泾川晚第三纪红粘土的磁性地层及其与灵台剖面的对比

本文对甘肃泾川的一套325m厚的黄土-红粘土序列进行了沉积学和磁性地层学研究。泾川剖面红粘土序列的粘度特征表明,其与上覆黄土一样同为风成成因。古地磁测量结果确定该剖面的底界年龄约为8．0MaB．P．。根据野外观察,可以将泾川剖面红粘土序列从顶到底划分为6套地层。与泾川剖面相比,灵台红粘土序列保存了上部的5套地层。泾川和灵台两个红粘土剖面的地层对比表明,中国北方晚中新世以来的红粘土沉积是基本连续的。     

灵台红粘土和黄土-古土壤序列的地球化学演化

沉积物的化学成分无疑取决于来源物质的成分和沉积后的化学作用。对来自于甘肃灵台7MaBP以来风成沉积序列的红粘土、黄土和古土壤样品的化学分析表明,风成沉积物化学成分的演化主要由沉积前所经历的各种地表作用(尤其是风化作用)所决定,当地成壤作用对化学成分的影响叠加在106a演化趋势上5反映风化程度的化学指标Na／Al值和Fe2+／Fe3+值总体均呈逐步增加的趋势,基本一致于上新世以来全球气候变化的趋势,这可能与青藏高原隆升和北半球冰盖发育加速粉尘物质源区侵蚀同时降低化学风化程度有关。     

甘肃灵台邵寨红粘土的磁性地层及其色度记录

对位于甘肃灵台的邵寨红粘土剖面进行了系统的磁性地层研究,并对色度的古气候意义进行了探讨。磁性地层研究结果表明,邵寨剖面典型风尘堆积的底界年龄约为5.23Ma B.P.; 色度测试结果显示,红粘土的红度和黄度值具有较好的相关性,是反映东亚夏季风强度变化的理想指标; 邵寨红粘土的亮度值变化在2.6~3.6Ma B.P. 期间与成壤强度的相关性较好,但3.6Ma B.P. 以后,两者相关性较差,可能与该时期形成的大量非成壤碳酸盐有关。进一步的研究并结合与已有研究成果的对比分析揭示出,邵寨红粘土剖面的红度、黄度及磁化率指标完整的记录了上新世4.4Ma B.P. 以来东亚夏季风阶段性增强的演化过程,该过程与青藏高原西北缘的主体隆升及巴拿马海峡关闭在时间上是一致的,这二者可能是该时期东亚夏季风增强的主要驱动因素。     

灵台红粘土—黄土—古土壤序列频率磁化率的古气候意义

通过对甘肃灵台晚新生代红粘土－黄土－古土壤序列的磁化率测量和频率磁化率分析，发现红粘土及黄土－古土壤的磁化率和频率磁化率化率存有良好的正相关关系，表明两套沉积在成壤过程中由生物作用或化学作用而形成的超顺磁性矿物含量，对磁化率和频率磁化率增大有重要的贡献。相比化率而言，受影响因素较少的频率磁化率变化，反映了不同气候条件下形成的超顺磁粒级铁磁矿物的相对含量，能更真实、敏感地记录不同时间尺度的古气候波动。灵台红粘土－黄土－古土壤序列的频率磁化等在2．6MaBP前后不同的变率特征，揭示了大冰期来临前后黄土高原的冷暖、干湿反差产生了显著变化，而与此相关的冬、夏季风变迁则表现出不同的组合特征。     

甘肃灵台黄土-红粘土序列中坡缕石的分布及其古气候意义

坡缕石是典型的干旱、强蒸发环境的指示矿物,黄土-红粘土序列中坡缕石的分布对古气候和古环境重建具有重要的指示意义。本文对灵台任家坡剖面中黄土、古土壤和红粘土代表性样品进行了场发射扫描电镜和高分辨透射电镜观察,结果发现,在3.6Ma以前沉积的红粘土中存有大量的自生坡缕石,而在3.2Ma以来沉积的红粘土及其上覆黄土古土壤序列没有坡缕石。剖面样品扫描电镜原位观察形貌特征和微观结构显示,坡缕石属于成壤作用自生矿物,系由伊蒙矿物在富镁孔隙液作用下转化形成。灵台剖面中坡缕石消失的层位与红粘土磁化率升高和粉尘通量及沉积速率增加的层位相一致。坡缕石在剖面中的分布指示3.6～3.2Ma前后是东亚季风的重要转型期,东亚古气候格局发生改变,由连续干暖的夏季风占主导向干冷冬季风和暖湿夏季风高频强波动交替环境演化。     

甘肃西峰红粘土地层中蜗牛化石记录的古气候变化周期

米兰科维奇理论从地球轨道要素周期性变化驱动气候波动的角度出发,对第四纪时期古气候的周期性特征做出了成功的解释。近年来对更长尺度的贝加尔湖古气候记录的研究结果表明,晚中新世-上新世的气候变化具有40ka的周期性变化,气候环境演变和太阳辐射量的变化密切相关[1,2]。古气候的周期性演化研究要求研究材料具有较准确的时间标尺、连续记录的地层和较高的样品分辨率。中国黄土高原地处中纬度地区,对太阳辐射的变化比较敏感,保存连续完整的晚第三纪风成沉积为研究长尺度的气候变化周期提供了可能,但限于一些气候代用指标在晚第三纪地层中的适用性,古气候变化周期方面的研究还比较少。     

2.6Ma前后大气环流重构的黄土—红粘土沉积证据

为重建第三纪红粘土堆积晚期搬运粉尘的主导性风向,我们在黄土高原采集４年南北向分布的红粘土剖面,分析了它们的沉积学特征;此外,还对黄土高原一条南北向断面上的过去０．１３Ｍａ以来的黄土地层进行了沉积特征分析。结果表明,红粘土的颗粒粗细并没有南北向分异现象,从而与粒度从北到南快速变细的黄土沉积形成鲜明对比。     

黄土-红粘土记录的构造尺度气候变化

晚新生代约5Ma以来,全球气候系统发生了一系列的重要转型,地球从单极(南极)常年有冰变为两极常年有冰,新生代从"温室"转为"冰室"的漫长历程至此完成.中国连续的黄土-红粘土沉积覆盖了约8～7Ma以来的时段,提供了完整的Pliocene-Pleistocene转型时期的陆相古气候记录,是研究晚新生代构造尺度气候变化和转型的重要记录.黄土-红粘土记录表明,其构造尺度变化既在相当程度上反映了晚中新世-上新世以来的全球变冷信号和Plio/Pleistocene转折、Mid-Pleistocene转折等重要构造事件,同时也对重要的区域构造和环境演化过程有显著的响应.今后需要通过对黄土-红粘土记录的研究,就上新世-更新世一系列的转型过程中重要气候系统成员的变化特征、高低纬气候系统相互作用特征以及转型机制等第四纪气候变化的根本问题作出有特色的回答.     

3Ma以来黄土高原朝那黄土-红粘土序列赤铁矿记录及其古气候意义

土壤和前期研究表明黄土-红粘土序列的赤铁矿含量与环境密切相关,对气候的干湿变化非常敏感,气候越湿热,赤铁矿含量越高。本文研究表明黄土-红粘土样品漫反射光谱一阶导数曲线在555~575nm间的峰面积作为赤铁矿指数可以客观有效地指示赤铁矿含量的高低。通过黄土高原朝那剖面红粘土-黄土序列的系统漫反射光谱分析,建立了3Ma以来黄土高原赤铁矿含量变化记录,揭示赤铁矿含量在约2.5Ma,1.5Ma,0.6Ma和0.15Ma显著阶段性减小,指示了黄土高原阶段性变冷干的演化历史。     

内蒙古准格尔旗红粘土序列的成因、年代及其古气候意义

文章对内蒙古准格尔旗红粘土沉积进行了粒度和磁性地层研究.粒度分析表明,该红粘土序列的粒度分布特征与灵台、泾川剖面的第四纪古土壤、新近纪红粘土十分类似,结合野外观察基本可以确认其风成成因.磁性地层和碳同位素地层研究表明,准格尔旗剖面古地磁极性序列可与标准极性柱C3n.1r～C3An.2n极性段相对应,根据沉积速率外推,其沉积时代为4.13～6.61Ma.该剖面是迄今为止有年龄报道的纬度最高的红粘土沉积,表明黄土高原主体地区红粘土的北界至少在现代毛乌素沙漠以北,其分布北界比黄土更靠北.空间粒度对比表明,红粘土的空间粒度分异远远小于第四纪黄土-古土壤序列,表明新近纪粉尘沉积区至源区的距离远大于第四纪时期.     

黄土高原西部红粘土岩石磁学性质及其指示的亚洲内陆中中新世气候变化特征

对黄土高原西部庄浪红粘土进行详细岩石磁学分析表明,沉积物磁性由磁铁矿和赤铁矿主导,并且含有一定量的磁赤铁矿。中中新世大暖期红粘土中磁铁矿、磁赤铁矿含量显著升高; 中中新世大暖期前后红粘土中的磁铁矿含量相对较低,赤铁矿相对含量较高,但并未显示较强的磁赤铁矿信息。磁性矿物的整体粒径表现为以SP,SD和PSD颗粒为主,MD颗粒较少。庄浪红粘土磁化率在16.5~13.8Ma出现峰值,与当时的夏季风强盛、降水丰富、成壤作用较强造成的亚铁磁性矿物相对含量增加密切相关。在全球气候变暖的中中新世大暖期,综合庄浪岩石磁学特征以及陆地和海洋的其他证据可以推测当时东亚冬、夏季风可能同时增强。     

黄土高原红粘土序列与晚第三纪的气候事件

红粘土序列由7个古土壤组合和与之相间的红色黄土组合组成,它们是建议的地层划 分和对比的一级单位。系统的古地磁研究表明,黄土高原风尘沉积开始的年龄约为7．2MaB．P．,它标志着晚新生代亚洲内陆干旱化的开始,可能意味着青藏高原在此时达到了有意义的高度,东亚古季风环流基本建立。风尘沉积速率与夏季风强度在长时间尺度上的耦合揭示了它们与青藏高原高度的共同联系,也意味着青藏高原可能经历了多次隆升和夷平过程;第四纪黄土-古土壤序列是2.6～2.8MaB.P．全球冰期-间冰期气候旋回建立的证据。     

黄土高原西部秦安新近纪风尘堆积的蜗牛化石证据

对黄土高原西部秦安地区晚新近纪甘肃群中的一套黄土-古土壤序列以20cm间距采集的310个蜗牛化石样品进行了系统的研究。结果表明,黄土层与古土壤层中的蜗牛化石全部为陆生种类,以Gastrocopta,Pupilla,Vallonia,Metodontia,Cathaica和Punctum等占优势,与黄土高原第四纪黄土-古土壤序列中蜗牛化石的种属组成基本一致,这表明研究剖面是一套陆生成因的地层,与黄土高原第四纪黄土-古土壤序列有着相似的沉积环境。上述结果为提取古环境信息从生物学角度提供了证据。     

大连金远洞更新世洞穴红色堆积物粒度特征及沉积环境分析

采用LS13320型的激光衍射粒度分析仪对金远洞洞穴堆积物进行粒度分析,所测得的数据用Grapher软件绘制堆积物粒度频率曲线,计算粒度参数,以此来研究金远洞更新世洞穴红色堆积物的粒度特征并推断沉积环境.金远洞洞穴堆积物粒度组成中,粉砂含量最高,为优势粒组,平均值为50.14%,其中细粉砂含量高于粗粉砂含量;黏粒含量次之,砂含量最少.样品粒度频率呈多峰态.通过粒度参数计算,推测洞穴红色堆积物的沉积环境以风力沉积为主,后经流水搬运,但堆积物的组成未发生明显变化,反映了搬运的水动力较弱.物质来源主要受气候的影响,环境干冷时以近源沉积为主,环境温暖湿润时以远源沉积为主.     

安徽宣城黄土堆积的磁性地层学与古环境意义

利用磁性地层学方法对安徽宣城剖面的研究表明,B/M界限位于剖面中网纹红土的中下部,结合光释光测年可以外推出长江中下游地区的典型风成沉积开始形成于0.85Ma前后。这一年龄对应于一次全球性的气候转型事件,在海洋沉积与我国北方的黄土-古土壤序列中均记录了这一气候转型事件。同时,0.85Ma对应于中更新世的两大地质事件,一是全球冰量的增加,二是青藏高原的快速隆升,长江中下游地区风成堆积的开始,可能是上述两个因素共同作用的结果。      

新近纪以来中国黄土高原的风尘记录

通过对黄土高原中部两个典型的风尘堆积序列的岩性和磁性地层研究 ,认为中国黄土高原风尘堆积的开始发育年龄至少约为 7.2 Ma B.P.。以红粘土和黄土—古土壤交互出现的风尘沉积 ,不仅真实地记录了东亚季风气候的形成演化 ,而且可能包含了青藏高原的阶段性隆升、北半球冰盖形成演化及大冰期发生等构造气候事件的印记。反映粉尘源区的干燥度及携带粉尘的大气环流强度的风尘沉积速率自 7.2 Ma B.P.开始、尤其是 4.5 Ma B.P.以来逐渐增大 ,似乎暗示了自新近纪以来亚洲内陆粉尘源区干旱化的逐级发展和东亚冬季风环流强度的逐渐增加     

黄土高原黄土．和红粘土10Be地球化学特征

充分认识元素和同位素在不同环境条件下的地球化学行为,是运用元素和同位素示 踪环境变化的前提。对来自于黄土高原的黄土、古土壤和红粘土样品的宇宙成因核素¹⁰Be测量和化学成分分析,以及各种化学淋溶实验表明：¹⁰Be主要以吸附状态赋存于粉尘沉积物粘粒矿物的表面,部分已结合进自生的粘土矿物中;在粉尘沉积物风化过程中¹⁰Be与⁹Be和～的活动性相似,基本没有发生迁移,其原因是连续沉积的粉尘含有大量的碱性物质,阻止了…Be的解吸附和淋滤;沉积和风化作用导致了¹⁰Be浓度与化学指标在黄土-古土壤和红粘土剖面中的协同变化。     

黄土高原风成沉积物磁化率各向异性研究

中国黄土高原粉尘堆积以往注重从物源区携带粉尘的古风向,对粉尘沉积→固结期的古风向缺乏研究。本文评述了近年来应用黄土高原黄土、红粘土磁化率各向异性研究古季风风向变迁所取得的一些重要进展并指出磁化率各向异性最大轴和最小轴的方位和倾伏均与沉积→固结期风向变化密切相关。黄土磁组构结果与利用各种统计方法计算出的古风向在多个剖面与现代夏季风方向相似,由此推论黄土是冬季风带来的沙尘在经历夏季风携带的降雨洗礼后才固结而成。而在黄土之下的红粘土地层中的初步研究发现磁组构显示明显的西风带沉积特征,指出这一现象将在今后研究中继续深入探讨。