四、邙山黄土研究方面
邙山塬位于中原腹地河南省郑州市NW方向约30km黄河南岸,是黄土高原与华北平原过渡带上最东南缘的黄土塬,处于东亚大陆地貌阶梯低边界带上,即地处以风尘沉积为主的黄土区向以风尘沉积与流水沉积共同作用的平原区的过渡地带。邙山塬现存塬面东西长约18km,南北宽约5km,最高海拔262m。按黄土和古土壤地层单位的划分方法,它是由L15或WS1以上厚约160m的黄土—古土壤地层序列组成。我所吴锡浩、蒋复初等第四纪团队在桃花峪、赵下峪等地发现发育巨厚的晚更新世黄土,它不仅是过去全球变化的良好记录,而且是构造与气候耦合过程的环境响应,同时也是提取黄河发育相关信息的良好载体。邙山黄土—古土壤序列中,S1古土壤和L1马兰黄土厚度可达90m以上,远远超过黄土高原内部同时代地层,这是迄今为止发现的晚更新世黄土地层厚度最大的剖面之一。郑州邙山晚更新世黄土地层记录的古气候信息十分丰富,它是全球性、区域性和地方性古环境变迁的综合体现。由于该地处于特定的构造、地貌和气候部位,与黄土高原既有联系又有区别,因而是进行高分辨率黄土地层与短时间尺度过去全球变化研究的又一处极好对象。自倒数第二冰期L2末以来,邙山黄土沉积的粒度明显较黄土高原的为粗,沉积速率显著加快,并在 L1LL1达到3.45 mm/a。沉积速率的突变性增大,指示了东亚季风系统于约150 ka BP前后发生了突变,邙山黄土的物源发生重大的变化。造成邙山晚更新世黄土地层高沉积速率所需要的丰富物质供应是同期黄土高原高侵蚀速率的反映,可以认为,150 ka BP 以来,尤其是 240 ka BP以来是黄土高原侵蚀作用最强盛的时期,这一变化可能与黄河开始贯通三门峡和外流黄河水系形成有关。邙山黄土不仅详细地记录了东亚季风变迁的区域响应,而且清楚地反映了150 ka BP前后构造与气候耦合作用在东亚大陆地貌阶梯低边界带上所发生的突变事件及其环境效应。在倒数第二冰期(L2)中,约14.3~15.7 kaBP发生了以粒度变粗和沉积速率加快为特征的环境突变。这种冬季风和夏季风同步加强的信息,应是构造与气候耦合事件的环境响应。
郑州邙山塬在黄河流域中的位置略图
荥阳赵下峪剖面磁性地层柱状剖面与磁化率曲线(蒋复初,1998,有修改)
1.马兰黄土;2.离石黄土;3.弱发育古土壤;4.古土壤;5.正向/反向极性
郑州邙山赵下峪剖面年代学测试结果(据赵华,1998;蒋复初,1998)
1.黄土;2.弱发育古土壤;3.古土壤;4.IRSL结果;5.GLSL结果;
6.OSL结果;7.TL结果;8.14C结果
邙山赵下峪剖面晚更新世黄土的平均沉积速率和分辨率(蒋复初,2004)
地层单位 |
厚度 (m) |
氧同位 素阶段 |
界限年龄 (ka BP) |
持续时间 (ka) |
平均沉积速率 (mm/a) |
平均分辨率 (a/cm) |
S0以上 |
2.6 |
1 |
0~12.05 |
12.05 |
0.22 |
46.35 |
L1LL1 |
41.6 |
2 |
12.05~24.11 |
12.06 |
3.45 |
2.90 |
L1SS1 |
13.2 |
3 |
24.11~58.96 |
34.85 |
0.38 |
26.40 |
L1LL2 |
22.5 |
4 |
58.96~73.91 |
14.95 |
1.51 |
6.64 |
S1 |
15.7 |
5 |
73.91~129.84 |
55.93 |
0.28 |
35.62 |
L2 |
10.8 |
6 |
129.84~189.61 |
59.77 |
0.18 |
55.34 |
S2 |
2.8 |
7 |
189.61~244.18 |
54.57 |
0.05 |
194.89 |
邙山黄土剖面与洛川黑木沟黄土剖面对比(蒋复初,1998;孙继敏,2002)
1.黄土;2. 弱发育古土壤;3.古土壤;4.粉砂层;5.正向/反向极性
邙山赵下峪剖面末次间冰期以来环境记录与格陵兰GRIP冰芯及深海氧同位素曲线对比(据蒋复初,2004,有修改)
末次冰期中原邙山黄土与格陵兰冰芯、北大西洋沉积记录的对比(据吴锡浩,1997)
赵下峪剖面黄土磁化率、粒度曲线及其与深海氧同位素曲线对比(据吴锡浩,1999)