黄土中的气候变化秘辛

我家住在高高的黄土坡上，大风吹过坡。

中国北方有一片古老的土地，披着黄衣，叫黄土高原千百年来，黄土高原保留着一个古老的秘密，直到一位名叫刘东升的科学家和他的团队开始破解它

黄土地是我们世世代代休养生息的地方它是一个巨大的地质文献库，包含了有关地球环境变迁的各种信息它就像一把钥匙，可以解开无数谜团

——黄土之父刘东升

新元古代气候和环境的历史就藏在大自然写的秘籍里全世界的科学家都在解释和阅读这些秘籍其中，流传最广的三本书包括《深海沉积物》，《极地冰芯》和《中国黄土》

黄土高原是迄今为止发现的最长，最完整的陆地古气候记录之一黄土高原由黄土构成

黄土是什么。

形象地说，黄土就像我们身边经常看到的沙尘暴的堆积。

简单地说，黄土是风成沉积的产物，即风吹来的灰尘落下后，沉积在空气下，主要由粒径为0.01~0.05毫米的淤泥颗粒组成，其中含有应时，长石，云母和少量重矿物，富含碳酸黄土是多么多孔，柔软和易塌陷

黄土从何而来。

20世纪初，中国乃至世界范围内对黄土高原的成因展开了热烈的讨论，提出了风成说，水成说，残积说，多因说等多种学说经过多年的野外科学考察，刘东升和他的伙伴们发现，黄土高原的黄土从西北向东南越来越薄，这些黄土的矿物成分与当地基岩不同，但与中亚和蒙古的戈壁沙漠和沙质荒地相同

由此，他们肯定并发展了新文体论:

第四纪期间，青藏高原的存在和隆升阻止了来自印度洋的西南季风的入侵，大陆内部的气候变得越来越干燥，从而有利于沙尘的产生和输送在古代地质时代，西北冬季风不断将中亚和蒙古高原的黄尘吹向东方，颗粒较大的粗砂残留在新疆和内蒙古，形成了大片的沙漠和戈壁其余的沙尘随风继续南下，被青藏高原和秦岭阻挡，又被太行山向东牵制，最后在甘肃，陕西，山西等地沉淀下来同时，伴随着风力的减弱，粗尘粒向下散落，然后是中粒，最后是细粒这一带是半干旱地区，降雨量少，有利于以淤泥为主的沉积物滞留，逐渐叠加形成黄土高原

黄土显示了气候变化的原理和机制。

中国沙尘暴事件受西伯利亚高压影响，与西北风有关黄土高原的降水主要受来自东南的夏季风影响，这与海水的温度和海洋与大陆的距离有关黄土高原的主要气候控制因素——冬季风和夏季风，忠实地将全球冰川和间冰期气候传递到亚洲大陆内部，形成黄土高原，黄土高原的黄土和古土壤层，用自己的密码忠实地记录着区域和全球的气候信息

黄土颜色指示的古气候

黄土的颜色不同于古代土壤的颜色它是铁黄土地层中的稳定元素，既不会外移，也不会流失，只会改变价态土壤红度的差异主要与氧化铁含量的变化有关土壤在古代发展过程中，气候相对温暖湿润，土壤中的铁被氧化形成磁铁矿和部分赤铁矿，导致红度高此外，风化作用和成土作用的加强导致不稳定的粗粒氧化铁易分解，细粒氧化铁增多，土壤颜色加深相反，黄土堆积期气候相对寒冷干燥，氧化铁含量低，红度低因此，黄土—古土壤序列中的颜色变化可以反映受夏季风环流强度控制的风化和成土的强度，可以用来重建古夏季风的强度

黄土粒度指示的古气候

在黄土沉积中，粒度代表风的强弱，可以作为冬季风强弱的指标一般来说，气候干燥寒冷时，风力大，泥沙中的颗粒较粗，尺寸较大，在较温暖的气候下，沉积的颗粒更细更小因此，研究黄土剖面的粒度组成和特征，有助于了解黄土沉积时期的形成环境

黄土磁化率指示的古气候

黄土的磁化率与其风化或土壤强度密切相关，风化程度决定了磁铁矿的产生量及其颗粒的细度，从而决定了磁化率古土壤层磁化率高于黄土层，黄土层磁化率记录了第四纪古气候变化，可作为东亚夏季风的替代指标

案例:

中国黄土记录了千年尺度的气候波动

中国黄土记录的千年尺度气候波动

古浪和靖远黄土剖面的平均粒度与NGRIP冰芯的δ18O和Ca2+记录以及葫芦洞和陆吾洞的δ18O石笋的比较天蓝色条表示三个记录中确定的类似海因里希的事件黑色数字表示在三个记录中确定的相应良好D—O事件在20—34 KYR范围内，古浪黄土剖面的粒度记录显示了13个不同的事件

*D—O旋回:是指通过对格陵兰冰芯的研究，发现末次冰期时该地区气候发生了一系列快速，大范围的冷暖变化事件，即D—O旋回每个温暖期之后都有一个寒冷期，气温可以在短短几十年内发生变化

*海因里希事件:指以北大西洋大规模冰川漂移事件为标志的快速冷却事件，代表大规模冰山涌入的气候效应在末次冰期的气候背景下，北大西洋发生了6次强烈的冰川漂移事件，代表了6次大型的Heinrich事件

黄土沉积物在轨道尺度上与全球气候密切相关，可以记录数千年至数百年尺度上的快速气候事件中国黄土记录了D—O旋回和Heinrich事件

黄土研究的学术史

第四纪气候变化一直是第四纪研究的核心问题第四纪冰期理论萌芽于18世纪末19世纪初被Penck和Broneck提出的经典的四个冰期理论束缚，长期研究高山冰川的进退该模型已被用于了解第四纪气候变化的规律

直到20世纪50年代，Emiliani对加勒比海沉积物中有孔虫结壳氧同位素的研究和刘东生对中国黄土—古土壤超覆的研究，分别从短时间尺度和贯穿第四纪的长时间尺度挑战了四个冰期的经典理论。

之后，深海沉积物记录和国际大洋钻探计划实施获得的极地冰芯记录的第四纪气候变化多旋回特征得到了国际学术界的认可，中国黄土—古土壤系列也被国际学术界广泛接受，成为最完整的反映第四纪气候多旋回特征的大陆沉积物记录中国与深海沉积物和冰芯一起，成为古全球变化研究的三大支柱中国黄土—古土壤序列研究所获得的各种替代指标得到的古气候变化曲线已经成为国际上的对比标准

这本厚厚的黄土书记录了环境的变迁，她期待着我们更深层次的解读。...

参考资料:

刘东升黄土与环境Xi交通大学学报，2002 :7—12

韩嘉茂刘东生与中国的黄土研究化石，2004 :10—13+1

娇蛮中国黄土及其古气候意义科技风，2019 :226

刘，刘东升，弗里德里希·海勒，徐同春中国黄土磁化率与第四纪古气候研究地质科学，1992年:279—285页