黄土高原表土磁化率与气候要素的定量关系研究

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1、第３２卷第４期第四纪研究Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．４２０１２年７月ＱＵＡＴＥＲＮＡＲＹＳＣＩＥＮＣＥＳＪｕｌｙ，２０１２ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１７４１０．２０１２．０４．１３文章编号１００１－７４１０（２０１２）０４－６７９－１２黄土高原表土磁化率与气候要素的定量关系研究①②①①①②①②宋扬郝青振葛俊逸赵得爱张岩①②①②①②①②李琴左昕昕吕延武王攀（①中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室，北京１０００２９；②中国科学院研究生院，北京１０００４９）摘要黄土高原地区已建立多个表土低频磁化率－气候转换函数，

2、为黄土古气候定量重建提供了关键方法。但是表土磁化率变化的气候控制因素的系统研究尚未开展；同时，低频磁化率部分受到沉积作用的影响，需要寻找气候意义更明确的指标。我们系统采集了黄土高原及周边地区的表土样品，运用相关、回归和因子分析等方法，研究了不同气候要素及其季节变化对表土磁化率和频率磁化率的控制作用。结果显示，湿度是控制黄土高原表土磁化率的主要因素，温度的影响相对较小；降水的季节分配也有影响，月降水变率较小的地区磁化率较高。在此基础上，选择反映成壤磁性颗粒组分的频率磁化率，建立了频率磁化率－年均降水量的转换函数，为黄土古气候定量估算提供了新的

3、途径。主题词磁化率气候控制因素转换函数表土黄土高原中图分类号Ｐ３１８．４１，Ｐ９４１．７４文献标识码Ａ自２０世纪９０年代以来，学术界利用我国第四定量重建多使用低频磁化率，而低频磁化率同时包含［２８～３０］纪黄土理化指标、生物指标等在古气候定量化研究碎屑成因和成壤成因磁性颗粒的贡献，不能排［１～８］方面取得了很多重要进展。一般认为生物指标除沉积因素的影响，有必要进一步探索受沉积因素影的定量重建结果比较可靠，但是由于黄土中生物记响较小的磁学指标的定量重建工作。录存在保存或来源等方面的问题，理化指标的定量黄土高原主体处于温带干旱－半干旱气候，区化

4、研究仍然不容忽视。在我国第四纪黄土各类理化域气候梯度大，是典型的东亚季风区，也是研究气候特征的研究中，环境磁学是开展古气候定量重建尝对土壤性质控制因素的理想地区。本研究系统采集［１，９～１２］试最多的学科之一。了黄土高原及周边地区的表土样品，运用相关分析、基于大量现代表土性质测量，建立各种代用指标多元回归分析等方法，探讨了不同气候要素对表土与气候参数之间的转换函数是定量重建古气候的重磁化率（低频磁化率、频率磁化率）的影响和控制作［１３］要方法之一。国内外学者对全球不同地区的表土用；采用反映成壤磁性颗粒组分的频率磁化率建立磁学性质和现代气候的

5、定量关系开展过大量的研年均降水量的定量转换方程，为黄土－古土壤序列［１，１０，１４～２６］究，并建立了多个磁化率—气候参数转换函定量重建古降水提供新的途径。数。这些研究主要是基于年均降水量、年均温度与磁１材料和方法化率的统计关系建立的，其基本出发点是这些地区土壤的磁化率变化主要与成壤过程有关。然而影响成在黄土高原及其周边地区采集表土样品２５７块壤过程的因素不仅有温度和降水等要素，还包括季节（图１）。采样范围西至兰州附近，东至河南偃师、荥［２７］分配、相对湿度、蒸发量等，究竟是哪些气候要素阳及山西太行山一带，北至毛乌素沙地北界，南至关控制了表

6、土磁化率的空间分布尚需进一步的认识，这中盆地、秦岭山脉北坡。黄土高原典型的现代土壤也是土壤磁学性质应用于古气候重建的重要理论基发育在全新世古土壤Ｓ之后堆积的Ｌ上，因此，野００础。同时，过去黄土高原地区基于磁学指标的古降水外采样尽可能选择黄土塬的顶部或开阔的缓坡，并第一作者简介：宋扬女２５岁硕士研究生第四纪地质学专业Ｅｍａｉｌ：ｓｏｎｇｙ＠ｍａｉｌ．ｉｇｇｃａｓ．ａｃ．ｃｎ国家重点基础研究发展规划项目（９７３项目）（批准号：２０１０ＣＢ５０２０４）、中国科学院战略先导科技专项项目（批准号：ＸＤＡ０１０２０３０４）和国家自然科学基金面上项目

7、（批准号：４１１７２３２３）共同资助２０１２－０１－１９收稿，２０１２－０４－０５收修改稿通讯作者：郝青振Ｅｍａｉｌ：ｈａｏｑｚ＠ｍａｉｌ．ｉｇｇｃａｓ．ａｃ．ｃｎ６８０第四纪研究２０１２年１２－－算公式为Ｖ＝∑｜ｘ－ｘ｜／（１２·ｘ）×１００％，ｘ为各月降ｉｉ－［３５］水量，ｘ为月均降水量）、气温年较差、ＭＡＰ－ＭＡＥ和ＭＡＰ／ＭＡＥ（分别为年均降水量与年均蒸发量的差值和比值）、干燥指数（年均蒸发量与年均降水量的比值）以及春季（３～５月）降水和温度、夏季（６～８月）降水和温度、秋季（９～１１月）降水和温度、冬季（１２～２月）降水和温度。

8、采样点的气象参数由全国６４８个地面气象台站资料（１９５１～１９９０年）用距离反比插值方法内插获得。作为方法验证，在全国范围随机选择２００个气象站点检验插值精度，插值精度可信（表１