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中国黄土古土壤序列具有粒度细、沉积速率高、连续性好等特征,是蕴含古地磁场和古气候信息最为丰富的晚新生代陆相沉积物,其记录可以与深海沉积物相媲美。中国黄土不仅记录了长尺度的古气候变化信息,更以连续的沉积序列记录了高分辨的古气候快速波动;不仅记录了第四纪以来主要古地磁极性事件,也记录了部分短时间尺度古地磁极性漂移。
基于古地磁极性倒转的黄土磁性地层学研究是中国黄土研究中的基本问题,真实可靠的极性变化记录和极性界线在剖面中的准确位置是建立磁性地层的前提和基础。而松山-布容古地磁极性倒转作为最年轻的倒转事件,其界线在中国黄土中的位置一直存在分歧和争议。本文选择位于黄土高原中部的洛川、西峰剖面和黄土高原东南缘的邙山剖面,针对记录松山-布容古地磁极性倒转的L8、S8开展古地磁研究,分析黄土古土壤岩石磁学性质、松山-布容古地磁极性倒转过程,从而定位倒转界线、探讨并估算古地磁极性界线的错位尺度,进而讨论海陆古气候记录时间差异。
岩石磁学结果表明洛川和西峰剖面L8、S8中主要磁性矿物为亚铁磁性的磁铁矿、磁赤铁矿,邙山剖面L8、S8中主要磁性矿物为磁铁矿。三个剖面L8、s8均含有少量的反铁磁性矿物赤铁矿。结合热退磁实验可知MB倒转过程主要的剩磁载体为准单畴的碎屑成因磁铁矿。
古地磁结果显示松山-布容倒转过程包含多次极性方向上的快速转换,倒转并非一次性完成。倒转开始于S8顶部,结束于L8下部,整个极性转换过程记录于几十至百余厘米厚的地层中,并持续万年左右时间。
假设倒转界线位于倒转持续地层的中间部位,以洛川剖面和邙山剖面进行对比性分析,估算出古地磁极性界线的错位尺度不大于11 cm,从而否认中国黄土记录的古地磁极性界线的大尺度的错位效应和大尺度的天然剩磁锁定深度。
将以磁化率为气候替代性指标的中国黄土与以深海有孔虫氧同位素为气候替代性指标的深海沉积物基于古地磁极性界线进行对比,发现海洋对气候变化的记录滞后于陆地。最后提出新的海陆对比方案,将L8、S8气候上分别对应于MIS18、MIS19。