灵台红粘土-黄土-古土壤序列频率磁化率的古气候意义

通过对甘肃灵台晚新生代红粘土 -黄土 -古土壤序列的磁化率测量和频率磁化率分析 ,发现红粘土及黄土 -古土壤的磁化率和频率磁化率存有良好的正相关关系 ,表明两套沉积在成壤过程中由生物作用或化学作用而形成的超顺磁性矿物含量 ,对磁化率和频率磁化率增大有重要的贡献。相比磁化率而言 ,受影响因素较少的频率磁化率变化 ,反映了不同气候条件下形成的超顺磁粒级铁磁性矿物的相对含量 ,能更真实、敏感地记录不同时间尺度的古气候波动。灵台红粘土 -黄土 -古土壤序列的频率磁化率在 2 .6MaBP前后不同的变率特征 ,揭示了大冰期来临前后黄土高原的冷暖、干湿反差产生了显著变化 ,而与此相关的冬。

皖南风尘堆积-古土壤序列磁化率初步研究

将北方黄土研究中广泛应用的磁化率参数引入江南第四纪风尘堆积区研究，对安徽宣城风尘堆积－古土壤序列向阳剖面进行了系统的磁化率化采样、测试，根据该剖面磁化率及其曲线的变化特征，对其古气候指示意义进行了初步的探讨．

黄土高原黄土-古土壤序列古气候代用指标综述

黄土高原黄土-古土壤序列是古气候演化在陆相地层中的反映,已经成为认识第四纪地球气候与环境变化的3个重要信息载体之一,可用来探讨东亚季风气候的形成演化和受控机制、气候突变事件的记录乃至反演我国内陆干旱化历史。稳定同位素、磁化率和孢粉等气候代用指标的地球化学、物理学以及生物学分析为提取黄土-古土壤序列中蕴藏的古气候环境信息提供了新的途径。随着定量重建古气候方法的不断引进,运用替代指标研究的结果的准确度和精度也在不断提高。

中国黄土—古土壤序列与第四纪古气候旋回——研究现状、问题与前瞻

中国黄土—古土壤序列记录了过去2.4Ma地质和气候事件的演化历史,总结这方面研究的最新成就和存在的问题,提出了今后应重视的研究方向。

黄土-古土壤原核生物群落对古气候变化的响应

【目的】黄土-古土壤序列是记录第四纪气候环境变化的良好载体,其内部的土壤微生物特征是蕴含土壤环境变化的重要信息。由于黄土与古土壤成壤环境的气候差异,微生物群落结构特征可能会有不同的响应,但针对该问题的研究还十分有限。【方法】选择任家坡(R)和九州台(J)两地黄土(RL和JL)-古土壤(RS和JS)序列,运用高通量测序技术和线性判别分析效应大小(linear discriminant analysis effect size,LEfSe)识别土壤原核生物群落结构和类群差异,基于原核生物分类单元功能注释(functional annotation of prokaryotic taxa,FAPROTAX)数据库进行群落功能预测,以及利用Mantel test探讨影响土壤原核生物群落稳定的环境因子。【结果】土壤中碳氮营养物质与气候变化的代用指标磁化率、Rb/Sr变化趋势一致,含量整体表现为古土壤(RS和JS)高,对应的黄土(RL和JL)低,这一特征在任家坡古土壤(RS)中尤为显著;在同一气候时期,九州台较任家坡更为干冷,并且九州台古土壤沉积阶段也受到较强冬季风的影响,使其气候冷干与暖湿转变呈渐变型。原核生物群落结构中酸杆菌门(Acidobacteria)、泉古菌门(Crenarchaeota)、绿弯菌门(Chloroflexi)等具有嗜热嗜温性质的细菌和古菌在任家坡黄土-古土壤(RL和RS)中丰度较高,芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、广古菌门(Euryarchaeota)、异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)等耐旱、适宜极端环境中生存的细菌和古菌在九州台黄土-古土壤中(JL和JS)丰度较高。同时,生命产能、氮、锰、铁、氯元素循环相关功能基因在任家坡古土壤(RS)中表达量最高,而碳、氢、硫元素循环相关功能基因在任家坡黄土(RL)中表达量最高。与任家坡相比,九州台原核生物群落具有物种多样性高、功能种类少的特点。Mantel test分析进一步表明,有机碳(soil organic carbon,SOC)、含水率(soil water content,SWC)、总氮(total nitrogen,TN)和硝态氮(nitrate nitrogen,NO_(3)^(−)-N)是影响任家坡原核生物群落和功能稳定的关键环境因子,而TN、SOC、pH值和铵态氮(NH_(4)^(+)-N)是影响九州台原核生物群落和功能稳定的关键环境因子。【结论】在暖湿期,微生物群落分化出更多的功能种类,具有更旺盛的生命活动;在冷干期,微生物群落通过提高物种多样性来完成主要的生命活动功能,通过协同共生维持群落生存和稳定来适应环境胁迫。研究成果对认识气候变化对土壤微生物多样性和功能的影响具有重要意义。

淳化黄土-古土壤序列黏土矿物分布特征及古环境意义

黄土-古土壤序列是记录第四纪气候环境变化的良好信息载体之一。以黄土高原南缘陕西省淳化黄土-古土壤序列为研究对象,通过X射线衍射法对黄土-古土壤剖面黏土矿物进行定性与半定量分析,调查不同土层黏土矿物相对含量及伊利石/绿泥石比值(I/C值)的变化规律,并结合伊利石结晶度的变化特征,探讨不同土层黏土矿物特征所对应的气候变化规律,揭示黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境演变规律。结果表明:(1)淳化剖面黏土矿物的相对含量、I/C值以及伊利石结晶度IC值在反演古气候方面具有较好的指示性。(2)淳化剖面不同土层的黏土矿物类型基本相同,但其相对含量存在差异。在WL-3~S5阶段,即早更新世至中更新世中期,黏土矿物的组合类型为伊利石-蒙脱石-绿泥石-高岭石-蛭石,其中早更新世至中更新世早期(WL-3~L11阶段),伊利石相对含量相对偏低,气候以温凉为主,而中更新世中期(S10~S5阶段),伊利石相对含量上升,但蒙脱石、绿泥石含量均降低,气候相对温湿;在中更新世晚期(L5~S1阶段),黏土矿物的组合类型改变为伊利石-绿泥石-蛭石-高岭石-蒙脱石,以伊利石和绿泥石为主,气候较为干冷。黏土矿物类型及含量表明淳化地区从早更新世早期到中更新世晚期气候环境总体干冷化,并经历了温凉-温湿-干冷的变化过程。(3)I/C值以及伊利石结晶度IC值从剖面底部到顶部均经历了由小到大再到小的过程,它们与黏土矿物的含量所反映的气候变化规律一致。本研究有助于探索黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境变化,为全面了解更新世黄土高原不同地区第四纪气候环境演变提供依据。

东欧黄土-古土壤剖面的孢粉和气候地层学记录及其与ESR测年的海相地层对比(英文)

记述东欧平原黄土-古土壤剖面多重年代地层的划分结果,评估黄土地区更新世主要的古地理事件的对比,建立东欧平原黄土-古土壤发育时期的17个期—9个间冰期和8个冰期。间冰期内次一级单元是吸热凉温阶(endothermal coolings)(冷时段,cold spells),干热阶、湿热阶(thermoxerotic and thermohygrotic stages)和间冰期中次级气候韵律,以及冰期内的冰阶(stadials),间冰阶(interstadials),中间阶(interphasials),湿冷阶(cryohygrotic),干冷阶(cryoxerotic stages)和冰期中的次级气候韵律。其中吸热凉温阶占据了间冰期的大部分。 东欧平原黄土-古土壤形成时期的环境和植被演化由以下剖面的孢粉资料构成:上Oka(Likhvin-Chekalin section),上Don(Strelitsa section),中Kuma(Otkaznoe section),中Dniester(Molodova section,Ketrosy section)和中Desna(Arapovichi section)。 根据孢粉-气候地层研究获得的原始资料,本文重建了欧亚大陆北部60万年以来的古气候事件、古基岩沉积、冰川、冰缘、外冰缘带沉积,并进行了周期的确定和远距离对比。在综合年代地层柱上的古环境事件及其相应的带和年代地层的对比,是依据亚化石化的软体动物外壳的电子自旋共振分析结果。已知的间冰期集中在58万年,40万年,31万年,22万年及14.

泥河湾盆地的水下黄土堆积及其古气候意义

本文论述了泥河湾盆地第四纪河湖相地层中水下黄土堆积的特征,认为水下黄土堆积是介于气下黄土堆积和河湖相沉积之间的一种过渡类型,水下黄土和气下黄土都是干冷气候条件下的产物,而河湖相沉积则形成于相对温湿的气候环境。在沉积剖面中水下黄土和河湖相沉积交替出现,形成水下黄土——河湖相沉积系列,这个系列反映了气候的周期性变化,它可以与我国洛川剖面的黄土—古土壤系列及深海岩芯V_(28-239)的氧同位素气候期,很好地进行对比。这为我国华北第四纪古气候地层序列的建立,又提供了一个重要的途径。

900ka以来黄土-古土壤序列记录的风尘铁含量变化及其古气候意义

风尘中所含的铁是海洋生物的营养元素,对浮游生物的生产力有重要影响,从而对海洋吸收CO_2的量有调节作用,进而影响全球气候。从亚洲内陆产生的粉尘不仅堆积于黄土高原,形成黄土-古土壤序列,而且落入北太平洋等海域。基于黄土高原中部的西峰和长武两个剖面,对900ka以来风尘的铁含量及其时域变化特征进行分析,结果表明,不同时期的风尘铁含量具有明显的变化。铁含量的波动总体上与冰期-间冰期旋回的变化差异较大,不具明显的100 ka的周期,而具有较强的准20 ka的周期和清晰的准40 ka周期,显示北半球太阳辐射的变化对风尘铁含量有明显的控制作用。900 ka以来,S5-1古土壤(深海氧同位素阶段13)的铁含量最高,对应于900 ka以来大洋碳同位素值最高的时期,表明该事件具有全球性的意义。

甘肃秦安糜子湾剖面中新世风尘堆积的磁性地层学研究

文章对西部黄土高原糜子湾黄土-古土壤剖面进行了磁性地层学研究。该剖面厚度为164.4m,记录了15个正磁极性段和15个负磁极性段,可与标准极性表中从C5r.3r到C5En之间的极性带对比。根据极性界限用平均沉积速率外推,得到该剖面顶界年龄为约11.6MaB.P.,底界年龄为约18.5MaB.P.。糜子湾剖面位于已发表的QAⅠ中新世黄土剖面以东约30km,两剖面相同时代的地层在岩性地层结构和磁化率曲线波动上具有高度的一致性,表明中新世黄土-古土壤序列与第四纪黄土-古土壤序列一样,地层在空间上有很好的可对比性。文章的结果为从空间角度研究中新世环境变化行为提供了新剖面的年代地层框架。

川西甘孜黄土-古土壤序列的地球化学演化特征及其古气候意义

川西高原位于青藏高原的东南边缘,气候主要受印度洋西南季风和高原季风的影响.对川西甘孜地区甘孜寺黄土剖面地球化学特征的系统研究表明,甘孜黄土在风尘源区经历了斜长石分解从而导致Na,Ca等活动性元素淋失的化学风化过程,沉积后的化学风化主要表现为成壤过程中碳酸盐的淋溶淀积及Fe2+的氧化.甘孜寺剖面CIA,Na/K以及Fe2+/Fe3+等地球化学参数记录显示,1.15MaBP以来甘孜黄土的风化强度有逐步减弱的趋势,反映了更新世中期以来青藏高原东南缘持续变干的气候变化特征,是区域气候对全球气候变化的响应.同时,本区气候变化在与全球变化基本一致的基础上,也存在着明显的差异,其中最突出的表现就是自约250kaBP以来干旱化程度明显加剧.该气候事件的形成可能与青藏高原东南缘隆升对西南季风水汽输送的屏障作用有关.

黄土高原东南缘黄土-古土壤序列的环境磁学结果及其古气候意义

对黄土高原东南缘三门峡地区曹村黄土剖面L1～L13（时间跨度约1 Ma）的环境磁学研究表明：（1）质量磁化率（X）、饱和等温剩磁（SIRM）和非磁滞剩磁（ARM）等及其组合磁参数均呈明显的线性相关关系.由于超顺磁（SP）磁性颗粒对磁化率贡献最大而对剩磁（包括ARM和IRM）没有贡献,因而这种线性关系意味着古土壤中由成土作用形成的磁性颗粒仍主要以相对偏细的单畴颗粒（SSD）为主,而前人所认为的SP颗粒对磁化率的贡献可能被高估了;（2）曹村剖面的磁粒度参数xARM/x与黄土高原腹地典型黄土剖面的中值粒径曲线表现出很好的相似性,在某种程度上反映了XARM/X可以表征黄土-古土壤序列磁性颗粒的粒径相对变化;（3）磁组分参数S-ratio和HIRM测试结果表明,在由成土作用形成的低矫顽力强磁性矿物含量显著增加的同时,高矫顽力的弱磁性赤铁矿/针铁矿的绝对含量也相应增加.

南京老虎山黄土剖面的磁化率及Rb和Rb/Sr对古气候的指示意义

宁镇地区的下蜀黄土记录了古气候变化的丰富信息,作为中国北方风尘堆积的南部边缘相,下蜀黄土在全球环境变化研究中占有重要的地位。以10cm间距系统分析了典型的下蜀黄土剖面——老虎山剖面的Rb、Sr含量和频率磁化率,结果表明,磁化率对冬季风场强变化有较好的指示意义,但在指示下蜀黄土的风化成壤强度方面不很理想;Rb含量可以作为指示东亚冬季风强度的替代性指标;Rb/Sr比可以作为下蜀黄土化学风化强度的替代性指标,Rb/Sr比由剖面下部至上部升高是长江中下游地区12万年以来成壤作用增强的结果。

黄河源玛曲段全新世风成黄土-古土壤序列风化成壤特征以及古气候演变

通过对青藏高原东北部黄河源开展广泛细致的野外考察,选择位于玛曲段黄河左岸第二级河流阶地(T2)之上,赋存典型风成黄土-古土壤序列的达尔琼东(DEQ-E)剖面进行系统采样。在室内对采集样品进行了磁化率、烧失量、吸湿水、粒度、土壤微形态、地球化学元素和光释光(OSL)测年等综合分析,结论表明:(1)黄河源玛曲段DEQ-E剖面地层序列由上至下依次为现代草甸土层(MS)-全新世中期古土壤层(S_(0))-全新世早期过渡性黄土层(Lt)-阶地漫滩相沉积层(T2-al);(2)黄河源玛曲段DEQ-E剖面风成黄土-古土壤序列风化成壤强度呈现出全新世中期古土壤层(S_(0))>全新世早期过渡性黄土层(Lt)>现代草甸土层(MS)的变化特征;(3)黄河源全新世的古气候演变可分为3个阶段:全新世早期(11000 a BP—9000 a BP),西风势力减弱,东亚夏季风逐步增强,气温趋于变暖,降水有所增加;全新世中期(9000 a BP—3100 a BP),东亚夏季风作用强盛,气候整体温暖湿润;全新世晚期(3100 a BP以来),东亚夏季风衰退,西风势力有所增强,导致气候转向干冷。该研究成果有助于理解青藏高原东北缘的古气候演化机制,同时对于预测未来区域气候变化具有重要的科学意义。

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Ｌ_６－Ｓ_５－Ｌ_５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。

阿尔金地区首次发现了风成堆积——红粘土

亚洲内陆干旱化是新生代北半球气候变化的重要特征，其直接产物就是内陆地区广泛分布风成堆积（黄土-古土壤序列及其下伏的红粘土）。因此，风成堆积作为反演古气候演变重要的载体而备受关注。

三门峡会兴沟剖面黄土—古土壤序列的岩石磁学研究

岩石磁学是古地磁学和环境磁学研究的基础,是鉴定岩石和沉积物中磁性矿物种类、粒度和含量的有效途径。对黄土高原东南部三门峡盆地的水沟—会兴沟旧石器遗址会兴沟剖面黄土—古土壤序列(S_0~S_8)进行系统的岩石磁学研究表明:本剖面沉积物的主要载磁矿物为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,显示准单畴(PSD)磁性颗粒特征。所有磁学参数曲线均表现出基本一致的变化特征,与深海氧同位素曲线能够很好的对应,反映了第四纪以来的冰期—间冰期旋回中,东亚季风影响下的风尘黄土堆积中磁性矿物种类、粒度和含量的周期性变化特征。黄土中高矫顽力磁性矿物的相对含量要高于古土壤中的,而随着成土作用的加强,在古土壤中细粒的低矫顽力磁性矿物显著增加的同时,其中高矫顽力磁性矿物的绝对含量也相应增加。质量磁化率(χ)与非磁滞剩磁磁化率(χ_(ARM))和饱和等温剩磁(SIRM)及磁粒度参数χ_(ARM)/SIRM和χ_(ARM)/χ均呈明显的正相关关系,表明由成土作用产生的单畴(SD)颗粒和较小PSD颗粒对磁化率增强有显著的贡献。

二十二万年以来东亚夏季风的千年尺度变化及其在不同时期的差异

本文采用游离铁和全铁的比值，建立了0．220MaB．P．以来长武黄土-古土壤序列的高分辨率古风化强度序列，揭示出0．220MaB．P．以来黄土高原古环境发生了一系列千年尺度的变化，且多数在同一剖面的磁化率记录上没有明显反映或反映较弱。由于该地区冬季土壤温度低于0℃，化学风化的强度主要受控于夏季的温度和降水。据此我们认为，这种千年尺度的波动是东亚古夏季风强度变化的信号。此指标与格陵兰GRIP冰芯δ18O记录对比发现，二者在末次冰期有较好的吻合性，而夏季风在末次间冰期（深海氧同位素阶段5e）及以前的变化要平缓得多。因此，本文的结果显示出：0．220MaB．P．以来，东亚夏季风在千年尺度上的大幅度变化在末次冰期最为显著，此前则表现为一种较为稳定的模式。

黄土高原35万年来冬、夏季风变化周期的差异——陆生蜗牛化石的证据

通过对黄土高原洛川、长武剖面最近 3 5万年来陆生蜗牛化石的高分辨率研究 ,揭示出喜温湿和喜冷干蜗牛种类分别存在不同的变化周期 :喜温湿类蜗牛化石所揭示的东亚夏季风的变化存在明显的 41 0 0 0a和 2 3 0 0 0a周期 ,与地轴倾角和岁差 (低纬度太阳辐射 )的变化周期有关 ;而反映冬季风变化的喜冷干蜗牛种类则表现出不同的变化特点 ,其主要为 0 .1Ma和 41 0 0 0a的周期。冬、夏季风的变化与地轴倾角 41 0 0 0a周期都存在很好的相关性 ,但与地球轨道的岁差 (1 90 0 0～ 2 3 0 0 0a)及偏心率 (0 .1Ma)的周期没有一致的相关关系。在轨道尺度上冬、夏季风之间不存在此消彼长的简单变化模式。

风成三趾马红土与第四纪黄土的粘土矿物组成异同及其环境意义

文章基于X射线衍射、热分析和理化分析,对西峰三趾马红土的粘土矿物组成进行较系统研究,并与上覆第四纪黄土和古土壤样品进行对比。结果表明,二者的粘土矿物类型相似,以伊利石为主,其次是绿泥石、蒙脱石和高岭石;但伊利石结晶度明显低于第四纪黄土,而与发育较好的第四纪古土壤(如S4和S5)相当;三趾马红土中的粘土矿物组成主要为碎屑成因,成壤作用只对伊利石结晶度有明显影响。根据现代土壤粘土矿物地带性分布规律,三趾马红土的粘土矿物组合指示了大约6Ma以来,我国北方黄土高原地区一直处于温带半湿润-半干润的环境条件下,以后的气候主要在此范围内波动。但伊利石结晶度的变化指示了晚中新世-上新世总体比第四纪较高的风化成壤强度,体现了较强的夏季风效应。