泥河湾盆地更新世气候演化的岩石磁学记录

泥河湾盆地是一个“聚宝盆”，不但有丰富的早期人类遗址，还有发育良好的晚新生代地层和丰富的哺乳动物群。近年来，我所“古地磁学与地质年代学实验室”对泥河湾盆地一系列重要古人类遗址、哺乳动物化石地点以及重要地层剖面开展了系统的磁性地层学研究，建立了泥河湾盆地早期人类遗址的年代序列和泥河湾盆地河湖相沉积序列的整体年代框架，实现了盆地尺度上的地层对比，厘定了泥河湾动物群（广义）的时代，为研究盆地演化、环境变迁、早期人类演化以及哺乳动物演化等科学问题奠定了年代学基础。然而，对泥河湾地区第四纪以来古气候演化研究却比较薄弱。中国科学院地质与地球物理研究所所地球深部结构与过程研究室的博士研究生敖红与导师朱日祥院士和邓成龙研究员等人通过详细的岩石磁学研究，初步建立了一个反映泥河湾地区古气候特征的岩石磁学指标，并在此基础上讨论了泥河湾盆地更新世以来的气候演化特征。其研究结果最近发表在《国际地球物理学杂志》（Geophysical Journal International ）（Ao et al. Paleoclimatic significance of the Xiantai fluvio-lacustrine sequence in the Nihewan Basin (North China), based on rock magnetic properties and clay mineralogy. Geophysical Journal International, 2009, 177: 913-924，点击此处下载该文，2008IF：2.219）。主要成果概括如下：首先，提出一个新岩石磁学参数来反映泥河湾盆地沉积物所经历的化学风化强度。详细岩石磁学和X射线衍射分析表明：泥河湾河湖相沉积物经700 oC加热处理后，其中的绿泥石会分解，并生成超细粒（处于超顺磁和单畴颗粒区间）磁铁矿，导致磁化率大幅升高。他们定义了一个新的岩石磁学参数AH-ratio（AH-ratio = (χpost - χpre) / χp × 100%，χpost 和 χpre分别代表加热前和加热后的磁化率，χp代表顺磁性磁化率。正值表示加热后磁化率升高，负值则相反）来表示加热后磁化率升高百分比。AH-ratio可以揭示源区物质中绿泥石相对含量变化，进而反映该区化学风化强度变化。其次，仙台剖面的AH-ratio的显著特征是沿剖面向上呈逐渐增加趋势，揭示出泥河湾盆地更新世以来化学风化呈逐渐减弱趋势，这一趋势同时得到了该剖面粘土矿物学（绿泥石含量、伊利石含量和绿泥石/伊利石比值）结果的支持。作者进一步指出这种化学风化变化可能反映了泥河湾盆地更新世以来干旱化加剧的气候，进而丰富了我们对早期人类生活对高纬度地区环境的适应性的认识。（来源：中国科学院地质与地球物理研究所）