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(fēng)塵堆積序列記載了晚新生代以來古季風(fēng)的演變過程與亞洲內(nèi)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(fēng)塵堆積序列。巨厚的風(fēng)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(nèi)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(jìn)行了細(xì)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(yuǎn)剖面、斷峴剖面、以及靖邊剖面進(jìn)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(zhì)及產(chǎn)生機(jī)制。初步研究結(jié)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(biāo)準(zhǔn)地層進(jìn)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(yīng)于黃土地層L1-L9，10層古土壤層，分別對應(yīng)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(xì)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(xiàn)出極好的相關(guān)性，沉積物的磁化率與粒度機(jī)械組成中的細(xì)組分呈正相關(guān)，與粗組分呈負(fù)相關(guān)。根據(jù)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(qiáng)，磁化率明顯增大，鐵磁性礦物含量增加，強(qiáng)磁性物質(zhì)含量的明顯增多，粒徑較細(xì)。MPC粒度組成特征還說明沉積物沉積前搬運(yùn)營力性質(zhì)單一，且以風(fēng)力搬運(yùn)為主，沉積后物質(zhì)經(jīng)歷了不同的風(fēng)化成壤作用。在物源方面也存在近源、遠(yuǎn)源組分疊加的可能。
　　(4)KMC剖面磁化率、頻率磁化率值呈現(xiàn)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(fēng)向以東北風(fēng)、西風(fēng)最多且距離青藏高原相對較遠(yuǎn)，位于冬夏季風(fēng)的轉(zhuǎn)折點，受到青藏高原構(gòu)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(fēng)化成壤作用的影響。中亞物源區(qū)干旱、半干旱趨勢增強(qiáng)，原始物質(zhì)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(jù)地層對比、野外觀察和數(shù)據(jù)分析，MPC剖面575cm-1195cm、KMC剖面285cm-685cm可能對應(yīng)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(biāo)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(fēng)進(jìn)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(yīng)于全新世早期，該階段氣溫呈現(xiàn)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(xiàn)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(guān)研究報道也很少。KMC剖面在15-60cm對應(yīng)了全新世大暖期，MPC剖面在40-210