西北干旱区黄土-古土壤磁化率变化特征

对祁连山东段黄土-古土壤环境磁学的研究表明,在这一地区黄土-古土壤沉积中主要的磁性矿物是磁铁矿型矿物,而磁化率的增强与黄土-古土壤序列并不匹配,且存在着由剖面底部向上逐渐升高的趋势。我们认为在铁磁性矿物种类没有变化的情况下,西北干旱-半干旱区磁化率的这种增强很可能是磁性颗粒物粒度变化或者来源相关的磁性颗粒含量的变化所引起。     

西安白鹿塬全新世黄土剖面磁化率的古气候特征

对西安地区全新世以来的环境演变特征进行了系统研究,建立了该地区全新世以来黄土-古土壤沉积的年代序列,揭示其反映的东亚冬、夏季风变迁规律,为预测西安地区乃至中国和全球未来环境的发展趋势提供依据。通过对西安白鹿塬刘家坡典型剖面全新世黄土-古土壤地层的岩性描述、地层划分和对比,结合泾阳县新庄村AMS14C的年代测定和其他学者的测年数据,建立了该地区全新世以来黄土沉积的年代序列。根据磁化率气候替代指标显示的曲线特征,阐述了这一替代指标在剖面上的变化规律,探讨了该黄土剖面所反映的东亚冬、夏季风强弱变化特点,详细分析了西安地区全新世以来环境变化的特征和规律,进而将该剖面磁化率曲线特征与其他学者根据孢粉谱建立的温度曲线对比,对西安地区全新世以来古气候的阶段性进行了详细分析和论证,将西安地区10000a以来的气候演变划分为7个阶段。     

环境磁学某些研究进展评述

环境磁学是应用岩石磁学和矿物磁学技术去恢复环境过程、重塑环境演化历史的一门边缘科学。沉积环境中磁性矿物的形成、搬运、沉积和演化受气候变化和环境过程的控制,因此,岩石和矿物磁学性质可作为环境变化和气候过程的代用指标。环境磁学能为全球环境变化、气候过程研究提供有价值的资料。鉴于环境磁学方法在古环境和古气候研究中的重要作用。本文对当前黄土、湖泊沉积物和海洋喾物环境磁学研究的一些进展作简要评述。     

黄土高原东西部末次间冰期以来黄土显微特征与古气候记录

以西安刘家坡和甘肃会宁西雁山末次间冰期以来黄土剖面为例，通过剖面土壤结构特征、骨架颗粒矿物成分、主要碎屑颗粒形态、骨架颗粒接触关系以及孔隙特征的分析对比，研究了黄土高原东西部黄土显微特征，进而探讨了其古气候意义。研究进一步证明，古土壤形成期气候比黄土形成期气候湿热，黄土剖面中黄土与古土壤交替反映了干与湿、热与冷的古气候变换；在古土壤形成期气候较湿热的总趋势下，黄土高原东南部比西北部更为湿热，在黄土形成期气候较干冷的总趋势下，黄土高原西北部比东南部更为干冷，这与现今黄土高原的区域性气候差异一致。     

佳县红粘土堆积序列频率磁化率的古气候意义

佳县红粘土剖面的磁性地层学研究证明，黄土高原北部风尘堆积的起始年代可以追溯到8．35Ma以前，通过进一步的磁化率测量和频率磁化率分析，发现佳县红粘土及上覆部分午城黄土—古土壤序列的磁化率和频率磁化率之间存在良好的正相关关系，表明成壤作用过程中由生物作用或风化作用形成的超顺磁颗粒和磁性矿物对磁化率和频率磁化率的增大具有重要贡献；同时，剖面中红粘土频率磁化率的百分含量明显高于上部午城黄土，指示了红粘土堆积较强的成壤作用，表明黄土高原普遍发育的红粘土堆积具有相似的磁学性质和古气候意义，并在空间尺度上可以对比。佳县风尘堆积的频率磁化率年代序列指示了3．6Ma以来，尤其是2．7Ma后气候波动加剧和北方干旱化增强。     

中国黄土高原中几个剖面的岩性、地层分析

中国黄土高原第四纪黄土堆积的地层划分,以及与第三纪的界限问题,长期以来存在着不同的意见.在地层划分问题上许多人认为黄土地层剖面中第一层褐土型古土壤以上的黄土层为晚更新世堆积;并且认为黄土堆积最早始于距今100万年以前.多年来,我们在黄土高原进行了大量的野外调查研究,对比了不同地点的黄土地层剖面,对黄土高原的黄土地层问题提出了一些新的认识.本文利用三个典型地层剖面的综合研究资料(图1),对黄土高原的第四纪黄土堆积地层划分及其下限问题加以论述.这三个剖面分布于第四纪地质史上有不同发展特点的地貌区内.平凉附近的剖面位     

镇江下蜀土中的黏土矿物及其古环境意义

镇江大港砖瓦厂下蜀黄土剖面30个样品的X衍射分析和半定量结果表明,该剖面黏土矿物组合为伊利石-蛭石-高岭石型,其中以伊利石（52.8%～70%）和蛭石（20.6%～38.5%）为主;古土壤层的伊利石相对含量高于黄土层,蛭石的变化与之相反,二者互为消长.高岭石含量为6.0%～11.1%,在古土壤中的含量略高于黄土层.从剖面底部（S4）至顶部（S1）, 伊利石相对含量略呈增加趋势,蛭石和高岭石则略呈减少趋势.镇江下蜀黄土中的黏土矿物组合类型与北方黄土明显不同,伊利石的结晶度总体上也较北方黄土差,反映下蜀黄土堆积区相对温暖、湿润,风化淋滤作用相对较强.从黏土矿物组合和含量来看,下蜀黄土经历了中等强度的风化作用.     

黄土高原全新世风成沉积的岩石磁学性质及其古气候意义

对黄土高原NW-SE断面上的现代沙丘砂，原生黄土，全新世黄土和黑垆土的к-T曲线及其磁滞性质和X射线衍射特征进行了系统分析，结果表明，不论是在源区还是沉积区，磁铁矿都是对磁化率贡献最大的磁性矿物，源区风化作用没有使磁赤铁矿含量显著增加，黄土中的赤铁矿至少有一部分是原生的，黄土中的磁赤铁矿以成土成因为主，土壤化程度越高，磁赤铁矿含量越高，由于磁赤铁矿分解导致的磁化率下降越明显，к-T曲线上510℃附近的磁化率峰越不显著，к-T分析能非常灵敏地反映热处理过程中磁性矿物的转化情况，而且这种转化与样品所经历的土壤化作用强度密切相关，因此，к-T分析可作为研究成土作用强度和古气候变化的一种新方法。     

邙山黄土地层再研究

邙山黄土位于郑州西北方向约25km的黄河南岸，以赵下峪剖面最为典型。在野外地层观察的基础上，结合磁性地层、磁化率和粒度测量结果，对赵下峪剖面进行了重新划分。该剖面总厚度为172m，出露地层为全新世古土壤S0到第11层古土壤S11。磁性地层测量结果显示，B／M界限位于L8底部(149．3m深处)，与黄土高原内部及南部极性转换带的位置基本一致，证明了野外地层划分结果的正确性。剖面磁化率和粒度曲线与黄土高原其他剖面的对比研究进一步证实了本次地层划分的准确性。赵下峪剖面97m以上的地层包括S2、L2、S1、L1和SO，其中97～87m之间的古土壤层为S2，而不是前人认为的S1。赵下峪剖面与黄土高原其他剖面对比还发现，邙山黄土自S2发育以来，粒度和沉积速率同时变大，是由于黄河在此时期贯通三门峡段基岩山地，古三门湖水外泄，在三门峡以东形成冲积扇和三角洲，成为邙山黄土沉积的新物源。     

南京江北地区全新世土壤粒度分布及其古环境意义

根据对南京江北TZC全新世剖面的野外考察和室内粒度分析,揭示了该地区一万多年以来的成壤环境演变特点。研究结果表明,南京江北地区第一层古土壤为全新世最适宜期(8500～3100aBP)时形成,当时,气候温暖温润,降水量丰沛,沙尘暴很少发生,成壤极其强烈,其成土母质为末次冰期形成的下蜀黄土,主要是在下蜀黄土堆积成壤基础上的再发育。近3100a来为全新世晚期,季风气候格局发生转变,气候干旱化,沙尘暴频繁发生,在该地区形成了50cm厚的黄土层或表土层。     

黄土-古土壤磁化率述评

黄土－古土壤是研究亚洲大陆内部过去２．６０Ｍａ间古环境变化的最好记录,特别是研究其与季风气候形成的密切关系,以及黄土扩展到日本甚至广泛的太平洋区域（北半球）等重大气候环境现象。其研究对第四纪古环境恢复具有极大的意义。最近基于黄土－古土壤而进行的古环境研究取得了很大的进展,一是因为黄土－古土壤磁化率的变化与深海沉积物的氧同位素比的变化非常一致,指示陆相沉积物亦可作为古气候的良好代用指标。另一方面,为什么黄土－古土壤中的磁化率存在差别,特别是古土壤磁化率为什么增大等问题,已成为这１０ａ间岩石磁学研究的中心课题。磁化率不单单只与强磁性矿物的含量成比例,同时也与不同种类的强磁性矿物的粒径分布有很大关系。发现在土壤化过程中形成的０．１μｍ以下的单畴－超顺磁性颗粒是造成古土壤磁化率增强的主要原因,它是否与生物作用有关目前仍不确定,但不论哪种情况,都可以肯定暖湿气候是古土壤磁化率增加的共同原因。磁化率增强的系统理论明确建立以来,使得从磁化率的变化来推算降水量,以及建立古气候复元的定量模型等都已成为可行。     

江苏南通黄泥山黄土粒度与环境磁学特征及其成因

选取江苏省南通市黄泥山150cm黄土堆积剖面为研究对象,进行环境磁学及粒度分析,探讨黄泥山黄土堆积的成因。研究发现该堆积物属黏土质粉砂,其粒径较镇江下蜀黄土及北方红黏土、黄土为细。南通黄泥山黄土堆积与镇江大港下蜀黄土的磁性特征具明显的相似性。结合粒度、环境磁学数据推测南通黄泥山黄土堆积与大港下蜀黄土相同,为风成堆积物,堆积物磁性参数的高、低变化反映了暖湿、干冷沉积环境的交替。黄泥山黄土较镇江大港下蜀黄土剖面具有较低的细颗粒亚铁磁性矿物含量和较高的退磁参数S-100比值,指示南通黄土与大港黄土相比,总体上经历了较弱的成壤作用。     

靖远黄土-古土壤上部磁化率变化及其影响因素

对处于中国西北黄土高原沙漠边缘的靖远厚层黄土剖面上部L6以来磁化率的研究表明,在这一地区黄土-古土壤沉积中主要的磁性矿物是磁铁矿型矿物,磁化率的增强与黄土-古土壤序列较匹配,形式上表现为古土壤中为高值,黄土中则为极低。但是与黄土高原典型地区相比,磁化率的变化在靖远地区具有一些独特的特征:如磁化率值在黄土和古土壤中差别很大,S5古土壤中的磁化率值相比S4、S3、S2、S1而言要低,磁化率的变化存在由剖面底部向上逐渐升高的趋势。分析认为在铁磁性矿物种类没有变化的情况下,总有机碳TOC对靖远地区磁化率这种独特变化形式做出了重要的贡献。     

靖边黄土剖面记录的末次冰期以来的气候变化

靖边黄土剖面位于黄土-沙漠的过渡区,能更加敏感地记录第四纪东亚季风气候变化。对位于靖边县南15km的三道沟黄土剖面(0～7.2m)进行年代学、磁化率、粒度、元素地球化学分析,粒度数据显示靖边黄土剖面沉积物以粉砂为主,占比高达80%以上;年龄曲线显示靖边黄土剖面存在千年尺度的沉积间断;元素地球化学数据表明,古土壤向黄土层中的元素迁移顺序为CaNaMgSiAlKFe,剖面黄土处于初级风化阶段;多指标综合分析表明,靖边黄土剖面末次冰期以来的气候变化经历了MIS3气候相对温暖湿润且震荡激烈、末次冰盛期气候极度冷干、冰消期气候好转和全新世气候温暖湿润4个阶段。     

临汾盆地晚冰期至中全新世黄土-古土壤序列的风化特征及指示的气候意义

了解中国北方晚冰期和全新世时期的气候环境变化及其驱动机制,有助于预测未来气候变化的可能情景。基于黄土高原东南缘临汾盆地的黄土-古土壤剖面,在3个AMS14C年代的支持下,通过粒度、磁化率、土壤有机碳以及地球化学元素等指标,重建了临汾盆地晚冰期至中全新世晚期的气候变化历史。结果表明：宋村沟剖面的黄土和古土壤分别处于初等和中等化学风化阶段,而不同地区风成堆积物的化学风化强度存在明显差异,主要受控于东亚夏季风的区域变化。多指标综合分析表明,晚冰期以来临汾盆地的气候演变经历了4个阶段：晚冰期东亚冬季风较强,气候干冷;早全新世东亚夏季风强化,气候向暖湿转变;早中全新世东亚夏季风达到峰值,为最暖湿的适宜期;中全新世晚期东亚夏季风减弱,气候再次转向干冷;临汾盆地的气候变化主要受控于北半球太阳辐射强度和冰量的变化。     

渭南黄土剖面中的稀土元素

对渭南黄土－古土壤序列中稀土元素含量和分布特征的研究结果表明：古土壤比黄土层的∑REE表现丰度高,这主要是古土壤中碳酸盐遭到强烈淋滤造成的相对富集。实际上,在成土过程中稀土元素本身有淋失。黄土层和古土壤层的稀土元素组合模式彼此相似,并且与黄河中游黄土也极相似,这反映了中国黄土的物质来自于相似的源区。黄土中稀土元素对古气候变化的响应主要表现在Ce的异常程度、各种稀土的组成和稀土总量的表现丰度上。因而,δCe、∑Ce/∑Y和∑REE也能从一个方面气候环境的变化。     

长江三峡大宁河流域3 000年来的沉积环境和风尘堆积

对长江三峡大宁河流域双堰塘剖面的粒度、磁化率和氧化物进行了综合分析，揭示了该区3000a来的沉积环境变化，并对全新世第1寒冷期的风尘堆积作了初步探讨。该区3000a来的风尘堆积是在全新世第1寒冷期（1000－850BC），即是亚北方期又是新冰期时形成的。而此寒冷期又存在次一级的气候波动。风尘堆积下层是在干凉气候下形成的原始风尘堆积，而上层气候趋于冷湿，流水作用增强，原始风尘堆积被流水搬运，在此形成次生黄土。由于所受水动力条件和风化程度的不同，本区风尘堆积与长江下游地区的风尘堆积以及北方黄土之间存在着明显的差异之处。     

全新世高温期气候不稳定性记录

对黄土高原黄土剖面中的黑垆进行了植物孢粉植物硅酸体,碳同位素和化学分析测试,结果表明,黑垆土良好地记录了全新世高温期气候不稳定性,在大致９－６ｋａＢ．Ｐ．期间,曾发生数次强度不等的快速变化。     

1.5 Ma以来黄土高原风尘堆积的岩石磁学记录与中更新世气候转型

通过对黄土高原中部朝那剖面黄土-古土壤序列系统的岩石磁学分析,建立了1.5Ma以来黄土高原高分辨率岩石磁学指标演化序列。岩石磁学记录表明本区1.5Ma以来以0.93和0.62Ma为界经历了3个不同的气候演化阶段。在1.5～O.93和0.62～0Ma期间各种磁学参数大致呈同步变化趋势,能较好地与深海氧同位素（MIS）曲线相对应,而在0.93～0.62Ma期间（相当于L9底到L6顶,MIS24-MISl6）,尽管磁化率、饱和剩磁强度（Mr）、饱和磁化强度（Ms）与剩磁矫顽力（Bcr）、矫顽力（Bc）曲线的峰谷能与MIS的峰谷相对比,但该阶段的磁学参数变化幅度和形式明显不同于1.5～0.93和0.62Ma以来的两个演化阶段。磁化率、Mr和Ms在0.93Ma突然降低,此后变幅很小,反映夏季风较弱且相对稳定,一直维持到0.62Ma前后。在0.9Ma前后Bc、Bcr突然增大,可能反映了冬季风突然增强,然后宽幅波动下降。这种变化可能是黄土高原风尘堆积对中更新世气候转型事件的响应。黄土高原岩石磁学记录的中更新世气候转型事件发生于0.93Ma,结束于0.62Ma。造成这次气候转型事件的原因除了与全球冰量和太阳辐射变化有关之外,还可能与中更新世青藏高原急剧隆升而激发的亚洲内陆干旱化加剧,从而导致亚洲内陆沙漠的形成与扩张有关。     

南日群岛东部海域岩芯沉积物有机碳含量和δ~(13)C_(TOC)值的变化特征及古气候环境意义

2008年在南日群岛东部海域用钻机采集长度为1 004 cm的岩芯样品,测试沉积物中总有机碳(TOC)含量、稳定碳同位素比值(δ13CTOC)、碳氮比值(C/N)、碳酸盐含量以及14C数据,分析其垂直剖面上的变化特征,阐明其沉积环境和古气候的指示意义.沉积物TOC含量变化范围为0.44%~0.74%,垂直剖面上总体显示出末次冰期和全新世中期TOC含量较高,全新世早期相对稳定,而全新世中后期TOC波动范围明显增大.C/N值在5.3~14.9之间变化,平均值为8.1;δ13CTOC值范围为-23.07‰~-21.04‰,表明沉积物中的有机质以海洋自生为主,同时混有部分陆源有机质.碳酸盐含量在3.3%~10.9%之间.TOC含量、C/N比值、δ13CTOC值在岩芯垂直剖面上具有很好的相关性.14C测年数据以及各要素测值在垂直剖面上的变化特征表明:自11 250 aBP以来该海域附近古气候有可能经历了以下4个演化阶段:①11 500~9 000 aBP期间气候寒冷、海平面下降,采样点可能为浅水区或潮间带;②9 000~8 000 aBP期间为升温期,气候由寒冷转向温暖;③8 000~4 300 aBP期间,为相对稳定的暖湿期,在后期气候出现小幅的波动;④4 300 aBP至今,气候进入明显的周期性波动期,暖湿和干冷气候多次交替变化;4 300~3 000 aBP期间为相对寒冷的时期;3 000~1 800 aBP期间为较稳定温暖期,1 800~1 000 aBP期间气温快速降低,标志着研究区进入一个新的寒冷阶段,但是自1 000 aBP以来,气候又再次出现转暖的趋势.