末次盛冰期以来湛江湖光岩玛珥湖的古地磁和环境磁学记录

The Huguang Maar Lake (HML) retains plentiful paleoclimatic and paleoenvironmental signals. However, the interpretations of the East Asian summer and winter monsoon history as interpreted from present paleoenvironmental proxies at HML are less satisfactory. Because of its high sedimentation rate and strong magnetic signals, the HML sediments are also excellent targets for environmental magnetism, paleosecular variation and geomagnetic relative paleointensity study at ultra short timescale. By detailed paleomagnetic, mineral magnetic and magnetoclimatologic study for the HML since the Last Glacial Maximum, combined with AMS 14C dating and 10Be flux analysis, the purpose of this proposal is to assess paleomagnetic directional and relative paleointensity (RPI) recording fidelity of the HML sediments and attempt to retrieve high-resolution paleosecular variation record spanning the past 20 ka. Comparisons of the RPI records and 10Be flux variations from the HML with other typical terrestrial RPI and archeomagnetic records from East Asia are critical to evaluate the HML RPI recording reliability. By comparison with previous results from pollen, organic geochemistry, element content etc, we also discern paleoenvironmental significance of rock magnetic parameters encoded in the HML sediments, aiming at better understanding of the East Asian monsoon evolution history in subtropical China. The thorough comparison between high-resolution RPI and paleoclimatic signals recorded by the HML are also helpful for further probe of possible linkage among the Earth's magnetic field, solar irradiance and climate.

本申请书拟以沉积分辨率高、磁信号强的广东湛江湖光岩玛珥湖为研究对象，通过对该湖末次盛冰期以来沉积物的岩石磁学性质、区域地磁场长期变化记录（包括方向和强度）及磁性气候记录进行综合分析研究，配合年轻地质年代学研究并结合前人的古环境代用指标分析结果，并将宇宙成因核素10Be这一工具尝试运用到玛珥湖的研究中来，旨在：1）客观分析具有精确年代框架下的我国低纬度热带地区玛珥湖沉积相对地磁场古强度记录的可靠性，并尝试建立短时间尺度上的区域地磁场长期变化曲线；2）探讨热带-亚热带地区该湖末次盛冰期-全新世的岩石磁学记录及其磁性气候学指示意义，为深入理解东亚季风区短时间尺度上的气候变化过程和机制提供新的证据；3）突出区域上和全球范围内关键季风区末次盛冰期以来典型地质记录的地磁、古气候古环境的对比，从短时间尺度上的地磁场、太阳辐射和古气候间可能存在的某种联系入手，探讨地磁场活动特征和气候变迁之间的相关性。

运用“芯杆活塞钻”在广东湛江湖光岩玛珥湖钻取的交叉长岩芯，根据标志层、AMS 14C和210Pb/137Cs测年结果，获得了完整的时间跨度为2万年的岩芯。详细的岩石磁学、环境磁学、孢粉、X射线衍射、有机和微量地球化学测试分析结果显示：.1. 湖光岩沉积与周缘火山岩在物缘上具有高度亲缘性，即湖光岩沉积的Ti元素和磁记录主要来自围岩侵蚀冲刷的铁质矿物，以上物质与中国北方干旱地区的风成堆积明显不同。因此，Yancheva et al. (2007, Nature, 445, 74–77) 主张的亚洲粉尘为湖光岩的主要物源及Ti含量变化主要受控于亚洲粉尘通量的变化观点显然不合实际；.2、岩芯样品中的主要磁性矿物以亚铁磁性的磁铁矿和顺磁性的菱铁矿为主，并可能含有少量的磁黄铁矿和黄铁矿等硫铁矿物；磁浓度在总体上呈阶段性逐步下降趋势，与有机质含量呈明显的反相关关系，反映了沉积后还原条件和还原过程对磁性矿物的保存和溶解起了决定性作用。孢粉分析结果发现，在全新世气候最适宜期（约1,1500-6500 yr B.P.）和Bølling–Allerød暖期（约14,700-12,700 yr BP），热带和亚热带属种的浓度和百分含量最高，同时有机质和硫元素含量最高，而Ti元素含量和磁浓度最低，表明磁性物质在还原环境下被大量溶解，与该时段有效降雨量较大、湖面水位高和气候较为适宜的特征相一致；而在新仙女木事件(YD)和中晚全新世时期，磁浓度和Ti元素含量较高，有机质和硫含量显著降低，表明有效降雨量较小、湖面水位较低和气候较为干旱，在这种相对弱还原环境下部分磁性矿物得以保存；.3、湖光岩沉积记录2万年来的古气候记录在总体上受北半球夏季太阳辐射所控制的同时，还记录了末次盛冰期以来的主要气候事件，包括Bølling–Allerød暖期、YD冷事件和早-中全新世界限（6500-5900 yr BP）。此外，湖光岩沉积还记录了全新世以来的8个冷事件（对应于9.2, 8.2, 6.5, 5.3, 4.2, 2.8, 1.4和0.4 kyr BP），而且以上8个短尺度气候干冷事件与Bond et al.（1997）在北大西洋发现的冷事件完全可以对应。因而，末次冰消期以来湖光岩玛珥湖相沉积总体上反映了由太阳辐射控制并受到高纬度短尺度事件显著影响的亚洲夏季风历史。