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秦岭是我国黄土高原的南界,也是我国重要的南北地理、气候界线,其形成、发育与青藏高原隆升关系密切。保存于秦岭山间的风尘堆积同时记录着大气环流的变化和秦岭的构造活动历史,对于研究该区构造和气候的演化具有重要意义。
本文对西秦岭山间的新近纪风尘沉积进行调查,并选取西和剖面进行了磁性地层、沉积学、地球化学等研究,本研究得出如下认识:
1.西和剖面厚1.50.2 m,上部0~65.2 m和下部98.2~150.2 m为典型的黄土-古土壤序列,而中部65.2~98.2 m间,受坡面侵蚀的影响,形成含砾石碎屑的黄土/古土壤层。未受改造的部分粒度组成高度均一,中值粒径集中于5~7.5μm。常量、微量元素组成、稀土元素分布模式及相对稳定的元素比值与第四纪黄土、三趾马红土及秦安中新世红土大致相同,指示了它们是典型的风成沉积。详细的磁性地层研究和小哺乳动物化石确定西和剖面的年代为4.1~10.4 Ma,其中受坡面侵蚀影响的剖面中部的年代为6.9~8.3 Ma。这表明我国北方风尘堆积南界至少在10.4 Ma前后已达到长江流域,进一步证明了中新世风尘堆积广泛分布的特点。
2.西和风尘堆积剖面揭示出,西秦岭至少在~10.4 Ma已经隆升并形成类似今天的盆-山结构。8.3~6.9 Ma坡地流水作用的层段指示了该区构造的不稳定性,可能与青藏高原的隆升过程有关。3.5 Ma之后,该区发生明显的侵蚀,可能与这一时期的青藏高原隆升和全球变冷过程均有密切关系。
3.西和剖面与董湾、秦安剖面同时期地层的粒度对比显示,新近纪风尘堆积具有北粗南细的特点,进一步揭示出粉尘主要由偏北向环流(冬季风)自西北干旱区搬运而来。土壤红度值和游离铁含量变化显示出,东亚冬、夏季风在长时间尺度上基本具有互为消长的演化特征,在10.4~4.1Ma内其演化经历了5个阶段:10.4~9.0 Ma,夏季风强度较低,冬季风相对较强;9.0~7.3 Ma,夏季风发生强化,冬季风减弱;7.3~6.6 Ma,夏季风进一步强化;6.6~5.4 Ma,夏季风减弱,冬季风增强;5.4~4.1 Ma,夏季风再度增强,冬季风减弱。~8 Ma前后冬、夏季风的阶段性加强可能与晚中新世青藏高原的生长有关。