第四紀(jì)地質(zhì)與環(huán)境：第七章 黃土與環(huán)境

1、第七章黃土與環(huán)境2003年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)第四紀(jì)環(huán)境良好載體 深海沉積 冰芯記錄 黃土 湖泊沉積 。黃土、深海沉積、極地冰芯的記錄已成為全球環(huán)境變化的三大國(guó)際對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。2002年度“泰勒環(huán)境成就獎(jiǎng)”評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)評(píng)價(jià)說，“自然界把它的環(huán)境變化寫入了3本天書，一本是深海沉積物，一本是極地冰芯沉積，另一本就是中國(guó)的黃土沉積物。 .黃土分布于中國(guó)北方和西北地區(qū)面積約40多萬平方公里的土地上。中國(guó)的黃土堆積中還記錄著地球的洋流變化、冰量變化、造山運(yùn)動(dòng)和火山噴發(fā)、宇宙事件、大氣環(huán)流狀況、氣候變化、沙塵暴過程、植被演化和水土流失演變的規(guī)律和特征。通過對(duì)這些規(guī)律和特征的了解，我們就可以為預(yù)測(cè)未來幾十年甚至幾

2、百年的氣候變化規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)。主要內(nèi)容一、黃土的分布二、黃土的巖性三、黃土地貌四、黃土中的氣候和環(huán)境標(biāo)志五、黃土的成因六、黃土地層的劃分七、黃土環(huán)境變遷研究風(fēng)成黃土沉積 黃土是一種灰黃或棕黃色的松散土狀沉積物，以粉砂和粘土為主，孔隙及垂直節(jié)理發(fā)育。風(fēng)懸移物隨著風(fēng)力的減弱在沙漠外圍地區(qū)徐徐沉降下來，形成風(fēng)成黃土。 風(fēng)成黃土沉積基本不受地形影響，山頂、山坡、溝谷中都可發(fā)生沉積，降落面積廣大。 黃土的定義黃土的總體特征：在顏色上總體以黃色為基調(diào)，主要為灰黃、棕黃，早期的黃土為棕紅色；質(zhì)地均一，主要由粉砂和粘土組成，富含碳酸鹽，形成結(jié)核；疏松多孔，孔隙率高，無層理，垂直節(jié)理發(fā)育；在剖面上，黃土層與古

3、土壤層相互交替出現(xiàn)；黃土層中通常含喜旱的動(dòng)植物化石，如鼢鼠、田鼠、鼠兔、藜科等；黃土發(fā)育在干旱和半干旱氣候區(qū)。一、黃土的分布北緯30-55和南緯30-40左右,中緯度干旱或半干旱的大陸性氣候地區(qū)，即現(xiàn)代溫帶森林草原、草原及部分半荒漠地區(qū)。另外，中歐和北美的一些地區(qū)也有黃土分布。冷黃土：古冰蓋的外緣（歐洲中部、北美洲），是在冰期時(shí)大陸冰川區(qū)的干而冷的反氣旋吹襲，將冰磧和冰水堆積物中的一些細(xì)粒物質(zhì)吹到冰川外緣地區(qū)沉積形成的。熱黃土：荒漠或半荒漠的邊緣（烏克蘭、高家索、中國(guó)的黃土高原）世界占10%，我國(guó)占4.9%（陜西、山西、甘肅占72%）中國(guó)黃土分布我國(guó)黃土主要分布在干旱區(qū)和半干旱區(qū)，位于北緯34

4、45之間，呈東西向帶狀分布。西面和北面與沙漠相連，從西北向東南為戈壁、沙漠、黃土逐漸過渡。我國(guó)黃土總面積約63.5萬km2（原生380840 km2，次生254440 km2）。陜西北部、甘肅中部和東部、寧夏南部和山西西部，是黃土分布最集中的地區(qū)，面積廣，厚度大（最厚達(dá)200m）。范圍中國(guó)黃土分布特征主要分布在昆侖山、祈連山、秦嶺和大別山一線以北的干旱半干旱地帶，34-45之間；分布中心黃河中游的涇河、洛河流域，包括陜西北部、甘肅東南部和寧夏南部；分布高差差別很大；不同時(shí)期黃土分布中心有所遷移；不同時(shí)期黃土分布面積和厚度亦不同。青海：海撥5000米以上的黃河源頭青海、甘肅、寧夏境內(nèi)黃河中上游沿

5、岸深厚黃土層的來源風(fēng)力堆積作用溝壑縱橫的黃土高原流水侵蝕作用二、黃土的巖性顏色：灰黃色、黃褐色、黃紅色粒度：分選性良好，大部分顆粒粒度局限在0.050.005 mm的范圍內(nèi)；粉砂含量可達(dá)46-60%，根據(jù)粘土含量的高低可分為黃土、黃土狀巖石；黃土粒度的時(shí)空變化二、黃土的巖性礦物成分：碎屑礦物、粘土礦物、碳酸鹽礦物三種。碎屑礦物以輕礦物為主，石英、長(zhǎng)石和少量的云母，黃土中的礦物碎屑成分有50余種，石英和長(zhǎng)石占90以上。粘粒中礦物主要有伊利石、蒙脫石等。常含鈣質(zhì)結(jié)核。各地風(fēng)成黃土的礦物組成基本一致，不受下伏基巖影響?；瘜W(xué)成分：SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3結(jié)構(gòu)：粒狀結(jié)構(gòu)為主，孔隙率高達(dá)4

6、0-50%，具有濕陷性；層理不明顯，發(fā)育垂直節(jié)理。結(jié)構(gòu)疏松，易遭受雨水侵蝕黃土中發(fā)育許多節(jié)理。黃土的垂直節(jié)理在晚更新世馬蘭黃土中最為發(fā)育，常沿垂直節(jié)理崩塌，形成一些黃土柱或黃土陡壁。黃土中有許多可溶物質(zhì)，當(dāng)黃土受水浸潤(rùn)，一部分物質(zhì)被溶解流失后，便發(fā)生濕陷，形成各種黃土喀斯特地貌。中國(guó)人很早就注意到黃土的特殊性質(zhì) 早在 2500年前，尚書禹貢篇即記載了雍州地區(qū)有全國(guó)最肥沃的黃色土壤。綠意盎然的黃土高原黃土高原是中華文化的發(fā)祥地 中國(guó)古農(nóng)業(yè)小米文明起源地：西安附近的半坡村，即位于本區(qū)； 但是今天這里已成為一片荒漠景色，和當(dāng)年先民在此發(fā)展農(nóng)耕文化時(shí)的茂盛森林景致相比，顯然大不相同。原因可歸納有三：黃

7、土土性的特殊，進(jìn)而加重了人類活動(dòng)所帶來的環(huán)境問題。 第四紀(jì)以來愈加干寒化的氣候的影響。 主要原因是農(nóng)業(yè)民族的全面農(nóng)墾，摧毀原有森林與草原植被的影響最為深遠(yuǎn)。成土作用使得母巖經(jīng)由機(jī)械風(fēng)化（物理結(jié)構(gòu)因而破壞）與化學(xué)風(fēng)化（化學(xué)性質(zhì)改變）作用，在長(zhǎng)時(shí)間催化下，逐漸轉(zhuǎn)變成土壤。成土作用土壤 土壤是位于地球陸地表面，是覆蓋于巖石之上的由風(fēng)化產(chǎn)物經(jīng)生物改造作用形成的具有肥力的薄的疏松物質(zhì)層。肥力是指土壤為植物生長(zhǎng)不斷地供應(yīng)和協(xié)調(diào)養(yǎng)分、水分、空氣和熱量的能力。土壤是在氣候、母質(zhì)、生物、地形和成土年齡等諸因子綜合作用下形成的獨(dú)立的歷史自然體。是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最根本、最重要的構(gòu)成因素。自然土壤剖面發(fā)生層有機(jī)質(zhì)層（

8、O），腐殖質(zhì)層（A），淋溶層（E），淀積層（B），母質(zhì)層（C），母巖層（R）。黃土不能稱為土壤大部分黃土屬未經(jīng)成土作用影響的黃土狀土，依然保有巖石所具備的新鮮礦物成分的特性可把黃土視為一種形成土壤的母質(zhì)（巖石）或原材料。黃土其實(shí)只是一種土狀堆積物，或未固結(jié)的巖石，但不能稱為土壤三、黃土地貌 1. 溝間地 2.溝谷地溝間地 位于向下侵蝕切割的溝谷地之間高起的地面，又稱為正地形。 主要地貌有：塬、梁、卯等。 溝間地面積日益縮小。 晉西土地類型結(jié)構(gòu)黃土塬從平面上看，黃土塬常呈花瓣?duì)?。塬的頂面部分地?shì)極平坦，坡度不到1，塬的邊緣地帶的坡度可增至5。我國(guó)黃土高原有許多規(guī)模較大的黃土塬，如隴中盆地的白草塬

9、，隴東盆地的董志塬，陜北盆地的洛川塬和晉西的吉縣塬等。有些黃土塬的面積可達(dá)20003000 km2，在涇河支流蒲河和馬蓮河之間的董志塬，長(zhǎng)達(dá)80 km，寬為40 km。黃土塬黃土梁與沖溝黃土峁是一種孤立的黃土丘，平面呈橢圓形或圓形，峁頂?shù)匦纬蕡A穹形。峁與峁之間為地勢(shì)稍凹下的寬淺分水鞍部。若干峁連接起來形成和緩起伏的墚峁，統(tǒng)稱為黃土丘陵。溝谷地溝谷地：流水侵蝕面，不斷往下加深的谷狀地面，又稱為負(fù)地形。主要地貌：河溝、沖溝、切溝、淺溝與細(xì)溝等。溝谷地面積有逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)。黃土高原上的大型沖溝黃土沖溝黃土微地貌其他微地貌：局部侵蝕殘余地貌如黃土崖壁、黃土柱、黃土橋、黃土碟和陷穴等。黃土高原劇烈的流水

10、侵蝕活動(dòng)，主要?jiǎng)恿碜员緟^(qū)夏季過于集中且強(qiáng)度大的降水。四. 黃土中的氣候和環(huán)境標(biāo)志古土壤：根據(jù)古土壤結(jié)構(gòu)和類型來確定。侵蝕面：表明氣候潮濕、流水切割強(qiáng)烈?；?石：不同化石反應(yīng)不同氣候。其 他：磁化率、粒度、碳酸鈣含量、有機(jī)碳含量和同位素、全氧化鐵含量、10Be濃度、孢粉、孢粉和植物硅酸體、礦物成分、化學(xué)成分等。塬堡黃土古土壤磁化率與孢粉黃土堆積中古環(huán)境信息提取和主要替代性氣候指標(biāo)1、黃土古土壤系列黃土層：一般為灰黃色，質(zhì)地較均一，無明顯結(jié)構(gòu)，以L代表；古土壤：為紅色，有明顯的土壤結(jié)構(gòu)和土壤發(fā)生層次，以S代表。洛川剖面被分成4個(gè)巖石地層單位。從黃土堆積層底界到L15底部為午城黃土，從L15底到S

11、5頂為離石黃土下部，從S5頂?shù)絃1底部為離石黃土上部，L1為馬蘭黃土。馬蘭黃土上覆全新世古土壤S0。2、黃土的粒度組成及其古氣候意義黃土粒度組成的變化主要由三種過程控制：風(fēng)力強(qiáng)度、源區(qū)范圍和風(fēng)化程度。黃土粒度的變化主要是由冬季風(fēng)的強(qiáng)度變化所控制，同時(shí)受控于沙漠的進(jìn)退，故此可將其作為季風(fēng)沙漠系統(tǒng)變化的替代性指標(biāo)。3、黃土磁化率變化及其古氣候意義巖石或沉積物是天然礦物的集合體，不同的礦物可以根據(jù)其磁學(xué)行為劃分為反磁性物質(zhì)、順磁性物質(zhì)和鐵磁性物質(zhì)。反磁性礦物在外場(chǎng)作用下，產(chǎn)生與外加磁場(chǎng)方向相反的磁化強(qiáng)度，其磁化率為負(fù)值，石英、巖鹽、方解石、長(zhǎng)石等。順磁性礦物在外場(chǎng)作用下，產(chǎn)生與外加磁場(chǎng)方向相同的磁化

12、強(qiáng)度，但外加磁場(chǎng)消失后，這種出磁化強(qiáng)度也立即消失。順磁性礦物磁化率為正值但很小，硅酸鹽礦物。3、黃土磁化率變化及其古氣候意義鐵磁性礦物在外場(chǎng)作用下，能產(chǎn)生很強(qiáng)的磁化強(qiáng)度，在外加磁場(chǎng)消失后仍然有部分保留（剩余磁化強(qiáng)度）。鐵的氧化物和氫氧化物、鐵的硫化物及自然界不常見到的鐵、鈷、鎳等過渡金屬。磁化率值的高低與成土作用的強(qiáng)弱有一定的聯(lián)系，古土壤磁性增強(qiáng)，磁化率可以作為古環(huán)境的替代性指標(biāo)，磁化率的波動(dòng)變化包含了全球環(huán)境變化的信息。4、植物硅酸體及其古環(huán)境意義高等植物在生長(zhǎng)過程中，通過根系從土壤中吸收硅，經(jīng)維管束傳遞，在植物組織細(xì)胞內(nèi)腔或細(xì)胞之間以水合硅的形式沉積下來，并聚合成各種形態(tài)的蛋白石礦物。這類

13、充填在高等植物組織細(xì)胞中的非晶質(zhì)二氧化硅礦物稱為植物硅酸體，它的形態(tài)忠實(shí)地記錄了生產(chǎn)它的植物細(xì)胞形態(tài)，具有分類學(xué)上重要的形態(tài)差異。隨著植物的自然死亡、腐爛或通過動(dòng)物的排泄、大火等原因?qū)е鹿杷狍w從有機(jī)體中釋放到土壤中。是高度地方性的原地沉積。5、孢粉組合及其古環(huán)境意義6、黃土中的蝸牛化石7、黃土中的碳氧同位素和10Be陸地沉積物碳、氧同位素的分餾機(jī)理比較復(fù)雜，但近年來人們一直在探索如何利用陸地沉積物的同位素的變化來提取古氣候的信息。陸相地層中碳酸鹽（湖相碳酸鹽、與古土壤形成過程有關(guān)的次生碳酸鹽，如碳酸鹽菌絲體、鈣結(jié)核等）便是同位素分析的理想材料。10Be是宇宙射線與大氣中氮、氧裂變反應(yīng)形成的長(zhǎng)壽

14、命放射性元素，被大氣氣溶膠吸附，通過降水或降塵沉積在地表。洛川黃土剖面10Be濃度和磁化率的變化存在明顯的一致性。8、黃土中的古土壤和古土壤所包含的環(huán)境變化信息由于第四紀(jì)氣候演化以周期性的冷暖更替為主要特征，不少地區(qū)在間冰期時(shí)以土壤發(fā)育為主，而冰期時(shí)則以沉積、侵蝕和坡地堆積的發(fā)育為主。在很多非水下沉積物中，古土壤是間冰期環(huán)境的唯一記錄。五、黃土的成因爭(zhēng)論焦點(diǎn)：物質(zhì)來源、搬運(yùn)方式、物理性質(zhì)形成。風(fēng)成說 水成說風(fēng)成說：認(rèn)為亞洲中部（含中國(guó)北部）地區(qū)的黃土，是由內(nèi)陸干旱荒燥、半荒燥區(qū)強(qiáng)大的反氣旋風(fēng)從中部吹向外圍，把大量黃土物質(zhì)吹送到生長(zhǎng)草本灌木的草原地帶，逐漸堆積形成的。水成說：因?yàn)橛行S土往往分布

15、在干燥區(qū)的山口、谷口和山麓的沖積、洪積平原上。而在古代冰蓋的邊緣地區(qū)冰融水帶來了細(xì)粒物質(zhì)，在冰水排泄平原的外圍地帶也會(huì)成為黃土而沉積下來。黃土的形成受控于一定的地質(zhì)、地理環(huán)境，不同的自然地理區(qū)域，黃土和黃土狀巖石的性質(zhì)、厚度、地層特征和分布面積有所不同。（1）風(fēng)成說:風(fēng)成說依據(jù)1）黃土分布在沙漠的邊緣（如中國(guó)北部、中亞的黃土）和古大陸冰蓋外圍（歐洲，北美）;2）黃土礦物成分有高度一致性，但與所在區(qū)域下伏基巖沒有多大聯(lián)系；3）距沙漠越遠(yuǎn)，粒度成分有逐漸變細(xì)的趨勢(shì)；4）黃土覆蓋在起伏的古地面上，有隨下伏地形起伏而變化的多層埋藏古土壤層；5）黃土中含溫帶干旱半干旱陸生草原動(dòng)、植物化石，幾乎不見水生軟

16、體動(dòng)物；6）黃土披蓋在不同成因，形態(tài)起伏顯著的古地貌上并保持相近似的厚度。 黃土像積雪 覆蓋大地 西北到東南，顆粒越來越細(xì)礦物成分與中亞蒙古相同黃土中有多層古土壤是風(fēng)吹，而非流水沖來黃土隨風(fēng)自西北向東南運(yùn)動(dòng)從中亞、蒙古吹來，非本地巖石生成不同時(shí)期的風(fēng)吹來的土壤風(fēng)成說推斷黃土的成因各抒己見（2）水成說依據(jù)1）黃土分布的頂面只達(dá)到一定高度.2）黃土的底部有礫石. 3）山前，坡麓，河谷，凹地，盆地都分布著厚層黃土. 4）部分地區(qū)的黃土具有明顯的層理5）黃土中有侵蝕面黃土塬黃土梁黃土峁不同的類型顯示了被流水侵蝕 的不同程度黃土地貌-水成說黃土分：原生黃土和次生黃土原生黃土風(fēng)成次生黃土水成中國(guó)沙漠 戈壁

17、及沙化土地分布六、黃土地層的劃分中國(guó)黃土地層劃分馬蘭黃土：命名點(diǎn)在北京西山齋堂?；尹S色，含1-2條灰黑色古土壤，鈣結(jié)核少見。離石黃土：在山西離石縣陳家崖。中部和底部含兩層砂質(zhì)黃土層。發(fā)育13-14層間隔較大的褐土型古土壤。午城黃土：在山西隰縣午城鎮(zhèn)。棕紅色，除含一層較厚砂質(zhì)黃土外，由18-20曾接個(gè)小、厚度薄的古土壤與黃土疊覆而成。黃土地層的劃分劃分依據(jù)：黃土巖性、古土壤類型、特征和接觸關(guān)系，并配合年代學(xué)方法。劃分方案：劉東生（1985年）的劃分方案。（1）午城黃土地點(diǎn)：隰縣午城柳樹溝巖性：顏色較紅且均勻，巖性較致密（故有石質(zhì)黃土之稱），含多層鈣質(zhì)結(jié)核。厚50米?；寒a(chǎn)泥河灣動(dòng)物群成分化石。

18、時(shí)代：位于松山/高斯（M/G）分界面附近，古地磁年齡為2.4Ma，屬于早更新世（Qp1）黃土地層的劃分（2）離石黃土地點(diǎn)：山西離石縣陳家崖巖性：分為上下兩部分： 馬 蘭 黃 土（Qp3)侵蝕面離石黃土上部：色較淺,土質(zhì)較疏松,含5-6層紅色古土壤層,其間 距較大,古土壤結(jié)構(gòu)較清晰。 離石黃土下部：色較紅,含十幾層褐色土型古土壤,古土壤較薄， 間距較小,頂部為3層密集古土壤疊置的古土壤系.侵蝕面 午 城 黃 土(Qp1)化石：下部含腫骨大角鹿,上部含較多的方氏鼢鼠化石。時(shí)代：中更新世（Qp2）黃土地層的劃分（3）馬蘭黃土 地點(diǎn)：原指北京齋堂馬蘭峪次生黃土巖性：灰黃-姜黃或黃褐色,粒度較粗,質(zhì)地疏

19、松.層理不明顯,垂直節(jié)理發(fā)育.化石：較少。時(shí)代：晚更新世（Qp3）(4)全新世黃土 灰黃色粉砂質(zhì)黃土,含有一層灰黑色古土壤層。馬蘭黃土：北京西山齋堂離石黃土：標(biāo)準(zhǔn)地點(diǎn)山西離石縣陳家崖為什么人們?nèi)绱酥匾朁S土高原？首先，與極地和深海不同，黃土高原位于人類過去和正在居住的地球的陸地表面；另外，最近的研究還證實(shí)，它是迄今為止被發(fā)現(xiàn)的歷時(shí)最長(zhǎng)（約2200萬年）、最完整的古氣候記錄的保存者。地理位置具有強(qiáng)烈的過渡性 處于中國(guó)東部平原丘陵區(qū)與西部高山區(qū)之間的過渡臺(tái)階上； 也是東南部濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)與西北內(nèi)陸干燥氣候區(qū)之間的過渡地帶； 亦即東部較集約農(nóng)業(yè)區(qū)與西北粗放畜牧區(qū)之間的過渡區(qū)。豐富的植物資源，可提供農(nóng)業(yè)

20、栽培的作物品種之選擇、馴化與混種之需。森林擁有豐富多樣的生物，可提供農(nóng)業(yè)形成前的人類糧食需要的滿足。地理環(huán)境的變遷森林成為農(nóng)業(yè)起源地的原因？曾經(jīng)的森林今天的黃土七.黃土環(huán)境變遷黃土研究與全球變化中國(guó)黃土幾乎覆蓋了東經(jīng)103。113。、北緯34 。38 。這個(gè)區(qū)域。它在解決許多第四紀(jì)全球變化問題上存在著巨大潛力。中國(guó)黃土的土壤地層與第四紀(jì)氣候旋回近20年來，第四紀(jì)古氣候?qū)W研究的最大成就之一是經(jīng)典的四次冰期模式逐漸被多重冰期的概念所替代，這個(gè)劃時(shí)代的成就的取得是與冰川作用外圍區(qū)的古氣候記錄，尤其是深海氧同位素地層與大陸黃土古土壤系列的深入研究密不可分的。Fig. 14.18Pleistocene

21、Loess更新世黃土 E.R.Degginger每一個(gè)土壤地層單位代表了一個(gè)完整的冷暖期旋回，且黃土古土壤系列所反映的氣候冷暖旋回具有全球性意義。黃土、古土壤是氣候冷暖旋回的反映。但利用黃土古土壤系列重建第四紀(jì)古氣候，一個(gè)重要的前提是黃土地層必須連續(xù)中國(guó)黃土的底界年齡約為2.5MaB.P.，且黃土沉積連續(xù)，自2.5MaB.P.以來沉積的中國(guó)黃土中有37個(gè)土壤地層單位。黃土和古土壤中有機(jī)碳含量與土壤發(fā)育程度、磁化率一致，即土壤發(fā)育程度越高，磁化率值也越高，有機(jī)碳含量也越高。因此，有機(jī)碳含量高低是土壤發(fā)育程度的一個(gè)度量。當(dāng)氣候溫暖濕潤(rùn)時(shí)，植物生長(zhǎng)繁茂。生物量就大，植物固定的13CO2就多，其有機(jī)碳

22、13C值就偏重，反之亦然。所以，有機(jī)碳13C穩(wěn)定同位素組成可作為氣候變化的代用指標(biāo)。S古土壤L黃土當(dāng)氣候溫暖濕潤(rùn)時(shí)，植物生長(zhǎng)繁茂。生物量就大，植物固定的13CO2就多，其有機(jī)碳13C值就偏重，古土壤中的有機(jī)碳13C值明顯重于黃土的有機(jī)碳13C值 六次破譯黃土高原的密碼 （1）紅色土地層的建立 19世紀(jì),龐培利、李?；舴?、奧勃魯契夫、安特生等風(fēng)成沉積1920年起中國(guó)開展黃土研究。1930年，德日進(jìn)和楊鐘健，將黃土劃分為上部馬蘭黃土，下部紅色土。 “觀察地質(zhì)” 時(shí)代。第一次把中國(guó)黃土高原厚達(dá)300余米的黃土劃分為馬蘭黃土，紅色土A、B、C等四層，并按其中所含古脊動(dòng)物化石定為第四紀(jì)的早、中、晚期。當(dāng)

23、時(shí)的認(rèn)識(shí)沒有解決紅色土的成因問題。 （2）古土壤層的發(fā)現(xiàn) 20世紀(jì)50年代，朱顯謨、石元春等認(rèn)為紅色土，實(shí)質(zhì)上是一種褐色土型的古土壤層?？砂l(fā)現(xiàn)多次黃土和古土壤相重疊產(chǎn)出的狀況。進(jìn)一步把生物的地質(zhì)作用與黃土沉積結(jié)合起來。分辨出干旱與濕潤(rùn)的存在和多次的旋回等現(xiàn)象，未能作出進(jìn)一步的解釋。王挺梅、朱海之等發(fā)現(xiàn)黃土在空間分布上具有顆粒自西北而東南逐漸變細(xì)的特點(diǎn)，并把黃土高原的黃土劃分為砂黃土、黃土、粘黃土帶。（3）古地磁研究的發(fā)現(xiàn) 20世紀(jì)70年代，古地磁學(xué)、同位素地球化學(xué)、年代學(xué)，從肉眼觀察形成概念階段進(jìn)入到觀察與測(cè)量和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的階段。黃土與古土壤層的磁化率，隨黃土與古土壤中所含磁性礦物的種類和豐度

24、而變化?？捎脕碜鳛榉从车刭|(zhì)作用、環(huán)境變化的氣候要素的替代性指標(biāo)。將黃土高原沉積與深海沉積和冰芯記錄進(jìn)行對(duì)比，從建立區(qū)域性特征到進(jìn)行全球?qū)Ρ鹊钠瘘c(diǎn)。黃土與環(huán)境。 （4）冬季風(fēng)和夏季風(fēng)的標(biāo)志 安芷生提出黃土和古土壤分別代表古氣候環(huán)境的冬季風(fēng)盛行和夏季風(fēng)盛行的模式。丁仲禮粒徑顆粒含量的比值作為冬季風(fēng)代用指標(biāo)。郭正堂析出鐵FeO和全鐵Fe2O3夏季風(fēng)的代用指標(biāo)。（5）米蘭柯維奇周期的啟示 丁仲禮寶雞黃土研究了250萬年來黃土與深海記錄之間米蘭柯維奇周期比較，對(duì)黃土高原中部和南部的寶雞、靈臺(tái)、蒲縣、平?jīng)?、涇川五地的黃土粒度進(jìn)行了大量的分析，黃土與古土壤序列的變化自180萬年以來，和深海的旋回幾乎可以一一

25、對(duì)比，并且都是在1百萬0.8百萬年前以1.3萬4.1萬年的周期為主；1百萬0.8百萬年有一氣候轉(zhuǎn)型，此后以10萬年周期為主。（6）青藏高原讓風(fēng)吹干了亞洲大陸 郭正堂等認(rèn)為亞洲內(nèi)陸荒漠化起源于2200萬年以前，由此到620萬年之間為較穩(wěn)定的干旱化和氣候波動(dòng)時(shí)期，形成了秦安的黃土。自620萬年到500萬年是一個(gè)干旱時(shí)期，500萬年到360萬年這段時(shí)間則是一個(gè)相對(duì)溫暖濕潤(rùn)時(shí)期。360萬年以后黃土高原粉塵沉積的速率表現(xiàn)為持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，到260萬年這種再次增長(zhǎng)加強(qiáng)，第四紀(jì)黃土大量沉積。1、更新世時(shí)期的古氣候特點(diǎn)在早中更新世時(shí)期,黃土高原地區(qū)曾存在遠(yuǎn)較現(xiàn)代濕潤(rùn)的氣候“雨期”;中更新世晚期到晚更新世早期,

26、氣候溫和半濕潤(rùn)。-濕潤(rùn)程度降低，干旱趨勢(shì)漸漸明顯。黃河劍齒象：氣候溫和，土壤肥沃，到處是森林、莽原和湖泊；在茫茫的原野上,野馬奔馳,羚羊咩叫,鴕鳥漫步,鼢鼠覓食,古象成群黃土高原儼然是一個(gè)天然動(dòng)植物園。對(duì)舊石器時(shí)代早期的古環(huán)境與古文化的研究-更新世早期和中期的大部分時(shí)間,渭河黃土高原呈森林草原的植被景觀和溫暖濕潤(rùn)的氣候。更新世氣候與黃土高原變遷始新世時(shí)還是海洋環(huán)境中新世時(shí)強(qiáng)烈的造山運(yùn)動(dòng)使這一地區(qū)上升為陸地上新世晚期青藏高原已抬升1 000 m左右更新世早期平均海拔為2 000 m,更新世中期高原面3 000 m左右,更新世晚期廣大高原面已達(dá)4 500 5 000 m的高度。 由于青藏高原隆起初

27、期(更新世早期)平均海拔約達(dá)2 000 m,此時(shí)現(xiàn)代季風(fēng)已經(jīng)形成,而青藏高原此時(shí)的高度還不足以阻擋濕潤(rùn)夏季風(fēng)的向北深入。高原本身及其周圍的黃土高原,由于現(xiàn)代季風(fēng)的出現(xiàn)迎來了氣候比較濕潤(rùn)的時(shí)期,相應(yīng)地,黃土高原是一個(gè)天然動(dòng)植物園。至更新世晚期，隨著青藏高原高度不斷增長(zhǎng),對(duì)濕潤(rùn)夏季風(fēng)的屏障作用越來越強(qiáng)。當(dāng)高度超過3 000 m 以上時(shí)，愈益強(qiáng)大的西伯利亞冷高壓勢(shì)力范圍日漸擴(kuò)大，干冷氣流順高原東側(cè)而下，黃土高原氣候向干冷和干旱化方向發(fā)展,黃土高原從一個(gè)天然動(dòng)植物園向草原、荒漠化演變。晚更新世的后一階段，渭水流域大部分地方的植被已草原化了。劉東生院士等研究發(fā)現(xiàn),第四紀(jì)約250多萬a的時(shí)間內(nèi)至少有32次

28、黃土與古土壤的疊覆(黃紅交替) ,這種疊加結(jié)構(gòu)代表了32次由暖濕到冷干的變化,這一結(jié)果證明了大陸冰期和間冰期的多旋回性。當(dāng)氣候暖濕時(shí),雨量相對(duì)較大,黃土堆積較少,生物繁衍較多,就形成褐紅色的古土壤。當(dāng)氣候冷干時(shí),雨量相對(duì)較少,黃土堆積較多,生物繁衍較少,就形成黃色的土壤。2、全新世氣候變化與黃土高原變遷全新世的氣候變化可分為早、中、晚3個(gè)階段。距今10 000 a至8 300 a的早全新世,距今8 300 a至3 000 a的中全新世,距今3000 a以來的是晚全新世。由于全新世時(shí)期亞洲大陸的造山運(yùn)動(dòng)已基本停止,因此引起黃土高原環(huán)境演變具有全局性意義的自然因素首先是氣候的波動(dòng)。全新世氣候變化的

29、最大特點(diǎn)是旱化趨勢(shì)明顯,利用陜、甘、寧等省區(qū)的歷史記載所作分析表明,黃土高原及甘、寧半干旱、干旱地區(qū),自公元前2世紀(jì)以來,干旱年份出現(xiàn)的頻率在不斷加大:公元9世紀(jì)隋唐及以前, 干旱年份出現(xiàn)的幾率不超過17% , 10 世紀(jì)至14 世紀(jì)增大到27% , 15 世紀(jì)至17世紀(jì)上升至43%, 18 世紀(jì)再上升為46%, 19 世紀(jì)30年代以來已超過51%。氣候的旱化趨勢(shì),對(duì)黃土高原的環(huán)境影響,可能比氣溫變化導(dǎo)致的結(jié)果更為重要。竺可楨研究認(rèn)為晚更新世末氣候開始轉(zhuǎn)暖,至中全新世達(dá)到最暖,距今5 000 a時(shí)平均氣溫較現(xiàn)在高2 ,以后逐漸變冷。多年來地理和考古研究已經(jīng)證實(shí):近2萬a中,距今5 000 a是一個(gè)氣候變化的分界線。5 000 a以前氣候和溫度明顯上升,而5 000 a以后,氣溫逐漸下降,干燥度增加。持續(xù)至現(xiàn)在,其間又有若干次以世紀(jì)為期的氣溫回升和復(fù)降。距今10 000 a至8 300 a的早全新世,是3個(gè)階段中最冷最干的時(shí)期。中全新世(約距今8 3003 000 a)前后,是暖濕階段,比當(dāng)前溫度高2. 5 左右,降水量比現(xiàn)在多50%左右,黃土高原年降水量比現(xiàn)今約多100 mm自公元前1 100 a至公元后1 400 a,我國(guó)氣溫屬寒暖交替時(shí)期,氣候趨勢(shì)是變冷、變干2、黃土環(huán)境變遷的周期性3、黃土地與