南京下蜀黄土记录的250~100ka期间的环境演化信息

下蜀黄土记录了东亚季风环境演变的重要信息,是全球气候变化研究的重要载体。通过对南京仙林(XL)剖面下蜀黄土地球化学元素、风化指标和磁化率指标的综合分析,讨论了南京下蜀黄土的化学风化程度及沉积环境。研究结果表明,南京下蜀黄土的常量元素与上陆壳化学组分接近,显示其物质来源比较稳定,在堆积以前经历了充分的混合。XL地区的沉积环境比洛川黄土沉积环境要湿润,与洛川古土壤、镇江下蜀黄土的沉积环境接近,处于较为湿润条件下形成的中等风化阶段。在250~100ka期间,XL剖面的沉积环境经历了冷干-暖湿-冷湿-暖湿的变化特征。同时,长江中下游地区在此期间具有风化成壤作用逐渐增强、气候逐渐暖湿、东亚夏季风逐渐增强的特点。     

末次间冰期以来黄土古土壤容重特征

通过洛川剖面和白草塬剖面末次间冰期以来黄土古土壤容重序列的建立,对比磁化率、粒度及深海氧同位素分析发现,六盘山东西两侧不同气候区黄土古土壤具有不同的容重值,其成因亦不同。六盘山以东半湿润半干旱气候区黄土古土壤容重值受成壤作用影响,主要由夏季风控制;而六盘山以西半干旱气候区容重值受沉积物粒度影响,主要受冬季风控制。并且在空间上自黄土高原西北向东南容重值呈变大趋势。     

南京下蜀土的岩石磁学特征

对南京附近的下蜀土进行了岩石磁学测定，通过磁化率各向异性测量研究了它的沉积磁性组构特征，下蜀土的各异向性很不明显，各向异性废Ｐ小于水成岩的Ｐ值（＞１．０２），且与困面理度Ｆ高度相关，与磁线理度Ｌ相关不明显，这种特征与中国中部风成黄土极相似。对新生圩剖面进行的磁化率测量发现用化率曲线上有７个旋回的波峰、波谷变化，这与剖面中的古土壤－黄土系列相一致，说明下蜀土的剖面磁化率同样可以作为地层划分与对比，反映古气候冷暧变化的物理参数。对典型下蜀土样品进行的低温磁化率测量揭示出古土壤和黄土的成颗粒的构成不同，古土壤以超顺磁质为主，黄土以顺磁质为主。细小磁颗粒在古土壤中的积聚可能与古土壤的发育及古气候的暧湿程度有关。     

南京地区下蜀黄土磁性地层年代与古环境变化

通过对南京江北泰山新村下蜀土剖面所采的144个样品和南京江南燕子矶下蜀土剖面所采的467个样品所进行的古地磁测年、磁化率测量和粒度测定,建立了南京地区下蜀黄土地层220kaB.P.以来较精细的时间标尺;在此工作基础上,将南京下蜀黄土堆积所记录的环境信息同北方经典黄土、深海沉积氧同位素记录进行了对比,发现燕子矶剖面磁化率曲线能够与深海沉积氧同位素曲线1—7阶段进行良好的对比,两者之间的细节变化具有一致性,其中S0表现为高值,可与氧同位素曲线阶段1对比,为一高温期;L1可以划分为两层黄土(L1LL1、L1LL2)和一层弱发育的古土壤(L1SS1),L1LL1和L1LL2可与阶段2和4对比,L1SS1可与阶段3对比;S1古土壤层由3个古土壤亚层(S1SS1、S1SS2、S1SS3)和2个弱成土亚层(S1LL1、S1LL2)叠置而成,磁化率曲线具有明显的三峰夹两谷形式,正好可与氧同位素阶段5对比,表明这一时期的古气候特点是在湿热的背景下有两次干冷波动,其中S1SS1、S1SS2、S1SS3分别对应于5a、5c、5e,S1LL1、S1LL2对应于5b、5d;L2黄土磁化率曲线整体呈谷形,但中下部有一次峰,下部磁化率偏高,与阶段6的曲线特征相吻合;S2古土壤层未见底,目前获得的磁化率曲线特征可与7a和7b对比。以上研究结果确立了江南风尘堆积的古气候全球变化意义。     

黄土塬竖井剖面黄土-古土壤碳同位素记录特征

选取位于黄土高原中部西峰和洛川塬面中心地区,分别开挖一个竖井获得L2以来连续黄土-古土壤沉积序列的剖面,并对剖面样品的总有机碳、无机碳酸盐的碳同位素组成进行分析.结果显示黄土-古土壤的有机质碳同位素变化与前人对天然剖面的研究结果一致,同时也注意到黄土-古土壤序列有机碳δ813Corg与无机碳酸盐δ13Ccarb有相似的变化趋势,两者在统计学分析意义上均呈显著正相关关系,西峰塬和洛川塬的相关系数分别为r=0.615和r=0.314,a<0.01,该结果与以往对黄土高原塬面边缘天然露头剖面获得有机碳与总碳酸盐碳同位素呈反相关趋势的结论不一致.对于这种现象的初步解释可能是:(1)来自后期的改造作用:由于黄土沟谷出露的天然剖面多发生在雨水冲刷黄土塬面所切割形成的沟谷两侧,这样天然剖面处于一个开放或半开放的环境,其表层至某一深度受外界水热环境和气体交换影响黄土中的无机碳酸盐;(2)同时黄土-古土壤竖井剖面也可能受土壤CO2分压的影响造成土壤次生碳酸盐的形成而导致同位素变化趋势的复杂性;(3)采样点区域性的差异.结果表明,深入研究不同地区塬面竖井剖面黄土-古土壤碳同位素组成并与相应地区的天然剖面碳同位素组成进行对比,将有助于更准确地理解黄土-古土壤碳同位素所记录的古植被和古气候变化历史.     

氨基酸分析结果与第四纪气候旋回

样品采自陕西洛川、新疆新源坎苏黄土-古土壤系列和新疆柴窝堡盆地CK-(?)钻孔湖相沉积物。氨基酸分析结果与氧同位素记录进行对比,发现古土壤及湖相沉积层位的氨基酸总量偏高并与氧同位素的奇数阶段相对应,反映较为温暖湿润的气候环境;反之,在黄土和洪积或冲洪积层位的氨基酸总量偏低并与氧同位素的偶数阶段相对应,反映相对干冷的气候环境。说明氨基酸总量在垂直剖面的变化,在一定程度上有间接指示古气候的意义。     

黄土中钙结核的碳氧同位素研究(二)碳同位素及其古环境意义

从洛川黄土剖面离石黄土各层古土壤中钙结核的碳同位素分析结果，探讨了钙结核碳同位素变化所反映的古土壤形成时的植被状况，还借助于“干燥度”，结合由钙结核氧同位素变化所获得的古温度资料，估算了各层古土壤形成时长时段的年平均降水量。所得结果表明，各层古土壤形成时温度和湿度状况有更复杂的变化。大部分古土壤形成时的年平均降水量与现代相差不多(增幅在５０ｍｍ左右)，但发育最好的Ｓ５形成时，年平均降水量超过现在约２００ｍｍ。古土壤的碳氧同位素能很好指示古环境，但研究工作还有待深入。     

丰宁黄土-古土壤剖面常量元素地球化学特征

丰宁滦河上游的河谷地带有多处黄土堆积,由于该地区黄土分布零星、厚度较小,在以往的研究中却很少引起人们的关注,然而该地区黄土堆积是河北坝上地区环境演化和气候变化的重要地质记录.为了探讨该地区黄土的成因、物源以及化学风化强度,选取代表性的黄土-古土壤剖面77个样品进行了常量元素分析,并与已知典型风成堆积物的地球化学元素特征进行对比.结果表明:(1) 丰宁剖面的主要常量元素(SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃)之和以及UCC(Upper Continental Crust)标准化曲线均与典型风成堆积物具有较好的相似性, 表明丰宁黄土和古土壤为风成成因;(2) 丰宁黄土处于初等化学风化阶段,古土壤则进入了中等化学风化阶段.与典型风成堆积物相比,化学风化强度序列为:宣城风成红土＞＞西峰红黏土、镇江下蜀土＞丰宁古土壤、洛川古土壤＞洛川黄土＞丰宁黄土;(3) 常量元素迁移特征表明丰宁黄土和古土壤的化学风化已完成了早期去Na、Ca阶段,并进入到了中期去K阶段;(4) 丰宁黄土、古土壤的K₂O/Al₂O₃和Fe₂O₃/Al₂O₃比值与洛川黄土、洛川古土壤、镇江下蜀土、西峰红黏土较为接近,表明这些风成堆积物可能具有相似的源区.而TiO₂/Al₂O₃比值小于其他风成堆积物, 指示丰宁剖面具有其他物源.      

六盘山东西两侧黄土古土壤容重的特征及其古气候指示意义

为了进一步了解黄土古土壤容重的特征及其与东亚季风演化的关系,建立了洛川剖面250 ka以来、白草塬剖面140 ka以来黄土古土壤容重序列,并与磁化率、粒度及深海氧同位素对比分析,发现六盘山东西两侧不同气候区黄土古土壤容重具不同的特征和受控因素, 指示了不同的古气候意义。六盘山以东半湿润半干旱气候区容重值受成壤作用影响,容重指标主要由夏季风控制,可作为夏季风演化的替代性指标。而六盘山以西半干旱气候区,容重值受沉积物粒度影响,主要由冬季风控制,可作为冬季风演化的替代性指标。与灵台和三门峡地区黄土古土壤容重值对比,发现空间上由西北向东南容重值呈变大趋势,进一步表明了不同气候区的冬夏季风对容重指标的不同影响。     

黄土中钙结核的碳氧同位素研究（二）碳同位素及其古环境意义

从洛川黄土剖面离石黄土各层古土壤中钙结核的碳同位素分析结果，探讨了钙结核碳同位素变化所反映的古土壤形成时的植被状况，还借助于“干燥度”，结合由钙结核氧同位素变化所获得的古温度资料，估算了各层古土壤形成时长时段的年平均降水量。所得结果表明，各层古土壤形成时温度和湿度状况有更复杂的变化。大部分古土壤形成时的年平均降水量与现代相差不多（增幅在５０ｍｍ左右），但发育最好的Ｓ５形成时，年平均降水量超过现在约２００ｍｍ。古土壤的碳氧同位素能很好指示古环境，但研究工作还有待深入。     

黄土中钙结核的碳氧同位素研究(一)氧同位素及其古环境意义

稳定同位素分析已日益广泛用于对古环境的研究，成为一种十分重要的手段。本文从洛川离石黄土古土壤中钙结核的氧同位素组分分析结果，探讨了将钙结核δ^１８Ｏ值转化为古土壤形成时古温度的途径。指出此方法有良好的应用前景，但需要积累大量资料，用统计的方法才能获得可靠的结果。洛川离石黄土中各种古土壤形成时的地表年平均温度都比当地现在的温度要高。发育最好的Ｓ,形成时高出约５℃。用氧同位素组分推算的古温度与其他方法得出的结果可互相比较，但也略有差异。     

黄土中钙结核的碳氧同位素研究（一）氧同位素及其古环境意义

稳定同位素分析已日益广泛用于对古环境的研究，成为一种十分重要的手段。本文从洛川离石黄土古土壤中钙结核的氧同位素组分分析结果，探讨了将钙结核δ１８Ｏ值转化为古土壤形成时古温度的途径。指出此方法有良好的应用前景，但需要积累大量资料，用统计的方法才能获得可靠的结果。洛川离石黄土中各种古土壤形成时的地表年平均温度都比当地现在的温度要高。发育最好的Ｓ５形成时高出约５℃。用氧同位素组分推算的古温度与其他方法得出的结果可互相比较，但也略有差异。     

靖远黄土剖面磁性地层的初步研究

曹岘黄土剖面位于甘肃省靖远县,系黄河中游六级阶地黄土堆积,厚约505m,含33层古土壤,系黄土-古土壤系列,是目前已知世界上最厚的黄土剖面。作者对该剖面进行了古地磁学研究,结果表明:曹岘黄土剖面含布容正极性时和松山反极性时,B/M 界线位于L₈中部,加拉米洛正极性亚时位于L₁₀—L₁₃,位置。曹岘黄土堆积始于1.40MaB.P.,该黄土剖面可以与兰州、洛川和蓝田等黄土剖面对比。     

江西九江红土堆积的粒度特征及成因研究

在南方红土的研究中, 区分不同地区红土地层的成因类型是研究区域古环境演化的关键。以江西九江红土剖面为例, 通过系统的粒度分析, 并与西峰黄土、古土壤样品及代表性河、湖相沉积的粒度特征进行对比, 结果表明, 九江红土与西峰黄土、古土壤样品具有相似的粒度分布特征, 而与河、湖相沉积有较大区别。其中, 九江剖面上部的下蜀土与西峰黄土粒度特征相近, 而剖面下部的网纹红土与西峰古土壤样品更为相似, 表明江西九江红土堆积与中国北方黄土一样属于风尘堆积。研究成果为古环境信息的进一步提取奠定了基础。      

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。     

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。     

山西襄汾敬村沟更新统剖面磁性地层学研究及其与丁村组的对比

对山西襄汾敬村更新统剖面黄土—古土壤的系统古地磁学研究表明,磁化率曲线与洛川黄土—古土壤磁化率标准曲线有较好的对应关系。这种对应关系由极性测量结果进一步证实。根据这一对应关系可推断,敬村剖面底部微红土及其下的砂砾层年代应老于1000ka。这一研究结果也可与距其1km外具有类似接触关系、年代有争议的丁村遗址进行磁性地层学对比。     

新疆伊犁黄土化学风化特征及其控制因素

       通过对伊犁盆地昭苏黄土剖面元素地球化学分析,结合与黄土高原典型第四纪风成堆积洛川剖面的对比,对伊犁黄 土常量元素分布规律及化学风化特征进行初步研究发现,伊犁昭苏剖面黄土和古土壤主要元素含量具有较好的一致性,暗 示着沉积后两者所经历的风化作用相似。与黄土高原相比,伊犁黄土和古土壤除CaO,MgO和Na2O,P2O5分别出现较大程度的 富集和较小程度的亏损外,其它常量元素含量的变化趋势基本一致;CIA指数、Na/K比值及A-CN-K图解显示伊犁黄土和古土 壤均经历了低等强度的化学风化作用,弱于黄土高原的洛川黄土及古土壤,黄土和古土壤风化分异作用不明显。气候条件 尤其水热组合模式（降水、温度和蒸发量等）对伊犁黄土化学风化的起着重要的制约作用。     

洛南黄土有机碳同位素组成及其与洛川、西峰黄土对比

以往黄土-古土壤碳同位素的研究主要集中在东亚季风控制的干旱-半干旱黄土高原中北部地区,而对于秦岭南部暖温带季风性半湿润气候区黄土-古土壤序列有机碳同位素的研究鲜有报道。对比两种气候条件下的黄土有机质碳同位素组成可更广泛和深入地认识黄土碳同位素所指示的生态环境变化。为此,本研究选取了位于秦岭南麓的洛南上白川、刘湾两剖面,剖面厚度分别为74m和10m,以20cm间距采集上白川剖面38个样品,刘湾剖面51个样品。采用高温灼烧氧化法对全部样品有机质碳同位素组成进行测定,并将结果与黄土高原中部洛川和西峰剖面有机质碳同位素进行了对比。结果表明：  上白川剖面有机碳同位素( δ¹³C_org.)的变化范围为-24.43‰～-21.30‰,刘湾剖面的变化范围为-24.70‰～-20.52‰,洛川剖面的变化范围为-23.37‰～-18.72‰, 西峰剖面的变化范围为-23.68‰～-19.47‰。末次间冰期位于半湿润地区的上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值较半干旱地区洛川、西峰剖面偏负1‰～2‰,即上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值分别较洛川剖面的峰值偏负1.8‰和1.9‰,较西峰剖面的峰值偏负1.3‰和1.4‰。因此,该区的植被覆盖应是以C₃植物为主的C₃和C₄混合草原植被类型;   从整体上来看,洛南剖面古土壤层碳同位素较相邻黄土层的碳同位素偏正,因此,古土壤形成时期C₄植被相对比例增加。末次间冰期洛南上白川和刘湾剖面有机碳同位素峰值较洛川、西峰剖面的峰值偏负1‰多,表明受东亚季风控制的半干旱-半湿润的黄土区,暖季节降水对C₄/C₃植被相对比例增加的趋势和幅度均具有明显的影响,主要表现在暖季节降水的增加有利于C₄植被相对比例的增高,同时降水的季节性分布和/或降水量的增多影响土壤有机碳同位素所记录的C₄植被相对比例及其增加幅度。