中国黄土10Be示踪的古地磁场变化研究

Magnetostratigraphy studies have revealed that the records of the most recent Brunhes/Matuyama (B/M) polarity reversal event since Quaternary which happened about 780 ka BP from Chinese loess were not synchronous with that in marine sediment. This has resulted in the uncertainties of the climatic correlation between loess and marine sediments on the basis of the age of polarity reversals. Aiming at this problem, we shall choose 3 loess profiles for this project, consisting of 650-900 ka BP sequences at the middle, south and west parts of the Chinese Loess Plateau, using 10Be as a tracing tool to mark the geomagnetic B/M polarity reversal. Based on obtaining the 10Be concentration, we shall try to extract the signal of geomagnetic modulation of the 10Be concentration, reconstruct the relative geomagnetic paleointensity, and finally compare the reconstructed 10Be paleointensity with the paleogeomagnetic results to find the "offset". Combined the 10Be paleointensity with the magnetic parameters and climate proxies in our study, we shall then compare them with marine records, and attempt to determine the exact location of B/M boundary in Chinese loess, reversal process and its climate significance. This can provide an accurate time marker for the Chinese loess sequence and contribute to the study of the Asian monsoon-arid climate variations and its connection to the global change.

磁性地层研究表明，发生在约78万年前，即第四纪以来最近的一次布容/松山(B/M)地磁场极性倒转事件，在海洋和黄土的记录中存在不同步现象，使得基于地磁极性转换界线年龄的黄土古气候记录与全球的对比存在不确定性。针对这一科学问题，本项目采用宇宙成因核素10Be作为古地磁场变化的示踪计，在黄土高原中部、南部和西部选择3个剖面65-90万年的黄土地层序列为研究对象，对含有B/M极性转换记录的段落开展10Be示踪地磁场变化的研究，在获取高分辨率10Be浓度基础上，应用数理方法提取地磁场强度调制的10Be信号，重建B/M极性转换期间地磁场相对强度变化过程，并与同步研究的高分辨率古地磁结果相比较；将相对地磁场强度、磁学参数与气候代用指标序列相结合，并与海洋记录对比，明确中国黄土中B/M界线的确切位置，转换时间和气候意义，为中国黄土序列提供关键年代标记，服务于亚洲季风-干旱环境变迁与全球环境变化联系的研究。

项目针对古地磁记录的Brunhes/Matuyama（B/M ）地磁极性倒转事件在中国黄土和全球记录存在“错位”这一科学问题，选择黄土高原中部地区洛川和西峰2个典型黄土剖面，重点研究与B/M界线相关的S6-L9顶部的黄土-古土壤序列10Be浓度变化，利用数理方法分离和重建B/M 极性转换期10Be相对产率和地磁场相对强度变化，示踪黄土中B/M界线的准确层位，探讨黄土B/M界线记录与全球不同步的可能原因，同时，我们还探索利用黄土10Be重建降水变化的方法，尝试定量重建季风降水变化历史。.项目取得以下重要结果：a. 基于“平均值概念”，提出将磁化率作为黄土10Be 浓度中受气候因素影响部分的代用指标，通过线性回归剔除黄土10Be浓度中受气候因素影响组分的分离方法，解决了前人未成功开展黄土10Be示踪古地磁场变化的难题；b. 重建了约65-90万年西峰、洛川黄土记录的10Be相对产率变化曲线，从中识别出B/M倒转界线位于S7古土壤层，对应于深海氧同位素19阶段（MIS19），证明中国黄土记录的B/M界线与海洋沉积物和冰心是同步的；c. 建立二元线性回归方法，利用黄土10Be定量重建了13万年以来季风降水变化过程，其整体变化特征与石笋δ18O记录可以很好的对比，发现MIS 3和 MIS 5阶段却具有大体相当的降水量，指出在轨道尺度上亚洲季风强度变化主要受控于北半球夏季太阳辐射，而 MIS 3阶段降水增强则反映的是南北纬30度太阳辐射梯度与气压梯度耦合作用的影响；d. 开展国际交流合作，重建了宝鸡地区约50万年以来季风降水变化历史。. 本项目的执行为解决海陆记录B/M地磁极性倒转事件不同步性争议提供了参考，也为示踪黄土中Matuyama/Gauss极性倒转事件记录，定量重建2.6 Ma年以来黄土高原季风降水重建研究提供了新方法。