洛川黄土记录的最近2500ka东亚冬夏季风变化周期

对厚约１４０ｍ的陕西洛川坡头村黄土剖面进行间距３～１０ｃｍ的系统采样,测量了全部样品的磁化率和粒度,选择〉３０μｍ颗粒百分含量和磁化率分别作东亚冬,夏季风强度变化的替代性指标,以新建立的时间标尺为基础,分析了最近２５００ｋａ以来东亚季风变化的周期特征。结果表明,第四纪东亚冬,夏季风变化时间序列包括含有１００ｋａ,４１ｋａ和２３ｋａ地球运动轨道要素变化的周期,同时包含有约８０ｋａ,５６ｋａ和３０ｋａ     

最近13万年以来洛川黄土剖面中固定铵态氮的古气候意义

对13万年以来洛川黄土-古土壤序列中固定铵态氮进行了分析.末次间冰期S1古土壤中固定铵态氮含量最高,其次为冰后期S0古土壤,末次冰期形成的马兰黄土最低;而且,固定铵态氮的分布在马兰黄土中也能体现出三次小的低-高值的波动特征.洛川黄土13万年以来固定铵态氮的分布与磁化率和<2μm组分的分布相似.在此基础上,利用马兰黄土中粒度与固定铵态氮的相关关系,计算了S1古土壤中固定铵的分布,并与实测结果进行了对比,推测S1古土壤中固定铵态氮有轻微的损失,尽管如此,S1古土壤中固定铵态氮含量仍然高于黄土.鉴于黄土-古土壤序列中固定铵态氮的分布与粉尘粒度有密切的关系,能与气候变化较好地对应,它可视为反映黄土高原区东亚冬季风强-弱周期性变化较好的替代性指标.     

洛川黄土地层定年的一个模式及其初步应用

选择黄土中２～１６μｍ的颗粒作为沉积速率相对稳定的大气粉尘沉降组分，根据黄土粒度变化与沉积速率变化的相关性，设计了以下的年代学模型:Ｔｍ＝Ｔ１＋（Ｔ２－Ｔ１）（∑ｍ_ｉ＝１ＣｉＨｉ）/（∑ｎ_ｉ＝１ＣｉＨｉ）以黄土地层中根据热释光和古地磁极性倒转点获得的绝对年代作为时间控制点，利用上面的模式对洛川第四纪黄土地层的年代进行了计算，结果表明该模式可以用于黄土高原中部黄土地层的精细定年。     

最近13万年以来洛川黄土剖面中Porg/Pinorg分布及其古气候指示意义

对末次间冰期以来洛川黄土进行了有机磷／无机磷(Porg／Pinorg)比值测量。结果表明，黄土中Porg／Pinorg比值的分布主要受降水量和温度的影响，是有机磷和无机磷在不同时期随气候变化相互转化的结果。此指标的变化与黄土—古土壤的变化大致相关，与洛川黄土磁化率曲线相一致，与深海氧同位素可进行很好的对比。此比值与夏季风强弱程度乃至与全球气候变化有密切的联系。Porg／Pinorg比值可作为一种反映古气候环境变迁的新指标。     

YTT事件在洛川黄土中的记录:来自固定铵和速效钾的证据

Toba火山活动是第四纪最大的火山事件,其中最年轻的约0．074Ma的火山活动被称为YTT事件（The Youngest Toba Tuff）。已有的研究表明,YTT事件对第四纪的环境气候变化具有重要的影响,黄土S1／L1界面处的磁化率和粒度等因子突变所反映的夏季风迅速回撤可能响应了这一事件。对洛川黄土S1／L1界面处的固定铵和速效钾进行了研究,结果表明,YTT在洛川黄土S1／L1界面处有很清楚的记录,具体表现为固定铵和速效钾的特殊异常。固定铵的异常主要记录了YTT事件所产生的酸雨沉降,速效钾的异常则是由于YTT微细火山灰尘在黄土剖面及其广阔的物源区伴随酸雨沉降的结果,厚达1m的异常带表明末次冰期冬季风逐渐强盛和南移的过程。     

YTT事件在洛川黄土中的记录:来自固定铵和速效钾的证据

Toba火山活动是第四纪最大的火山事件,其中最年轻的约0.074 Ma的火山活动被称为YTT事件(The Youngest Toba Tuff).已有的研究表明,YTT事件对第四纪的环境气候变化具有重要的影响,黄土S1/L1界面处的磁化率和粒度等因子突变所反映的夏季风迅速回撤可能响应了这一事件.对洛川黄土S1/L1界面处的固定铵和速效钾进行了研究,结果表明,YTT在洛川黄土S1/L1界面处有很清楚的记录,具体表现为固定铵和速效钾的特殊异常.固定铵的异常主要记录了YTT事件所产生的酸雨沉降,速效钾的异常则是由于YTT微细火山灰尘在黄土剖面及其广阔的物源区伴随酸雨沉降的结果,厚达1 m的异常带表明末次冰期冬季风逐渐强盛和南移的过程.     

中国黄土环境研究的新进展

本文概述了中国黄土气候旋回划分，气候变化周期，黄土地层气候划分与深海沉积氧同位素曲线的对比，传统第四纪冰期划分与黄土地层气候旋回差异的原因，介绍了红褐色古土壤淀积层和古土壤类型研究的新成果，黄土形成与演变的新模型，评述了黄土石植被研究的新进展和今后黄土环境研究的趋势。     

洛川黄土剖面中蛋白石的发现及其意义

洛川黄土剖面位于陕西省中部,洛川县城南5km 的坡头村附近。该剖面厚度大、地层发育较完整,系第四纪(Q₃—Q₁)风成堆积黄土中的典型剖面。前人从多方面进行过广泛深入研究。黄土的主要矿物成分为石英、长石和/或云母、方解石。在物质成分研究中提到过50多种矿物,但未涉及蛋白石。在黄土的风化成土作用研究中提到“植物蛋白岩偶见”(刘东生等,1985),但未作蛋白石矿物学工作。笔者这次发现的蛋白石,作了较多的矿物学研究。     

黄土高原晚更新世的植被与气候环境

在被认为孢粉贫乏的黄土中分析出了大量孢粉,首次作出了黄土地层的孢粉浓度图式。根据10余个剖面上孢粉组合的变化,阐明了晚更新世的植被与气候在时间上演变与空间上分布的规律,证明了各地植被在时间上的演变韵律十分相似,说明它们同受全球气候变化的控制,但在同一时期各地植被不尽相同,此乃局部自然环境差异所致。根据植被变化重建了古气温曲线。      

中国第四纪黄土环境磁学研究进展

中国黄土分布广泛、沉积连续性好,是进行磁性地层研究和重建古环境、恢复古气候的理想材料。中国黄土高原黄土—古土壤序列的环境岩石磁学性质详细地记录了2.5 Ma BP以来古气候和古环境变化的信息,尤其是黄土和古土壤的磁化率作为很好的气候代用指标已得到广泛应用。古土壤磁化率增强成因机制一直在争论中,其中,与气候变化关系密切的成壤作用对古土壤磁化率增强起主导作用的观点已被普遍接受,目前利用不同方法建立了磁化率气候转换函数,从而使重建古降水量和古温度成为可能。     

洛川黄土剖面的粉砂与粘粒比值及粒度旋回

洛川黑木沟黄土剖面发育了一套完整的黄土地层。据剖面百余块标本粒度资料阐述了Kd=(粉砂(0.05-0.01mm％))/(粘粒(<0.005mm)％)的地质及物理意义。它反映了受风化的粉尘粒组与次生粒组之间的消长关系,Kd值变化既受风尘来源区干湿状况或生物气候条件的制约,又受风化成壤作用的制约。因此,Kd值可视为黄土、古土壤生成环境的一个指标。据Mφ(平均值)由粗到细的变化划为一个粒度旋回,全剖面共分11个旋回。每个旋回反映了一定的岩性地层组合及生物气候环境的变化。     

陕西洛川地区全新世中期土壤与气候变化*

在洛川城东全新世中期古土壤剖面中采集了66块样品,利用气量法、磁化率测定、颗粒分析和显微镜观察方法,对土壤层中的CaCO₃含量、磁化率、颗粒成分、微结构进行了分析和鉴定。粒度成分显示洛川中全新世土壤可分为两层,中间为薄层黄土层。实验资料表明,洛川中全新世早期土壤CaCO₃含量低,平均为0.34 ％ ,具有显著淋溶土壤的特征; 小于0.005mm的粘粒含量比马兰黄土高约12 ％ 。粘化层(Bt层)中光性粘土胶膜有一定的发育,而且可见少量块状粘土胶膜存在,表明该层古土壤具有粘粒迁移和粘粒淀积的特征,指示中全新世早期发生的成壤作用比洛川现今成壤作用显著强。由此可以确定,中全新世早期土壤类型应为淋溶褐土, 当时夏季风活动增强,气候比现今明显温湿,年平均降水量至少比现今多100mm余。中全新世晚期古土壤CaCO₃平均含量为2.5 ％ ,淀积型粘土胶膜发育差,以残积粘土为主。中全新世晚期古土壤比早期土壤发育弱,但比该区现代土壤发育强,土壤类型应为典型褐土,当时气候也比现代温湿。中全新世中期6000~5000年间为气候冷干和沙尘暴活动加强的环境恶化期。研究结果对揭示黄土高原中部全新世中期土壤性质和气候变化具有重要意义。     

洛川黄土序列时间标尺的初步建立

对厚１４０ｍ的洛川坡头黄土剖面黄土层以５ｃｍ，古土壤层以３ｃｍ系统采样，全部样品进行了室内磁化率测量。以黄土序列磁化率变化作为古季风气候变化的代用指标，根据第四纪冰期的Ｍｉｌａｎｋｏｖｉｔｃｈ理论，利用轨道调缠绵的方法初步建立了洛川黄支的时间标尺。通过古地磁场倒转时间的检验以及与宝鸡黄土序列时间标尺对比，表明本文所论述的时间标尺适用于该地区古环境演化的研究。     

黄土高原全新世黄土-古土壤演替及气候演变的再研讨

文章从黄土-古土壤的演替规律、黄土再沉积与古土壤埋藏后的次生成壤特殊性,揭示了第四纪生物气候演变的实质。对黄土高原具代表性的现代耕种土壤壤土和黑垆土的研究,揭示了土壤剖面内伏形成环境较现代暖湿的古土壤层;对于土壤剖面上部的覆盖层,证实不仅是人为施加土粪的堆积物,且包含新的黄土沉积物;从土壤发生学观点,埃土与黑垆土称之耕种埋藏型古土壤较合适;通过分辨古土壤剖面层内干旱草原和暖湿型森林植被孢粉共存的矛盾实质,证实黄土高原全新世曾存在茂密的森林和森林草原植被及森林型土壤的发育,并延续到人类历史时期。在第四纪研究中,通常把黑垆土作为全新世代表地层,以S0表示,我们的研究补充提出,根据黄土高原生物气候地带性的分异规律,自南而北,S0应以埃土与黑垆土分别表示,并应在S0层上部划分出Lx,说明气候冷干化的趋向及新一轮黄土沉积期已悄然来临。以上问题的再研讨,对第四纪生态环境演变和当前黄土高原生态环境建设的战略部署,具有重要的理论和实际意义。     

洛川黄土地层的再划分及其L9、L15古环境意义的新解释

洛川剖面的午城黄土是可以在野外进行细分的,洛川的午城黄土含有18层古土壤和18层黄土。其中,S₁₅～S₂₃的土壤组合与前人划分的WS1相当,L₂₄与WL₁相当,S_{24～S28与WS2相当,L29与WL2相当,S29～S32与WS3相当,L33与WL3相当。黄土高原的两个粉砂层L9和L15,虽然形成于第四纪的冷期,但并非代表了第四纪时期最为干冷的气候条件。笔者的解释是:其形成与这两个时期青藏高原及其周边山体的快速隆升导致的沙漠和黄土物源的快速增加有关。特别是1.1MaB.P.前后(L15)的隆起,使中国黄土记录对全球变化的响应显著增强,也正是在这次运动之后,中国黄土古气候记录可以与深海氧同位素很好对比,而此前的午城黄土与深海对比困难}     

洛川黄土-红粘土序列铁氧化物组成及其古气候指示

对洛川黄土、古土壤和红粘土中磁性矿物组成、成因和相关系进行了研究。结果表明:黄土磁性矿物以风尘磁铁矿为主,少量的成土赤铁矿和成土磁赤铁矿;古土壤磁性矿物以成土磁赤铁矿为主,成土赤铁矿次之,少量的风尘磁铁矿和赤铁矿;红粘土磁性矿物以成土赤铁矿为主,风尘磁铁矿和成土磁赤铁矿次之,少量风尘赤铁矿。黄土、古土壤和红粘土磁性矿物组成差异,反映了其形成期不同的古气候特性以及不同气候条件下生物地球化学作用强度的差异。干冷的冰期,黄土弱成土作用形成了以粗颗粒的风尘磁铁矿核 赤铁矿边的磁化率载体。间冰期的温暖湿润的古气候最有利于生物活动,强烈生物活动导致古土壤中大量纳米超细磁赤铁矿/磁铁矿产生,形成以磁赤铁矿为主,风尘磁铁矿核 赤铁矿边为辅的磁化率载体。红粘土成壤期,强降雨强蒸发的长干短湿的高温炎热的古气候使得红粘土化学风化强烈,生物地球化学活动较弱,形成以磁铁矿核 赤铁矿边和磁赤铁矿核 赤铁矿边的磁化率载体。黄土、古土壤和红粘土磁性矿物组成、磁性矿物相关系是其形成期独特的古气候指示。     

洛川黄土堆积粗颗粒变化记录与华北第四纪哺乳动物迁徙关系的初步探讨

黄土高原的黄土是典型的风尘堆积, 气候干冷时期, 西北冬季风加强, 黄土堆积颗粒较粗, 反之较细。据此对洛川黄土-古土壤序列的非碳酸盐粗颗粒(0.10~0.0625mm)进行测试并绘制其变化曲线。结果显示第四纪时期出现过10次冬季风超级强盛事件, 判定这些事件的地质年龄后, 发现它们与欧洲阿尔卑斯山冰期有较好的对应关系, 表明黄土堆积非碳酸盐粗颗粒值可能是极端气候变化事件的替代性指标。第四纪时期, 华北哺乳动物群曾出现4次迁徙事件, 它们与10次冬季风超强事件有一定的联系, 事件对古人类活动也显示了某些影响, 说明极端气候事件与哺乳动物进化有明显的关系, 是值得今后进一步深入研究的领域。     

用87Sr/86Sr研究海平面变化与全球对比问题

综述了近年来国际上在Sr同位素研究应用方面的新成果,着重讨论了如何应用海相沉积岩(物)87Sr/86Sr比值来研究海平面变化和全球对比问题。综合分析表明,海水Sr同位素组成受Sr的来源控制,海水87Sr/86Sr比值随时间变化与海平面变化有内在的联系,高频旋回(时限约2.0Ma)的87Sr/86Sr变化与三级海平面变化相对应。研究认为牙形石是分析Sr同位素组成最理想的样品,用之建立的87Sr/86Sr变化曲线最具全球对比意义。与国外相比,我国在这方面研究成果较少,但从地质条件分析,我国独有的一些地质记录,在古海平面变化和全球对比研究中占据着不可缺少或不可代替的地位,其中扬子地块西南缘二叠—三叠纪界限附近的87Sr/86Sr变化曲线,可以弥补国外一些学者建立的自显生宙以来全球海水87Sr/86Sr变化曲线在该时段存在的“断层”现象。     

全球变化的区域适应研究：挑战与研究对策

全球变化的适应研究不仅将成为今后一个时期内科学研究的重点,而且会成为国际社会关注的焦点。全球变化的适应可理解为人类社会面对预期或实际发生的全球变化的系统功能、过程或结构所产生的影响而采取的一种有目的的响应行为,其核心是趋利避害。对全球变化的适应是人类应对全球变化策略的明智选择,中国经济的快速发展面临全球变化影响的挑战,建议积极开展全球变化的适应研究。