中国黄土高原红粘土环境磁学研究进展
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
［ ３ ５ ］
位尽管发育有大量 的 粘 粒 胶 膜 和 铁 锰 胶 膜 （ 表明已 受到强 烈 的 风 化 ） ， 但 磁 化 率 值 却 并 不 高 的 现 象。 即对于高度发育的红粘土来说， 成壤作用越强， 其强 磁性的磁赤铁矿会 更 多 的 转 化 成 赤 铁 矿， 造成磁化 率值反而比较低； 而对于中等发育的古土壤来说， 其 磁化率值却相对比较高。 但是， 前述提及 的 磁 性 矿 物 转 化 路 径 只 在 实 验
文章编号 １ ０ ０ １ － ７ ４ １ ０ （ ２ ０ １ ２ ） ０ ４ － ５ ７ ６ － １ ２
中国黄土高原红粘土环境磁学研究进展
聂军胜
①②③
昝金波 宋友桂
②
③
（ 西部环境教育部重点实验室， 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ；② 中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞 ① 兰州大学西部环境与气候变化研究院， ０ ０ １ ０ １ ；③ 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室， 西安 ７ １ ０ ０ ７ ５ ） 与高原隆升重点实验室， 北京 １
摘要 黄土高原地区的红粘土沉积序列蕴含着晚新生代气候变化和高原隆升 的 信 息。 最 近 的 研 究 表 明， 红粘土 古土壤序列具有相似的磁学性质， 用环境磁学的方法可以成功地提取红粘土中 的 古 环 境、 古气候信 与上覆的黄土 － 息。文章评述了近年来红粘土环境磁学研究所取得的 一 系 列 进 展， 对 黄 土 高 原 红 粘 土 的 磁 学 性 质、 磁学参数的古 环境意义以及红粘土磁化率所记录的米兰科维奇气候周期和东亚夏季风的演化历史等问题进行了回顾和讨论。 主题词 黄土高原 红粘土 环境磁学 磁化率 东亚夏季风 中图分类号 Ｐ ３ １ ８ ． ４ １ ，Ｐ ５ ７ ８ ，Ｐ ９ ４ １ ． ７ ４ 文献标识码 Ａ
［ ７～ １ ０ ］
的红粘土沉积贡献了物质来源。 由于 ６ Ｍａ 以来沉积的红粘土与上覆的第四纪 黄土 － 古 土 壤 序 列 一 样 同 为 风 成 堆 积， 这为用黄土 古环境研究中比较成熟的分析指标来提取红粘土中 的古气候信息提供了可能。但是相对于上覆的第四 纪黄土来说， 目前对 红 粘 土 中 的 古 环 境 信 息 挖 掘 的 仍不充分， 对于一些 气 候 代 用 指 标 所 指 示 的 古 环 境 意义仍不是十分明 确， 直接造成了这些指标的适用
１ ３ ］ 。近十 些地方有不同程度的再搬运或再沉积作用 ［
１ 引言
中国黄土高原 是 世 界 上 黄 土 沉 积 最 为 连 续、 分 布面积最为 广 泛、 厚 度 最 大 的 地 区。 自 从 Ｈ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ 和
［ １ ］ Ｌ ｉ ｕ 首次成功地将黄土 － 古土壤序列的磁化率曲线
几年来随着研究的深入， 特别是新的研究方法（ 如磁
１ ４ ］ １ ５ ］ １ ６ ］ 、 沉 积 学［ 、 古 生 物 学［ 以及综合地质 组 构［ １ ７ ， １ ８ ］ 学［ 等） 的运用， 大多数学者都认为约 ６ ０～ ２ ７ Ｍ ａ １ ４～ １ ８ ］ 沉积的红粘土来源为风成 ［ ， 而对 ６ Ｍ ａ以前的红 １ ９ ， ２ ０ ］ 粘土的成 因 还 存 在 争 议， 一 些 学 者［ 发现这段时
［ ３ ０～３ ６ ］
， 其中成壤作用形成的磁铁矿和磁赤
［ ３ ０～ ３ ４ ］ ［ ３ ４ ］
铁矿主导了红粘土的磁学性质 （ 图 １～ ３ ） 红粘土和黄土 系 统 进 行 的 岩 石 磁 学 研 究
。对
发现磁
化率（ ） 、 频率磁化率（ 和非磁滞剩磁磁化率 ｆ ｄ） （ 三者在红粘土和黄 土 － 古土壤序列中均呈极 Ａ Ｒ Ｍ） 图４ 和５ ） ， 说明成壤过程中 好的线性正 相 关 关 系 （ 生成的这些 小 于 １ ０ ０ ｎ ｍ的磁铁矿和磁赤铁矿颗粒 在黄土段和红粘土 段 没 有 本 质 上 的 区 别， 它们有着 几乎恒定的粒径分布。成土作用只是决定了新生成 的亚铁磁性颗粒含 量 的 多 少， 并不能影响其粒径分 布， 新生成的亚铁磁 性 颗 粒 含 量 是 控 制 红 粘 土 磁 化 率强弱的主要 原 因。 交 流 磁 化 率 测 量 （ Ａ Ｃｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ｕ ｓ ｃ ｅ ｐ ｔ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ） 也进一步证实了这一观点（ 图６ ）
第一作者简介： 聂军胜 男 ３ ３岁 教授 第四纪地质学专业 Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｊ ｎ ｉ ｅ ＠ ｌ ｚ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 国家自然科学基金项目（ 批准号：４ １ １ ７ ２ ３ ２ ９ ４ １ １ ７ ２ １ ６ ６ ４ １ ０ ２ １ ０ ０ １和 ４ １ ０ ２ １ ０ ９ １ ） 、 教育部博士点基金项目（ 批 准 号：２ ０ １ １ ０ ２ １ １ １ １ ０ ０ １ ２ ） 、 教育 部新世纪人才项目（ 批准号：Ｎ Ｃ Ｅ Ｔ ０ ９ － ０ ４ ４ ３ ） 、 中央高校基本科研业务费和 中 国 科 学 院 地 球 环 境 研 究 所 黄 土 与 第 四 纪 地 质 国 家 重 点 实 验 室 开 Ｋ Ｌ Ｌ Ｑ Ｇ １ １ １ ６ ） 共同资助 放基金项目（ 批准号：Ｓ ２ ０ １ １ － １ １ － ３ ０收稿， ２ ０ １ ２ － ０ ２ － ０ ７收修改稿
第３ ２卷 第 ４期 ２ ０ １ ２年 ７月
第 四 纪 研 究 Ｑ Ｕ Ａ Ｔ Ｅ Ｒ Ｎ Ａ Ｒ Ｙ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ２ ， Ｎ ｏ ． ４ Ｊ ｕ ｌ ｙ ，２ ０ １ ２
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ７ ４ １ ０ ． ２ ０ １ ２ ． ０ ４ ． ０ ２
［ １ ２ ］
土中对于 磁 学 性 质 与 古 气 候 关 系 的 认 识 仍 然 不 系 环 境 变 化 的 认 识。 统， 直 接 制 约 着 对 新 近 纪 气 候－ 本文将在总结过去 红 粘 土 岩 石 磁 学 研 究 的 基 础 上，
；另一些学者则根据野外的岩性及古生物等证
据， 主张红粘土主要来自大气搬运来 的粉尘， 但在 一
４期
聂军胜等： 中国黄土高原红粘土环境磁学研究进展
５ ７ ７
着重对黄土高原红 粘 土 的 磁 学 特 征、 磁学参数的古 环境意义以及红粘土磁化率所揭示的晚中新世以来 东亚夏季风的演化历史和机制等问题进行评述和讨 论。最后， 对存在问题及研究方向进行探讨。
矿物， 是控制其色 调 变 化 的 关 键 性 矿 物。 但 目 前 对 于红粘土中赤铁矿 的 来 源 及 粒 径 的 分 布 仍 有 分 歧。
。
赤铁矿作为红粘土中一种重要的高矫顽力磁性
图１ 黄土高原朝那剖面黄土 － 古土壤序列（ ｓ ｚ 开头的样品） 和红粘土序列（ ｃ ｎ开头的样品） 代表性样品热磁曲线（ 在氩气环境）
所有样品在加热到大约 ５ ８ ０ ℃ 时， 显示了磁铁矿的居里温度；３ ０ ０ ℃至 ４ ５ ０ ℃ 间磁化率的持续降低 都急剧降低， 可能表明亚稳态磁赤铁矿的存在；所有样品的冷却曲线远高于加热曲线， 表明加热过程中有新的亚铁磁性矿物生成
Ｆ ｉ ｇ １ Ｍａ ｓ ｓｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃｓ ｕ ｓ ｃ ｅ ｐ ｔ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ （ ） ｖ ｅ ｒ ｓ ｕ ｓｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅｐ ｌ ｏ ｔ ｓｆ ｏ ｒＣ ｈ ａ ｏ ｎ ａｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓｆ ｒ ｏ ｍｔ ｈ ｅｌ ｏ ｅ ｓ ｓ （ ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇｗ ｉ ｔ ｈｓ ｚ ） ａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｒ ｅ ｄ ｃ ｌ ａ ｙｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ （ ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｗ ｉ ｔ ｈｃ ｎ ） （ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｄｉ ｎ ｐ ａ ｌ ｅ ｏ ｓ ｏ ｌ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ Ａ ｒ ｇ ｏ ｎｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｔ ｏａ ｖ ｏ ｉ ｄｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） ． ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｌ ｙｆ ｏ ｒａ ｌ ｌ ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓｎ ｅ ａ ｒ ５ ８ ０ ℃， ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｎ ｇｔ ｈ ａ ｔ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｔ ｅｉ ｓｔ ｈ ｅｍ ａ ｊ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｏ ｒ ｔ ｏ ； ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅｆ ｒ ｏ ｍ３ ０ ０ ℃ ｔ ｏ４ ５ ０ ℃ ｉ ｓｌ ｉ ｋ ｅ ｌ ｙｄ ｕ ｅｔ ｏｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｍ ａ ｇ ｈ ｅ ｍ ｉ ｔ ｅｔ ｏｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｔ ｅ
３ ９ ］ 矿［ 。这一过程 可 以 解 释 为 什 么 红 粘 土 中 一 些 层
２ 红粘土中磁性矿物的种类和颗粒度 特征
红粘土的磁性 矿 物 与 黄 土 高 原 黄 土 － 古土壤序 列相似， 主要以低矫顽力的亚铁磁性矿物， 如磁铁矿 和磁赤铁矿， 以及高 矫 顽 力 磁 性 矿 物 如 赤 铁 矿 和 针 铁矿为主
９ ， ２ １ ］ 升［ ， 加速隆升造成的快速岩石剥蚀很可能对附近
， 并成为用于海陆对比的标准古
气候代用指标之 一。 黄 土 － 古土壤序列也因此成为 可以与深海沉积物以及极地冰芯相媲美的全球变化 研究的三大载体之一。 第四纪沉积的黄土 － 古土壤序列之下是一套富含 “ 三趾马” 动物群的红色土状堆积— — —红粘土沉积序 列。由于红粘土含有丰富的古生物化石和古气候、 古 环境信息， 近年来对这套沉积物进行了大量的磁性地 层学研究。结果 发 现：六盘山以东 的 黄 土 高 原 红 粘 ８ Ｍａ 土底界年龄可以上溯到 ６～
３ ７ ， ３ ８ ］ Ｈ ａ ｏ 等［ 通过对黄土高原 ２ ２ Ｍａ以 来 的 ３个 典 型
红粘土剖面 样 品 所 进 行 的 “ 沉降法” 分粒级提取工 ２ ｍ（ 成壤作用来源） 以 及＞ ８ ｍ（ 碎屑 作， 获取了 ＜ μ μ 来源） 的颗 粒 组 分， 并通过岩石磁学以及漫反射光 谱分析的方法对红粘土中的赤铁矿含量进行了定量 ２ ｍ的 颗 粒 组 分 的 赤 铁 矿 含 量 要 研 究。他 们 发 现 ＜ μ 显著高于 ＞ ８ ｍ 的颗粒组分（ 图７ ） ， 并且古土壤 中赤 μ 铁矿的含量也要明 显 高 于 临 近 的 黄 土， 他们进而指 出红粘土中的赤铁矿主要由成壤作来自百度文库所产生。对于 成壤过程所产生大量的赤铁矿他们认为可以通过下 面的途径来实现， 即红粘土中的铁离子析出后， 首先 ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｈ ｙ ｄ ｒ ｉ ｔ ｅ ） ， 之后在微氧环境下 形成水 合 氧 化 铁 （ 逐渐老化， 形成强磁性的磁赤铁矿 （ ｍ ａ ｇ ｈ ｅ ｍ ｉ ｔ ｅ ） 。当 磁性矿物的粒径超 过 一 定 限 度 后， 最终转化为赤铁
２ ２ ］ 性问题 ［ 。尽管 环 境 磁 学 研 究 在 第 四 纪 黄 土 中 取 ２～ ６ ， ２ ３～２ ９ ］ 得了巨大成功， 并得到广泛应 用 ［ ， 但在 红粘
， 甚至 １ １ Ｍａ ，
［ １ １ ］
是研究东亚季风演化以及亚洲内陆干旱化最为理 想 的连续的陆相沉积材料之一。关于这套红 色堆积 物 的成因不同的学者有不同的认识。一些 学 者认为 红 粘土 是 岩 石 就 地 剥 蚀、 风化堆积而成的红色风化 壳
与深海氧同位素记 录 进 行 对 比 以 来， 磁化率已被作 为一个东亚夏季风强度的代用指标在黄土高原地区 得到广泛应用
［ ２～６ ］
间沉积的红粘土的物质来源可能部分是通过流水或 者其他过程从六盘山搬运过来。这个推断很 可能 是 对 的， 因为 ８ Ｍａ前 后 六 盘 山 可 能 发 生 了 快 速 隆
位尽管发育有大量 的 粘 粒 胶 膜 和 铁 锰 胶 膜 （ 表明已 受到强 烈 的 风 化 ） ， 但 磁 化 率 值 却 并 不 高 的 现 象。 即对于高度发育的红粘土来说， 成壤作用越强， 其强 磁性的磁赤铁矿会 更 多 的 转 化 成 赤 铁 矿， 造成磁化 率值反而比较低； 而对于中等发育的古土壤来说， 其 磁化率值却相对比较高。 但是， 前述提及 的 磁 性 矿 物 转 化 路 径 只 在 实 验
文章编号 １ ０ ０ １ － ７ ４ １ ０ （ ２ ０ １ ２ ） ０ ４ － ５ ７ ６ － １ ２
中国黄土高原红粘土环境磁学研究进展
聂军胜
①②③
昝金波 宋友桂
②
③
（ 西部环境教育部重点实验室， 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ；② 中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞 ① 兰州大学西部环境与气候变化研究院， ０ ０ １ ０ １ ；③ 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室， 西安 ７ １ ０ ０ ７ ５ ） 与高原隆升重点实验室， 北京 １
摘要 黄土高原地区的红粘土沉积序列蕴含着晚新生代气候变化和高原隆升 的 信 息。 最 近 的 研 究 表 明， 红粘土 古土壤序列具有相似的磁学性质， 用环境磁学的方法可以成功地提取红粘土中 的 古 环 境、 古气候信 与上覆的黄土 － 息。文章评述了近年来红粘土环境磁学研究所取得的 一 系 列 进 展， 对 黄 土 高 原 红 粘 土 的 磁 学 性 质、 磁学参数的古 环境意义以及红粘土磁化率所记录的米兰科维奇气候周期和东亚夏季风的演化历史等问题进行了回顾和讨论。 主题词 黄土高原 红粘土 环境磁学 磁化率 东亚夏季风 中图分类号 Ｐ ３ １ ８ ． ４ １ ，Ｐ ５ ７ ８ ，Ｐ ９ ４ １ ． ７ ４ 文献标识码 Ａ
［ ７～ １ ０ ］
的红粘土沉积贡献了物质来源。 由于 ６ Ｍａ 以来沉积的红粘土与上覆的第四纪 黄土 － 古 土 壤 序 列 一 样 同 为 风 成 堆 积， 这为用黄土 古环境研究中比较成熟的分析指标来提取红粘土中 的古气候信息提供了可能。但是相对于上覆的第四 纪黄土来说， 目前对 红 粘 土 中 的 古 环 境 信 息 挖 掘 的 仍不充分， 对于一些 气 候 代 用 指 标 所 指 示 的 古 环 境 意义仍不是十分明 确， 直接造成了这些指标的适用
１ ３ ］ 。近十 些地方有不同程度的再搬运或再沉积作用 ［
１ 引言
中国黄土高原 是 世 界 上 黄 土 沉 积 最 为 连 续、 分 布面积最为 广 泛、 厚 度 最 大 的 地 区。 自 从 Ｈ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ 和
［ １ ］ Ｌ ｉ ｕ 首次成功地将黄土 － 古土壤序列的磁化率曲线
几年来随着研究的深入， 特别是新的研究方法（ 如磁
１ ４ ］ １ ５ ］ １ ６ ］ 、 沉 积 学［ 、 古 生 物 学［ 以及综合地质 组 构［ １ ７ ， １ ８ ］ 学［ 等） 的运用， 大多数学者都认为约 ６ ０～ ２ ７ Ｍ ａ １ ４～ １ ８ ］ 沉积的红粘土来源为风成 ［ ， 而对 ６ Ｍ ａ以前的红 １ ９ ， ２ ０ ］ 粘土的成 因 还 存 在 争 议， 一 些 学 者［ 发现这段时
［ ３ ０～３ ６ ］
， 其中成壤作用形成的磁铁矿和磁赤
［ ３ ０～ ３ ４ ］ ［ ３ ４ ］
铁矿主导了红粘土的磁学性质 （ 图 １～ ３ ） 红粘土和黄土 系 统 进 行 的 岩 石 磁 学 研 究
。对
发现磁
化率（ ） 、 频率磁化率（ 和非磁滞剩磁磁化率 ｆ ｄ） （ 三者在红粘土和黄 土 － 古土壤序列中均呈极 Ａ Ｒ Ｍ） 图４ 和５ ） ， 说明成壤过程中 好的线性正 相 关 关 系 （ 生成的这些 小 于 １ ０ ０ ｎ ｍ的磁铁矿和磁赤铁矿颗粒 在黄土段和红粘土 段 没 有 本 质 上 的 区 别， 它们有着 几乎恒定的粒径分布。成土作用只是决定了新生成 的亚铁磁性颗粒含 量 的 多 少， 并不能影响其粒径分 布， 新生成的亚铁磁 性 颗 粒 含 量 是 控 制 红 粘 土 磁 化 率强弱的主要 原 因。 交 流 磁 化 率 测 量 （ Ａ Ｃｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ｕ ｓ ｃ ｅ ｐ ｔ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ） 也进一步证实了这一观点（ 图６ ）
第一作者简介： 聂军胜 男 ３ ３岁 教授 第四纪地质学专业 Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｊ ｎ ｉ ｅ ＠ ｌ ｚ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 国家自然科学基金项目（ 批准号：４ １ １ ７ ２ ３ ２ ９ ４ １ １ ７ ２ １ ６ ６ ４ １ ０ ２ １ ０ ０ １和 ４ １ ０ ２ １ ０ ９ １ ） 、 教育部博士点基金项目（ 批 准 号：２ ０ １ １ ０ ２ １ １ １ １ ０ ０ １ ２ ） 、 教育 部新世纪人才项目（ 批准号：Ｎ Ｃ Ｅ Ｔ ０ ９ － ０ ４ ４ ３ ） 、 中央高校基本科研业务费和 中 国 科 学 院 地 球 环 境 研 究 所 黄 土 与 第 四 纪 地 质 国 家 重 点 实 验 室 开 Ｋ Ｌ Ｌ Ｑ Ｇ １ １ １ ６ ） 共同资助 放基金项目（ 批准号：Ｓ ２ ０ １ １ － １ １ － ３ ０收稿， ２ ０ １ ２ － ０ ２ － ０ ７收修改稿
第３ ２卷 第 ４期 ２ ０ １ ２年 ７月
第 四 纪 研 究 Ｑ Ｕ Ａ Ｔ Ｅ Ｒ Ｎ Ａ Ｒ Ｙ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ２ ， Ｎ ｏ ． ４ Ｊ ｕ ｌ ｙ ，２ ０ １ ２
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ７ ４ １ ０ ． ２ ０ １ ２ ． ０ ４ ． ０ ２
［ １ ２ ］
土中对于 磁 学 性 质 与 古 气 候 关 系 的 认 识 仍 然 不 系 环 境 变 化 的 认 识。 统， 直 接 制 约 着 对 新 近 纪 气 候－ 本文将在总结过去 红 粘 土 岩 石 磁 学 研 究 的 基 础 上，
；另一些学者则根据野外的岩性及古生物等证
据， 主张红粘土主要来自大气搬运来 的粉尘， 但在 一
４期
聂军胜等： 中国黄土高原红粘土环境磁学研究进展
５ ７ ７
着重对黄土高原红 粘 土 的 磁 学 特 征、 磁学参数的古 环境意义以及红粘土磁化率所揭示的晚中新世以来 东亚夏季风的演化历史和机制等问题进行评述和讨 论。最后， 对存在问题及研究方向进行探讨。
矿物， 是控制其色 调 变 化 的 关 键 性 矿 物。 但 目 前 对 于红粘土中赤铁矿 的 来 源 及 粒 径 的 分 布 仍 有 分 歧。
。
赤铁矿作为红粘土中一种重要的高矫顽力磁性
图１ 黄土高原朝那剖面黄土 － 古土壤序列（ ｓ ｚ 开头的样品） 和红粘土序列（ ｃ ｎ开头的样品） 代表性样品热磁曲线（ 在氩气环境）
所有样品在加热到大约 ５ ８ ０ ℃ 时， 显示了磁铁矿的居里温度；３ ０ ０ ℃至 ４ ５ ０ ℃ 间磁化率的持续降低 都急剧降低， 可能表明亚稳态磁赤铁矿的存在；所有样品的冷却曲线远高于加热曲线， 表明加热过程中有新的亚铁磁性矿物生成
Ｆ ｉ ｇ １ Ｍａ ｓ ｓｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃｓ ｕ ｓ ｃ ｅ ｐ ｔ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ （ ） ｖ ｅ ｒ ｓ ｕ ｓｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅｐ ｌ ｏ ｔ ｓｆ ｏ ｒＣ ｈ ａ ｏ ｎ ａｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓｆ ｒ ｏ ｍｔ ｈ ｅｌ ｏ ｅ ｓ ｓ （ ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇｗ ｉ ｔ ｈｓ ｚ ） ａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｒ ｅ ｄ ｃ ｌ ａ ｙｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ （ ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｗ ｉ ｔ ｈｃ ｎ ） （ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｄｉ ｎ ｐ ａ ｌ ｅ ｏ ｓ ｏ ｌ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ Ａ ｒ ｇ ｏ ｎｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｔ ｏａ ｖ ｏ ｉ ｄｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） ． ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｌ ｙｆ ｏ ｒａ ｌ ｌ ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓｎ ｅ ａ ｒ ５ ８ ０ ℃， ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｎ ｇｔ ｈ ａ ｔ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｔ ｅｉ ｓｔ ｈ ｅｍ ａ ｊ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｏ ｒ ｔ ｏ ； ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅｆ ｒ ｏ ｍ３ ０ ０ ℃ ｔ ｏ４ ５ ０ ℃ ｉ ｓｌ ｉ ｋ ｅ ｌ ｙｄ ｕ ｅｔ ｏｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｍ ａ ｇ ｈ ｅ ｍ ｉ ｔ ｅｔ ｏｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｔ ｅ
３ ９ ］ 矿［ 。这一过程 可 以 解 释 为 什 么 红 粘 土 中 一 些 层
２ 红粘土中磁性矿物的种类和颗粒度 特征
红粘土的磁性 矿 物 与 黄 土 高 原 黄 土 － 古土壤序 列相似， 主要以低矫顽力的亚铁磁性矿物， 如磁铁矿 和磁赤铁矿， 以及高 矫 顽 力 磁 性 矿 物 如 赤 铁 矿 和 针 铁矿为主
９ ， ２ １ ］ 升［ ， 加速隆升造成的快速岩石剥蚀很可能对附近
， 并成为用于海陆对比的标准古
气候代用指标之 一。 黄 土 － 古土壤序列也因此成为 可以与深海沉积物以及极地冰芯相媲美的全球变化 研究的三大载体之一。 第四纪沉积的黄土 － 古土壤序列之下是一套富含 “ 三趾马” 动物群的红色土状堆积— — —红粘土沉积序 列。由于红粘土含有丰富的古生物化石和古气候、 古 环境信息， 近年来对这套沉积物进行了大量的磁性地 层学研究。结果 发 现：六盘山以东 的 黄 土 高 原 红 粘 ８ Ｍａ 土底界年龄可以上溯到 ６～
３ ７ ， ３ ８ ］ Ｈ ａ ｏ 等［ 通过对黄土高原 ２ ２ Ｍａ以 来 的 ３个 典 型
红粘土剖面 样 品 所 进 行 的 “ 沉降法” 分粒级提取工 ２ ｍ（ 成壤作用来源） 以 及＞ ８ ｍ（ 碎屑 作， 获取了 ＜ μ μ 来源） 的颗 粒 组 分， 并通过岩石磁学以及漫反射光 谱分析的方法对红粘土中的赤铁矿含量进行了定量 ２ ｍ的 颗 粒 组 分 的 赤 铁 矿 含 量 要 研 究。他 们 发 现 ＜ μ 显著高于 ＞ ８ ｍ 的颗粒组分（ 图７ ） ， 并且古土壤 中赤 μ 铁矿的含量也要明 显 高 于 临 近 的 黄 土， 他们进而指 出红粘土中的赤铁矿主要由成壤作来自百度文库所产生。对于 成壤过程所产生大量的赤铁矿他们认为可以通过下 面的途径来实现， 即红粘土中的铁离子析出后， 首先 ｆ ｅ ｒ ｒ ｉ ｈ ｙ ｄ ｒ ｉ ｔ ｅ ） ， 之后在微氧环境下 形成水 合 氧 化 铁 （ 逐渐老化， 形成强磁性的磁赤铁矿 （ ｍ ａ ｇ ｈ ｅ ｍ ｉ ｔ ｅ ） 。当 磁性矿物的粒径超 过 一 定 限 度 后， 最终转化为赤铁
２ ２ ］ 性问题 ［ 。尽管 环 境 磁 学 研 究 在 第 四 纪 黄 土 中 取 ２～ ６ ， ２ ３～２ ９ ］ 得了巨大成功， 并得到广泛应 用 ［ ， 但在 红粘
， 甚至 １ １ Ｍａ ，
［ １ １ ］
是研究东亚季风演化以及亚洲内陆干旱化最为理 想 的连续的陆相沉积材料之一。关于这套红 色堆积 物 的成因不同的学者有不同的认识。一些 学 者认为 红 粘土 是 岩 石 就 地 剥 蚀、 风化堆积而成的红色风化 壳
与深海氧同位素记 录 进 行 对 比 以 来， 磁化率已被作 为一个东亚夏季风强度的代用指标在黄土高原地区 得到广泛应用
［ ２～６ ］
间沉积的红粘土的物质来源可能部分是通过流水或 者其他过程从六盘山搬运过来。这个推断很 可能 是 对 的， 因为 ８ Ｍａ前 后 六 盘 山 可 能 发 生 了 快 速 隆