黄土高原西部白草塬剖面L1 和S1 记录的古地磁场特征

文章详细介绍了黄土高原西部白草塬剖面L1和S1的高精度岩石磁学和古地磁学结果,讨论了白草塬剖面记录古地磁场的特征,从古地磁学角度探讨白草塬剖面黄土沉积的连续性.白草塬剖面黄土沉积物中,磁铁矿和磁赤铁矿是主要的亚铁磁性矿物,粗粒的碎屑磁铁矿是其天然剩磁和特征剩磁的主要载体.白草塬剖面L1和S1没有记录任何地磁漂移.其中,L1没有记录Mono Lake或Laschamp地磁漂移的原因可归结于黄土沉积物堆积过程的不连续性和/或粗颗粒载磁矿物的重磁化,但前者是主要原因,而堆积过程的不连续性是导致S1没有记录Blake地磁漂移的主要原因.因此,白草塬剖面的L1和S1分别存在约2000年和 4000～6000年的沉积不连续.     

末次间冰期以来洛川黄土天然剩磁记录的可靠性

地磁倒转和漂移不仅是研究地球动力学的重要手段之一,也能使地磁年代框架更加准确。通过对洛川黄土剖面L1、S1进行详细的岩石磁学、古地磁研究,结果表明:L1、S1中主要的载磁矿物是磁铁矿,但赤铁矿也可能携带稳定的特征剩磁;洛川黄土剖面能够记录Blake漂移,并发生于(123±2)ka。通过S1中1 092~1 240cm处6套平行样品的古地磁结果,表明洛川黄土难以记录Blake漂移的形态学特征;L1未记录到Mono Lake和Laschamp漂移,但是在175cm处识别出1次明显的地磁异常事件,年代约17.9ka。我们认为该地磁异常事件应为Hilina Pali/Tianchi漂移。此外,导致同一极性事件在不同地区记录产生差异的可能原因有中国黄土存在千年尺度的沉积间断、较低的沉积速率及黄土剖面所处地理位置的不同。同一剖面平行样品间地磁漂移形态学存在差异,可能是由于极性漂移期间较低的古地磁场强度抑制了黄土剩磁记录能力所致。     

南方红土中的磁极倒转以及磁化率变动记录

江西省修水县杨梅山剖面244个定向样品的岩石磁学研究表明,杨梅山剖面的磁极倒转自上而下分别为布莱克(Blake)K向极性偏移、安比拉(Emperor)反向极性偏移、布客—松山(Brunhes—Matuyama)极性带界线以及上部贾拉米洛(Upper Jaramillo)正向亚带;杨梅山剖面样品的磁性矿物为磁赤铁矿;杨梅山剖面浓度(数量)归一化的磁化率变动和深海氧同位素变化具备较好的一致性,该剖面的磁化率变动对应着深海氧同位素自第5阶至第23阶的变化;杨梅山剖面跨越了布容—松山极性带界线以及深海氧同位素的第19阶,中国南方红土的底界年龄可能大于78Ma,即早于中国北方黄土的L8黄土层。     

宝鸡古土壤层S7和黄土层L8的天然剩磁锁定深度初探

详细的古地磁及岩石磁学研究表明磁铁矿和赤铁矿是宝鸡古土壤层S7和黄土层L8的特征剩磁的主要载磁矿物,在稳定的正反极性期间,这两种磁性矿物携带的剩磁方向完全一致。然而,在地磁漂移事件或者松山-布容（M-B）极性转换的过程中,这两种载磁矿物有时携带的剩磁方向不同。高分辨率的磁性地层结果证实宝鸡古土壤层S7和黄土层L8能记录300500年的短期地球磁场极性倒转事件。经与日本大阪湾高分辨率的海洋沉积物中记录的同期短期极性倒转事件相比,估算宝鸡剖面土壤层S7和黄土层L8的天然剩磁锁定深度小于58cm。     

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。     

兰州九州台“上粉砂层”黄土L9的剩磁记录特征研究

中国第四纪黄土-古土壤序列记录了距今2.6Ma以来丰富的古气候和地球磁场变化的信息。近年来的研究表明,松山反向极性期内沉积的“上粉砂层”黄土L9,在黄土高原多个剖面上记录的特征剩磁方向除了反向极性之外,还有多个正极性段。对于“上粉砂层”L9记录的正极性段究竟代表了短期地磁漂移事件还是重磁化的结果,目前还存在较大的争议。为了进一步查明黄土层L9古地磁记录的可靠性,本文对沉积速率高、成壤作用影响弱的兰州九州台黄土剖面（36.09°N,103.79°E）的L6~L10段地层（海拔1830~1916m）开展了详细的古地磁学和岩石磁学研究。研究结果显示,剖面黄土粒度与磁化率成正相关关系,磁化率主要由风力输送的粗粒磁性矿物颗粒含量所控制;磁化率各向异性（AMS）呈扁平状,磁化率最小轴与最大轴分布方向显示其为较强劲西北向冬季风作用下形成的原生磁组构;磁滞回线和Day图显示该剖面中主要的磁性矿物颗粒可能为低矫顽力的假单畴/多畴磁铁矿与磁赤铁矿以及高矫顽力的赤铁矿和针铁矿组合。特征剩磁（ChRM）结果表明松山/布容界限（MBB）位于黄土层L8底部,贾拉米洛顶界（UJ）位于古土壤层S10中。MBB与UJ界限之间记录的3段较稳定（最大角偏差MAD9和L10中粒度较粗的位置,其间还记录有两个可信度较差（MAD>10°）的正极性段落。按MBB（0.78Ma）与UJ（0.99Ma）之间的平均沉积速率计算,这两段正极性中间时间点分别为0.888Ma和0.927Ma,可分别与Kamikatsura（0.850~0.899Ma）和Santa Rosa（0.922~0.936Ma）地磁漂移对应。九州台黄土L9中粒度较粗层位记录稳定反极性与黄土西北边缘古浪剖面一致,而与中部及东南部洛川、三门峡、宋家店剖面粒度较粗层位记录相反,反映了黄土剩磁记录的复杂性。黄土高原不同地区的黄土可能具有不同的剩磁记录机制,需要今后深入研究。     

黄土高原西部白草塬剖面L1和S1记录的古地磁场特征

文章详细介绍了黄土高原西部白草塬剖面L₁和S₁的高精度岩石磁学和古地磁学结果,讨论了白草塬剖面记录古地磁场的特征,从古地磁学角度探讨白草塬剖面黄土沉积的连续性。白草塬剖面黄土沉积物中,磁铁矿和磁赤铁矿是主要的亚铁磁性矿物,粗粒的碎屑磁铁矿是其天然剩磁和特征剩磁的主要载体。白草塬剖面L₁和S₁没有记录任何地磁漂移。其中,L₁没有记录MonoLake或Laschamp地磁漂移的原因可归结于黄土沉积物堆积过程的不连续性和/或粗颗粒载磁矿物的重磁化,但前者是主要原因,而堆积过程的不连续性是导致S₁没有记录Blake地磁漂移的主要原因。因此,白草塬剖面的L₁和S₁分别存在约2000年和4000～6000年的沉积不连续。     

伊犁典型黄土磁学与常量元素地球化学特征及其古气候意义

选取有多层古土壤发育的新疆伊犁尼勒克黄土剖面,分析其地球化学特征与粒度分布,并做详细的岩石磁学研究,检测磁性矿物组成和亚铁磁性矿物粒度在各黄土-古土壤层的变化,探讨其记录的古气候演变过程。常量元素地球化学元素测试结果显示：尼勒克剖面MgO、Na₂O与CaO在剖面下部变幅较大,在最底部的S₃古土壤层含量低;各常量元素含量与伊犁的波马剖面和塔勒德剖面一致,普遍低于天山北麓黄土;元素含量比值风化指标显示古土壤层化学风化程度较高,其中又以S₃最高;Fe₂O₃/Al₂O₃在古土壤层较高,反映化学风化过程中铁相对富集。剖面磁性强弱的垂向变化主要受控于风成输入的磁铁矿。就整个剖面而言,成壤生成的超细颗粒亚铁磁性矿物相对含量随深度减少呈降低的趋势,在古土壤层比在黄土层更高;亚铁磁性矿物的粒度在S₃最细,较多分布在超顺磁至稳定单畴的粒径范围之内。各黄土-古土壤层样品热磁曲线变化都受磁铁矿主导,L₃热磁曲线有别于L₁和L₂,而与S₂相似。 < 4 μm粒度组分的磁性矿物组成并不像较粗组分一样以磁铁矿为主,而是含有较多赤铁矿,反映过湿条件下成壤产生的磁赤铁矿转化为赤铁矿,不同于黄土高原的成壤过程生成大量磁赤铁矿的磁性成壤增强模式。尼勒克黄土地球化学、粒度与环境磁学指标一致揭示自S₃发育以来至全新世古气候干旱化的趋势。综合各指标变化与热磁曲线差异,研究区古气候演变可以分为两个阶段,即S₃发育至L₂堆积之前阶段与L₂堆积以来至全新世阶段,在S₂/L₂过渡时期干旱化突然加剧。虽然伊犁黄土不同剖面的磁学性质不同,但都反映了干旱化的趋势。

     

南方红土磁性地层年代学研究进展

南方红土是中国分布最广的第四纪土状堆积,蕴含丰富的古气候、古地理以及古人类演化的信息。然而,南方红土地区长期高温多雨的气候造成许多定年材料的缺乏,导致其年代学研究进展比较缓慢。磁性地层学方法是一种适合于中、新生代海陆相沉积物定年的快捷、有效的方法,近年来南方红土的磁性地层年代学研究取得了很好的结果。文中比较系统地总结了近年来南方红土磁性地层年代学研究方面的进展。这些研究显示南方红土中的载磁矿物包括赤铁矿、磁赤铁矿、磁铁矿和针铁矿,其中磁铁矿和赤铁矿是特征剩磁的主要载体。磁性地层结果表明南方红土记录了Matuyama负极性时晚期至Brunhes正极性时早-中期的沉积,其沉积起始年龄不晚于Jaramillo正极性亚时,即早于11 Ma。这些磁性地层学结果为揭示南方红土记录的环境变化和中国南方亚热带地区早期人类演化提供了年代学基础。     

中国黄土磁性矿物特征及其古气候意义

最直观、最直接的古气候记录莫过于陆相黄土地层,它由许多黄土和古土壤层叠覆而成,详细地记录了第四纪以来的古气候变化。黄土高原中部黄土和古土壤的风化和发育程度可以用磁学参数,如磁化率等来描述。本文作者对甘肃西峰剖面约13万年以来的黄土地层做了详细采样,测量其磁滞回线各参数,频率磁化率、低场和高场磁化率、温度磁化率、磁组构等参数。研究表明,黄土与古土壤中的磁性矿物组分相似而且稳定。磁铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿(主要是磁铁矿)的含量及其颗粒大小决定了它们的磁学特征。黄土和古土壤的磁学性质差别主要受成土过程中形成细小磁铁矿的影响。     

The Loess in the Qinling Mountains and Its Records of Palaeoenvironmental Changes

The Fengzhou loess section is very typical in the Qinling Mountains. The section, which is about 82 m thick and underlain by Neogene red clays, consists of 33 layers of loess and 33 layers of palaeosol. It covers the Brunhes normal polarity zone and Matuyama reversed polarity zone, and the B/ M boundary is located in the middle part of loess layer 8 (L8). The loess of the Matuyama reversed polarity zone records the Jaramillo, Olduvai and Reunion normal polarity subchrons. The boundary between the Matuyama reversed polarity zone and Gauss normal polarity zone (M / Ga) appears on the lithological boundary between loess and Neogene red clays. Loess accumulation in the Fengzhou section started before 2.48 Ma B.P. Based on the stratigraphical structure, the material composition and magnetic susceptibility curve of the Fengzhou loess section, the palaeoclimatic changes during the last 2.48 Ma in the Qinling Mountains are subdivided into 66 cold-dry and warm-humid stages, equivalent to 33 climatic cycles. The     

洛川黄土地层学

黄土和古土壤的磁化率与所含磁性矿物的浓度和颗粒大小密切相关。磁化率信号的主要载体是非常细的磁铁矿和(或者)磁赤铁矿。洛川黄土序列的磁化率曲线变化与成壤作用和粉尘堆积作用强弱有关,反映了气候的变化。磁化率值为识别黄土和古土壤层提供了一个工具。文中建议了黄土岩石地层单位命名的原则。洛川黄土-古土壤序列的磁化率曲线记录了最近2.5Ma气候变化的历史,与深海沉积的气候记录可以对比。     

河南邙岭塬黄土地层

通过河南邙岭塬北缘中部,孟津扣马黄土剖面野外观测及室内磁化率研究,剖面共发育11层(S_1~11)以上黄土-古土壤序列,各层古土壤清晰;但第二层(S₂)的磁化率值相对较低,而且与第三层(S₃)间所夹黄土层非常薄,显示异常特征。古地磁测试结果揭示,B/M界限在深度38.9m处,位于L₈的底部。松山负极性时晚期,记录了两段正极性。      

欧亚黄土中古地磁极性界线的地层学解释

本文以欧亚黄土中记录的布容一松山极性倒转界线为例,简要回顾近年来对黄土中 古地磁极性界线地层学解释的讨论。研究表明,由于在记录古地磁极性转换时存在不同程度 的“错位”,黄土中所测的极性界线的年代地层意义存在很大的不确定性。就中国黄土而言,第 8层黄土（L8）中下部或第8层古土壤（S8）顶部测得的布容-松山界线系“错位”的产物,该层位 的年龄应老于 0.79MaB.P.对黄土中测得的Cobb Mountain极性事件界线进行地层学解释, 推论蓝田猿人化石层位的年龄1.2MaB.P.     

晋东南王宁R红土剖面的磁性研究及其形成年代和环境

山西省榆社县王宁剖面的古地磁测试结果表明，Ｒ红土始自高斯正极性带顶部，向上跨越包括奥杜威极性亚带在内的松山负极性带下半部。这一结果揭示了老Ｒ红土的存在，对于确定Ｒ红土的层位和沉积年代提供了重要依据。Ｒ红土磁化率值的变化与土壤化程度呈正相关性，反映了形成期内气候波动的特征。在它所跨越的１Ｍａ间，Ｒ红土记录了９次明显的气候波动。这种由古土壤层和Ｒ红土层更迭及磁化率峰谷交替表现出来的气候波动韵律与天文韵律中０．１Ｍａ周期相近。且红土的磁化率各向异性度很小，线理、面理同等发育，粘滞剩磁很强，以及阻挡温度谱等主要磁学性质都与原生黄土系列相近，意味着二者成因的相似性。     

Preliminary palaeomagnetic study of loess from the Wucheng section,North China

One hundred and seventeen oriented specimens of loess (in the form of cubes with an edge of 4 cm) were collected from the Wucheng loess section in Xixian County, Shanxi Province. After magnetic cleaning in an alternating field the remanent magnetization of specimens was measured with an astatic magnetometer (sensitivity 4×10^?3 emu/cm³). The normally magnetized zone of the Brunhes normal epoch is recorded in upper Pleistocene Malan loess and middle Pleistocene Lishi loess which contain typical Zhoukoudian fauna. The reversely magnetized zone of the Matuyama reversed epoch is observed in lower Pleistocene Wucheng loess, whose fossils are found corresponding to Villafranchian Nihowan fauna.     

兰州九州台黄土磁性特征及其古气候意义研究

本文选取黄土高原西部地区具有代表性的九州台黄土进行系统的磁性和粒度特征研究,结果表明其磁性特征主要由磁铁矿控制,同时含有磁赤铁矿和赤铁矿; 磁性矿物粒度为假单畴,黄土的粒度组成以粉砂为主。ARM/Xlf和XARM/SIRM能更好的反映成壤强度和古气候变化。选取>40μm的粒度百分含量和XARM/SIRM作为代用指标分别反映冬、夏季风变化,研究结果揭示冬、夏季风趋势并非同步异向变化,在倒数第二次冰期向末次间冰期过渡时,相对于夏季风,冬季风的变化具有一定的滞后性,暗示了冬夏季风的主控因素可能不同。     

三门峡地区黄土L9的重磁化现象及原因探析

对黄河三门峡地区曹村黄土剖面L₁至L₁₃(年代持续约1.1Ma)的高分辨率古地磁研究发现:布容/松山界线位于第8层古土壤(S₈)的顶部,贾拉米洛正极性亚时的顶、底界分别位于S₁₀和L₁₃的顶部,上述古地磁极性转换界线与洛川标准剖面一致。“上粉砂层”(L₉)的绝大多数样品特征剩磁方向与现代地磁场方向一致,而其中的弱发育古土壤层(L₉SS₁)则呈预期的反极性特征。综合L₉的厚度、岩性和岩石磁学特征,认为这一巨厚的正极性带可能反映了完全由岩性所控制的重磁化特征。对于L₉重磁化的原因,似乎很难用后生的化学剩磁和粘滞剩磁来解释。文章尝试性地提出,可能在L₉沉积后的间冰期(对应S₈)和布容正极性时内气候较湿润的时期,由于雨水的向下渗透而诱导了其中强磁性矿物(磁铁矿)在沉积后随地磁场方向的变化而进行了重新排列。     

Magnetic parameter variations in the Chaona loess/paleosol sequences in the central Chinese Loess Plateau,and their significance for the middle Pleistocene climate transition

A high-resolution rock magnetic investigation was performed on the Chaona Quaternary loess/paleosol sequences in the Central Chinese Loess Plateau. Based on a newly developed independent unturned time scale and magnetic records, we reconstructed the history of the East Asia monsoons during the last 3 Ma and explored the middle Pleistocene climate transition (MPT). Rock magnetic results show that the loess layers are characterized by relatively high coercivity and remanent coercivity, lower magnetic susceptibility (MS), and that the paleosol layers are characterized by relatively high MS, saturation magnetization and remanent saturation magnetization. Spectrum analyses indicate that there are various periods in addition to orbital periodicities. According to the onset and stable appearance of 100 kyr period, we consider that the MPT recorded in this section began at ~ 1.26 Ma and was completed by ~ 0.53 Ma, which differs from previous investigations based on orbitally tuned time scales. The forcing mechanism for the MPT was more complicated than just the orbital forcing. We conclude that the rapid uplift of the Tibetan Plateau may have played an important role in the shift of periodicities during the middle Pleistocene.