黄土高原S5古土壤形成期的气候环境——陆生蜗牛化石的证据

通过对黄土高原西峰黄土剖面S5古土壤层的蜗牛化石组合研究发现,西峰地区在S5形成时（对应海洋氧同位素MIS₁5¹3期）气候环境经历了几次显著的波动。MIS₁5期地层中绝大多数蜗牛壳体被溶蚀,气候非常暖湿,夏季风强盛;MIS₁4是个弱冰期,蜗牛组合显示气候以凉湿为主,仍然有较强的夏季风影响;MIS₁3期以暖湿的气候为主,夏季风增强。对温湿蜗牛种类冠状砂螺（Gastrocopta coreana）含量变化的功率谱分析显示出明显的23ka周期,表明岁差轨道驱动的低纬太阳辐射是控制黄土高原夏季风变化的主导因素;冷干种类杂色虹蛹螺（Pupilla aeoli）含量变化具有明显的100ka和弱的43ka周期,说明即使在气候特征总体暖湿的背景下,冬季风仍具有以全球冰量（100ka）为主导周期的变化特征。在海洋和冰芯记录中MIS₁3和MIS₁5时期并不是最温暖的间冰期,但在黄土高原受到强夏季风的持续影响,这可能与此时北半球夏季太阳辐射量的增强和北大西洋深层流强度的加强有关。S5中S5SS₁与S5SS3两层强烈发育的古土壤可能有着不同的发育机制,S5SS₁因其较发育的母质、超长的成壤期,形成了比S5SS3更强的成壤特征。分析认为全球冰量与轨道驱动的北半球太阳辐射对MIS₁5¹3时期黄土高原气候环境的演替和冬、夏季风的消长起了主导作用。     

陕西长武黄土剖面L3～S6土层渗透性研究

根据渗水实验、孔隙度、粒度、磁化率测定,研究了长武黄土剖面L3～S6土层的渗透性及其成因.研究结果表明,L3,L4,L5和L6黄土层渗透性较强,稳定入渗速率较高,它们的渗透系数变化在0.57～1.06mm/分之间,4层平均为0.75mm/分;S3,S4,S5,和S6古土壤渗透性较弱,稳定入渗率较低,它们的渗透系数变化在0.18～0.71mm/分之间,4层平均为0.44mm/分.红色古土壤达到稳定入渗率的时间一般比黄土层要长;黄土层的平均空隙度比红褐色古土壤高,渗透性强,粒度成分较粗,黄土层比红褐色古土壤层更利于构成含水层;红褐色古土壤层粒度成分细,空隙度低,渗透性弱,比黄土层利于形成隔水层.长武第4层古土壤厚度小,纵向裂隙发育强,入渗速率较大,不易形成隔水层.磁化率、粘粒含量资料表明红褐色古土壤层与黄土层渗透性、含水空间和隔水性的差异主要是当时气候冷干和温湿交替变化的结果.     

汉江上游谷地辽瓦店剖面风化成壤特征以及成壤环境演变

以汉江上游谷地郧县辽瓦店典型全新世黄土-古土壤剖面为研究对象,对其粒度、磁化率、烧失量、吸湿水、Rb/Sr比值等理化指标进行分析研究.结果显示:粘粒含量、细粉砂含量、粘粒/粗粉砂比值、磁化率、烧失量、吸湿水含量和Rb/Sr比值在古土壤S0为剖面最高值,在黄土层(L0、Lt和L1)均较低,而细砂粒和粗砂粒含量在古土壤S0为剖面最低,在黄土层(L0、Lt和L1)均较高.表明古土壤S0形成时期,气候温暖湿润,降水量充沛,生物活动强烈,成壤作用较强;黄土堆积时期,气候寒冷干燥,成壤作用较弱.各指标含量曲线中古洪水滞流沉积层(slackwater deposit,简称SWD)均呈现出突变性的变化,且变化幅度甚大,说明其为气候突变事件的产物,未受到成壤改造作用和生物活动的影响,表明全新世晚期的东汉末年,在汉江上游流域曾发生过一次强烈的气候突变事件,引起了特大洪水的发生.     

渭南黄土沉积中十五万年来的古土壤及其形成时的古环境

关中盆地渭南地区十五万年来的黄土剖面记载了６个大的成壤期。本文对古土壤形成时的古环境进行了解译，并对它们在不同分类系统中的位置进行评价。全新世土壤Ｓ０是联合国土壤分类中的淋溶湿草原土。马兰黄土中包含两层古土壤，属典型黑钙土。Ｓ１古土壤由三层土壤复合组成，从上到下依次为典型黑钙土、淋溶湿草原土和深色淋溶土。成壤期与全球冰量较小的时期相对应，但古土壤的类型及发育程度与深海氧同位素所推测的全球冰量的变化有很大的不一致性，相反许多方面与北半球夏季太阳辐射的变化有较大的可比性。     

中更新世以来哈尔滨黄土有机碳同位素组成及其古气候意义

研究黄土-古土壤序列有机碳同位素组成与古植被和古气候的关系,对于重建第四纪环境变化过程有重要意义。然而,东北地区黄土有机碳同位素组成的研究尚未展开。本文对哈尔滨荒山岩芯开展了黄土-古土壤序列的有机碳同位素组成和磁化率分析。结果表明,中更新世以来有机碳同位素组成在古土壤层和黄土层的均值分别为–24.8‰和–25.1‰,整体上古土壤层有机碳同位素组成较黄土层偏正,而S0和S2古土壤层相对偏负。利用端元法恢复过去C_3/C_4植物的相对丰度,揭示出中更新世以来研究区C_3植物占绝对优势地位。通过与海面温度和深海氧同位素以及东北地区赤峰黄土的有机碳同位素进行耦合对比,发现荒山岩芯的有机碳同位素组成变化与温度呈正相关,表明温度是植物碳同位素组成变化的主控因素。然而在某些间冰期时期,比如S0、S2层以及S3古土壤层中部,降水可能成为主要因素。上述研究表明东北地区植物生长对气候响应具有复杂性。这些认识对于理解哈尔滨地区C_3植物的生长因子具有重要的借鉴意义。     

北京西山末次冰期旋回次生黄土初步研究

北京西山是中国末次冰期旋回风成黄土与古气候研究的经典地区。除风成黄土外 ,该区各种次生黄土也十分发育 ,由于后者的堆积速率较大 ,其环境变化的分辨率更高。次生黄土中S1古土壤由 3层古土壤夹两层黄土构成 ,L1中的古土壤由两层古土壤夹 1层黄土组成。经年代测定和古气候分析 ,S1中的 3层古土壤分别可与深海氧同位素 5阶段中的 3个暖期对比 ,S1中的两层黄土可与5阶段中的两个次阶段对比。     

大荔遗址磁信息的地质意义

完整的陕西大荔人遗址剖面由上部黄土—古土壤序列和下部砂土地层两部分组成。综合全剖面磁化率曲线对比和极性分析,以及和间隔遥远的古里雅冰芯氧同位素曲线的对比,得出上部黄土—古土壤序列由S0、L1、S1、L2、S2五层组成,下面的砂土层包含相当于L3、S3、L4、S4的地层(由上到下)。据此,再通过与黄土—古土壤磁化率年代曲线的对比,判定出大荔人头骨化石产出地层形成年代至少可以追溯到422ka前。以上结论得到了偏移事件(MonoLake事件,BLAKE事件和BiwaIII事件)的辅证。     

贵州七星洞晚更新世晚期石笋的古气候环境记录

用热电离质谱 (TIMS) -铀系法高精度地测定了贵州七星洞石笋的年龄 ,其生长年限为 43 0 2 0± 96 0～ 1 2 6 5 0± 2 90aB .P .,相当于深海氧同位素 2阶段到 3阶段后期。石笋的生长率变化反映了当时气候从暖湿多雨和印度洋季风强劲的环境 ,逐渐转化为冷干少雨、东亚冬季风强劲的环境。石笋的氧同位素变化表明 :43 0 0 0～ 2 96 0 0aB .P .相当于深海氧同位素 3阶段后期。该阶段δ18O平均值负于全阶段的平均值 ,气候暖湿多雨 ,此青藏高原夏季出现强的低气压 ,有利于印度洋季风携带孟加拉湾大量水汽进入青藏高原 ;2 96 0 0～ 1 46 0 0aB .P .相当于深海氧同位素 2阶段 ,该阶段δ18O平均值高于全阶段的平均值 ,气候冷干少雨 ,对应于末次盛冰期 ;1 46 0 0～ 1 2 6 5 0aB .P .阶段δ18O平均值略负于全阶段的平均值 ,气候向温湿趋势发展。石笋氧同位素曲线还显示了HeinrichH1 ,H2 ,H3和H4的突冷事件和Dansgaard Oeschger(D O)IS1～IS1 1的暖事件旋回 ,这表明北大西洋发生的气候突发事件 ,在低纬度的贵州地区找到了印记。大西洋环流的终止和产生 ,可以通过大气内部的动力过程 ,影响到亚洲季风控制区。对于表征全球变化的事件是否具有同时性 ,还有待我们思考和研究。     

青藏高原东北缘黄土的气候演化与高原隆升的耦合

通过对青藏高原东北缘的民和黄土的磁化率、粒度、CaCO3和TOC等气候载体进行综合测试分析，可以将青藏高原东北缘黄土1．90～0．70MaB．P．段划分出7个气候阶段。对民和黄土的气候分析表明，1．10MaB．P．(民和黄土的L11黄土层)前气候差异较小，冬夏季风不强，对抗性较弱，黄土古土壤发育不明显，厚度较薄；10MaB．P．后，冬夏季风对抗性迅速增强，气候差异性增强。将民和黄土与其他地区以及深海沉积物氧同位素记录进行对比可以发现，民和黄土的S8、S9和S10古土壤分别与深海氧同位素21、23和25阶段较好地对应，而L9、L10和L11则分别对应22、24和26阶段。L11黄土层以下的黄土记录与深海氧同位素记录的可比性不是很明显。同时，民和黄土的高分辨率气候记录与青藏高原的阶段性隆升有较好的耦合关系。     

西峰剖面午城黄土古风化强度变化与 早更新世季风环境演化*

游离铁(FeD)/全铁(FeT)比值被土壤学界用来反映土壤化学风化强度,并已在风尘堆积的古环境研究中得到较好应用。然而,迄今对第四纪黄土古风化强度的研究多集中于中更新世以来的序列,只有少数剖面的分析包含午城黄土。文章基于西峰剖面661个样品的FeD和FeT分析,建立了该剖面午城黄土的古风化强度序列,并与剖面原有1.2Ma以来的序列进行对比。结果表明,早更新世古土壤的风化强度与后期相比总体较低,而黄土层的风化强度总体偏高,反映了较小的冰期-间冰期反差; 古风化强度的波动总体上与深海氧同位素有较好的一致性,体现了全球冰量变化对我国北方季风环境的控制。2.6~1.6Ma期间,古土壤的平均风化强度在整个第四纪最低,指示了较弱的夏季风环境效应。从约1.6Ma开始到1.2Ma,古土壤和黄土层的风化强度均增加,并开始有较显著的约100ka周期。这些特征在深海氧同位素记录中没有表现,而与热带地区一些环境特征相吻合,从而指示了低纬过程对我国北方早更新世季风环境的显著影响。     

Phytoliths as quantitative indicators for the reconstruction of past environmental conditions in China II: palaeoenvironmental reconstruction in the Loess Plateau

Quantitative reconstruction of the climatic history of the Chinese Loess Plateau is important for understanding present and past environment and climate changes in the Northern Hemisphere. Here, we reconstructed mean annual temperature (MAT) and mean annual precipitation (MAP) trends during the last 136 ka based on the analysis of phytoliths from the Weinan loess section (34°24′N, 109°30′E) near the southern part of the Loess Plateau in northern China. The reconstructions have been carried out using a Chinese phytolith–climate calibration model based on weighted averaging partial least-squares regression. A series of cold and dry events, as indicated by the reconstructed MAT and MAP, are documented in the loess during the last glacial periods, which can be temporally correlated with the North Atlantic Heinrich events. Our MAT and MAP estimations show that the coldest and/or driest period occurred at the upper part of L2 unit (Late MIS 6), where MAT dropped to ca 4.4 °C and MAP to ca 100 mm. Two other prominent cold-dry periods occurred at lower Ll-5 (ca 77–62 ka) and L1-1 (ca 23–10.5 ka) where the MAT and MAP decreased to about 6.1–6.5 °C and 150–370 mm, respectively, ca 6.6–6.2 °C and 400–200 mm lower than today. However, the highest MAT (average 14.6 °C, max. 18.1 °C) and MAP (average 757 mm, max. 1000 mm) occurred at Sl interval (MIS 5). During the interstadial of L1-4–L1-2 (MIS 3) and during the Holocene warm-wet period, the MAT was about 1–2 °C and MAP 100–150 mm higher than today in the Weinan region. The well-dated MAT and MAP reconstructions from the Chinese Loess Plateau presented in this paper are the first quantitatively reconstructed proxy record of climatic changes at the glacial–interglacial timescale that is based on phytolith data. This study also reveals a causal link between climatic instability in the Atlantic Ocean and climate variability in the Chinese Loess Plateau.     

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     

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。     

Climatic conditions recorded by terrestrial mollusc assemblages in the Chinese Loess Plateau during marine Oxygen Isotope Stages 12–10

Past analogs for our present interglacial have been sought for better understanding of our present and future climate. Marine Isotope Stage 11 (MIS 11) has long been considered to be a good candidate and has gained increasing attention in recent studies of marine and terrestrial records. In the Chinese loess–paleosol sequences, S4 soil, interpreted as equivalent to MIS 11, yields a very precise terrestrial paleoclimate record of environmental changes that prevailed during this period. In this study, two high-resolution terrestrial mollusc records from the Loess Plateau have been analyzed to characterize climate variability during the periods of MIS 12–10. The changes in environment and climate, indicated by the variations in abundance of land mollusc species, are thus documented. Our mollusc results show that the L5 loess, equivalent of MIS 12, developed under relatively cold and dry conditions. Climate during this period was not as severe as indicated in the marine isotopic records. An episode of warmer and more humid condition occurred at the middle stage of the MIS 12, reflecting a summer monsoon strengthened during the glacial interval. A similar scenario has been observed in the middle part of MIS 10. In addition, our mollusc records provide insight into the climate conditions over the Loess Plateau during MIS 11, a general warm–humid climate dominated during the formation of S4 soil. But at least four fluctuations occurred at Xifeng region, reflecting unstable climate conditions and regional climate differences within the Loess Plateau during this period. Our study shows that the early part of S4, spanning over 30 ka, was very warm and humid, while the late part was characterized by mild-cool conditions. Comparison of mollusc species compositions of both MIS 11 and Holocene intervals reveals different climate conditions. The early part of MIS 11 was warmer and more humid than the Holocene optimum period, while the late part of MIS 11 was similar or cooler. Our study indicates that the extent of warming during the Holocene in the Loess Plateau might be significantly less than the conditions that prevailed during the MIS 11 interglacial period.     

末次盛冰期北美风成环境变化及其在全球气候突变事件中的意义

本文用末次冰期北美大冰盖南缘的风尘堆积记录来重建末次盛冰期的亚极地环境变化.磁化率、有机碳含量和潜育化程度的资料表明,末次盛冰期的前期(约21000～15000aB P.)植被覆盖较差,而后期(15000～10000aB.P.)植被覆盖较好,15 000aB.P.环境发生了急剧的变化,磁化率曲线显示了大约1000a的氧化-还原周期.这种大约1000a的环境变化周期很可能由低纬地区的海洋和大气的扰动所驱动,这种扰动的能量通过北美大冰盖及时地传递到北大西洋.     

甘肃西峰6.2～2.4MaB.P.红粘土中孢粉记录及古植被演化

通过对甘肃西峰赵家川6.2～2.4MaB.P.红粘土地层的孢粉学研究,建立了3个孢粉组合带。孢粉组合特征显示该区在此阶段总体为干旱的草原环境,6.2～5.8MaB.P.为灌丛草原;5.8～4.2MaB.P.是稀疏森林草原,植被由大量中生性草本植物和少量喜湿性的乔木植物组成,反映当时气候相对湿润;4.2～2.4MaB.P.植被中旱生植物藜科和麻黄明显增多,反映典型草原-荒漠草原。分析认为研究区自6.2MaB.P.干旱草原环境的格局就已经形成。红粘土中孢粉记录的植被演化信息与青藏高原隆升有时代上的耦合性,也与北极冰盖的起源和演化历史有着密切的联系。     

Variability of East Asian Winter Monsoon in Quaternary Climatic Extremes in North China

In order to examine high-frequency variations of East Asian winter monsoon in Quaternary climatic extremes, two typical loess–paleosol sequences in the Chinese Loess Plateau were investigated. Sandy layers in the loess deposits, the “Upper sand” and “Lower sand” (layers L9 and L15, respectively), which represent a high-resolution record of paleomonsoon changes, have been sampled at intervals of 5–6 cm from sections at Luochuan and Xifeng. The grain size and magnetic susceptibility was measured for all samples. The grain-size results (a proxy of winter monsoon strength) indicate that the winter monsoon strength fluctuated on a millennial timescale during cold climatic extremes, with climatic events of a few hundred to a few thousand years. However, the winter monsoon was relatively stable during warm periods. The magnetic susceptibility signal (a proxy of summer monsoon intensity) is practically constant over the same period. This is tentatively explained by the assumption that the summer monsoon intensity was too low to be recorded in the magnetic susceptibility signal. The intensified winter monsoon events show periodicities in a range of 1000 to 2770 yr, with a dominant cycle of approximately 1450 yr. The detection of this oscillation in older glacial stages strongly suggests that it may be a pervasive cycle of the cold climatic phases of the Quaternary. Millennial-scale variations of the winter monsoon may be caused by instability of the westerly jet, which is determined by temperature differences between the polar and the equatorial regions.     

末次间冰期以来沙漠－黄土边界带的环境演变

沙漠－黄土边界带地处东亚季风边缘，这一地区的风成沉积即古风成砂－黄土－古土壤序列很好地反映了东亚季风环流的演变历史。末次间冰期的沉积(Ｓ１)由三层古土壤和夹于其间的两层黄土组成，可与深海氧同位素阶段５的五个亚阶段(ａ－ｅ)则很好对比。末次冰期的沉积(Ｌ１)由三层古风成砂和夹于其间的两层黄土构成，由此反映了与上述三层古风成砂对应的阶段２、阶段４及阶段３的中期是沙漠－黄土边界带冬季风活动加剧、沙漠扩大的时期。全新世的沉积是由一层草原上(Ｓ０)和其上的流沙组成，但这层流沙是在最近两千年来不合理的人类活动和当地特定风场条件的共同作用下形成，已不具备明显的气候指示意义。     

汉江上游I级河流阶的形成及对东亚季风 变化的响应

对郧县—白河段汉江Ⅰ级河流阶地上风成黄土的沉积学、理化性质、地球化学和年代学进行了系统研究。结果表明,汉江Ⅰ河流阶的形成不晚于25 ka BP;黄土具有马兰黄土(L1)→过渡黄土(Lt)→古土壤(S0)→全新世黄土(L0)→表土(TS)的地层序列,与渭河谷地的黄土地层序列完全可比;25~11.5 ka BP,冬季风强盛,气候冷干,从11.5 ka BP开始,冬季风逐渐减弱,气候开始向暖湿方向逐步转化,从8.5 ka BP开始,夏季风达到了末次冰期结束后的鼎盛时期,3.1 ka BP前后,东亚季风格局发生变化,夏季风减弱,重新进入一个相对干冷的时期,而人类活动对地表的影响形成了表土;汉江上游谷地黄土记录的末次冰期后季风逐渐加强、中全新世季风强盛、随后季风衰退和气候变干的夏季风演变模式与渭河谷地黄土的记录高度一致,与邻区石笋和泥炭记录的季风变化趋势也有良好的可比性,但与石笋/泥炭记录的夏季风强盛期的起始时间(9.3~4.2 ka BP)并不完全一致。