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。     

末次间冰期以来沙漠－黄土边界带的环境演变

沙漠－黄土边界带地处东亚季风边缘，这一地区的风成沉积即古风成砂－黄土－古土壤序列很好地反映了东亚季风环流的演变历史。末次间冰期的沉积（Ｓ１）由三层古土壤和夹于其间的两层黄土组成，可与深海氧同位素阶段５的五个亚阶段（ａ－ｅ）则很好对比。末次冰期的沉积（Ｌ１）由三层古风成砂和夹于其间的两层黄土构成，由此反映了与上述三层古风成砂对应的阶段２、阶段４及阶段３的中期是沙漠－黄土边界带冬季风活动加剧、沙漠扩大的时期。全新世的沉积是由一层草原上（Ｓ０）和其上的流沙组成，但这层流沙是在最近两千年来不合理的人类活动和当地特定风场条件的共同作用下形成，已不具备明显的气候指示意义。     

末次间冰期以来沙漠－黄土边界带的环境演变

沙漠－黄土边界带地处东亚季风边缘，这一地区的风成沉积即古风成砂－黄土－古土壤序列很好地反映了东亚季风环流的演变历史。末次间冰期的沉积(Ｓ１)由三层古土壤和夹于其间的两层黄土组成，可与深海氧同位素阶段５的五个亚阶段(ａ－ｅ)则很好对比。末次冰期的沉积(Ｌ１)由三层古风成砂和夹于其间的两层黄土构成，由此反映了与上述三层古风成砂对应的阶段２、阶段４及阶段３的中期是沙漠－黄土边界带冬季风活动加剧、沙漠扩大的时期。全新世的沉积是由一层草原上(Ｓ０)和其上的流沙组成，但这层流沙是在最近两千年来不合理的人类活动和当地特定风场条件的共同作用下形成，已不具备明显的气候指示意义。     

末次间冰期以来渭南黄土剖面地球化学指标所反映的古气候变化

渭南剖面由全新世土壤Ｓ０，末次冰期黄土Ｌ１及末次间期古土壤Ｓ１和组成。其中，Ｌ１可以进一步划分为三层黄土和两层弱发育的土壤；Ｓ１由三层土壤组成。碳酸盐，游离铁及有机质含旺在渭南剖面上的变化表明上述化学成分可以用作缺气候的替代性指标，并能反映古气候的变化。     

陕西关中晚更新世黄土—古土壤序列特征及其记录的古环境变迁

陕西关中盆地的泾阳南塬和西安东郊席王晚更新世黄土剖面底部的Ｓ１古生境是由４层古土壤及与其相间的两层古土壤构成。这是目前发现的黄土高原晚更新世黄土，古土壤序列保存较好的剖面。两剖面的地层结构，磁化率曲线和地球化学组分反映出了１２个温湿，冷干气候变化阶段可以归纳为６个气候变化旋回。     

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。     

川西高原甘孜黄土地层学

本文初步研究了甘孜黄土地层，实测了甘孜县城西南郊新市区和满地两剖面，它们分别厚２３．７ｍ和２６．０ｍ。根据岩性、磁性地层特征、磁化率、ＣａＣＯ３质量分数测定和热释光测年结果，甘孜黄土可划分为冰后期Ｓ０复合古土壤，末次冰期Ｌ１复合黄土和末次间冰期Ｓ１复合古土壤等３个地层单位。布莱克反向极性亚时记录于底部Ｓ１ＬＬ１黄土中。甘孜黄土沉积始于晚更新世早期，大约为１２０ｋａＢＰ。甘孜黄土的磁化率变化反映了最近１２０ｋａ来的高原季风演化和气候环境变迁，６个磁化率高值段指示了６个夏季风环流增强的时段，６个磁化率低值段则     

山西静乐和陕西榆林地区红色土与黄土-古土壤序列之关系

磁性地层学测量与对比研究表明：（１）静乐贺丰地点的静乐红土即为红色土Ａ层,记录了Ｇａｕｕｓ正极性带,年龄为２．５０～３．００Ｍａ,时代为晚上新世。榆林剖面红土记录了Ｇａｕｕｓ正极性带与Ｇｉｌｂｅｒｔ负极性带,年龄为２．５０～５．００Ｍａ,时代为上新世。（２）静乐剖面红色土Ｂ层相当于黄土—古土壤序列ＷＳ—１,ＷＳ—２,ＷＳ—３或Ｓ１５—Ｓ３２地层段,记录了Ｏｌｄｕｖａｉ与Ｒｅｕｎｉｏｎ正极性带,年龄约１．２０～２．３０Ｍａ,时代为早更新世早期。（３）榆林河沿岸红色土Ｃ带,主体为离石黄土,大致为Ｓ１—Ｌ１５地层段,部分地段出露午城黄土。     

萨拉乌苏组沉积时代的重新厘定

重新认识我国北方地区晚更新世河湖相标准地层--萨拉乌苏组的形成时代，对于萨拉乌苏组与马兰黄土的关系，与冰期气候对比等具有重要意义。笔者近年来根据野外层位对比和地层沉积相的划分，采用绝对年代控制，并结合黄土－古土壤序列研究的最新成果，初步建立了可以与黄土、深海沉积记录和冰期气候波动对比的萨拉乌苏组地层序列。认为河湖相沉积的萨拉乌苏组形成于约１４００００～７００００ａ.Ｂ.Ｐ.的末次间冰期，大致与深海氧同位素第５阶段对应，与黄土高原古土壤Ｓ１发育同期。城川组风成细砂形成于约７００００～１００００ａ.Ｂ.Ｐ的末次冰期，与黄土高原的马兰黄土是同期异相地质体.     

洛川黄土微米级至纳米级物质颗粒度分布规律

以洛川黄土剖面为对象，应用碎形模式和分形理论进行颗粒分布特征研究，获得了Ｓ１层位古土壤微米级至纳米级粒子数、单位表面积、质量、表面积、粒子数积分量等与粒径关系的一组关系曲线。Ｓ０、Ｌ１ＬＬ１、Ｌ１ＬＬ２、Ｓ１、Ｌ２等层位全岩样品比表面积研究结果表明：各层位全岩样品颗粒比表面积由小到大的递变次序与样品层位所反映的气候由冷至暖的递变次序恰好一致。呈现了一种新的可能的古气候、古环境变化的替代性指标。Ｓ１     

黄土高原风尘序列的碳酸盐成因及其风化过程

碳酸盐是黄土高原风尘序列的主要组成部分,其含量与原生碳酸盐溶解、再沉淀,以及含钙硅酸盐化学风化强度等密切相关。碳酸盐在表生环境下极易移动,且其迁移变化受大气降水、温度等古气候所制约,因此黄土次生碳酸盐记录了古气候的重要信息。甘肃西峰赵家川剖面碳酸盐含量、磁化率的系统测定和风尘序列地质特征研究表明,在整个剖面中,碳酸盐含量和磁化率曲线呈显著的负相关,并从剖面上部到红粘土底部,碳酸盐含量有增加趋势。黄土、古土壤和红粘土沉积分别处在不同风化阶段:黄土化学风化最弱,处于钙质残积阶段,古土壤处于强烈钙质淋溶阶段和硅铝残积阶段,红粘土化学风化最强烈,处于硅铝残积阶段或红土化阶段;不同的化学风化阶段古气候性质有别。     

陇西黄土高原马兰黄土划分与末次冰期气候快速变化研究

陇西黄土高原马兰黄土内存在９个弱成壤组（层），记录末次冰期内多达２２个间冰段气候的环境状况。马兰黄土中部古土壤是末次冰期大间冰段的记录，共有上、中、下３层古土壤，含１１个亚层，尤以下层古土壤发育最好，表明当时气候较温暖湿润。     

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。     

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。     

渭南黄土沉积中十五万年来的古土壤及其形成时的古环境

关中盆地渭南地区十五万年来的黄土剖面记载了６个大的成壤期。本文对古土壤形成时的古环境进行了解译，并对它们在不同分类系统中的位置进行评价。全新世土壤Ｓ０是联合国土壤分类中的淋溶湿草原土。马兰黄土中包含两层古土壤，属典型黑钙土。Ｓ１古土壤由三层土壤复合组成，从上到下依次为典型黑钙土、淋溶湿草原土和深色淋溶土。成壤期与全球冰量较小的时期相对应，但古土壤的类型及发育程度与深海氧同位素所推测的全球冰量的变化有很大的不一致性，相反许多方面与北半球夏季太阳辐射的变化有较大的可比性。     

2.5Ma以来大陆风化强度的演变

本次研究得出了２．５ＭａＢＰ以来洛川剖面黄土－古土壤序列的酸不深物＾８７Ｓｒ／＾８６Ｓｒ、Ｒｂ／Ｓｒ、磁化率和沉积速率的变化曲线。黄土和古土壤酸不深物＾８７Ｓｒ／８６Ｓｒ、Ｒｂ／Ｓｒ和磁化率的变化具有类似的阶段性和周期性,这与晚新生代以来古气候的主要变化以及行星轨道参数相一致。研究证明,黄土和古土壤酸不深物＾８７Ｓｒ／＾８６Ｓｒ值得化学风化强度的替代指标,沉积速率是物理风化强度的替代指标。自２．５     

中国黄土磁学与古气候(英文)

近二十年来中国黄土环境磁学的研究基本上是沿着两条主线进行的 ,即磁性地层学和古气候研究两个方面。对早先确定的典型黄土剖面的磁性地层研究表明风成黄土的堆积开始于Matuyama的下界 ,约 2 .6Ma。而近年来对黄土古土壤序列之下的红粘土的进一步研究显示风成堆积的开始比原先认为的要早的多 ,至少可追溯到约 7Ma。尽管目前在古土壤磁化率的增强机制和磁化率如何记录古气候变化等问题上还没有达成广泛的一致 ,而黄土古土壤系列磁化率与深海氧同位素的良好对比可证实中国黄土确是记录全球气候变化非常理想的信息载体。近年来许多学者尝试性提出的其它古气候替代性指标 ,如全岩粒度、稳定同位素组成、FeD/FeT指标、Rb/Sr比值和CaCO3 含量等必将为重建古季风变化和古气候提供重要信息。     

黄土频率磁化率与古气候冷暖变换

本文详细研究和对比了几个区域的黄土剖面,证明中国黄土地层发育的一致性;根据第5阶段以来黄土磁化率和深海氧同位素曲线特征的比较,证明中国黄土地层的连续性和全球气候变化的一致性。黄土地层的古气候信息强度与分辨率成反比,是全球信号和区域信号的叠加。黄土高原各地厚度或沉积速率的差别主要是1.7 Ma以来形成的。黄土地层频率磁化率数值随黄土和古土壤层的出现,分别呈波谷和波峰对应,说明在温湿条件下有许多细小(<0.03 μm)的铁磁性矿物形成,它可能是导致古土壤磁化率增高的最主要原因。这些磁颗粒的含量反映古气候温湿程度的强弱和持续时间的长短。黄土频率磁化率对古气候的突变或渐变研究可能具有十分重要的意义。     

北塬剖面碳酸钙记录的末次间冰期气候不稳定性

最近格陵兰冰芯深孔ＧＲＩＰ揭示末次间冰期气候急剧不稳定、但邻近的另一冰芯ＧＩＳＰ２却表明这一时期气候是稳定的。其结论对将来气候的预测是至关重要的。临夏北塬高分辨率黄土－古土壤连续ＣａＣＯ３记录表明，气候在ＭＩＳ－５ｅ期间曾发生过３次显著的温暖时期和两次明显严寒的急剧大幅度皮动，与格陵兰ＧＲＩＰ孔气候记录一致。     

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。