松山-布容地磁极性倒转在黄土高原东南缘记录的可靠性探讨

中国黄土的剩磁获得机理和Lock-in深度问题是目前黄土古地磁研究的焦点和核心问题之一,它直接关系到黄土时间标尺的精确度和海陆古气候对比的可靠性。文章以黄土高原东南缘三门峡曹村剖面获得的高分辨率古地磁极性界线作为年代控制点,通过黄土-古土壤序列1.1Ma以来的磁气候记录与近年来中、高纬度大西洋ODP/DSDP钻孔中获得的具有高分辨率古地磁年代约束的深海氧同位素记录进行了详细对比分析,提出与传统的海陆对比不同的基于古地磁界线的海陆对比方案:松山/布容地磁极性转换界线记录在曹村剖面S8的顶部,可对应深海沉积的MIS19,而不是前人认为的MIS21。黄土高原不同地区记录东亚冬、夏季风的差异性和变化性可能是全球具同时性的松山/布容地磁极性转换在黄土高原不同地区产出层位不一致性的主要原因,而基于Lock-in模型的天文年代标尺则可能高估了黄土/古土壤的年龄。     

三门峡地区黄土与古季风

位于黄土高原东南缘的三门峡黄土地层,以陕县张汴乡村剖面为其典型代表。厚度１５３ｍ的曹村剖面由上部厚１４５ｍ的黄土地层和下伏红粘土沉积组成,黄土地层为Ｌ１－Ｌ３３的连续风尘沉积。磁性地层研究显示：Ｂ／Ｍ界线位于Ｌ７下部,Ｊ事件位于Ｓ１１／Ｓ１２,Ｏ事件位于Ｌ２３－Ｌ２６,Ｍ／Ｇ界线位于黄土与红粘土界线之上２０ｃｍ处。古季风代用指标的磁化率、碳酸盐及〉３０μｍ的粒度组分均显示了约２．６Ｍａ以来季风变迁     

郑州邙山桃花峪高分辨率晚更新世黄土地层

风成邙山黄土分布于河南郑州西北黄河南岸。黄土序列较完整,初步研究了桃花峪剖面S₂以上黄土地层,S₀、L₁、S₁、L₂和S₂分别厚0.6m、70.8m、9.9m、12.4m和1.0m。特别有意义的是晚更新世马兰黄土厚度巨大,分辨率高。以10cm间距对邙山桃花峪剖面进行了磁化率测量,并与海洋氧同位素时间序列进行对比,按Kukla等的磁化率年龄模式,获得相应的年代时间标尺。对末次冰期黄土以40cm间距进行了粒度分析,不同冰期或冰阶的平均沉积速率和分辨率有很大的差异。特别是末次冰期晚冰阶黄土粒度所反映的冬季风振荡的频率和幅度都超过了格陵兰冰芯记录。邙山晚更新世黄土地层是进行高分辨率黄土地层与短时间尺度过去全球变化研究的极好对象.      

中原邙山黄土地层

位于黄土高原与华北平原过渡带上的中原黄土地层,以邙山赵下峪剖面为其典型代表。据光释光和热释光测年及磁性地层研究结果,该剖面从邙山塬面至黄河河床出露S₀-S₁₀黄土-古土壤序列,总厚度172.1m,B/M界线记录于S₈古土壤层顶部,以厚层晚更新世S₁古土壤(15.7m)和巨厚L₁黄土(77.3m)为其特色。赵下峪剖面上末次间冰期以来的平均沉积速率明显增大,其中以末次冰期晚冰阶L₁LL₁黄土的沉积速率最大,高达34.5mm/a。在邙山黄土堆积过程中,倒数第二冰期末(相当于L₂顶部),约150ka B P,发生了风尘沉积速率的突变,其原因是此时黄河贯通三门峡东流,给风尘源区带来丰富的物质。同时赵下峪剖面的磁化率曲线所示,黄土-古土壤的磁化率强弱,并不简单地反映夏季风强度,也要受到沉积速率变化的影响。      

汉江流域郧县盆地柳陂酒厂和吴家沟旧石器遗址的年代学初步研究

近些年来较多旧石器遗址逐渐在秦岭南麓汉江流域被发现和研究,其中少数遗址开展了测年研究工作,研究揭示出这些遗址年代横跨了早、中和晚更新世,但总体而言年代序列仍显薄弱。基于磁性地层学、黄土-古土壤序列和释光定年法在第四纪黄土堆积中的成功应用,我们采用这3种方法组合的综合定年策略对汉江流域郧县盆地内的柳陂酒厂和吴家沟旧石器遗址进行了测年研究。柳陂酒厂遗址剖面深度为18.0 m,其0.6 m、 0.8 m和1.1 m处的释光年代分别为126±8 ka、 145±15 ka和154±11 ka,因此该遗址上层石器文化层的年代为0.15～0.13 Ma;在剖面13.5 m处发现了B/M地磁极性倒转,同时结合磁化率曲线和野外地层,以及与黄土高原洛川剖面黄土-古土壤序列对比情况,我们推断下层石器文化层处于S₇古土壤层,年代约为0.78～0.71 Ma。吴家沟遗址剖面深度为9.0 m,在6.2 m处也出现了B/M地磁极性倒转,同样与黄土高原洛川剖面黄土-古土壤序列对比,我们推断其石器文化层也处于S₇古土壤层,年代与柳陂酒厂遗址下层石器文化层同期,约为0.78～...     

汉江流域郧县盆地柳陂酒厂和吴家沟旧石器遗址的年代学初步研究

近些年来较多旧石器遗址逐渐在秦岭南麓汉江流域被发现和研究,其中少数遗址开展了测年研究工作,研究揭示出这些遗址年代横跨了早、中和晚更新世,但总体而言年代序列仍显薄弱。基于磁性地层学、黄土-古土壤序列和释光定年法在第四纪黄土堆积中的成功应用,我们采用这3种方法组合的综合定年策略对汉江流域郧县盆地内的柳陂酒厂和吴家沟旧石器遗址进行了测年研究。柳陂酒厂遗址剖面深度为18.0 m,其0.6 m、 0.8 m和1.1 m处的释光年代分别为126±8 ka、 145±15 ka和154±11 ka,因此该遗址上层石器文化层的年代为0.15～0.13 Ma;在剖面13.5 m处发现了B/M地磁极性倒转,同时结合磁化率曲线和野外地层,以及与黄土高原洛川剖面黄土-古土壤序列对比情况,我们推断下层石器文化层处于S₇古土壤层,年代约为0.78～0.71 Ma。吴家沟遗址剖面深度为9.0 m,在6.2 m处也出现了B/M地磁极性倒转,同样与黄土高原洛川剖面黄土-古土壤序列对比,我们推断其石器文化层也处于S₇古土壤层,年代与柳陂酒厂遗址下层石器文化层同期,约为0.78～...     

基于光释光测年的东海嵊山岛风尘黄土环境敏感粒度组分研究

以东海岛屿嵊山岛约2.75 m厚的风尘黄土剖面为研究对象,基于光释光测年建立的时间标尺,通过沉积粒度和环境磁学等分析,与黄土高原典型黄土以及东部下蜀黄土进行对比,探讨该地区晚更新世古气候特征。光释光测年结果显示,嵊山岛黄土沉积始于约51 ka,对应于末次冰期。黄土沉积粒度参数和磁学参数分析结果显示,与西北黄土相比,嵊山岛黄土的频率分布曲线呈"三峰分布",磁化率值偏大,波动幅度也较大。进一步运用粒级-标准偏差法提取环境敏感粒级组分,即细颗粒组分（< 23 μm）和粗颗粒组分（>23 μm）,分别代表该地区两种主要的粉尘搬运与沉积风力系统,可用于指示黄土沉积的阶段性特征。黄土粗细粒级环境敏感组分及环境磁学的变化揭示约49~35 ka期间研究区逐渐干旱化的气候历史,记录了末次冰期以来该地区古气候环境的演变过程。     

山西平陆两个黄土剖面及古气候重建

对黄河三门峡北岸的山西平陆庙下、阳凹两个黄土剖面研究结果表明,S6、S1的磁化率值较黄土高原明显偏高,S5~S2的磁化率值则相对偏低,L7~L2的磁化率值也表现出较低值,与黄土高原内部L9磁化率值相近。另外,S5~L5地层厚度较大。把两剖面磁化率曲线与曹村剖面黄土-古土壤序列磁化率曲线、深海氧同位素曲线、北半球65°N太阳辐射变化曲线进行对比后表明,两剖面磁化率曲线反映的气候变迁,在0.1Ma尺度上与黄土高原内部基本相同,反映出与地球轨道要素变化控制的太阳辐射变化诱导的全球冰期-间冰期气候旋回的一致性;但并不是简单的一一对应关系,表现在地层厚度较大、磁化率值相对较低。其原因可能有4个:一是粉尘堆积速率不同,二是受流水侵蚀,三是物质来源有别,四是局地的成壤条件差异。     

黄土高原与伊犁黄土磁学特征对比及启示

近30年来世界黄土磁学性质及其古气候意义研究取得了重大进展,并提出了"成壤说"和"风速论"两种主要的磁化率增强模式。由于两种模式是针对特定地区黄土地层的磁学性质变化规律提出的,其应用范围有限,然而模型描述的影响磁化率的增强因素是否可能普遍适用于黄土地层?近些年来的研究结果倾向于肯定这种假设。本研究选取黄土高原和伊犁地区黄土进行磁学分析进一步探讨这个假设存在的可能性。磁化率测量结果发现伊犁地区的古土壤/黄土层与lf曲线的峰/谷对应关系不明确,且分布范围和平均值的差别小,区别于黄土高原。岩石磁学分析结果表明黄土高原和伊犁地区黄土/古土壤地层的磁学性质受磁铁矿(和磁赤铁矿)控制,细粒磁性矿物和低矫顽力矿物对地层总体磁性的贡献与成壤强度呈正相关关系|区别在于黄土高原黄土的磁性矿物含量与地层成壤强度呈现良好正相关关系,伊犁黄土中磁性矿物含量与成壤强度无明确相关关系,且总体高于黄土高原黄土。后者的细粒磁性矿物和低矫顽力矿物百分比含量显著高于伊犁黄土。研究结果表明两种磁化率增强因素在黄土中是普遍存在的,在不同环境下两种因素对磁化率的贡献不同,因此磁化率在不同的环境下具有不同的环境指示意义,磁化率作为降水量的代用指标并不适用于所有黄土剖面。相比较而言,反映细粒磁性矿物和低矫顽力矿物百分比含量的磁学参数以及反映粗粒磁性矿物含量的磁学参数更适合于古气候研究。     

邙山黄土L5以来的常量元素地球化学特征及其对物源的指示意义

晋豫间的三门峡谷曾是黄河东流入海的最后一道屏障,地处黄河三门峡段下游的邙山黄土,中更新世晚期以来沉积厚度近100m,远大于洛川、白水等地典型黄土剖面的同期堆积。前人从沉积速率、粒度等方面进行研究,推测邙山黄土堆积可能源于三门峡段下游的冲积物,并以此作为三门峡贯通的证据。本文对L₅以来的邙山、三门峡及其上游等黄土以及S₂前后的邙山上游沿黄冲积物（邙山上游黄河现代砂及黄河两岸阶地冲积物）进行了常量元素测试,并与洛川、白水等典型黄土的地球化学特征进行了对比。结果表明,与洛川黄土相比,邙山黄土明显富SiO₂贫Al₂O₃,在Na₂O等活动元素含量差异显著;CIA值及A-CN-K图解也显示,邙山黄土的化学风化程度明显偏低,处于初等化学风化作用阶段;邙山黄土具有较高的SiO₂/Al₂O₃、SiO₂/TiO₂和TiO₂/Al₂O₃,反映其粒度较粗,石英含量较高;元素地球化学特征显示,邙山黄土与洛川等典型黄土的物源可能并不完全一致,而与沿黄冲积物存在较为显著的相关关系,暗示邙山黄土可能相当一部分来自近源冲积物;UCC标准化图解显示,沿黄冲积物在S₂前后多数元素含量迥异,而邙山黄土元素地球化学特征在S₂前后也出现了显著变化。上述现象表明,200ka左右可能是邙山黄土沉积、河流沉积的重大转型期。用三门峡贯通来解释可能比较合理,即大约200ka前后,溯源侵蚀导致三门峡贯通,巨量水砂下泄并堆积在邙山附近形成广阔的冲积平原,强劲的冬季风扬起冲积物并堆积于邙山,形成现今所见邙山黄土厚度、粒度、沉积速率以及元素地球化学特征突变的现象。

     

Sanmenxia Loess and Paleoenvironmental Change

INTRODUCTIONThe Sanmenxia area is located at the SE marginof the Loess Plateau,where a thick-layered loess de-posit developed(Fig.1).Previous research has al-ready been carried out on some loess stratigraphy inthe area(Teng,1988;Xie and Jiang,1987;Yue,1985,1984),which concentrated on petrostratigra-phy and magnetostratigraphy.Further environmentalinvestigation has not yet been pursued.After the ge-ological survey(Zheng et al.,1992;An et al.,1989;Ding and Liu,1989),more integrated str…     

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。     

中原邙山黄土地层划分的讨论

地层时代和地层划分研究一直是基础性、先导性工作,随着科学研究的深入和材料的丰富,地层划分不断被重新认识。黄土地层时代和划分主要依靠OSL、14C、古地磁和磁化率的对比。中原邙山因发育巨厚的马兰黄土而闻名中外,但地层划分却出现了不同的认识。早期对赵下峪剖面的研究认为L₁层厚98 m,并发育L₁SS₁弱古土壤层;剖面底部出露最老地层为S₁₀层。后来的观点把早期的L₁层划分为L₁、S₁、L₂层,剖面底部出露最老地层为S₁₁层。通过对B/M界线进行详细的古地磁研究,剖面上部补充年代测试样品,结合已有测年结果,分析认为早期对L₁的划分和对剖面最老地层的确认是正确的,但B/M界线位置划分有误;而后期的研究对B/M界线位置的划分是正确的,但把底部最老地层划分为S₁₁是不当的,同时把马兰黄土中弱古土壤层L₁SS₁划分为S₁也是不合适的。地层对比表明,邙山黄土发育了S₀—S₁₀黄土—古土壤序列,B/M界线位于L₈下部。      

The rare earth element compositions of sediments from the loess tableland in the Liyang Plain,southern China: implications for provenance and weathering intensity

To identify the weathering intensity and to deduce the provenance of sediments (black-brown soil and loess) from the loess tableland in the Liyang Plain is of great importance for understanding the development and origin of civilization of this critical region in China. The geochemical results show similar REE distribution patterns among sediments sampled from the YC profile in the Liyang Plain, reticulated red soils from the Dongting lake area, Xiashu loess in Zhenjiang, and loess from the Loess Plateau in China. These similarities imply a single provenance, from dust storms. REEs, especially the LREE/HREE ratio and Eu anomaly, can trace weathering intensity. Higher LREE/HREE ratios, and remarkably Eu anomalies, are present in the top loess (L₀), Lower LREE/HREE ratios and insignificant Eu anomalies are present in black-brown soil (S₀*) from the Liyang Plain. These demonstrate that the black-brown soils have undergone a lower intensity of weathering than the loess of YC profile. Moreover, CIA values for sediments from the YC profile provide powerful evidence to support the above result. Comparisons of analyses of the REE contents of sediments from the YC profile, of reticulated red soils from the Dongting Lake area, Xiashu loess from the Yangtze River, and loess from the Loess Plateau, clearly show the weathering intensity decreases according to the following sequence: reticulated red soil from the Dongting Lake area > sediments of YC profile from the Liyang Plain, which formed from dust storms ≈ Xiashu loess from lower reach of the Yangtze River > loess from the Loess Plateau.     

黄土高原南部晚更新世黄土地层划分、显微结构及力学性质特征

黄土高原南部晚更新世黄土地层包括三层黄土（L₁¹、L₁²、L₁³）和三层古土壤(S₀₁、S₀₂、S₁),共六个层次。Q₄/Q₃界线划在S₀/L₁¹界面上,年龄约为10000aB.P.;Q₃/Q₂界线划在S₁/L₂界面上,年龄约为120000aB.P.。在区域上自北向南,晚更新世黄土的显微结构由微胶结结构组合逐渐过渡为半胶结结构组合,直到胶结结构组合,黄土的力学性质相应地由差变好。在剖面中自上而下,黄土的显微结构类型与其力学性质指标之间亦存在着上述变化规律。研究结果表明,黄土的显微结构类型作为评价黄土工程性质的一种简便方法大有在工程实践中推广使用的前景。     

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。