（构造地质学专业论文）泥河湾与三门峡地区第四纪沉积物的古地磁结果及其环境意义.pdf

摘 要 中国北方第四纪 地层以 泥河湾盆地河 湖相沉积和黄土高 原的风成堆积为典 型代表。位于黄土高原东南缘的黄河三门峡地区， 黄土一古土壤序列在厚度、 完 整性及磁化率所蕴涵的古气候信息等方面的独特性可能并不亚于黄土高原腹地; 而在大同一阳原一蔚县一带广泛发育的被视为代表我国北方早更新世标准地层 的 泥河湾层以 郝家台一 带最为典型。 本次 工作分别选择以 上两个地区的 典型 剖面 开展古地磁工作。 对黄河三门峡地区曹村黄土剖面的磁极 性地层学研究发现: 1 ) 布翔松山 极 性转换界线记录于 s 8 的顶部，j a r a m i l l o正极性亚时的顶、底界线分别位于 s 1 0 和s 1 2 / l 1 3 ，上 述古地磁极性转换界线比 黄土高原腹地略低;2 ) “ 上粉砂层” l 9 记录了一个被 l 9 s s 1 分隔开来的长正极性段。 综合 l 9 的岩性、 厚度和岩石磁学 特征，可以认为这一巨厚的正极性带可能反映了完全由岩性所控制的重磁化特 征，而非 短期极性事件i c a m i k a t s u r a 或s a n t a r o s a . l 9 的 重磁化可能是在中、 晚 更新世气候 较湿润的时期， 由 于雨水向 下渗透所 诱导的 强磁性矿物随近代地磁 场 方向进行重新排列的结果，而非次生的化学剩磁或粘滞剩磁重磁化。 以古地磁 极性界线作为 可靠年龄控制点，对曹 村黄 土剖面1 . 1 m a 以来的 环 境磁参数与近年来大洋钻探计划( o d p ) 获得的高分辨率氧同位素记录进行了 详 细对比。结合黄土高原东南缘 l 9 s s 1记录的磁化率峰值比黄土高原腹地高和深 海氧同 位素阶段 ( m i s ) 1 8 内的次 一级间 冰亚期的氧同位素峰值在中高纬度大西洋 钻孔中比 传统海陆 对比中 所采 用的 位于赤 道附近的太平洋钻孔o d p 6 7 7 更显著 这两方面的 事实， 尝试性地提出，三门峡黄土的布容 / 松山 极性转换界线记录在 间 冰期沉积的s 8 的顶部，可对应深海沉积的 氧同 位素阶段 1 9 ,薄层的s 7 可对 应 mi s 1 8内次一级的间冰阶段，而 l 9 s s 1 可对应 mi s 2 1 。以上基于古地磁极性 界 线的 海、 陆古 气候指 标的对比并没 有指示 三门 峡黄土的u p p e r / l o w e r j a r a m i l lo 存在显著的l o c k - i n 效应. 本文认为，目 前在黄土高原古地磁记录反映出 的海陆 气 候的 不一 致和黄土高原上的局部气候差异是布容 / 松山 极性转换界线在不同 地 区记录不一致的主要原因。 三门 峡黄土一古土壤序列1 . 1 m a 以 来的) (,a r m / x 曲 线与黄土高原内部典型 剖 面粒度指标的峰一谷变化特征和总体趋势具很好的相似性， 表明 x a r m / x 可以 客观 反映黄土一古土壤序列的磁粒径相对变化;s - r a t i 。 磁参数结果表明，尽管赤铁矿 对黄土剩磁的相对贡献比古土壤大，但其在黄土中的绝对含量仍小于古土壤。 对泥河湾盆地台儿 沟剖面河湖相沉积物的古 地磁和岩石磁学研究表明，碎 屑成因的磁铁矿和赤铁矿为 特征 剩磁( c h r m) 的主要载体，而部分磁赤 铁矿则可 能代表了后生的化学成分; 这套河湖相地层记录了 布容正极性时、 j a r a m i l l o 正极 性亚时和松山反极性时，而且剖面底部可能己接近 o l d u v a i 的底界。综合岩石地 层划分和由 磁化率所反映的岩性变化特征， 本文初步认为， 出 露于地表的台儿 沟 沉积物指示了泥河湾古湖至少经历了 河流相一 一 卜滨浅湖相 一- 卜河流相- 州 卜 滨 浅湖相至湖泊消亡的演化过程。 关键词:黄土一古土壤序列， 极性事件， l o c k - i n ， 深海氧同 位素，三门峡， m / b极性转换界线，上粉砂层，泥河湾盆地 p a l e o m a g n e t i c r e s u l t s o f q u a t e r n a r y s e d i m e n t s f r o m n i h e w a n a n d s a n m e n x i a a n d t h e i r i mp l i c a t i o n s f o r p a l e o e n v i r o n m e n t s abs tract b o t h t h e fl u v i o - l a c u s t r i n e s e d i me n t s i n t h e ni h e w a n b a s i n a n d wi n d - b l o w n d e p o s i t s i n t h e e x t e n s i v e c h i n e s e l o e s s p l a t e a u ( c l p ) a r e ty p i c a l s t r a t a i n n o r th - c e n t r a l c h i n a d u r in g t h e q u a t e rn a ry . t h e l o e s s - p a l e o s o l s u c c e s s i o n i n t h e s e m a r g i n o f t h e c l p r e t a i n s h i g h - r e s o l u t i o n a r c h i v e s o f s e d i m e n t a r y a n d e n v i r o n m e n t al c h a n g e , a n d i t s t h i c k n e s s i n s a n m e n x i a i s c o m p a r a b l e t o t h a t o f t h e h i n t e r l a n d o f t h e c l p . t h e n i h e w a n b a s i n al s o p r o v i d e s e x t e n s i v e s e d i m e n t a ry e x p o s u r e s , c o n s i s t i n g o f w e l l - d e v e l o p e d l a t e c e n o z o i c l a c u s t r in e - fl u v i al d e p o s i t s r i c h i n m a m m a l i a n f o s s i l s k n o w n a s t h e n i h e w a n f a u n a . i n t h i s s t u d y , w e c a r r i e d o u t b o t h d e t a i le d r o c k m a g n e t i c a n d p al e o m a g n e t i c s t u d i e s o f t h e fl u v i o - l a c u s tr i n e s e d i m e n t s i n t h e n ih e w a n b a s i n a n d l o e s s d e p o s i t s i n s a n m e n x i a , r e s p e c t i v e l y , w h i c h p r o v i d e r e l i a b l e a g e c o n s t r a i nt s o f s t r a t a a n d u n r a v e l p al e o c l i m a t i c v a r i a b i l i t y i n t h e q u a t e rn a r y . a d e t a i le d p a l e o m a g n e t ic a n d r o c k m a g n e t i c i n v e s t i g a t i o n o f l o e s s - p a l s o s o l _ . . . : n . ; : 1.11 t h e s a n m e n x i a a r e a s p a n n in g t h e l a s t 1 . 1 my r d e m o n s tr a t e s t h a t t h e m a t u y a m a br u n h e s b o u n d a r y ( mb b ) o c c u r s a t t h e t o p o f s 8 a n d t h e u p p e r a n d l o w e r b o u n d a r i e s o f t h e j a r a m i l l o n o r m a l s u b c h r o n ( j n s ) a r e e n c o u n t e r e d s i o a n d s 1 2 / l 1 3 , r e s p e c t i v e l y . t h e p o s i t i o n s o f t h e s e p o l a r i ty r e v e r s a l s a r e re l a t i v e l y l o w e r t h a n t h o s e r e c o r d e d in t h e h i n t e r l a n d o f t h e c l p . l 9 , a l s o re f e r r e d t o a s t h e u p p e r s a n d l a y e r , c a r ri e s a n i m p e r f e c t n o r m al p o l a r i t y m a g n e t i z a t i o n . a l t h o u g h i t i s f u l l y s e p a r a t e d b y a s h o rt re v e r s e d p o l a ri t y i n t e r v al , t h i s l o n g n o r m al p o l a r i ty z o n e i s t o o e x t e n s iv e t o r e p r e s e n t e x c u r s i o n s l i k e k a m i k a t s u r a a n d / o r s a n t a r o s a , a n d m a y r e p r e s e n t a n a r t i f a c t r a t h e r t h a n a r e c o r d o f g e o m a g n e t i c f i e l d d i r e c t i o n s . d e t a i le d r o c k m a g n e t i c a n al y s e s i n d i c a t e t h a t t h i s n o r m a l p o l a r i t y i n t e r v a l i s i i t h o l o g y - d e p e n d e n t , , a n d t h e s y s t e m a t i c c o a r s e n i n g o f p a r t i c l e - s i z e a c r o s s l 9 i s p r o b a b l y t h e f u n d a m e n t a l r e aso n f o r p e r v a s i v e r e m a g n e t i z a t i o n . w e t e n t a t i v e l y p r o p o s e t h a t r e m a g n e t i z a t i o n o f p a r ts o f l 9 w a s a c c o m p l i s h e d b y p h y s i c a l r o t a t i o n / r e o r i e n t a t io n o f t h e r e m a n e n c e - c a r ry i n g g r a i n s a t b u r i a l d e p t h s o f a t l e a s t 9 m e t e r s o r m o r e , s o m e 1 0 0 k y r a f t e r i n i t i a l d e p o s it i o n . we a d o p t e d a p o la r it y - b a s e d c o r r e l a t i o n o f m a g n e t i c s u s c e p t i b i l i t y a n d s - r a t i o r e c o r d s f r o m s a n m e n x i a t o s e v e r a l w e l l - d o c u m e n t e d o x y g e n - i s o t o p e a n d m a g n e t o s t r a t i g r a p h i c re c o r d s fr o m t h e n o r t h a t l a n t i c . d i ff e r e n t fr o m p r e v i o u s c o r r e l a t i o n s , w e p r o p o s e h e r e t h a t s 8 i n s a m n e n x i a s h o u l d c o r r e s p o n d t o mi s 1 9 , t h e t h i n s 7 t o a d i s t in c t s e c o n d - o r d e r p e a k w i t h i n mi s 1 8 , a n d l 9 s s 1 t o mi s 2 1 . t h e p r o p o s e d c o r re l a t i o n d o e s n o t e x h i b i t o b v i o u s d i s c r e p a n c ie s b e t w e e n t h e s a m n e n x i a l o e s s a n d mi s r e c o r d s w i t h r e s p e c t t o b o t h t h e p o s it i o n s o f t h e m a g n e t i c p o l a r i t y r e v e r s a l s a n d p a l e o c l i m a t i c r e c o r d s o v e r t h e l a s t 1 . 1 ma . t h u s w e s p e c u l a t e t h a t t h e f u n d a m e n t a l r e a s o n f o r t h e mb b t o o c c u r e i t h e r i n t h e t o p o f s 8 , t h e l o w e r p a rt o r b o tt o m o f l 8 a c r o s s t h e c l p m a y b e a t t r i b u t a b l e t o r e g i o n a l a n d l o c a l c l i m a t i c v a r i a b i l i t y a t d i ff e r e n t p a rt s o f t h e c l p t o t r a c k t h e o s c i l l a t i o n s o f t h e w in t e r a n d s u m m e r m o n s o o n s o t h e r th a n s i g n i f i c a n t l o c k - i n e ff e c t s u b s e q u e n t m in e r a l m a g n e t i c m e a s u r e m e n t s o f t h e s a m n e n x i a l o e s s d e m o n s t r a t e t h a t x ,a r m /x o f t h e s a n m e n x i a l o e s s e x h i b i t c o n c o r d a n t v a r i a t i o n t r e n d s w i th t h e fl u c t u a t i o n o f m e a n p a r ti c l e - s i z e r e c o r d s fr o m s e v e r a l t y p i c a l l o e s s s e c t i o n s i n t h e 1h i p ; e r l a n d o f t h e c l p , i n d i c a t i n g y a f m / y c a n s e r v e a s a r e l i a b l e m a g n e t i c g a i n - s iz ? d e p e n d e n t p a r a m e t e r . a lt h o u g h t h e r e l a t iv e c o n t r ib u t i o n o f m a g n e t i c a l l y h a r d c o m p o n e n t s ( h e m a t i t e / g o e t h i t e ) i s r e la t i v e l y g r e a t e r i n l o e s s t h a n p a l e o s o l , t h e a b s o lu t e c o n t r i b u t i o n o f t h e h a r d c o m p o n e n ts i s g e n e r a l 珍g r e a t e r i n p a l e o s o l t h a n in l o e s s . a d e t a i l e d p a l e o m a g n e t i c a n d r o c k m a g n e t i c i n v e s t i g a t i o n o f n i h e w a n fl u v io - l a c u s t r i n e d e p o s i t s a t t a i e r g o u h a s b e e n c a r r i e d o u t . r o c k m a g n e t i c a n a l y s e s s h o w t h a t t h e n r m i n n i h e w a n i s m a i n l y c a r r i e d b y h e m a t i t e a n d m a g n e t i t e w i t h a s s o c i a t e d m a g h e m i t e . c h r m d i re c t i o n s a r e r e t a i n e d i n b o t h m a g n e t i t e a n d h e m a t it e , s u = g e s t in g a d e t r i t a l o r i g i n o f b o t h m i n e r a l p h a s e s . m a g h e m i t e p h a s e i s t e n t a t i v e l y p r o p o s e d t o t h e r e s u l t o f l o w - t e m p e r a t u re o x i d a t i o n o f m a g n e t i t e . b a s e d o n t h e v a r ia t i o n s o f l i t h o lo g y a n d s e d i m e n t a ry f a c i e s , w e i n f e r t h a t t h e n i h e w a n p a l e o l a k e h as e x p e r i e n c e d s e v e r a l e v o l u t i o n a l p r o c e s s e s : a n e a r l y p h as e o f e x p a n s i o n , a m i d d l e p h a s e o f s h r i n k a g e a n d s i g n i f i c a n t r i v e r a g g r a d a t i o n , a n d a l a t e r t r a n s i t i o n fr o m e x p a n s io n t o s h r i n k a g e a n d e v e n t u a l d i s a p p e a r a n c e . t h e p o l a r i t y s t r a t i g r a p h y a t t a i e r g o u c o n s i s t s o f t h r e e n o r m a l m a g n e t o z o n e s in c l u d i n g t h e b r u n h e s c h r o n , t h e j a r a m i l lo a n d o l d u v a i s u b e h r o n s , a n d t w o r e v e r s e d z o n e s b e l o n g i n g t o t h e ma t u y a m a c h r o n . w e t e n t a t i v e l y c o n c l u d e d t h a t t h e n i h e w a n l a c u s t r i n e s e d i m e n t s a t t a i e r g o u c o m m e n c e d d e p o s i t i n g a t t h e o n s e t o f t h e o l d u v a i s u b c h r o n . k e y wo r d s : l o e s s - p a l e o s o l s e q u e n c e , e x c u r s i o n , l o c k - i n , ma r i n e o x y g e n i s o t o p e r e c o r d , s a u r n e n x i a , ma t u y a m a / b r u n h e s b o u n d a r y , u p p e r s a n d l a y e r , n i h e w a n b a s i n 前 言 前 言 中国黄土是全球气候变化最好的记录之一， 在全球古环境演化、 环境磁学及剩 磁机理研究等方面显示其独特的优越性( h e l l e r a n d l i u , 1 9 8 2 ; 刘东生等， 1 9 8 5 ; z h o u e t a l ., 1 9 9 0 ) 。目 前， 磁性地层学己 被成功 地用来建立中国风成黄土的 年代框 架( z h u e t a l ., 1 9 9 4 ; z h u e t a l ., 1 9 9 8 a ; z h u a n d t s c h u , 2 0 0 1 ; p a n e t a l ， 2 0 0 2 ; g u o e t a l ., 2 0 0 2 ) ， 而 黄 土 一古 土壤 序 列的 磁 化率 与 深 海氧 同 位素 记 录 之间 极 好的 相 关 性 将中 国 黄土古气候和黄土古地磁学推向了国际古气候变化研究的前沿，使黄土与海洋 及 湖泊 沉积 物一 起己 成为 全 球变 化 研究的 三大 领 域( a n e t a l ., 1 9 9 1 ; d in g e t a l ., 1 9 9 4 ; h e l l e r a n d e v a n s , 1 9 9 5 ; a n , 2 0 0 0 ; e v a n s a n d h e l l e r , 2 0 0 1 ; d e n g e t a l . , 2 0 0 5 ) . 目 前在中国黄土的古地磁和古气候研究中的突出问 题是:1 ) 是否由 成壤作用 形 成的 超 顺磁 ( s p ) 颗粒是古土 壤磁 化率增强的 最主 要原因; 2 ) 黄土一 古 土壤序 列 和 深 海 氧同 位 素记 录 之间 存 在的 重 要 差 异 和 极 端 气候 事 件 ( 如s 5 , l 9 和1, 1 5 ) 形 成 的原因: 3 ) 距今0 .7 8 m a 的布容1 松山 极性转换界线在海、陆沉积物记录上表现出 的 不一 致性的原因( m b界线记录在深海沉积的 氧同 位素阶段1 9 ， 而在黄土高原腹 地记录于l 8的中下部，在黄土高原的东南缘则位于l 8 / s 8 的交界处甚至s 8 的顶 部) ( t a u x e e t a l ， 1 9 9 6 ; z h u e t a l ， 1 9 9 8 b ; z h o u a n d s h a c k l e t o n , 1 9 9 9 ; z h u a n d t s c h u , 2 0 0 1 : w a n g e t a l ., 2 0 0 5 ) 。 这一 系列 关 键问 题 直 接关 系 到中 国 黄 土的 古 地 磁 极性 界 线 是提供了可靠的年代标尺还是剩磁获得的滞后或 “ 错位”效应的反映?是由于不 同 地区记录东亚季风气候的差异还是 l o c k - in效应导致了在全球具同时性的 b / m 界线在不同黄土剖面上的不一致性和变化性?按照近年流行的土壤成因假说和东 亚古季风系统变化的特点( z h o u e t a l . , 1 9 9 0 ; a n , 2 0 0 0 ) ， 黄土高原的东南部的 黄河三 门峡地区应属黄土高原上记录东亚夏季风最灵敏、 土壤化作用最强烈和l o c k - i n 深 度最大的地区，因而对该区典型黄土剖面进行高分辨率磁极性地层研究不仅可精 确确定地磁极性带的范围、性质和年代归属，更重要的是可以深入了解经强烈土 壤化作用的黄土一古土壤序列的剩磁获得机理、 磁化历史和l o c k - i n 厚度， 为客观 分析古地磁信息的可靠性提供依据。 深海沉积物的氧同位素曲线不仅明确指示了第四纪以来的冰期一间冰期多旋 回 特征， 更重要的是反映了 第四 纪以 来 气候呈 变冷的 总体 趋势( p i l l a n s a n d n a i s h , 刚舌 2 0 0 4 ) 。 然而， 广为 用来作为中国 黄土夏季风替 代性 指标的 磁化率并没 有这种大 尺 度上的变化趋势( g u o e t a l ., 1 9 9 8 ) 。由 于磁化率的大小取决于磁性矿物的 种类、 含 量、颗粒大小等诸多因素( l i u e t a l . , 2 0 0 4 a , b ) ，并受源区物质的差异性、成壤期气 候条件和降雨量及成壤作用持续的时间等多种因素的影响。因而，用磁化率作为 古 气候替 代性指标仍存在一定的 局限 性。由 于饱和等温剩 磁( s i r m ) 、 非磁 滞剩磁 仍r m ) . 频率 磁化率 勺等 及其组合 参 数 s i r m / k , a r m i k , a r m i s i r m , s比 率 ( b i r m i s i r m ) 等对磁性矿物的含量和粒度相对变化比 磁化率更为灵敏，这些环境 磁学指标的结合使用将会更客观地反映黄土一古土壤序列磁性矿物种类、含量和 粒度的相对变化。因而， 通过借鉴对黄土高原腹地环境磁学研究中己取得的成果， 在三门峡地区开展高分辨率磁性地层和多参数环境磁学综合研究，不仅可精确厘 定该区黄土一古土壤发育的时限，恢复黄土高原东南缘及相邻地区第四纪以来的 古季风变迁和环境演化特征，更重要的是通过该区古地磁和环境磁参数与近年来 己 获得的具代表性的高分辨率氧同 位素和古地磁记录的o d p / d s d p钻孔直接对比 ( s h a c k l e t o n e t a l ., 1 9 9 0 ; c h a n n e l l e t a l . , 2 0 0 2 ; r a y m o e t a l ., 2 0 0 4 ; c h a n n e l l a n d g u y o d o , 2 0 0 4 ) ,以期更客观地深入探讨古地磁主极性转换界线在海陆甚至在黄土 高原上不一致的真正原因。因而，本次研究以黄土高原东南缘的典型黄土剖面一 曹村剖面为研究对象，主要针对以上涉及到的目 前黄土古地磁和环境磁学研究中 的 几个关键问 题， 从该区黄土发育的区 域性特点入手， 为 检验黄土l o c k - i n 模型的 合理性、 独立的古气候环境磁学替代性指标的尝试排建肯以及人 地碰硷盆点禅强 机制等热点问 题作尝试性探讨， 试图为黄土古地磁研究提供新的思路和方向。 与黄土高原相比，目前对中国北方第四纪典型沉积盆地一泥河湾盆地内发育 的 河 湖相地层的时 代及其 蕴涵的 环境意 义仍存 在较大争议 ( 袁宝印 等， 1 9 9 6 ; l e v i i e e t a l . , 2 0 0 1 ) .自 世纪2 0 年代在盆地内 发现大量的哺乳动物化石及相继发掘古人类 文化遗址以来，泥河湾层及其中的古人类遗址的年代也一直是国际第四纪研究关 注的热点和难题。由于受到构造运动和沉积相剧变的影响，对盆地内不同剖面间 的 对 比 、 声 地 演 化 和 当 时 的 沉 积 环 境 及 所 反 映 的 古 气 候 变 化 特 征 一 直 是 泥 河 湾 层 研究的难点所在，泥河湾层作为我国北方早更新世 “ 标准剖面”的地位近年来也 受到明显的挑战。近年来的磁性地层研究表明:泥河湾剖面包括高斯正极性的一 部分、松山负极性世和布容正极性世的一部分，泥河湾层的顶部年龄甚至可达 o . 1 m a 左 右( 夏正 楷， 2 0 0 1 ) 。 可见， 泥河湾层是一个时间 跨度较大的 地层单元， 它 前 言 决不限于更新世早期，而是向下可能达上新世晚期，向上可以延续到更新世晚期。 这是近年来泥河湾地层学研究的最大进展。但令人遗憾的是，对泥河湾层的划分 至今还未取得一致的意见，地层命名极不严格，缺少一个公认的划分方案和标准 剖面，对同一剖面的磁极性序列的解释也存在不一致的现象。因而通过典型剖面 的沉积相分析，构建泥河湾盆地沉积体系的基本模式和高分辨率的磁性地层工作 是泥河湾层研究走出困境的关键。鉴于此，本次研究选择泥河湾盆地郝家台一带 出露厚度大、沉积连续的台儿沟剖面为研究对象，在详细的野外地层划分的基础 上，通过高分辨率古地磁测试分析来完善该地层剖面的磁极性序列，进而确定泥 河湾层的时代和湖相层的下限，探讨泥河湾层的时代归属。 论文共分五章。第一章对目前中国黄土古地磁的研究现状和存在问题作了简 要评述， 特别对黄土发育的时限和高分辨率古地磁年代学、古土壤磁化率增强机 制、海陆古气候对比和东亚季风系统中古气候替代性指标的提取等目 前黄土古地 磁和第四纪研究中的焦点问题进行了 较系统总结和回顾。在此基础上， 对黄土/ 古 上壤的剩磁获得机理、地磁场倒转在黄土中记录的可靠性、成土作用过程中磁性 矿物相的转化及其古地磁和环境意义、海陆气候的差异性等目前黄土磁学研究中 的前缘性课题进行了展望。 第二章着重介绍三月峡地区曹村黄土剖而的磁极性地层学和岩石磁学研究结 果。 磁极性地层学研究结果显示: 布容淞 山界线位于s s 的顶部， j a r a m i l l o 正极性 亚时的顶、 底界分别位于s 1 o 和l 1 3 的顶部， 上述古地磁极性转换界线与黄土高 原上多数剖面相比 层位偏低; “ 上粉砂层” ( l 9 ) 记录了 一个巨 厚的正极性带，而这 一现象在黄土高原内 部的古地磁研究中鲜有报道。 综合l 9 的厚度、 岩性和岩石磁 学特征， 本文提出了l 9 记录的正极性反映了完全由 岩性所控制的重磁化而非短期 极性事件k a r n i k a t s u r a 或s a n t a r o s a 的观点。 此后开展的岩石磁学辅助实验结果并 不支持l 9 重磁化是后期化学剩磁或粘滞剩磁叠加的结果，而可能反映了中、 晚更 新世气候较湿润的时期由于雨水向下渗透所诱导的强磁性矿物随近代地磁场方向 进行了重新排列。 第三章主要结合曹村剖面的磁性地层学结果，采用古地磁极性年代界线作为 前 言 绝对年代控制点， 通过黄土一古土壤得磁化率曲 线与 近年来大洋钻探计划( o d p ) 在中、高纬度大西洋钻孔中获得的有高分辨率古地磁年代约束的深海氧同位素记 录进行了详细对比分析。结合曹村剖面l 9 s s 1 记录的磁化率峰值比黄土高原腹地 要高和深海氧同 位素阶段( mi s ) 1 8内的次一级间冰亚期的氧同 位素峰值在中高纬 度大西洋钻孔中比传统海陆对比中所采用的位于赤道附近的太平洋钻孔 o d p 6 7 7 更显著的特点，本文尝试性地提出，布容/ 松山极性转换界线记录在曹村剖面 s 8 的顶部， 可对应深海沉积的氧同 位素阶段1 9 , 薄层的s 7 可对应m i s 1 8 中的次一 级的间冰期， 而l 9 s s 1 可对应m i s 2 1 。 按照以 上的 对比方案， 三门峡黄土的m / b 极性转换界线、 u p p e r j a r a m i l l o 和l o w e r j a r a m i l l 。 极性转换界线并没有前人所认为 l o c k - in 效应。考虑到m b极性转换界线在高原内部和西北部多数剖面l 8 的下部 或底部这一事实，本文初步认为，黄土高原上的局部气候差异和海陆气候的不一 致性可能是布容/ 松山极性转换界线在不同地区记录不一致的最主要原因。 第四章重点对黄土剖面的环境磁参数进行了详细的探讨分析。结果表明:磁 化率 x 、 饱和等温 剩磁( s i r m ) 和非磁 滞剩磁 ( a r m ) 等及 其组合 参数均呈明 显的 线 性 相关关系，这可能反映了原生黄土组分( 背景组分) 和风化/ 成土成分( 磁增强组分) 两种磁成分的叠加。 考虑到超顺磁颗粒对磁化率贡献最大而对剩磁 ( 包括a r m和 i r m ) 没有贡献的 特点， 提出三门 峡黄土/ 古土壤中各种磁参数的线性关系似乎意味 着古土壤磁性颗粒仍可能以s s d颗粒为主的观点，也就是说先前所认为的由成土 作 用 形 成的s p 颗 粒 对古 土 壤 磁 化 率的 贡 献 可能 被 高 估了 。 曹 村 剖 面的 x a r m /x 参 数 与黄土高原内部典型剖面的中值粒径曲 线表现出很好的相似性，这在某种程度上 可能反映了x a r m / x 可以反映黄土一古土壤序列的磁粒径相对变化。磁组分参数 s - r a t i o ( 包括s -0 .3 t 和s -a . i t ) 测试结果表明， 在古土壤发育时期，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 对含量也增加， 这与近年来用紫外一可见一近红外反射光谱方法得出的结论相同。 第五章主要通过泥河湾盆地台儿沟典型河湖相地层的古地磁和岩石磁学结 果，提出 磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿为泥河湾河湖相沉积物的主要载磁矿物， 碎 屑成因的磁铁矿和赤铁矿为特征剩磁的主要载体，而部分磁赤铁矿则可能代表了 前 言 后生的 化学成分; 布容/ 松山 极性转换界线出现在泥河湾盆地台儿沟剖面的3 3 m处， j a r a m i l l 。正极性亚时出 现在 5 0 . 5 - 7 4 m深度上， 而详细的热退磁结果显示剖面底 部可能己 接近 o l d u v a i 极性亚时的 底界;与 黄土一古土壤序列磁化率增强 机制不 同， 泥河湾盆地内粗粒的河相沉积物具有较高的磁化率值，滨浅湖相灰黄、灰绿 色粘土质粉砂次之，而深湖相灰白、灰绿色粉砂质粘土层和灰白色钙板层的磁化 率 最 低;台 儿沟剖面地表出 露地层记 录了 泥河湾古 湖至少 经历了 早期扩张 ( 约 1 . 8 m a ) 、中 期收 缩( 1 m a 前后) 和晚 期扩张 ( 约。 . 8 m a ) 到收 缩和消 亡( 约o l . - 0 .2 m a ) 的 演化过程。 参 考 文 献 l . a n , z . s ., k u k l a , g , p o r t e r , s .c， e t a l ., 1 9 9 1 . ma g n e t i c s u s c e p t i b i l i t y e v i d e n c e o f m o n s o o n v a r i a t io n o n t h e l o e s s p l a t e a u o f c e n t r a l c h i n a d u r i n g t h e l a s t 1 3 0 ,0 0 0 y e a r s . q u a t e r n a r y r e s e a r c h , 3 6 , 2 9 - 3 6 . 2 . a n , z . s ., 2 0 0 0 . t h e h i s t o r y a n d v a r i a b i l i t y o f t h e e a s t a s i a n p a l e o m o n s o o n c l i m a t e . q u a t e rn a ry s c i e n c e r e v i e w s , 1 9 , 1 7 1 - 1 8 7 . 3 . c h a n n e l l , j .e .t ., m a z a u d , a ., s u l l iv a n , p ., t u rn e r , s ., a n d r a y m o , m.e ., 2 0 0 2 . g e o m a g n e t i c e x c u r s i o n s a n d p a l e o i n t e n s i t i e s i n t h e 0 .9 - 2 . 1 5 ma i n t e r v a l o f t h e ma t u y a m a c h r o n a t o d p s i t e 9 8 3 a n d 9 8 4 ( i c e l a n d b a s i n ) . j o u r n a l o f g e o p h y s i c a l r e s e a r c h , 1 0 7 , d o i : 1 0 . 1 0 2 9 / 2 0 0 1 j b 0 0 0 4 9 1 , 4 . c h a n n e l l , j .e . t. , a n d g u y o d o , y , 2 0 0 4 . t h e ma t u y a m a c h r o n o z o n e a t o d p s i t e 9 8 2 ( r o c k a l l b a n k ) : e v id e n c e f o r d e c i m e t e r - s c a l e m a g n e t i z a t i o n l o c k - i n d e p t h s , i n c h a n n e l l , j .e .t . , k e n t , d .v, e t a l ., t i m e s c a l e s o f t h e i n t e rna l g e o m a g n e t i c f i e l d a g u g e o p h y s i c a l mo n o g r a p h , 1 4 5 , 3 2 8 p . 5 . d e n g , c .l ., v i d i c , n .j ， v e r o s u b , k .l ., s i n g e r , m.j . , l i u , q . s ., s h a w , j ., a n d z h u , r .x， 2 0 0 5 . mi n e r a l m a g n e t i c v a r i a t i o n o f t h e j i a o d a o c h i n e s e l o e s s / p a l e o s o l s e q u e n c e a n d i t s b e a r i n g o n l o n g - t e r m c l i m a t i c v a r i a b i l i ty . j o u