西部黄土高原兰州黄土磁化率增强模式及其驱动机制

我国黄土高原第四纪风成黄土序列为研究不同时间尺度(构造和轨道尺度)的环境演变提供了理想材料,其中轨道尺度上冰期-间冰期气候变化是第四纪以来气候周期性演变的重要特征。粒度和磁化率分别作为冬季风和夏季风指标被广泛应用于亚洲内陆干旱化和古季风演化研究。然而,磁化率作为古气候代用指标在解释区域环境演化时存在差异性,并不能将其总视为暖湿信号。以黄土高原西部地区的兰州皋兰山和西津岩心为研究对象,详细分析了倒数第二次冰期以来的粒度和磁化率特征,并与洛川剖面进行空间对比。研究表明,间冰期的磁化率总体高于冰期,但在冰期向间冰期转换的过渡期,皋兰山和西津岩心磁化率值并没有降低到冰期水平,而与弱发育古土壤磁化率水平类似。我们推测该时段兰州黄土磁化率增加并非由成壤作用增强贡献,而是源区粗颗粒磁性矿物增加所致,其磁化率增强模式可能同阿拉斯加、新疆黄土类似。由此可见,磁化率增强模式不仅在冰期时黄土高原东西部存在显著差异,而且在同一区域的不同沉积时期也存在较大差别。

皋兰山红黏土-黄土记录的上新世-更新世转型期C_(3)/C_(4)植被演化

上新世-更新世转型是上新世温暖气候向更新世冰期-间冰期旋回过渡的重要时段,与此同时,青藏高原的强烈隆升也深刻改变了高原及周边地区的地貌格局和生态环境面貌。因此,开展青藏高原东北缘地区上新世-更新世转型期的古气候变化研究是理解地球各圈层相互作用的重要切入点。而兰州盆地地处中国三大自然区的衔接位置,对气候变化和构造活动响应较为敏感,是探讨构造-气候-生态相互作用的理想区域。以兰州皋兰山红黏土-黄土岩芯为研究对象,在已有黄土高精度磁性地层年代学基础上,综合开展了有机碳同位素和长链正构烷烃碳同位素分析,重建了西部黄土高原上新世-更新世转型期(3.0~2.2 Ma)的C_(3)/C_(4)植被相对丰度演化历史。结果表明:皋兰山上新世-更新世转型期风成沉积中正构烷烃多以C31为主峰的单峰模式,可能指示了草本植被的主要贡献。而典型黄土层位(L32和L33)的正构烷烃多呈现微生物降解的双鼓包模式,表明饱和烃受外源输入影响。综合对比常规指标、总有机碳和长链正构烷烃碳同位素后认为,皋兰山底部黄土的总有机碳同位素不能直接用于重建区域C_(3)/C_(4)植被演化。长链正构烷烃碳同位素研究表明:在3.0~2.2 Ma时期,皋兰山古生态整体以C3植被为主;C4植被扩张发生在3.0 Ma之前,3.0~2.9 Ma发生C4植被快速减少事件,初步推测这可能与降温有关。