黃土高原東南緣黃土粒度磁化率特征及古氣候.pdf

1、中國黃土高原風塵堆積序列記載了晚新生代以來古季風的演變過程與亞洲內陸干旱化趨勢，被看作研究區(qū)和全球氣候環(huán)境變遷的天然檔案。位于黃土高原東南緣的三門峽馬坡和偃師扣馬地區(qū)是中國地勢第二、三級地貌階梯陡變帶，階地（臺地）面上保留了完整的風塵堆積序列。巨厚的風塵堆積序列所包含的古氣候環(huán)境信息并不差于黃土高原內陸區(qū)域。本文對黃土高原東南緣地區(qū)馬坡村(MPC)、扣馬村(KMC)典型黃土沉積剖面的粒度和磁化率特征進行了細致的分析研究，并與黃土高原地區(qū)

2、西寧大墩嶺剖面、九州臺剖面、靖遠剖面、斷峴剖面、以及靖邊剖面進行對比，探討黃土高原東南緣黃土記錄的古氣候演化特點、解析環(huán)境事件的性質及產生機制。初步研究結果如下:
　　(1)黃土高原東南緣馬坡村(MPC)黃土沉積剖面的低頻磁化率變化范圍為30.032-130.032×10-8m3/kg，平均值是74.06×10-8m3/kg，高頻磁化率的變化范圍是25.304-113.050×10-8m3/kg，平均值67.60×10-8m3/k

3、g。扣馬村(KMC)低頻磁化率變化范圍為26.974-229.639×10-8m3/kg，平均值為92.29×10-8m3/kg，高頻磁化率變化范圍為26.361-199.152×10-8m3/kg，平均值83.36×10-8m3/kg。以兩剖面平均低頻磁化率為參照，并且與黃土高原標準地層進行對比，KMC和MPC剖面由下而上共可劃分出9層黃土層，分別對應于黃土地層L1-L9，10層古土壤層，分別對應于S0-S9。
　　(2)MPC

4、剖面粒度分析顯示，砂(＜4ψ或＞63μm)含量為0.661-25.361％，平均為7.061％，其中，黃土層平均值為8.396％，古土壤層平均值為6.490％。粉砂含量為50.733-91.450％，平均值為77.06％，并且以粗粉砂為主（粗粉砂含量平均值為60.948％，細粉砂含量平均值為16.158％）。其中黃土層粉砂平均值為78.124％，古土壤層粉砂平均值為76.275％。黏粒（＞8ψ或＜4μm）含量為4.354-84.493％

5、，平均值為15.879％。其中黃土層平均值為13.630％，古土壤層平均值為17.287％。顯然，MPC剖面占土壤的粉砂和粘粒含量明顯高于黃土層。
　　(3)MPC黃土沉積剖面的磁化率、粒度表現出極好的相關性，沉積物的磁化率與粒度機械組成中的細組分呈正相關，與粗組分呈負相關。根據地層對比，MPC和KMC黃土-古土壤剖面記錄著該研究區(qū)域約1MaB.P.以來9次大的氣候冷暖振蕩。黃土堆積階段氣候較為干旱，沙塵暴頻繁，成壤作用較弱，磁化

6、率較小，粒徑稍粗;古土壤發(fā)育期，氣候相對暖濕，降水增多，生物成壤作用強，磁化率明顯增大，鐵磁性礦物含量增加，強磁性物質含量的明顯增多，粒徑較細。MPC粒度組成特征還說明沉積物沉積前搬運營力性質單一，且以風力搬運為主，沉積后物質經歷了不同的風化成壤作用。在物源方面也存在近源、遠源組分疊加的可能。
　　(4)KMC剖面磁化率、頻率磁化率值呈現出自沉積剖面底部至頂部下降的趨勢。黃土高原典型區(qū)磁化率值自沉積剖面底部至頂部增大的趨勢受到青藏

7、高原不斷隆升的影響，而黃土高原東南緣KMC地區(qū)地形南北高中間低，呈槽形，多年平均風向以東北風、西風最多且距離青藏高原相對較遠，位于冬夏季風的轉折點，受到青藏高原構造抬升的影響較小，磁化率值自剖面底部向頂部逐漸減弱恰好記錄了近1.0MaB.P.以來全球氣候環(huán)境逐漸變冷的趨勢，且可與深海氧同位素對比;另一方面，磁化率的降低可能受原始粉塵初始輸入和后期風化成壤作用的影響。中亞物源區(qū)干旱、半干旱趨勢增強，原始物質粗磁鐵礦顆粒含量相對較高，后期成

8、土作用弱，這些都可以影響沉積物磁化率的變化。
　　(5)根據地層對比、野外觀察和數據分析，MPC剖面575cm-1195cm、KMC剖面285cm-685cm可能對應于MIS3階段，剖面中磁化率、頻率磁化率明顯增加。比較而言，頻率磁化率比磁化率指標更加清楚地反映了MIS3階段氣候變化，能更好的代表這一時段的夏季風進退。總體來看MIS3階段可分為早、中、晚3個時期，早期最為溫濕，中期稍干冷，晚期溫濕。
　　(6)KMC剖面50

9、-85cm和MPC剖面210-286cm分別對應于全新世早期，該階段氣溫呈現出自末次冰期以來波動上升趨勢，但總體處于一個干涼的階段，氣候特征與現今西北草原區(qū)域相似。另一方面，KMC、MPC兩剖面均未捕捉到8.2kaB.P.寒冷事件，并且KMC剖面在50-60cm和MPC在220cm-230cm處剖面磁化率、頻率磁化率還有升高的趨勢，該事件在中原地區(qū)相關研究報道也很少。KMC剖面在15-60cm對應了全新世大暖期，MPC剖面在40-210