the 王喜生中评估汇报材料guide download.pdf

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1、“百人计划”研究工作总结报告研究项目名称：黄土高原边缘古地磁界线记录的可靠性与剩磁获得机理研究受资助人：王喜生所在单位：中国地质科学院地质力学研究所起止年限：2006年11月－2009年11月国土资源部2010年10月12日一、研究领域及资助研究项目概况研究领域：古地磁第四纪年代学环境磁学研究概况：本项目分别在沉积速率和成土作用差异显著的陇西黄土高原和黄土高原东南缘选取了典型黄土剖面，以磁性地层学、岩石磁学和环境磁学及第四纪测试分析为主要手段，从黄土高原上记录东亚冬、夏季风灵敏区入手，对黄土高原边缘区记录的地磁倒转事件和磁性气候学特征进行了详细

2、的对比分析研究。项目取得的主要成果如下：1）提出与传统的海陆对比不同的基于古地磁界线的海陆对比方案。认为黄土高原不同地区记录东亚冬、夏季风的差异性和变化性可能是全球具同时性的松山/布容极性转换在黄土高原不同地区产出层位不一致性的主要原因，而基于Lock-in模型的天文年代标尺则可能高估了黄土/古土壤的年龄；2）提出黄土高原“上粉砂层”－L9的重磁化可能具有一定的区域性特征。该结果同时对西部黄土高原黄河阶地上发育的黄土－古土壤序列的时限具有间接的指示作用；3）提出一个新的表征土壤中超顺磁磁性物质含量和成壤强度的新参数（Jv）；4）尝试用环境磁学手

3、段对泥河湾盆地许家窑古文化遗址进行定年，由S比率时间标尺确定的许家窑古人类遗址处的地层年代约0.5Ma，与先前报道的化石的U-Th绝对年龄（0.11Ma）不一致；5）甘肃会宁白草原黄土剖面上粗粒黄土样品复杂的热退磁结果，在某种程度上反映了陇西黄土记录原生剩磁的复杂性和不稳定性，原生碎屑剩磁为后生的粘滞剩磁所替代可能是粗粒黄土不能准确记录原生剩磁的主要原因；6）九州台和白草原黄土的磁性气候记录、粒度和色度参数等在剖面上变化趋势的不协调性表明，目前流行的古土壤磁化率增强的成土模式并不完全适用于六盘山以西的陇西黄土高原，因而，在使用磁化率并作为东亚夏

4、季风的替代性指标时应慎重。二、研究领域国内外发展趋势和前沿中国黄土的年代框架是以古地磁测量为基础的（Heller&Liu,1982）。由于黄土风成堆积涉及到粉尘的搬运、沉积和沉积后的改造特别是成壤作用等诸多过程，目前国际上对黄土的剩磁获得机制特别是其原生剩磁记录的可靠性、剩磁的Lock-in效应和黄土－古土壤序列是否具有记录高分辨率地磁场特征和行为的能力等焦点问题迄今未达成一致的认识。中国黄土的剩磁获得机理和Lock-in深度问题是目前黄土古地磁研究的焦点和核心问题之一，它直接关系到黄土时间标尺的精确度和海、陆古气候对比的可靠性。由于黄土沉积涉

5、及物源、搬运、沉积以及后期成土作用改造等诸多过程及黄土堆积本身的似连续性，因而在精确地解释其古地磁信息方面仍有许多问题亟待解决。目前，国内外对于中国黄土记录的主要的地磁极性界限已广为认可，然而在中国黄土是否具有保存了高分辨率古地磁信息及其地磁漂移2尚存很大争议。松山-布容地磁极性倒转（M/B,发生在约780ka前）是距今最近的一次地磁极性倒转。在深海沉积中，M/B清晰地记录于间冰期的氧同位素19阶段（Tauxeetal.,1996）；在我国黄土高原上腹地的绝大多数剖面上，则记录于相对低磁化率值的黄土层L8的中、下部或底部(Zhengetal.,

6、1992;Sunetal.,1993;Zhuetal.,1994;Sunetal.,1998;Zhuetal.,1998b;Panetal.,2002;Guoetal.,2002)，应对应于冰期。而在黄土高原东南缘的三门峡剖面，M/B则记录于S8的顶部（Wangetal.,2005）。M/B在黄土高原上位置的差异以及与深海沉积所表现出的不一致不仅给海、陆古气候对比带来一定困难，同时对中国黄土古地磁界限的可靠性带来很大的挑战。基于黄土中M/B位置的变化性较大、载磁矿物较为复杂而且次生剩磁分量较强的特点，Tauxe等（1996）认为M/B在海陆表现

7、出的不一致性可归结为黄土剩磁获得的滞后时间要比海相沉积要长，而M/B在黄土和深海沉积记录的这种差异性可被理解为Lock-in效应，即中国黄土剩磁大约存在1-2m的Lock-in深度，对应的时间尺度大约20-30ka（Zhou&Shackleton,1999;Heslopetal.,2000）。Heslop等（2000）推断上覆的古土壤层S7而不是L8更应与MIS19阶段对应。最近，Spassov等(2003)认为黄土的Lock-in带由一较厚的CRM带（在沉积后由于土壤化作用缓慢获得）和一叠加于其上的较薄的pDRM带（在沉积后不久就获得）组成，

8、并对M/B附近记录的极性频繁转换用双Lock-in带模型来模拟剩磁获得的“滞后”过程。3然而，近年来的一些古地磁结果似乎难以用Lock-in模型来解释