最近130ka黄土高原夏季风变迁的Rb和Sr地球化学证据

我国的黄土-古土壤序列完整地记录了最近2.5Ma东亚古气候的变化,其中的磁化率被证明是指示夏季风环流强弱的一个较好的代用指标.近年来,有关黄土和古土壤中磁化率成因已有多种模式提出,研究工作仍在深入.为此,从地球化学角度出发,在黄土-古土壤剖面中找出分辨率高、指示性强、成因清楚的气候代用指标,对于揭示磁化率的成因和指示古气候的变化均有重要意义.笔者在分析了大量元素之后,选择了Rb和Sr进行深入探讨,取得了较为满意的结果.由于Rb和Sr表生地球化学行为主要受风化成壤作用强度,尤其是土壤湿度控制,因此黄土-古土壤中Rb/Sr比有可能成为揭示黄土高原夏季风变迁历史的又一替代性指标.1 样品的采集与分析样品采自洛川黑木沟剖面,该剖面位于陕西省洛川县城南约5km(35°45′N,109°25′E).采样层位包括全新世黑垆土(S_0)、马兰黄土(L_1)、离石黄土顶部第1层古土壤(S_1)及其下伏黄土(L_2).采样从黑垆土底部开始,采样间距20cm.样品同时进行磁化率测试和Rb和Sr的含量分析.磁化率测量在中国科学院西安黄土与第四纪地质国家重点实验室完成,采用英国Bartington公司制造的MS2磁化率仪进行测试.Rb和Sr含量分析在南京大学现代分析中心进行,采用X射线荧光光谱方法(XRF),其分析误差为±1(×10~(-6)).     

黄土中0.73Ma B.P.微玻璃陨石赋存层位地球化学——Ⅱ.磁化率特征

磁化率特征作为古气候的代用指标已广泛应用于黄土的研究中.黄土具有较高的沉积速率和古气候分辨率,而洛川黄土剖面中微玻璃陨石的发现与研究,为验证撞击效应对古气候变化的影响提供了很好的机会.本工作通过对微玻璃陨石赋存层位进行高密度取样(3—5cm),以尽可能高的时间分辨率(～300年),研究该界线层位黄土样品的磁化率特征,以证实     

末次间冰期黄土高原夏季风气候的初步研究

中国黄土-古土壤地层序列的古气候研究表明,黄土高原的黄土是冬季风的产物,与之相间的古土壤则发育于夏季风环境效应优势期.约130～70kaB.P.的末次间冰期,黄土高原以夏季风强盛为其基本气候特点,发育了一套由三层复合的、成壤作用较强的古土壤S1.为了半定量地恢复这一时期黄土高原夏季风气候,我们布置了几乎覆盖整个黄土高原的三条大剖面线(图1(a)),沿线尽可能等间距选择典型地层剖面,对末次间冰期以来黄土-古土壤序列进行了实测,对各剖面的夏季风替代性指标-磁化率作了较为系统的测量.通过对104个地     

南黄海海底沉积物的磁化率特征

根据黄海、东海海域172个表层沉积物样品的体积磁化率测量结果, 讨论了磁化率的分布情况, 初步分析结果表明: 表层沉积物磁化率分布能够反映陆架海不同的现代沉积物组合, 指示沉积物不同的源区, 并以30 mCGS为界, 把黄海、东海海域按照磁化率值的大小分为H区(磁化率高值区)和L区(磁化率低值区). 在这两个区域中, H区为沿岸流区, 物质来自毗邻的陆地地区, 主要物源来自长江和黄河; L区主要为黄海和东海的冷涡沉积区, 该区终年为黄海冷水团所盘踞. 磁化率的分布还能够反映陆架海中的沉积动力强弱, 与研究区内的环流系统分布密切相关. 在水动力较弱的南黄海环流区和东海北部环流区磁化率表现为低值, 而在水动力较强的各沿岸流分布区磁化率为高值. 同时发现在本区中的氧化条件下, 磁化率值高, 在还原条件下, 磁化率值低. 总之, 与黄土、湖泊、表层土壤磁化率的气候替代性指标不同, 陆架海的磁化率更多地反映了不同的沉积物来源及沉积环境.     

低温岩石磁学与黄土磁颗粒特征

一、引言 中国黄土地层是由许多黄土和古土壤层叠覆而成。黄土代表着干冷时期的尘土堆积,古土壤则是温湿气候条件下的产物。黄土地层磁化率是近年来研究发现的一个能反映古气候波动的重要物理参数。它们相关的可能性最早是由Heller和刘东生提出来的,1985年刘秀铭等在西安国际黄土学术讨论会上用近千个磁化率数据证明了西峰黄土磁化率的波峰、波谷     

黄土中0.7Ma微玻璃陨石赋存层位地球化学——Ⅰ.撞击效应对古气候的影响:稳定碳同位素研究

近年来,黄土-古土壤及其记录的古气候信息已受到极大的关注,许多学者利用生物和化学的指标来反演古气候的变化,重建了2.4Ma以来黄土-古土壤记录的古气候历史.洛川黄土剖面中微玻璃陨石的发现,表明黄土是记录天体撞击事件的良好介质,同时黄土也应该记录了撞击效应对古气候的影响.C,O同位素作为一种成熟的手段,被广泛用来研究古气候的演化,在撞击事件对古气候的影响研究中也获得了成功.但是由于研究的目的不同,过去对     

黄土中全氧化铁与气候指标的定量关系

已有的研究工作证明黄土中全氧化铁含量是所有不同状态铁的指标中反映气候变化较好的一个指标,250万年来的全氧化铁记录序列,与深海氧同位素气候曲线具有细节可比性,并揭示出一些陆地气候演化与大洋气候演化不同的特点.但迄今为止,还没有赋予全氧化铁以定量的气候意义.本研究试图通过测定黄土高原不同地点现代表层黄土的全氧化铁含     

黄土高原现代植被花粉稳定同位素基本特征

中国黄土地层的稳定同位素特征与黄土高原气候环境特征的关系前人已做过一些工作,并取得了一些很好的成果.耿安松等指出黄土地层中碳酸盐的δ~(13)值越低显示生物活动越强气候越温湿,反之气候越冷干生物活动越弱则碳酸盐的δ~(13)C值越高,可以用做古气候代用指标.魏明建等做出了较详细的碳酸盐碳、氧同位素序列,其中δ~(13)C序列可与深海沉积同位素气候曲线对比,与磁化率、全氧化铁气候曲线的波动一致,表明是一种较好的气候指标.同时指出:由于其易迁移所以时间分辨率较低,且记录的气候变化超前于其他指标.谭桂声等研究了钙质结核碳、氧同位素组成,认为δ~(13)C主要指示古土壤发育时的环境降水量,δ~(18)O指示土壤发育时的环境温度,δ~(13)C-δ~(18)O直线指示控制古土壤形成环境的古夏季风风场.     

晚第三纪红黏土成因和沉积环境的生物学证据: 蜗牛化石记录

黄土高原晚第三纪红黏土地层的成因和沉积环境在相当长的时期里是存有争议的科学问题, 由于它涉及到红黏土地层能否提取正确的古环境信息等最基础的问题, 近年来越来越受到学术界关注. 通过对甘肃西峰赵家川晚第三纪红黏土蜗牛化石组合的组成以及保存方式的系统分析, 认为红黏土中的陆生蜗牛化石为原生的生物群落, 反映了原始的沉积环境; 红黏土中大多数属种为第四纪黄土地层的常见类型, 表明红黏土与黄土的形成环境背景是相同的, 蜗牛化石的组成提供了该区红黏土陆相风尘沉积成因的生物证据. 西峰红黏土蜗牛化石组合记录了6.2~2.4 MaBP 时期4次大的环境变化, 6.2~5.4 MaBP为干冷的气候环境, 自5.4 MaBP之后, 气候从暖湿逐步变得冷干, 呈明显的阶段性的变化. 陆生蜗牛化石记录的气候环境演变历史与北极冰盖的起源、演化和青藏高原隆升在大的时段上具有很好的一致性, 表明陆生蜗牛是指示晚第三纪环境变化敏感的环境指标.     

黄土-古土壤序列中趋磁细菌分布和磁小体形成的古环境研究

选择甘肃西峰和陕西段家坡两个黄土剖面,采取磁化率变化显著的L₆-S₅-L₅层段,在8~18℃室温、25,26和30℃左右等多种条件下富集培养趋磁细菌(MB),通过透射电子显微镜(TEM)观察各样品中MB,的多少、大小、形态,以及其中磁小体(MS)的特征．总的来说,MB广泛存在于黄土－古土壤序列之中,古土壤中MB及其细胞内的MS相对较多,菌体形态亦较多,有杆状菌、弧形菌等;其中的MS基本呈链状沿细胞长轴排列．其次,黄土剖面中趋磁细菌的分布与古气候环境存在一定的关系．从黄土剖面中MB和MS的分布可推测：在整个黄土－古土壤序列形成时期,黄土高原地区古气候一直处于频繁波动状态,由西北而东南,气候呈逐渐变暖趋势,波动也更趋频繁     

末次冰期晚期黄土蜗牛化石记录的气候不稳定性

通过对黄土高原长武,洛川和渭南３个典型黄土剖面蜗牛化石的研究,探讨末次冰期晚期这一地区气候变化的特点。     

前处理方法对黄土沉积物粒度测量影响的实验研究

中国黄土堆积的粒度变化是东亚冬季风强度变化较好的替代性指标,黄土沉积物粒度测量已成为第四纪东亚古气候变化研究的一项重要内容。另外,在工程建设上它也有重要的应用。但是,国内外对用于粒度测量的黄土古土壤样品前处理还存在很大差异,因而使测量结果难以对比,在某种程度上影响了研究结论的可信性。在这里我们报道采自黄土高原西北-东南方向一条大断面上的黄土古土壤样品利用不同方法前处理后进行粒度测量的结果,并与化学提纯的石英样品测量结果对比,分析各种前处理方法对粒度测量的影响。     

高密度光释光测年揭示的距今约15~10 ka黄土高原侵蚀事件

中国黄土堆积作为晚新生代陆相最好的古气候记录之一, 得到了众多研究, 其揭示的冰期-间冰期时间尺度的气候变化具有全球意义. 但是, 中国黄土研究中还有一些基本科学问题或假设没有得到证实, 从而使一些研究结论受到质疑. 为了进一步认识黄土堆积的连续性、绝对年龄和时间分辨率等问题, 对黄土高原西北-东南方向上代表性的晚更新世-全新世黄土剖面进行了间距10 cm的连续光释光年龄测定和古气候替代性指标测试, 获得了108个绝对年龄数据. 结果发现, 在黄土高原塬区代表性的晚第四纪黄土剖面中存在约4~5 ka的间断. 这一直接的年代学证据表明, 在千年时间尺度上黄土沉积是不连续的. 新的年代证据指出, 以前基于粉尘沉降模式获得的时间标尺是不准确的, 从而使已发表的关于亚轨道时间尺度黄土古气候记录的研究工作需要重新审视. 初步分析认为, 黄土堆积的加剧侵蚀可能受气候变化控制.     

370 ka以来灵台黄土剖面元素碳记录及其对气候环境变化的响应

通过测定灵台黄土剖面370 ka来黄土-古土壤样的元素碳含量, 结合相关孢粉资料及古气候替代性指标, 讨论了该地区天然火的历史及其与气候、植被的关系. 灵台剖面元素碳含量谷值和峰值出现时的气候状况及变化特征, 表明气候不稳定的过渡时期, 特别是湿润转向干旱的时期容易发生大火. 各层黄土-古土壤元素碳含量变化规律为: 冰期低、间冰期高, 反映区域(或全球)生物量变化. 元素碳含量在130 kaBP前后呈阶段性增加趋势, 表明植被类型、气候格局发生了变化, CO₂浓度阶段性增加可能是其中原因之一. 元素碳含量总体上随时间呈上升的趋势, 可能反映了干旱化趋势的加剧. 全新世元素碳含量出现最大峰值, 反映了距今约六千年的气候突变事件, 以及人类活动导致火灾更为频繁的发生.     

中国北方花粉-气候因子转换函数建立及应用

随着古气候研究的不断深入,准确的定量重建古气候因子已成为当前研究的焦点之一.选择恰当的方法是解决这一难题的关键.近年来许多学者在这方面进行了较为深入的探讨.本文以中国北方215块表土孢粉样品的分析结果为基础,建立花粉-气候因子的转换函数,旨在以此定量代换指标重建内蒙古调角海子DJ钻孔古气候因子的数值特征.与此同时,亦可为广大第四纪孢粉工作者在定量重建中国北方晚更新世以来古气候工作提供较为可靠的依据.1 材料和方法一定数量的表土花粉样品的分析结果是建立转换函数的基础. 本文收集的215块表土花粉样品主要分布在48°25′～29°19′N,133°12′～75°05′E的范围内(图1),对应每一个采样点的气候指标从中国科学院植物所生态中心气候数据库获得.孢粉种类的选择主要是以在中国北方200余块表土样品中出现频度高、地层中易识别且较为常见种类为依据. 本文选取如下13种花粉类型用于建立与气候因子的转换函数、花粉类型包括桦属(Betula)、栎属(Quercus)、胡桃属(Juglans)、榛属(Corylus)、松属(Pinus)、鹅耳枥属(Carpinus)、云杉属(Picea)、莎草科(Cyperaceac)、麻黄属(Ephedra)、蒿属(Artemisia)、藜科(Chenopodiaceac)、菊科(Compositae)及禾木科(Gramineae);气候因子包括年平均温度、年     

陕西洛川黄土中Mn~(2 )的电子顺磁共振特征与古季风变迁

我国的黄土-古土壤序列蕴藏着丰富的古气候变化信息。近几年的研究揭示出其中磁化率变化是较好的指示东亚夏季风演化的标志,可与深海沉积物氧同位素组成变化进行对比,为重建东亚古气候空间格局提供了重要的线索和数据。然而,由于人们对磁化率的成因和气候意义的理解仍在深化,因此,从黄土和古土壤序列中继续寻找比较确切的和更为敏感的古气候代用指标仍是当前黄土与古环境研究中的一项基本任务。电子顺磁共振(EPR)方法对于揭示天然体系中过渡族金属阳离子如Fe~(3 ),Mn~(2 ),V~(4 )等的分布特征具有独特的功效,并被成功地用于研究成壤和化学风化过程。本文通过分析陕西洛川黄土和古土壤中Mn~(2 )的电子顺磁共振谱发现,黄土中Mn~(2 )的EPR信号可能是一种对东亚夏季风变化响应比较敏感的气候代用指标。     

黄土高原中部S1古土壤次生碳酸盐稳定同位素组成与成因初探

我国黄土高原的黄土-古土壤序列是干旱-半干旱气候条件下的产物,富含碳酸盐物质.这些碳酸盐矿物一部分是由风力从源区带来的(原生碳酸盐),另一部分则是在风化成壤阶段形成的(次生碳酸盐).近年来利用黄土-古土壤中碳酸盐同位素组成追索我国黄土高原末次间冰期以来的古气候变迁,已经引起了一些研究者的注意.然而,由于已有的研究采用全岩样品,所得的分析结果可能包含了不同比例的原生碳酸盐的混合,使分析结果的解释复杂化.因此很需要对较纯的次生碳酸盐同位素组成作细致分析以求更加可信的数据.黄土高原中部的S_1古土壤是末次间冰期的产物.其中发育有清晰可辨的次生碳酸盐胶膜和菌丝体,是研究黄土高原中部末次间冰期古气候和古生态的极好样品.为此,我们选择洛川、西峰和段家坡3个采样点从中挑选出较纯的次生碳酸盐胶膜作对比研究.其目的是:(1)测定黄土剖面古土壤中纯次生碳酸盐的稳定同位素组成;(2)对土壤碳酸盐C,O同位素组成与古季风的关系作一初步探讨.     

陕西洛川黄土中Mn2+的电子顺磁共振特征与古季风变迁

<正>我国的黄土-古土壤序列蕴藏着丰富的古气候变化信息。近几年的研究揭示出其中磁化率变化是较好的指示东亚夏季风演化的标志,可与深海沉积物氧同位素组成变化进行对比,为重建东亚古气候空间格局提供了重要的线索和数据。然而,由于人们对磁化率的成因和气候意义的理解仍在深化,因此,从黄土和古土壤序列中继续寻找比较确切的和更为敏感的古气候代用指标仍是当前黄土与古环境研究中的一项基本任务。电子顺磁共振(EPR)方法对于揭示天然体系中过渡族金属阳离子如Fe³⁺,Mn²⁺,V⁴⁺等的分布特征具有独特的功效,并被成功地用于研究成壤和化学风化过程。本文通过分析陕西洛川黄土和古土壤中Mn²⁺的电子顺磁共振谱发现,黄土中Mn²⁺的EPR信号可能是一种对东亚夏季风变化响应比较敏感的气候代用指标。     

新仙女木时期东亚夏季风降水不稳定的证据

通过位于沙漠 /黄土边界带的杨桃峁剖面AMS14 C年代和磁化率、粒度、有机质总量等气候代用指标的测定分析 ,认为新仙女木 (Youngerdryas)气候事件在该区存在夏季风降水波动和不稳定性 ,反映了东亚季风区和极地高纬地区Youngerdryas时期的气候差异 ,其原因可能是南北半球大气相互作用以及赤道太平洋地区气压异常 (ENSO)所致 .     

蓝田玉山第四纪中后期黄土-古土壤序列环境磁学研究

用岩石磁学的各种方法反演沉积物中磁性矿物性质的变化是重建古气候历史的一个重要途径. 对位于黄土高原东南缘的陕西蓝田县玉山剖面厚约40 m的黄土-古土壤地层(L15~S5, L和S分别指示黄土层和古土壤层, 下同)进行了详细的磁学测量. 研究表明, 磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿、针铁矿是本剖面沉积物的主要载磁矿物. 典型层位样品的热磁分析显示成壤强度越高的沉积物加热前后磁化强度变化越小, 这可能与黄土沉积受次生改造的程度有关. 多个磁学参数记录表明, 玉山剖面L15~S5时期黄土沉积和古土壤次生发育所反映的古气候变化特征与黄土高原其他相关记录以及深海沉积记录都有显著区别, 这反映出区域地质背景的巨大影响. 从S9-1向L9的快速剧烈转变, 以及在转变前后两个阶段(L15~S9-1, L9~S6的底部)的古气候演化趋势的明显不同, 同时也反映了这一时期东亚夏季风和冬季风的消长对本区古气候磁性载体的强烈改造.