東北哈尼泥炭沉積物磁化率特征及古氣候意義

王香蓮，黃 庭，肖 河，吳代赦，張小龍，程勝高，毛緒美

(1.南昌大學(xué) 資源環(huán)境與化工學(xué)院，江西 南昌 330031；2.南昌工程學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，江西 南昌 330099；3.桂林理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 532100；4.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430074)

0 引 言

泥炭因富含大量古氣候與環(huán)境信息而成為一種重要的還原過去全球氣候變化的指標(biāo)，通過對其科學(xué)的解讀，能夠恢復(fù)區(qū)域氣候與環(huán)境演變進(jìn)程。近年來，以泥炭為載體的氣候代用指標(biāo)研究開展較多，主要集中在如下幾個(gè)方面：泥炭纖維素同位素(碳、氫、氧)分析[1-4]、脂類化合物[5-7]、古生物化石代用指標(biāo)[8-10]、腐殖化度代用指標(biāo)[11-13]以及泥炭年代學(xué)[14-16]等。磁化率作為表征物質(zhì)磁學(xué)特征的物理量，可以辨別沉積物記載的環(huán)境信息、解析古氣候變化規(guī)律和細(xì)節(jié)、從而推斷泥炭形成的過程和環(huán)境條件，為古環(huán)境研究提供可靠的磁學(xué)依據(jù)[17]。Thompson 等對英國的泥炭研究發(fā)現(xiàn)泥炭普遍存在表層磁性增強(qiáng)的特點(diǎn)，其磁性顆粒物源于工業(yè)革命以來礦物燃燒產(chǎn)生的飄塵[18]。Netajirao對印度 Alpine 泥炭的研究表明泥炭磁化率可以指示氣候變化，較高的泥炭磁化率表征氣候溫暖，較低的泥炭磁化率表征氣候寒冷[19]。黃潤等對天堂寨泥炭地磁化率、Rb/Sr 值特征的分析結(jié)果揭示了大別山北亞熱帶地區(qū)距今 5700 年的古氣候變化過程[20]?？梢?，環(huán)境磁學(xué)在研究泥炭古氣候方面具有顯著的優(yōu)勢，識別泥炭磁化率的古氣候意義可以重建區(qū)域古氣候與環(huán)境演化進(jìn)程。

東北地區(qū)是我國裸露泥炭集中分布的地區(qū)，區(qū)域泥炭具有沉積連續(xù)、沉積速率大、受人為活動影響較小等優(yōu)點(diǎn)，能高分辨率地記錄區(qū)域古氣候、古環(huán)境演變信息，在研究全球氣候環(huán)境變化中有重要意義。當(dāng)前，學(xué)者對東北地區(qū)泥炭不同的氣候指標(biāo)開展了系列研究，在古氣候信息提取與古環(huán)境重建中取得了一系列重要進(jìn)展：比如，泥炭粒度分析和孢粉譜的分析結(jié)果揭示了哈尼泥炭地 15 ka B.P.以來經(jīng)歷了“冷干-溫濕-冷濕-暖干”的古氣候變化過程[21]；李榮麟等[22]依據(jù)虎山剖面植硅體圖譜分析認(rèn)為該區(qū) 2 515 a B.P.以來氣候以寒冷為特征；而東北哈尼泥炭腐殖化度指標(biāo)研究結(jié)果表明，較高的腐殖化度指示氣候溫暖潮濕，較低的腐殖化度指示氣候干燥寒冷[23]；李楠楠等[24]揭示了東北哈尼泥炭灰分粒度的古環(huán)境意義，認(rèn)為該區(qū)灰分的粗細(xì)主要指示夏季風(fēng)的強(qiáng)弱，可用于反演古降水的變化；鮑錕山等[25]對長白山區(qū)泥炭沼澤磁化率特征進(jìn)行研究分析，表明區(qū)域磁性顆粒物污染有擴(kuò)大和加劇趨勢，但未對磁化率指示的古氣候演變過程進(jìn)行分析。

可見，雖然東北長白山地區(qū)已經(jīng)開展了上述諸多古氣候變化方面的研究，但是針對該區(qū)自早全新世以來氣候變化的認(rèn)識并不完全一致[26-27]。另一方面，目前東北長白山地區(qū)的諸多研究集中在哈尼泥炭地的孢粉、腐殖化度、植硅體、灰分粒度等單一指標(biāo)上，而哈尼泥炭磁化率記錄的古氣候變化的研究極其有限。在高分辨率、定量化、多指標(biāo)古環(huán)境重建發(fā)展趨勢下，需要加強(qiáng)對東北地區(qū)古環(huán)境重建的研究。因此，本文以東北哈尼泥炭為研究對象，在 AMS14C 年代標(biāo)尺的約束下，高分辨率分析其磁化率特征，結(jié)合腐殖化度和碳、氧同位素指標(biāo)，恢復(fù)和探討哈尼地區(qū)全新世以來古氣候和古環(huán)境的演變過程。

1 研究區(qū)概況

哈尼泥炭地位于吉林省柳河縣涼水鄉(xiāng)(圖1)，地處長白山西麓的龍崗山脈中部，區(qū)域內(nèi)降水主要受東亞季風(fēng)的水汽輸送影響，平均降水量約為743.3 mm。區(qū)域降水量大于蒸發(fā)量，具有降水多、蒸發(fā)弱的特點(diǎn)。泥炭沼澤平面呈梯形，表面平坦微向西傾，面積約1 680 hm2，海拔882～900 m，是我國泥炭積累最厚的泥炭沼澤之一。哈尼泥炭堆積于全新世，其泥炭層平均厚度約為4.6 m，通體剖面厚度達(dá)到9.6 m，其沉積過程貫穿整個(gè)全新世[28]。泥炭沼澤中南部水深為0.1～0.4 m，沼澤中部寬2～4 km，深度0.5～1.0 m，水流較緩，水源補(bǔ)給主要來自大氣降水，泥炭灰分含量多低于5%，pH值為4.5～5.5，植物殘?bào)w以泥炭蘚為主。

圖1 哈尼泥炭地地理位置圖(a)和哈尼泥炭地遙感影像圖(b)(紅色為采樣點(diǎn)位置，位于長白山西側(cè)龍崗山脈中部)Fig.1 Location of the Hani peat bog and sampling site (a),and remote sensing image of Hani peatland (b)(red marks showing the sampling site location)

2 材料和方法

2.1 泥炭樣品采集

采樣點(diǎn)位于哈尼泥炭地厚層區(qū)(42°12′50″N，126°31′05″E)，使用泥炭采樣鉆進(jìn)行樣品采集。去除表層的現(xiàn)代植被層后采集樣品，每50 cm為一鉆，共采集泥炭樣柱約9 m長，按1 cm間隔分樣，并用塑料袋密封保存，同時(shí)記錄其巖性特征。樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后放入冰箱中冷凍保存，測試前將泥炭樣品放入低溫冷凍干燥機(jī)中干燥22 h以上，隨后使用瑪瑙研缽研碎過60目篩，將篩選后的樣品分裝在自封袋中并編號，保存于潔凈干燥的儲存柜中備用。

根據(jù)采樣過程記錄的泥炭巖性特征，繪制了泥炭剖面綜合柱狀圖(圖2)，其巖性自上而下的變化情況如下：0～25 cm為現(xiàn)代植被層(草根層)，含有沼澤水，較濕潤，活的根系很多，以苔草為主，分解度較低；25～66 cm，呈淺褐色泥炭層，植物殘?bào)w中苔草根系較多，植物活根系較少，分解度低；66～136 cm，呈褐色泥炭層，草本居多，含有少量苔蘚類和木本殘?bào)w，分解程度低；136～246 cm，因含黑黏土而呈深褐色泥炭層，草本殘?bào)w為主，少量木本殘?bào)w和落葉松根；246～310 cm，呈淺褐色泥炭層，植物殘?bào)w中多草本，含少量泥炭蘚，分解度較低；311～600 cm，深褐色泥炭層，草本與木本類殘?bào)w為主，其中430 cm處為粒狀泥炭蘚，分解度高；600～625 cm，含有火山灰的薄砂層，呈深褐色泥炭層，含火山灰，泥炭含量最少，分解度低；625～725 cm，呈深褐色泥炭層，植物殘?bào)w包含草本與木本，670 cm處為粒狀薄砂層泥炭；725～890 cm，呈黑褐色泥炭，植物殘?bào)w包含草本與木本，含有泥炭蘚，分解度高；890～900 cm，呈灰綠色細(xì)黏土腐泥層，細(xì)膩黏重，透水性差，含有少量的泥炭。

圖2 東北哈尼泥炭剖面地層綜合柱狀圖Fig.2 Integrated lithostratigraphic column of the Hani peat

2.2 樣品年代測定

本文采用AMS14C高精度測年數(shù)據(jù)建立哈尼泥炭剖面的年代學(xué)框架。根據(jù)各層位分界點(diǎn)和部分層位內(nèi)部取樣作為控制點(diǎn)，挑選其中的13個(gè)泥炭樣品進(jìn)行AMS14C定年，按Hong等[1]所述方法提取泥炭植物纖維素做定年材料，測年過程在日本國立環(huán)境研究所進(jìn)行。使用CALIB 4.3程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行校正，泥炭剖面最大年齡為14 000年左右，采用分段式內(nèi)插計(jì)算法確定不同深度對應(yīng)的年代，測年結(jié)果見表1。

表1 哈尼泥炭剖面AMS 14C測年數(shù)據(jù)[29]Table 1 AMS 14C dating results of the Hani peat profile[29]

2.3 磁化率測定

磁化率作為天然物質(zhì)環(huán)境磁學(xué)特征的主要磁參數(shù)之一，可分為體積磁化率(κ)、質(zhì)量磁化率(χ)和頻率磁化率(χfd)三種參數(shù)。

泥炭樣品的體積磁化率(κ)在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。測量過程如下：將過60目篩后的泥炭樣品裝入專用的無磁性圓形塑料盒中并編號；采用Kappbridge MFK1-FA磁化率儀分別在低頻磁化率F1(976 Hz)和高頻率磁化率F3(15 616 Hz)條件下對每個(gè)樣品進(jìn)行體積磁化率的測定，連續(xù)測量3次，結(jié)果取平均值，體積磁化率是無量綱參數(shù)，簡稱磁化率。

物質(zhì)的體積磁化率(κ)與其本身密度(r)的比值為物質(zhì)的質(zhì)量磁化率(χ)，即：

χ=κ/r

(1)

式中：計(jì)算得出的質(zhì)量磁化率單位為10-8m3/kg。

頻率磁化率(χfd)由低頻質(zhì)量磁化率(χlf)和高頻質(zhì)量磁化率(χhf)測試后計(jì)算得到，計(jì)算公式為：

χfd=[(χlf﹣χhf)/χlf]×100%

(2)

式中：χlf為泥炭樣品的低頻質(zhì)量磁化率，χhf為泥炭樣品的高頻質(zhì)量磁化率，單位為 %。

3 結(jié)果分析

3.1 哈尼泥炭磁化率記錄特征

結(jié)合泥炭樣品剖面深度對應(yīng)的年齡，繪制了哈尼泥炭磁化率時(shí)間序列曲線，如圖3(a)所示。由圖3(a)可知，低頻磁化率(F1)平均值為5.41×10-6SI，高頻磁化率(F3)的平均值為5.40×10-6SI，兩條曲線在不同深度的波動幅度基本相同，變化趨勢整體相似。Pearson 相關(guān)分析結(jié)果顯示，F(xiàn)1和F3極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.991(P<0.01，表2)。本研究中低頻磁化率值和高頻磁化率值接近，但總體表現(xiàn)為磁化率隨測定頻率增高而降低的趨勢，與前人的研究一致[30]。由于MFK磁化率儀在高頻磁場(F3)時(shí)不穩(wěn)定，而哈尼泥炭磁化率在低頻和高頻時(shí)所得的結(jié)果大致相同，故而本研究采用在低頻磁場(F1)時(shí)測定的磁化率值進(jìn)行下一步分析。圖3(b)為低頻率下的質(zhì)量磁化率剖面時(shí)間變化曲線圖，質(zhì)量磁化率的最小值為1.16×10-8m3/kg，最大值為23.98×10-8m3/kg，平均值為5.28×10-8m3/kg，整體上偏低。研究表明，質(zhì)量磁化率的大小不僅反映了樣品中磁性礦物含量和粒度組成的差異，還反映了樣品物源的變化[31-32]，因此，哈尼泥炭質(zhì)量磁化率的變化一定程度上也反映泥炭中磁性礦物成分的差異。總體上來看，質(zhì)量磁化率較大值主要出現(xiàn)在泥炭剖面上層的130～200 cm、中層的590～600 cm以及下層的840～900 cm三個(gè)層位。由巖性剖面特征描述可知，這3個(gè)層位的泥炭均呈褐色，其中上層和中層的層位為深褐色，下層的層位為黑褐色。泥炭巖芯的顏色與形成泥炭的植物種類、分解程度、礦物質(zhì)含量等因素有關(guān)，其中草本泥炭的顏色較深，多呈棕褐色、褐色、黑褐色等[33]。本研究中質(zhì)量磁化率較高的三個(gè)層位泥炭均屬于草本泥炭[28]。研究表明，泥炭分解程度越高，其有機(jī)質(zhì)含量則越高，對應(yīng)顏色越深[33]。謝巧勤等的研究表明有機(jī)質(zhì)含量變化與黃土和古土壤層磁化率變化基本相同，即有機(jī)質(zhì)高值對應(yīng)磁化率高值[34]。而有機(jī)質(zhì)含量高也反映樣品的腐殖化度高。本研究中的Pearson 相關(guān)分析結(jié)果(表2)也進(jìn)一步表明，質(zhì)量磁化率和腐殖化度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.221(P<0.01)。

表2 各參數(shù)相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between parameters

圖3 哈尼泥炭體積磁化率時(shí)間序列曲線(a)、低頻質(zhì)量磁化率時(shí)間序列曲線(b)和頻率磁化率時(shí)間序列曲線(c)Fig.3 Temporal series curve of volume magnetic susceptibility(a),low-frequency mass susceptibility(b),and frequency susceptibility(c)of the Hani peat

頻率磁化率時(shí)間序列曲線如圖3(c)所示。頻率磁化率的最小值為0.18%，最大值為88.73%，平均值為26.14%。前人研究表明，頻率磁化率高低反映磁性礦物的顆粒大小，頻率磁化率低表明樣品細(xì)顆粒磁性礦物含量多，頻率磁化率高表明樣品粗顆粒磁性礦物含量多[30]。忽略實(shí)驗(yàn)中使用的Kappabridge磁化率儀的高頻測量誤差，哈尼泥炭頻率磁化率絕對值介于0.015×10-6～4.173×10-6SI之間，均值為1.170×10-6SI，表明樣品中的細(xì)顆粒鐵磁性礦物是磁性特征的主要影響因素，主要為單疇(SD)及假單疇(PSD)的細(xì)顆粒，而粒徑較大的超順磁(SP)顆粒相對較少。這說明在哈尼泥炭沉積物中沒有自生的磁鐵礦的貢獻(xiàn)，哈尼泥炭頻率磁化率數(shù)值變化相對頻繁、波動幅度較大，部分樣品頻率磁化率值較高表明該剖面沉積物中受到了外源性超順磁性顆粒含量的影響[35]。

哈尼泥炭低頻磁化率時(shí)間序列曲線(圖3(a))波動幅度較大，呈現(xiàn)了多次極大值波峰。最大值為34.085×10-6SI，對應(yīng)的泥炭剖面深度為870 cm左右。從整個(gè)剖面來看，泥炭剖面中840～900 cm層位的磁化率的值整體偏高，該層位磁化率值范圍為12×10-6～35×10-6SI，對應(yīng)年代在13.4～14.5 ka B.P.之間，為氣候異常寒冷的末次冰消期。該層位樣品取自于哈尼泥炭芯的底層，推測其磁化率偏高的原因可能是底層樣品中摻雜了較多磁性顆粒含量較高的黏土礦物。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在泥炭剖面130～200 cm，對應(yīng)的年代為1.5～2.5 ka B.P.，泥炭磁化率也出現(xiàn)了多次峰值，該層位的泥炭磁化率值整體在4×10-6～22×10-6SI之間波動，其最大值對應(yīng)的年代為1.6 ka B.P.左右。而在2.6～13.4 ka B.P.之間，哈尼低頻磁化率的值總體偏低，大部分磁化率值波動范圍在1×10-6～10×10-6SI之間，僅有少數(shù)磁化率值達(dá)到15×10-6SI。由此可以看出，在全新世的大部分時(shí)間內(nèi)哈尼泥炭中的磁性礦物顆粒富集程度較低，其主要原因是泥炭中含有大量的能夠稀釋其中的磁性礦物富集程度的有機(jī)物和腐殖質(zhì)，導(dǎo)致泥炭磁化率值偏低[36]。

由哈尼泥炭質(zhì)量磁化率時(shí)間序列曲線圖3(b)可以看出，哈尼泥炭質(zhì)量磁化率時(shí)間序列曲線與低頻時(shí)間序列曲線圖3(a)變化趨勢相似，但是波動幅度存在一定的差異。而頻率磁化率時(shí)間序列曲線圖3(c)變化幅度較大，其極大值對應(yīng)著質(zhì)量磁化率的極小值，泥炭樣品呈現(xiàn)“質(zhì)量磁化率變小、頻率磁化率增大”的特點(diǎn)。Pearson相關(guān)性分析結(jié)果(表2)證實(shí)，頻率磁化率和質(zhì)量磁化率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.360(P<0.01)。在晚全新世的0～1.6 ka B.P.期間質(zhì)量磁化率值在3×10-8～7×10-8m3/kg之間波動，且距離現(xiàn)代越近表現(xiàn)為明顯升高趨勢，但是整體處于偏低水平。頻率磁化率在此階段平均值為43.23%，顯著高于整體平均值，且出現(xiàn)最大值88.73%，推測與人為活動的加強(qiáng)有關(guān)。在1.6～2.6 ka B.P.期間，哈尼泥炭質(zhì)量磁化率出現(xiàn)了多次極高值波峰，變化范圍在5×10-8～25×10-8m3/kg之間，頻率磁化率在此階段平均值為15.13%。這表明亞鐵磁性礦物顆粒在該層位泥炭中富集程度較強(qiáng)，泥炭磁性特性明顯。泥炭質(zhì)量磁化率在1.8 ka B.P.達(dá)到最大值，為24×10-8m3/kg，而此時(shí)的頻率磁化率出現(xiàn)最小值，為0.18%。發(fā)生該突變的原因可能是氣候環(huán)境發(fā)生突變，或者是受森林火災(zāi)、人為活動的影響。在全新世的大部分時(shí)間以及末次冰消期(2.6～13.4 ka B.P.)，哈尼泥炭質(zhì)量磁化率整體較低，除少數(shù)質(zhì)量磁化率出現(xiàn)較高突變外，大部分在2×10-8～5×10-8m3/kg之間波動，這與低頻磁化率時(shí)間序列曲線在此期間的變化趨勢保持一致。頻率磁化率則表現(xiàn)出較大的波動，且變化頻繁，此階段頻率磁化率均值為20.07%，說明此段時(shí)間內(nèi)哈尼泥炭中亞鐵磁性礦物含量相對較低。13.4～14.4 ka B.P.期間，哈尼泥炭的質(zhì)量磁化率顯著上升，由5.94×10-8m3/kg增加到19.17×10-8m3/kg，頻率磁化率的值顯著減小，均值為5.23%，在所有頻率磁化率變化階段中均值最小，再次呈現(xiàn) “質(zhì)量磁化率增大、頻率磁化率減小”的特點(diǎn)，沉積物中細(xì)顆粒磁性成分明顯增多，平均粒徑在該階段明顯變細(xì)，這與野外觀察到的沉積物巖性以黏土為主的現(xiàn)象相一致的。

3.2 哈尼泥炭磁化率記錄的古氣候意義

目前，對磁化率所指示的古氣候意義的認(rèn)識不盡相同。有研究表明磁化率值高代表溫暖潮濕的沉積環(huán)境，磁化率低代表沉積時(shí)環(huán)境較為干燥寒冷[37-38]；然而天堂寨泥炭磁化率的研究結(jié)果反映較高的泥炭磁化率指示氣候干燥寒冷，較低的泥炭磁化率指示氣候溫暖濕潤[20]。氣候條件的不同和沉積環(huán)境的差異會影響沉積物中磁性礦物的形成和累積，進(jìn)而影響磁化率的大小。為了更好地厘清哈尼泥炭磁化率所指示的古氣候意義，結(jié)合前人的研究成果，將哈尼泥炭磁化率記錄與泥炭腐殖化度、泥炭纖維素δ18O和δ13C時(shí)間序列曲線以及北大西洋染色赤鐵礦曲線進(jìn)行對比分析，結(jié)果如圖4所示。

圖4 哈尼泥炭磁化率(a)與泥炭腐殖化度(b) [23]、泥炭纖維素δ18O溫度指標(biāo)(c)[29]、δ13C濕度指標(biāo)(d) [2]、以及北大西洋染色赤鐵礦(e)[39-40] 時(shí)間序列曲線對比(灰色部分對應(yīng)了發(fā)生在北大西洋的IRD冷事件)Fig.4 Temporal series comparison of peat magnetic susceptibility (a),humification (b) [23],δ18O temperature (c) [29],δ13C humidity (d) [2] in Hani and the North Atlantic stained hematite (e)[39-40] (gray fields denoting the IRD cold events in the North Atlantic)

泥炭纖維素δ13C同位素可以作為地表濕度或夏季風(fēng)變化的代用指標(biāo)，能夠較好地恢復(fù)過去濕度的變化情況。當(dāng)δ13C同位素值較高時(shí)指示環(huán)境中濕度較低或降水較少，較低的δ13C同位素值則指示環(huán)境中濕度較高或降水較多[2]。泥炭纖維素δ18O同位素反映過去溫度的變化。泥炭纖維素中較高的δ18O值指示氣溫較高，而泥炭纖維素的δ18O值越小時(shí)指示氣溫越低[29]。將哈尼泥炭磁化率圖4(a)與哈尼泥炭腐殖化度圖4(b)及泥炭纖維素δ18O圖4(c)記錄進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)在14.0～12.5 ka B.P.期間，泥炭纖維素δ18O與哈尼泥炭腐殖化度以及磁化率時(shí)間序列曲線呈明顯下降趨勢，指示區(qū)域氣溫處于持續(xù)下降階段。隨后的0.5 ka B.P.期間內(nèi)，三者又呈現(xiàn)小幅度上升趨勢。在12.0～9.5 ka B.P.期間，哈尼泥炭腐殖化度下降趨勢明顯，泥炭纖維素δ18O表現(xiàn)先上升后下降的趨勢，泥炭磁化率在小范圍內(nèi)波動，下降幅度較小。在全新世開端11.5～11.0 ka B.P.時(shí)間段，泥炭纖維素δ18O、泥炭腐殖化度以及磁化率都發(fā)生了短暫的上升過程，泥炭纖維素δ18O上升趨勢明顯，泥炭腐殖化度與磁化率呈現(xiàn)出小幅度上升，說明進(jìn)入全新世后氣溫普遍回升，同時(shí)也表明三者對溫度變化的響應(yīng)相同。在全新世中晚期的7.2～0 ka B.P.期間，泥炭纖維素δ18O與腐殖化度整體上呈下降趨勢，同時(shí)泥炭磁化率也出現(xiàn)了不同程度的下降。而在2.8～1.4 ka B.P.期間，泥炭磁化率急劇升高，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的可能原因是人為活動的加強(qiáng)，導(dǎo)致表層泥炭中磁性礦物富集。從總體上看，在14.0 ka B.P.開始的末次冰消期以及全新世期間，哈尼泥炭磁化率記錄與δ18O以及腐殖化度記錄變化趨勢相似，對氣溫高低變化的響應(yīng)相同，表現(xiàn)出磁化率較高指示氣候溫暖，磁化率較低指示氣候寒冷。

同時(shí)，將哈尼泥炭磁化率記錄與哈尼泥炭纖維素δ13C記錄進(jìn)行對比可知，在11.5～9.7 ka B.P.期間，哈尼泥炭纖維素δ13C時(shí)間序列存在下降的趨勢，表明在此期間氣候較為干燥，而對應(yīng)的泥炭磁化率出現(xiàn)小范圍的波動下降趨勢。在8.4～6.7 ka B.P.期間，泥炭纖維素δ13C時(shí)間序列存在緩慢上升趨勢，同時(shí)期內(nèi)泥炭腐殖化度和磁化率都發(fā)生了明顯的上升，表明區(qū)域氣候轉(zhuǎn)為濕潤。在晚全新世的4.0～0 ka B.P.期間，泥炭纖維素δ13C值大體上呈現(xiàn)下降趨勢，泥炭腐殖化度時(shí)間序列曲線變化與之相似，指示出氣候趨于干燥，這一階段人類活動逐漸加強(qiáng)，磁化率呈波動變化，受人類活動影響較大。從整體上看，哈尼泥炭磁化率與泥炭纖維素δ13C及泥炭腐殖化度記錄變化趨勢相似，在一定程度上也能反映區(qū)域濕度的變化趨勢，具體表現(xiàn)為：較高的磁化率值指示氣候暖濕，在溫暖濕潤氧化環(huán)境中，有利于哈尼泥炭中磁性礦物等的形成與聚集；較低的磁化率值指示氣候冷干，在寒冷干燥還原環(huán)境條件中，哈尼沉積物中的強(qiáng)磁性礦物向弱磁性礦物轉(zhuǎn)化、磁性礦物向非磁性礦物轉(zhuǎn)化。

Bond等[39-40]通過研究北大西洋深海沉積物中染色赤鐵礦以及火山玻璃等浮冰碎屑物(Ice Rafted Debris，IRD)含量變化，發(fā)現(xiàn)在全新世期間發(fā)生的氣候突變干冷事件，對應(yīng)的冷事件時(shí)間范圍如圖4(e)所示，并認(rèn)為全新世期間共發(fā)生8次氣候突變事件，分別命名為1～8號冷事件、后期研究發(fā)現(xiàn)小冰期(Little Ice Age，LIA)也屬于全新世氣候突然變冷事件，命名為0號冷事件；總共9次這樣的氣候突變事件，其對應(yīng)的發(fā)生時(shí)間分別為：0.4～0.6 ka B.P.，1.4 ka B.P.，2.8 ka B.P.，4.3 ka B.P.，5.9 ka B.P.，8.2 ka B.P.，9.5 ka B.P.，10.3 ka B.P.和11.1 ka B.P.，分別與圖4中的9個(gè)灰色區(qū)域時(shí)間段相對應(yīng)[39-40]。將哈尼磁化率記錄圖4(a)與全新世期間北大西洋浮冰染色赤鐵礦記錄圖4(e)進(jìn)行對比可以看出，哈尼泥炭磁化率對全新世期間發(fā)生多次氣候干冷事件有著較強(qiáng)的響應(yīng)，特別是在小冰期(0.4～0.6 ka B.P.)、2.8 ka B.P.，4.3 ka B.P.，8.2 ka B.P.等冷事件發(fā)生期間，哈尼泥炭磁化率發(fā)生了明顯的快速下降現(xiàn)象并穩(wěn)定地處于波谷的極低值水平。

4 結(jié) 論

(1)全新世期間哈尼泥炭樣品中的高頻磁化率、低頻磁化率以及質(zhì)量磁化率都出現(xiàn)了相似的變化趨勢，頻率磁化率與前三者呈現(xiàn)相反的變化趨勢，在泥炭剖面近地表層出現(xiàn)了磁性礦物顆粒明顯富集的特征。哈尼泥炭低頻磁化率總體偏低，說明在全新世的大部分時(shí)間內(nèi)哈尼泥炭中的磁性礦物顆粒富集程度較低。頻率磁化率曲線變化幅度較大，呈現(xiàn)“質(zhì)量磁化率變小、頻率磁化率增大”的特點(diǎn)。

(2)哈尼泥炭磁化率記錄與泥炭纖維素δ18O以及泥炭腐殖化度記錄變化趨勢相似，對氣溫高低變化的響應(yīng)相同，表現(xiàn)出磁化率較高指示氣候溫暖、磁化率較低指示氣候寒冷。哈尼泥炭磁化率與泥炭纖維素δ13C記錄變化趨勢相似，在一定程度上能反映區(qū)域濕度的變化趨勢，較高的磁化率值指示氣候暖濕，較低的磁化率值指示氣候冷干。因此，哈尼泥炭磁化率記錄作為氣候代用指標(biāo)可以指示東北地區(qū)全新世以來的氣候變化特征，較高的泥炭磁化率指示氣候溫暖濕潤，較低的泥炭磁化率指示氣候寒冷干燥。同時(shí)在全新世期間，哈尼泥炭樣品的磁化率值出現(xiàn)了多次極高值波峰以及極低值波谷的現(xiàn)象，并且極低值波谷與全新世期間的多次氣候突變冷事件(如0.4～0.6 ka B.P.，2.8 ka B.P.，4.3 ka B.P.，8.2 ka B.P.冷事件)有良好的對應(yīng)關(guān)系，表明哈尼泥炭磁化率對全球氣候變化存在著良好的響應(yīng)。