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位于黄土高原东南边界的三门峡地区,发育了自晚上新世红粘土以来的风成沉积序列,是深入研究和全面理解2.6Ma来黄土高原风成沉积的空间分布特征和季风气候演化理想场所。本文通过对三门峡宋家店黄土-古土壤序列系统的野外观察和地层描述,室内古地磁和岩石磁学、粒度组成、常量元素以及色度、磁化率、游离铁等多项气候替代指标的实验分析以及与标准黄土剖面的对比研究,获得了以下结论和认识。
1.初步建立了宋家店黄土-古土壤序列的地层学序列和年代学框架。结果表明,该剖面保存了2.6Ma以来的黄土沉积,总体上完整、连续,与黄土高原中部经典剖面地层基本一致,但也存在一些明显差异,表现为有些层位的缺失或厚度异常。
2.黄土-古土壤粒度分布形态在不同的沉积时段未发生明显变化,S32古土壤层与下伏红粘土的粒度分布也无明显的差异,表明黄土、古土壤和红粘土均为风成沉积。
3.磁化率和颜色记录清晰地显示了黄土和古土壤沉积旋回,宋家店、灵台、泾川剖面间颜色值(a*值)有明显差异,指示了早更新世以来黄土高原东南缘的湿热状况好于西部。
4.不同剖面FeD/FeT曲线对比显示,宋家店剖面整体上化学风化作用较强,在1800、800和H600kaBP附近风化强度有显著增加,指示了夏季风阶段性增强,而1100kaBP附近有一次较显著的减弱。早更新世以来东亚夏季风强度总体上呈逐渐减弱的趋势。典型时段黄土-古土壤研究显示,自早更新世以来,古土壤风化程度由北向南逐渐加强,东亚季风南北向的梯度空间分布特征没有明显变化。
5.三门峡宋家店剖面L9黄土层记录了两个地磁异常段,其中间点年龄分别为0.917Ma和0.875Ma,二者间隔约12 ka。它们分别对应Santa Rosa和Kamikatsura地磁漂移事件。
6.磁铁矿是黄土和古土壤中的主要磁性矿物。磁赤铁矿含量在古土壤中高于黄土,是导致古土壤磁化率增强的重要矿物。磁组构研究显示,L15和L9层位时段对应的冬季风主导方向为近N-S向,S8层位时段对应的夏季风主导方向为NNE-SSW向,与以往夏季风方向研究结果(SE-NW)有显著差异。