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本论文主要对0.8Ma以来北京天竺钻孔和天津大港区CQJ4钻孔沉积序列进行磁性地层和环境磁学研究。其中北京钻孔主要着眼于气候控制河流沉积循环的讨论以及利用沉积物磁性参数探讨亚洲内陆干旱气候演变;而对于CQJ4钻孔我们着重于海侵层的研究,其中包括海侵的年代、成因以及与中国沿海平原其他钻孔海侵资料的对比。
我们对北京天竺钻孔以磁性地层年龄控制的0.8Ma的186.3m河流相沉积物进行环境磁学研究,孢粉结果和磁化率曲线对比一致显示高磁化率对应暖湿的气候,低磁化率对应干冷的气候,说明在北京天竺中的磁化率能很好的指示本区气候的变化。将磁化率和ODP677氧同位素曲线对比发现间冰期沉积物磁化率高,冰期沉积物磁化率低,两者很好的对应关系说明北京平原中更新世以来冰期、间冰期循环的气候变化。岩石磁学实验结果表明天竺钻孔河流相沉积物中主要的磁性矿物为磁铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿。其中间冰期主要的载磁矿物为磁铁矿,冰期以赤铁矿为主。磁性矿物主要以河流外源输入为主,其中冰期的大部分赤铁矿为风成粉尘输入。天竺钻孔的岩性对比分析显示气候是控制河流沉积循环的主要因素,河流沉积模式表明在不同气候阶段降雨量的变化影响河流的径流量和运输能力,从而控制岩性磁化率的变化。岩石磁学和孢粉结果反映了整个北京地区在中更新世以来气候逐渐变冷变干的趋势。天竺钻孔的磁性参数NRM、SIRM、S-300和κ记录了两次极端干旱事件,时间分别为670-620ka和270-250ka,对应亚洲内陆干旱化和寒冷化发展的两个时期。其中670-620ka时的亚洲内陆干冷发展及对应所记录中的极端干旱事件,应是青藏高原的隆升和北极冰盖的扩张造成的,而对于270-250ka时的干旱事件成因尚需要进一步的研究。
磁性地层研究结果表明天津CQJ4钻孔的第四纪底界(2.58Ma)位于340m处,其中更新世界限即B/M界限位于74m处。布容期以来记录了4次极性漂移事件,分别对应于Blake(120-110ka)、Jamaica(215-205ka)、Calabrian Ridge1(325-315ka)和Calabrian Ridge2(525-515ka)。钻孔顶部77m沉积物(年龄约0.8Ma)的磁性参数(NRM、κ、ARM、SIRM和S-300)随深度具有较规律的变化特征,与ODP677深海氧同位素曲线对比发现间冰期各磁性参数为高值,冰期各磁性参数为低值。同时通过磁性参数和ODP677深海氧同位素曲线对比还发现在58m之后钻孔序列很可能存在一次沉积间断。岩石磁学结果表明CQJ4钻孔主要的磁性矿物为磁铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿,其中间冰期主要载磁矿物为磁铁矿,冰期以赤铁矿为主。磁性矿物的来源与天竺钻孔类似,以河流输入为主。微体古生物分析显示钻孔存在三个海侵层,分别位于4.2-12.0m、16.4-30.2m和56.55-58.00m,其年龄分别为120-70ka、240-180ka和500ka左右。与中国沿海平原的海侵事件对比表明,CQJ4钻孔三个海侵层分别对应于中国沿海地区的“第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ海侵层”。这三次海侵的原因都是间冰期温暖的气候导致全球冰盖的融化致使海平面上升引起的。CQJ4钻孔的海侵层结果与目前较普遍的中国沿海平原三期大海侵在层位对比上仍存在冲突,对此尚需要进一步的深入研究。而用高分辨率的磁性地层和岩石磁学磁性地层来确立海侵层的年龄确实是一种可行的办法。