一性；反映风化程度的Ｆｅ_２Ｏ_３/ＦｅＯ和Ａｌ_２Ｏ_３/ＳｉＯ_２，值变化较为明显，平均值分别为１.４６（１.０２～２.８６）和０.１９（０.１７～０.２２）；稀土元素总含量平均值为１８５.４２（１６９.３１～１９９.８２）μｇ/ｇ，稀土分布斜率较大、有较明显Ｅｕ异常，ΣＬＲＥＥ/ΣＨＲＥＥ值平均为８.２３（７.３８～９.６０），表现出较显著的轻重稀土的分镏作用，指示着一定程度的风化作用；而代表原岩特征的稀土参数Ｅｕ/Ｓｍ、Ｓｍ/Ｎｄ、Ｎｄ/Ｌａ、δＣｅ、δＥｕ等变化不大，反映了不同时代黄土物质来源的一致性     

周口店东洞洞穴沉积物的地球化学特征及其环境指示意义

周口店地区的古环境变化研究多数研究集中在中更新世时期,而缺乏对早更新世时期环境变化的研究。这主要是由于缺少保存完好的早更新世沉积记录造成的。随着对20世纪80年代在周口地区发现的东洞剖面,发现这是一个保存完好的早更新世剖面,为研究早更新世时期的古环境变化特征提供了良好的研究材料。为了重建早更新世时期的古环境变化特征,利用XRF对东洞洞穴沉积物的主要元素（SiO₂,Al₂O₃,Fe₂O3和CaO）的化学组成进行了高分辨率分析,同时对沉积物中的FeO含量进行了测试。结果显示东洞剖面沉积物的主要化学组成为SiO₂,占41.6%～58.9%,其次是Al₂O₃和Fe₂O3,其含量的变化范围分别为13.69%～29.63%和5.00%～9.81%。Al₂O₃和Fe₂O3在剖面上与SiO₂含量成明显的镜像变化关系,显示出Al₂O₃和Fe₂O3对沉积物中SiO₂含量的稀释作用。另外,Fe₂O3与Al₂O₃在剖面上具有很好的相关性,表明Fe₂O3主要富集在富铝的矿物中。从元素含量在剖面的上分布看,东洞剖面的化学组成发生3次大的波动,主要表现为SiO₂和FeO含量增高,而Fe₂O3与Al₂O₃含量的减少。这3次波动分别出现在剖面的15.3～14.6m,11.0～9.9m和8.40～7.84m深度处。在3次化学组成的波动出现的同时,指示沉积物风化程度和温度变化的Si/Al（SiO₂/Al₂O₃）和FeO/Fe₂O3比值也发生了明显变化,比值增高,指示了3次大的干冷事件。另外,在剖面上部（10.00～7.84m,即第2次事件以后）SiO₂/Al₂O₃和FeO/Fe₂O3比值变高且波动频繁,表明自第2次干冷事件后沉积区的环境变得不稳定,逐渐向冷干气候转变。东洞剖面的地球化学记录（SiO₂/Al₂O₃和FeO/Fe₂O3）与泾川黄土剖面的粒度曲线具有较好的对比性,支持了东洞剖面记录的环境信息与黄土沉积记录的环境变化具有一致性。通过与泾川粒度曲线的对比发现,东洞剖面记录的3次干冷事件在时段上分别对应于黄土-古土壤序列中的L26,L15和L13。     

The Paleoclimatic Variation Records of Carbonate and Iron Oxides in the Weinan Loess Section

The contents and distributions of CaCO3,Fe2O3.FeO and free Fe2O3 in the Weinan loess section of Shaanxi Province of China were investigated through dense sampling.The results show that the contents of CaCO3 and the ration of Fe2O3/FeO may be chosen as proxy in dices for the precipitation and temperature changes in the formation time of the strata,respectively.According to these geochemical indices,six stages of plaeoclimate evolution are proposed in this region since 142 ka B.P.,and secondary climate changes are discussed as well based on the curves of geochemical indices.     

洛南黄土有机碳同位素组成及其与洛川、西峰黄土对比

以往黄土-古土壤碳同位素的研究主要集中在东亚季风控制的干旱-半干旱黄土高原中北部地区,而对于秦岭南部暖温带季风性半湿润气候区黄土-古土壤序列有机碳同位素的研究鲜有报道。对比两种气候条件下的黄土有机质碳同位素组成可更广泛和深入地认识黄土碳同位素所指示的生态环境变化。为此,本研究选取了位于秦岭南麓的洛南上白川、刘湾两剖面,剖面厚度分别为74m和10m,以20cm间距采集上白川剖面38个样品,刘湾剖面51个样品。采用高温灼烧氧化法对全部样品有机质碳同位素组成进行测定,并将结果与黄土高原中部洛川和西峰剖面有机质碳同位素进行了对比。结果表明：  上白川剖面有机碳同位素( δ¹³C_org.)的变化范围为-24.43‰～-21.30‰,刘湾剖面的变化范围为-24.70‰～-20.52‰,洛川剖面的变化范围为-23.37‰～-18.72‰, 西峰剖面的变化范围为-23.68‰～-19.47‰。末次间冰期位于半湿润地区的上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值较半干旱地区洛川、西峰剖面偏负1‰～2‰,即上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值分别较洛川剖面的峰值偏负1.8‰和1.9‰,较西峰剖面的峰值偏负1.3‰和1.4‰。因此,该区的植被覆盖应是以C₃植物为主的C₃和C₄混合草原植被类型;   从整体上来看,洛南剖面古土壤层碳同位素较相邻黄土层的碳同位素偏正,因此,古土壤形成时期C₄植被相对比例增加。末次间冰期洛南上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值较洛川、西峰剖面的峰值偏负1‰多,表明受东亚季风控制的半干旱-半湿润的黄土区,暖季节降水对C₄/C₃植被相对比例增加的趋势和幅度均具有明显的影响,主要表现在暖季节降水的增加有利于C₄植被相对比例的增高,同时降水的季节性分布和/或降水量的增多影响土壤有机碳同位素所记录的C₄植被相对比例及其增加幅度。     

最近2.5Ma黄土高原环境变化研究进展——来自洛川黄土地层的证据

洛川黄土—古土壤序列记录了最近2.5Ma黄土高原自然环境的演化和变迁。国内外研究人员运用地层学、古生物学、土壤学、磁学、沉积学、岩石学、矿物学、地球化学等多学科的研究方法，统一地层划分，明确成因机制，建立时间标尺，分析气候指标，提取环境信息，逐步揭示了自早更新世以来该区气候由暖湿而冷干、频繁剧烈波动的历史以及古生物的演替过程，为全球变化研究提供了重要资料。     

中国黄土研究新进展(一)黄土地层

本文扼要介绍最近几年中国黄土研究中的土壤地层学、磁性地层学、气候地层学、第四纪下界及海陆古气候对比等方面的新进展。根据新发现的黄土剖面,中国黄土中共可区分出37个土壤地层单位。中国黄土底界的古地磁年龄为2.5MaB.P.。2.5Ma以来,中国北方共经历了37次大的冷暖交替。2.5MaB.P.前后,全球气候出现了一次大的转型事件,它可作为第四纪的开始。中国黄土-古土壤系列同深海氧同位素记录在1.7Ma至今的时段上可以很好的对比;2.5Ma至1.7MaB.P.的气候变化,以黄土记录较为明确。     

东亚季风区的极端气候事件及其原因

全球冰量和太阳辐射变化被认为是黄土区古环境在轨道时间尺度上演化的两个主要驱动因素。然而 ,黄土古土壤序列中记录了两类极端气候事件 :以发育程度较好的S4、S5 1和S5 3古土壤所代表的极端暖湿期及以砂黄土层L9和L15为代表的极端干冷期。它们既不能用全球冰量的变化来解释 ,也不能用太阳辐射的变化来直接解释。对渭南、长武和西峰剖面的研究揭示出 ,S4,S5 1和S5 3古土壤是形成于亚热带半湿润环境下的土壤 ,S5 1形成时的年均温至少比现今高 4～ 6℃ ,年降水量高 2 0 0～ 30 0mm ;砂黄土层L9和L15形成时高原中部的估算年均温和降水分别大致为 1 5～ 3℃和 15 0～ 2 5 0mm ,当时整个黄土高原地表裸露 ,风力强盛。上述事件在深海氧同位素记录中没有明确反映 ,但 3个极端暖湿期对应于世界大洋的碳同位素高峰 ,说明它们具全球性意义 ,同时表明这些古土壤的高成壤强度不是时间因素所致。海陆对比揭示出 ,上述两类极端气候事件分别对应于北大西洋深层流 (NADW )强度最强和最弱的时期。据此认为 ,北大西洋深层流强度变化是影响东亚季风气候的重要因素 ,且这种作用同时体现于古冬、夏季风的变化之中。     

Mollusk record of millennial climate variability in the Loess Plateau during the Last Glacial Maximum

A high-resolution terrestrial mollusk record from the Loess Plateau of China has been studied to characterize climate variability during the Last Glacial Maximum (LGM). The rapid successions in mollusk taxa in the Weinan loess sequence reveal that climate changes occurred at least four times in this period. In the loess region, millennia-scale climate fluctuations existed, as documented in the grain size and weathering intensity records. Our results show such millennia-scale fluctuations reflecting changes in both temperature and precipitation, rather than a simple cold and warm alternation. Changes in temperature and precipitation were not in phase during the LGM. Temperature varied earlier than precipitation, which could have been the effect of winter and summer monsoon interactions. Our data also reveal that the East Asian summer monsoons could reach the southeast part of the Loess Plateau during the whole of the LGM. The intensification of winter monsoons during the LGM led to short duration of summer monsoons annually impacting on the Loess Plateau, but the intrinsic intensity of summer monsoons would not have changed significantly, thus providing the thermo-hydrological conditions for temperate-humidiphilous mollusks to persistently grow and develop in the glacial age.     

Pleistocene Loess-Paleosol Sequences in Arid Central Asia State of Art

Loess of central Asia is located in a linkage zone between the European and Chinese loess depositional belts. Paleoclimate signatures from loess-paleosol sequences here is a key for completely understanding the spatial-tempo paleoclimate changes of Euro-Asia and for understanding the interactions between westerlies and Asia monsoon system during geological time. However, paleoclimate investigations of loess-paleosol sequences in arid central Asia is relatively weak than those from Europe and Chinese Loess Plateau. Specific, correlations of paleoclimate records with Chinese loess is required for better understanding “westerly regimes” in central Asia and its phase relationship with monsoon Asia on various time scale. In this work, we reviewed new advantages of loess study in central Asia during the last decades. Based on the stratigraphic and paleoclimatic correlations of loess-paleosol sequences between central Asia and the Chinese Loess Plateau, we discussed aridification history of Asia on tectonic time scale, the hydroclimate changes in arid central Asia and its phase relationship with Monsoonal Asia on orbital and millennial time scale during the Pleistocene.     

末次盛冰期黄土高原蜗牛化石记录的气候快速变化及其影响机制

本文通过对渭南黄土剖面末次盛冰期地层较高分辨率的蜗牛化石记录研究，发现这一时期特征蜗牛种类峰值的演替反映了古气候的演化过程和温，湿度的组合关系。气候变化显示出百年-千年尺度波动的特征，温度的变化明显地要早于湿度（降水）的变化1000-2000a，表现为变冷-冷湿-冷干-温干-温湿的气候过程，研究认为造成这一气候特点的原因是东亚冬，夏季风共同作用的结果，可喜温湿蜗牛种类的研究，揭示出东亚夏季风在这一时期至少能够持续地影响到黄土高原的东南部地区，这个时期冬季风强化的结果之一是影响了夏季风在这一地区滞留的时间，加大了季节性的差异，分析表明尽管夏季风在这一地区滞留的时间缩短，但维持了它固有的强度，提供了适量的水热条件供喜温湿蜗牛种类在这一寒冷阶段持续地生长和发育。     

近13万年来黄土高原干湿气候的时空变迁

第四纪时期，黄土高原粉尘物质的搬运、沉积及其后的成土过程受控于干湿气候的变化。对黄土高原这一特定地区而言，风成沉积序列在地域上的差异主要与东亚地区的季风环流在时间和空间上的变化有关。本文的研究揭示出，近１３万年里，最为显著的成壤期有６期，与这６个成壤期对应的时段也应当是夏季风环流加强、气候温湿的时期；在空间上，全新世适宜期及末次间冰期中与深海氧同位素阶段５ａ，５ｃ，５ｅ对应的时期，夏季风足可以深入到毛乌素沙漠腹地，并具有占优势的环境效应。在阶段３的早、晚期及５ｂ时期夏季风虽然也能深入沙漠－黄土边界带，但其环境效应在黄土高原北部及毛乌素沙漠南缘已不再显著。在阶段２、阶段４及阶段３的中期夏季风已不能深入沙漠－黄土边界带。     

Mobility Sequence of Chemical Elements During Loess Weathering—Pedogenesis,Weinan,Shaanxi Province,China

The distribution of chemical elements in the Weinan loess section shows that: (1) carbonate is the critical constituent affecting loess chemistry. The leaching of carbonates may cause “apparent” enrichment of some other constituents. (2) CaCO₃, SiO₂, FeO, MgO, K₂O and Na₂O are mobile while Al₂O₃, Fe₂O₃ and TiO₂ are inert components. The mobility sequence may follow the order of CaCO₃>FeO>MgO>Na₂O>K₂O>SiO₂>Al₂O₃>TiO₂>Fe₂O₃. (3) No obvious migration is noticed of iron, except changes in valence and forms, during the pedogenic process. Little iron has been supplied to paleosol from precipitation. (4) Carbonates and, to a lesser extent, iron are most sensitive to, and can be therefore used as good indicators of, environmental changes. This research project was financially supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 49672137).