全球变化课程论文2011周逢春古环境感应体对于第四纪研究的意义周逢春*作者简介：周逢春，男，1989—，在读硕士研究生（学号51110801076）。第四纪地质专业。E-mail：herocc13@163.com（华东师范大学资源与环境科学学院地理系，上海200062）摘要：第四纪是地球历史上一个非常重要的时期，在大约两百万年的时间跨度内，全球气候发生了非常频繁、迅速的变化。古环境感应体在一定的时间尺度和空间尺度上记录了这一时期的变化情况。极地冰芯、黄土、有孔虫、硅藻、树木年轮、石笋等在不同的区域环境内记录了古环境的信息。运用古地磁学及感应体之间的研究，可对年代进行测定。运用地球化学的研究方法，可通过感应体的同位素研究来反演当地的古气候环境，同时与其他区域的研究内容进行对比。关键词：第四纪古环境感应体黄土有孔虫0引言重建第四纪环境是第四纪研究的重要内容之一，其实质是以有关环境的“记录”为依据对第四纪的环境进行复原。作为环境演变研究的依据一般需要具备以下几个基本条件：第一，具有可识别性，即它是一种物理的、化学的、生物的、文字的或图象的等可识别的信号；第二，具有可标定性，即它的环境意义可以根据现代地理过程进行标定；第三，具有可保存性，即在它生成后能一直保存到现在，并且其属性未受到后期的影响与改变；第四，具有一定的分辨率，它在一定的时间与空间尺度上能反映出环境变化。根据来源的不同，环境演变证据可分为观测资料、作为人类物质文化过程的产物的考古与历史文献资料以及作为自然过程产物的古环境感应体。古环境感应体，即在过去某一时期形成并一直保至今的各种自然体。这些古环境感应体包括：来自岩石、地层学的依据（深海沉积、极地冰芯、黄土等），来自生物、生态学的依据（孢粉、有孔虫、树木树轮等），以及地球物理、地球化学的依据。不同的古环境感应体，所能达到的时间分辨率和时间长度各不相同，并且可提取的环境参数不同。诸如树木年轮、极地冰芯、石笋等感应体的时间分辨率可达年甚至季度，为高分辨率的古环境感应体，而黄土、硅藻、有孔虫等感应体的分辨率较低。不同的古环境感应体，无论是与古地磁测年之间的校准还是各种地球同位素的测定，在各环境下都有重要的研究意义。1黄土研究1.1黄土-古土壤磁化率黄土-古土壤是研究亚洲大陆内部过第四纪古环境变化的最好记录，特别是研究其与季风气候形成的密切关系。其研究对第四纪古环境恢复具有极大的意义。基于黄土-古土壤而进行的古环境研究取得了很大的进展，一是因为黄土-古土壤磁化率的变化与深海沉积物的氧同位素比的变化非常一致，指示陆相沉积物亦可作为古气候的良好代用指标。另一方面，为什么黄土-古土壤中的磁化率存在差别，特别是古土壤磁化率为什么增大等问题，已成为这十年间岩石磁学研究的中心课题。磁化率不单单只与强磁性矿物的含量成比例，同时也与不同种类的强磁性矿物的粒径分布有很大关系。发现在土壤化过程中形成的0.1μm以下的单畴-超顺磁性颗粒是造成古土壤磁化率增强的主要原因，它是否与生物作用有关目前仍不确定，但不论哪种情况，都可以肯定暖湿气候是古土壤磁化率增加的共同原因。磁化率增强的系统理论明确建立以来，使得从磁化率的变化来推算降水量，以及建立古气候复元的定量模型等都已成为可行。在中国和中欧黄土-古土壤研究中发现的磁化率与成壤作用（或古气候温湿程度）的正相关性已被第四纪科学家广泛认识，并应用于古气候研究中。成壤过程形成的亚铁磁性矿物被认为是古土壤磁化率增加的主要原因；然而，这一模式并不一定适用于其他黄土沉积地区，如阿拉斯加和西伯利亚黄土沉积显示了一个完全相反的磁化率行为，即在黄土层获高磁化率值而在古土壤层获低磁化率。这种相反的关系过去被解释为磁化率反映的是与风动力吹来的亚铁磁性矿物的含量，即与风速或风力大小有关。阿拉斯加黄土与古土壤的磁性矿物性质有明显差异，不仅仅是粒径的大小，还有磁性矿物的种类即矿物相的差别。这一证据很难单纯以风力强度的大小来解释，意味着阿拉斯加古土壤的低磁化率至少部分是在成壤过程中亚铁磁性矿物发生改变（如溶解）而造成，表明阿拉斯加黄土和中国黄土的磁化率与古气候记录可能存在两种模式，即氧化和还原条件下的成土模式(刘秀铭，2007)。黄土磁化率在不同的气候（温度湿度）条件下有着不同的对应关系：在低降水量、高蒸发量的干旱氧化成壤条件下，利于亚铁磁性矿物的生成，其磁化率与古气候的关系呈正相关，如中国和中亚黄土；在高纬高湿的还原成壤条件下，亚铁磁性矿物会被破坏被分解，其磁化率与古气候呈负相关关系，如阿拉斯加黄土。如果成壤条件在氧化和还原之间来回变换，那么就很难找到两者之间的联系。因此，将磁化率应用于古气候的重建时要考虑诸多因素。1.2黄土沉积物磁化率黄土沉积物磁化率作为古气候古环境指标已经为多项研究所证实，其