長(zhǎng)江下游地區(qū)中更新世下蜀黃土沉積的古氣候意義

程星宇，朱曉雨，蒲 陽(yáng)，何 同,

（1.南京信息工程大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，南京 210044；2.南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210023）

長(zhǎng)江中下游地區(qū)的下蜀黃土是中國(guó)南方第四紀(jì)地層的重要組成，對(duì)重建中更新世以來(lái)南方古氣候具有重要意義。目前關(guān)于下蜀黃土的年代（賴(lài)忠平等，2001；武春林 等，2006；任翌成 等，2020）、物源（王愛(ài)萍 等，2001；劉夢(mèng)慧 等，2021；）和氣候?qū)W研究（張建新 等，1994；張建軍 等，2000；李徐生 等，2001，2002；陳玉美 等，2014）已做了許多工作。已有的氣候地層學(xué)研究表明，下蜀土所蘊(yùn)含的氣候記錄很可能包含了多次冰期氣候旋回，如鎮(zhèn)江大港下蜀土標(biāo)準(zhǔn)地層剖面（李徐生 等，2002）、南京燕子磯剖面（黎興國(guó) 等，1993；Wang et al., 2018）和南京老虎山剖面（Li et al., 2007）等。但已有研究指出，下蜀黃土沉積廣泛分布于長(zhǎng)江河谷和階地，由于受到長(zhǎng)江輸沙作用動(dòng)力過(guò)程影響（Yi et al., 2018），下蜀黃土地層時(shí)常被河流切穿和改造。由于河流物質(zhì)輸入，臨近河岸的下蜀土剖面受到頻繁的沉積速率變動(dòng)的影響，不是典型的連續(xù)加積型黃土堆積。

據(jù)野外考察發(fā)現(xiàn)，位于較高地勢(shì)的長(zhǎng)江河岸階地上的下蜀土地層，具有清晰可辨的古土壤，屬于中更新世以來(lái)發(fā)育的黃棕壤（毛龍江 等，2006；2007）。在長(zhǎng)江中下游地區(qū)廣泛出露的古土壤很可能記錄了海平面變化（鄧兵 等，2004）和長(zhǎng)江歷史水位變化（李從先 等，1999）等環(huán)境演變。對(duì)這些野外判別標(biāo)志明確的古土壤的深入研究，抑或可以揭示中國(guó)南方第四紀(jì)氣候由暖濕轉(zhuǎn)冷干的過(guò)程。已有的磁性地層學(xué)研究顯示，對(duì)下蜀土剖面進(jìn)行系統(tǒng)的磁化率測(cè)試，并結(jié)合已發(fā)表的剖面（張建軍 等，2000；李徐生 等，2002）進(jìn)行比對(duì)，可以在細(xì)節(jié)上確立這些古土壤層的時(shí)空分布。

老山山麓下蜀土剖面是長(zhǎng)江中下游地區(qū)加積型黃棕壤古土壤沉積序列的代表性剖面。本文對(duì)老山山脈進(jìn)行考察和探勘，發(fā)現(xiàn)了古土壤野外標(biāo)志清晰，地層沉積厚度較大的盤(pán)城剖面和浦烏路剖面。針對(duì)新挖掘剖面進(jìn)行了詳細(xì)的磁化率分析，結(jié)合鎮(zhèn)江大港（李徐生 等，2002）和老虎山標(biāo)準(zhǔn)地層（Li et al., 2007）年代學(xué)數(shù)據(jù)，比較分析中更新世50 萬(wàn)年以來(lái)的古土壤標(biāo)志層，進(jìn)一步將老山山麓下蜀土剖面與相鄰的泰山新村剖面（綦琳 等，2020）和相距較遠(yuǎn)的鎮(zhèn)江大港和江南老虎山剖面進(jìn)行空間對(duì)比，旨在通過(guò)古土壤標(biāo)志層確立古土壤層的厚度、沉積速率、磁化率強(qiáng)度等物理化學(xué)參數(shù)，進(jìn)而探討本研究剖面與上述地點(diǎn)的下蜀土在沉積特征方面的聯(lián)系。在多剖面對(duì)比的基礎(chǔ)上，分析沉積速率變化對(duì)磁化率氣候代用指標(biāo)的影響，提取單一由成壤貢獻(xiàn)的磁化率校準(zhǔn)值，討論形成下蜀土沉積序列的氣候動(dòng)力機(jī)制。以期為區(qū)域氣候變化與古氣候研究提供新的科學(xué)論據(jù)。

1 材料與方法

1.1 下蜀土剖面描述

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)江中下游寧鎮(zhèn)地區(qū)的下蜀土廣泛分布于長(zhǎng)江兩岸河流階地，但地層厚度相差很大。厚度一般在5～10 m，但薄者厚度1 m以?xún)?nèi)。厚者如江南老虎山剖面（Li et al., 2007），江北泰山新村剖面（綦琳 等，2020），棲霞燕子磯剖面（黎興國(guó) 等，1993）以及鎮(zhèn)江大港剖面（李徐生 等，2002），下蜀土剖面厚度分別達(dá)到10、16、20 和59 m。

本文研究區(qū)老山山脈南麓，廣泛發(fā)育下蜀黃土，紅棕色-黃棕色的古土壤條帶分布在地勢(shì)相對(duì)較高的山前河流階地上，盤(pán)城剖面（32°09′11″N，118°42′26″E）和浦烏路（32° 00′54″N，118°34′54″E）的位置見(jiàn)圖1-a，2 處剖面分別位于老山山脈的東北側(cè)和西南側(cè)。

圖1 研究區(qū)域和采樣位置（a）以及盤(pán)城剖面周邊情況（b）、上部（c）和下部（d）Fig.1 Study area and sampling site location(a), the environment around(b),upper section(c), and lower section(d) of the Pancheng profileand

盤(pán)城剖面厚12 m，最上部植物根系和蟲(chóng)孔較多，其余部分質(zhì)地緊密呈塊狀結(jié)構(gòu)，由顏色較深的古土壤層與顏色較淺的黃土層依次疊加分布。根據(jù)野外觀察和巖性判別，呈紅色至紅棕色的為古土壤層（圖1-b），而黃土層下伏于古土壤層，呈黃色至棕黃色（圖1-c）。土體古土壤層的下方，與黃土層的交界處，常見(jiàn)豐富的鐵錳膠膜。盤(pán)城剖面野外地層照片及特征見(jiàn)圖1-c、d，未見(jiàn)水流直接作用的痕跡，也未見(jiàn)長(zhǎng)江中下游區(qū)域常見(jiàn)的網(wǎng)紋狀結(jié)構(gòu)。

浦烏路剖面厚度約12 m，最上部受到人類(lèi)活動(dòng)的影響，部分地層侵蝕缺失。據(jù)野外觀察，浦烏路剖面與盤(pán)城剖面野外巖性特征十分相近，清晰可辨3 層主要的古土壤層。古土壤層相比黃土層顏色較深，含有較多的鐵錳膠膜，與下伏黃土層依次疊加分布。浦烏路剖面同樣質(zhì)地緊密，未見(jiàn)到水流作用痕跡。

本文在去除表層浮土后，挖掘獲得下蜀土新剖面。以10 cm 為間隔，對(duì)全剖面系統(tǒng)采樣，盤(pán)城剖面和浦烏路剖面共采集塊狀樣本239個(gè)。

1.2 實(shí)驗(yàn)室樣本處理與磁化率測(cè)試

土壤樣本在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)經(jīng)自然風(fēng)干處理。風(fēng)干后的樣品使用2 mm 孔徑篩除植物根和少量礫石。在磁學(xué)參數(shù)測(cè)試之前，使用保鮮膜包好10 g左右樣本至于圓柱體小盒內(nèi)。使用英國(guó)產(chǎn)Bartington MS2 型雙頻磁化率儀測(cè)定低頻（0.47 KHz）磁化率值（χlf），并計(jì)算單位質(zhì)量磁化率（χ）。本文未測(cè)量高頻率（4.7 KHz）質(zhì)量磁化率（χhf）。樣本前處理與磁化率測(cè)試在南京大學(xué)金屬礦床成礦機(jī)制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

2 結(jié)果分析

根據(jù)低頻磁化率χlf的測(cè)試結(jié)果，盤(pán)城剖面（圖2-a）的磁化率χlf值范圍為（44～186）×10-8m3/kg，數(shù)值波動(dòng)幅度較大。磁化率曲線(xiàn)自上而下，可劃分為3 個(gè)峰值段，即平穩(wěn)高值段（0～1.8 m）、高值波動(dòng)段（2.5～5.5 m）以及峰值段（5.7～6.5 m）3 個(gè)磁化率高χlf值段。全剖面最高值（186×10-8m3/kg）和最低值（44×10-8m3/kg）均出現(xiàn)在高值波動(dòng)段，這一層位的磁化率χlf值峰谷波動(dòng)幅度大（見(jiàn)圖2-a）。磁化率曲線(xiàn)的上述3個(gè)峰值段，與臨近的泰山新村剖面（綦琳 等，2020）具有可比性（圖2-b），分別對(duì)應(yīng)泰山新村剖面的古土壤層S1、S2 和S3。據(jù)磁化率曲線(xiàn)分析結(jié)果，在盤(pán)城剖面9 m深處和11 m深處，磁化率χlf值達(dá)到峰值140×10-8m3/kg，可與鎮(zhèn)江大港剖面的古土壤層S4 和S5 進(jìn)行比對(duì)。本研究的盤(pán)城剖面S4 和S5 兩處古土壤層比過(guò)去研究的泰山新村剖面（綦琳 等，2020）的底部更深。

圖2 下蜀土地層空間對(duì)比（a.盤(pán)城；b.泰山新村；c.浦烏路；d.大港；e.老虎山）及中更新世以來(lái)古土壤層（S）和黃土層（L）的劃分Fig.2 A spatio-temporal comparison of the stratigraphy for Xiashu loess deposits (a.Pancheng profile; b.Taishanxincun profile; c.Puwulu profile; d.Dagang profile; e.Laohushan profile) and the loess layers(L) and paleosol layers (S) were shown and noted for each profile

根據(jù)野外巖性觀察，結(jié)合地層磁化率曲線(xiàn)，在盤(pán)城剖面的上部發(fā)現(xiàn)了3層古土壤S1、S2和S3（見(jiàn)圖2-a），得到了浦烏路剖面（圖2-c）的獨(dú)立驗(yàn)證。浦烏路剖面磁化率χlf值范圍為（45～188）×10-8m3/kg，波動(dòng)范圍與盤(pán)城剖面一致。浦烏路剖面磁化率χlf值也包括3 個(gè)磁化率高值段，磁化率χlf峰值分別位于1.1、5.8 和10.2 m 處，χlf峰值達(dá)到150×10-8、180×10-8和170×10-8m3/kg。3個(gè)磁化率χlf值高值段，對(duì)應(yīng)古土壤層S1、S2 和S3。在老山山脈周邊，盤(pán)城剖面和浦烏路剖面以及泰山新村剖面（綦琳 等，2020）一致記錄了S1、S2 和S3 這3 層古土壤，在區(qū)域空間內(nèi)可進(jìn)行追溯，這與野外觀測(cè)過(guò)程將3層古土壤作為中更新世以來(lái)的標(biāo)志層是一致的。

磁化率對(duì)比分析結(jié)果（圖2、表1）顯示，下蜀土沉積序列在同一時(shí)代的地層層厚呈較大的空間差異。古土壤層S1在大港和老虎山剖面，層厚4.2和2 m，在泰山新村、浦烏路和盤(pán)城剖面厚度分別為4.8，1.8和2.1 m。第二層古土壤S2，在大港厚度為7.2 m，在泰山新村、浦烏路和盤(pán)城剖面厚度分別為6.4、2.8 和1.8 m。第三層古土壤S3 在大港厚度較薄，為1 m，在浦烏路和盤(pán)城分別為2和0.7 m。

表1 下蜀土地層層序與沉積速率變化Table 1 The mass accumulation rate (m/ka) for the loess and paleosol layers of the Xiashu loess deposits

不僅是同時(shí)代地層層厚存在空間差異，間冰期形成的古土壤（S1、S2 和S3）與冰期形成的下伏黃土（L2、L3 和L4）的相對(duì)厚度也呈現(xiàn)變化。大港剖面古土壤S1厚度（4.2 m）遠(yuǎn)低于下伏黃土L2厚度（8.9 m）；在老虎山剖面，S1 厚度（2 m）同樣遠(yuǎn)低于L2 厚度（6 m）。但在泰山新村剖面，S1厚度達(dá)到4.8 m，超過(guò)L2 厚度（1 m），浦烏路剖面和盤(pán)城剖面的S1 層厚度，也超過(guò)下伏L2 層厚度（見(jiàn)表1）。第二層古土壤S2，在大港剖面厚度為7.2 m，遠(yuǎn)超過(guò)下伏L3厚度（1.8 m），這一特點(diǎn)在泰山新村剖面（S2厚度6.4 m，L3厚2 m），浦烏路剖面（S2 厚2.8 m，L3 厚1.5 m）和盤(pán)城剖面（S2 厚1.8 m，L3 厚0.9 m）均一致（見(jiàn)表1）。第三層古土壤S3 在大港剖面較薄，為1 m，下伏的黃土層L4 為1.7 m；盤(pán)城剖面S3厚度為0.7 m，黃土層L4為2 m（見(jiàn)表1）。

3 討論

3.1 下蜀土間冰期和冰期沉積速率的變化

中國(guó)北方黃土高原地區(qū)的古土壤和黃土組成的風(fēng)成沉積很好地記錄了間冰期和冰期氣候旋回（Heller et al., 1986）。中更新世以來(lái)的多個(gè)冰期時(shí)段，形成了沉積速率較高的黃土沉積，而間冰期時(shí)段形成的古土壤具有較低的沉積速率（Kohfeld et al., 2003; Stevens et al., 2016）。然而，黃土高原廣泛出現(xiàn)的這一規(guī)律，在南方下蜀土地層并不符合。可以看出，第二層古土壤層S2的厚度遠(yuǎn)超過(guò)下伏的黃土L3層厚，這一特點(diǎn)同時(shí)在多條下蜀土剖面（圖2-a、b、c、d）出現(xiàn)。根據(jù)下蜀土標(biāo)準(zhǔn)剖面，鎮(zhèn)江大港下蜀土的年代學(xué)框架（李徐生 等，2001；2002），換算獲得中更新世以來(lái)的每一層黃土和古土壤的年代跨度（見(jiàn)表1）。本文計(jì)算得出鎮(zhèn)江大港，泰山新村，浦烏路和盤(pán)城剖面古土壤層S2的沉積速率分別為13、12、5和3 cm/ka（見(jiàn)表1），明顯超過(guò)下伏黃土層L3的沉積速率（3、3、2和1.5 cm/ka）。

相比北方黃土高原黃土沉積速率遠(yuǎn)高于古土壤的特點(diǎn)，南方下蜀土在間冰期發(fā)育的古土壤層沉積速率超過(guò)冰期黃土，這進(jìn)一步說(shuō)明下蜀土與北方黃土的沉積動(dòng)力學(xué)很可能存在機(jī)制性的差別。黃土高原冬季盛行冬季風(fēng)，冰期時(shí)冬季風(fēng)搬運(yùn)力更強(qiáng)，將黃土高原以北沙漠表層砂向南搬運(yùn)，形成的冰期黃土沉積速率高，反之，間冰期的古土壤沉積速率低。長(zhǎng)江下游河谷廣泛發(fā)育河漫灘地貌，為臨近的河流階地位置下蜀土堆積提供充足的物源（Liu et al., 2014; Zhu et al., 2021）。間冰期時(shí)段，全球海平面上升（鄧兵 等，2003），長(zhǎng)江流域降雨量同步增長(zhǎng)，有利于長(zhǎng)江水位的升高。二者疊加導(dǎo)致長(zhǎng)江干流徑流量增加，為下游地區(qū)的河漫灘提供了充足的物源。河漫灘沉積物在冬季受干冷的冬季風(fēng)氣候影響（李徐生 等，2002），在地勢(shì)相對(duì)較高的河谷階地位置形成下蜀土風(fēng)成堆積物。反之，冰期徑流量減少，河漫灘的物源供應(yīng)減弱，不利于古土壤的快速堆積。冰期的冬季氣候更加干冷，沿河谷地帶形成局域性的大風(fēng)天氣，風(fēng)蝕作用強(qiáng)烈不利于風(fēng)成物質(zhì)堆積（楊軍懷 等，2020）。

不只是古土壤層S2，第一層古土壤S1 也呈現(xiàn)較大的層厚度（圖2），特別是在泰山新村（見(jiàn)圖2-b）和盤(pán)城剖面（見(jiàn)圖2-a），S1 層的厚度遠(yuǎn)大于下伏黃土L2 層（見(jiàn)表1）。本文計(jì)算了多個(gè)下蜀土剖面的S1 和L2 層的沉積速率，泰山新村，浦烏路和盤(pán)城剖面S1層的數(shù)值（9、3和4 cm/ka）超過(guò)L2層（2、2.7 和1 cm/ka），但鎮(zhèn)江大港和老虎山剖面的S1 層沉積速率（8 和4 cm/ka）只有L2 層（14 和10 cm/ka）的大約一半。位于長(zhǎng)江北岸老山山麓的泰山新村、盤(pán)城和浦烏路剖面相距現(xiàn)代長(zhǎng)江干流大約10 km（圖1-a），擁有廣闊的河漫灘，而江南一側(cè)的老虎山以及鎮(zhèn)江大港剖面，由于缺少寬闊的河漫灘，在間冰期時(shí)段S1層古土壤的沉積速率不及上述3個(gè)剖面。

相較于古土壤層S1 和S2，第三層古土壤S3（圖2-a、d）的發(fā)育厚度明顯小于下伏黃土層L4。鎮(zhèn)江大港和盤(pán)城剖面S3 層的沉積速率分別為3 和2.4 cm/ka，而下伏L4 層為7 和8 cm/ka（見(jiàn)表1），說(shuō)明相比S1和S2兩個(gè)厚層古土壤，S3層古土壤的發(fā)育條件不如前者。

3.2 下蜀土沉積序列的連續(xù)性

下蜀土沉積與北方黃土相似，受到冰期和間冰期氣候旋回控制，冰期形成黃土而間冰期形成古土壤（鄭樂(lè)平 等，2002）。間冰期河流水位高，不僅影響下蜀土在間冰期的物源，還影響古土壤的發(fā)育（鄧兵 等，2003）。間冰期河流水位高，長(zhǎng)江下游低洼地帶洪水頻發(fā)（Xu et al., 2019），為河漫灘提供了豐富的物源，并且在干冷的冬季被近地表風(fēng)搬運(yùn)至地勢(shì)較高的河流階地形成連續(xù)的風(fēng)成堆積（楊軍懷 等，2020）。洪水泛濫對(duì)河漫灘物質(zhì)堆積通量的影響很大，形成了河漫灘位置沉積通量的波動(dòng)（Yi et al., 2018），并很有可能導(dǎo)致間冰期下蜀土堆積物在短尺度內(nèi)的沉積間斷。對(duì)于此質(zhì)疑，首先應(yīng)當(dāng)判別古土壤層是否出現(xiàn)過(guò)沉積間斷。

圖3為下蜀土古土壤層和黃土層沉積速率（見(jiàn)表1）與世界主要類(lèi)型沉積物的地層沉積（Sadler et al., 1981）連續(xù)性的比較。其中，下蜀土層序的沉積速率與世界主要類(lèi)型沉積物分布的區(qū)間重疊，但下蜀土與陸相洪積、大陸邊緣海沉積、深海沉積和湖泊沉積的數(shù)值區(qū)間特征存在明顯差別。隨著地層觀測(cè)厚度加大，在計(jì)算沉積速率的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按照更長(zhǎng)的時(shí)間尺度，如觀測(cè)尺度從千年變更為百萬(wàn)年，沉積速率的觀測(cè)值會(huì)比實(shí)際值偏?。▓D3）。數(shù)值區(qū)間表現(xiàn)為觀測(cè)地層厚度越大，沉積速率觀測(cè)值越小，即沉積速率名義值與觀測(cè)時(shí)間尺度成反比。觀測(cè)時(shí)間尺度達(dá)到百萬(wàn)年，觀測(cè)的地層層厚越大，出現(xiàn)沉積間斷的概率非常高，而采用較小的觀測(cè)時(shí)間尺度如千年，可以認(rèn)為地層的局部仍是連續(xù)的（William et al., 1991），這是已有研究依據(jù)沉積地層學(xué)獲得的結(jié)論。以此為參照，下蜀土古土壤層的沉積速率，如果出現(xiàn)沉積間斷，也應(yīng)該出現(xiàn)觀測(cè)地層厚度與沉積速率呈反比關(guān)系。然而，下蜀土古土壤層和黃土層的沉積速率（見(jiàn)表1）與地層層厚均呈現(xiàn)正比例關(guān)系，即隨著觀測(cè)地層厚度增大，沉積速率等比例增加。這說(shuō)明在冰期和間冰期觀測(cè)尺度，下蜀土是沉積連續(xù)的。

圖3 下蜀土堆積序列古土壤和黃土層沉積連續(xù)性判別Fig.3 Critiron for the stratum discontinuities in terms of the Xiashu deposits

此外，本研究的5個(gè)下蜀土剖面的全剖面沉積速率平均值（2.5～7 cm/ka，圖3）介于古土壤和黃土層數(shù)值（1.3～17 cm/ka，見(jiàn)表1）之間，這進(jìn)一步說(shuō)明下蜀土古土壤和黃土層在軌道尺度上沉積連續(xù)。這與已有對(duì)下蜀土層序的研究（賴(lài)忠平 等，2001；李徐生 等，2001；武春林 等，2006；陳玉美 等，2014；Wang et al., 2018; Yi et al., 2018）一致。本文通過(guò)Sadler沉積連續(xù)性模型的判別，并不排除在更短的觀測(cè)尺度上，下蜀土可能存在千年甚至數(shù)千年的沉積間斷。

3.3 中更新世以來(lái)下蜀土沉積速率變化的古氣候機(jī)制

風(fēng)成沉積在形成過(guò)程中，冰期和間冰期不同的沉積環(huán)境和氣候條件對(duì)地層磁性的影響不同。間冰期氣候較為溫暖濕潤(rùn)，形成的古土壤層低頻磁化率χlf值較高，反之，較為干旱寒冷的冰期，形成的黃土層χlf值較低（An et al., 1991）。下蜀土序列中的古土壤和黃土層，具有相似的磁化率變化特征（圖4-a、b）。古土壤相比于黃土，低頻磁化率χlf值較高的原因與磁性礦物含量有關(guān)，溫暖濕潤(rùn)的間冰期氣候有利于古土壤生成更多的次生磁性礦物（Deng et al., 2006）。

圖4 下蜀土地層磁化率變化曲線(xiàn)校正（a.盤(pán)城剖面；b.浦烏路剖面*；c.800 ka以來(lái)太陽(yáng)輻射與地球軌道偏心率）Fig.4 Corrected magnetic susceptibility curve for Pancheng profile (a) and Puwulu profile (b),the insolation and eccentricity between 800 kyr and present(c)

前人對(duì)風(fēng)成沉積磁化率的研究（Porter, 2001）表明，風(fēng)成沉積的磁化率χlf值同時(shí)受到年均降雨量（An et al., 1991）和沉積速率（Kohfeld et al., 2003;Stevens et al., 2016）的控制。較高的年均降雨量通過(guò)提高土壤濕度，利于土壤生成更多的次生磁性礦物，進(jìn)而升高了磁化率χlf值；而更高的沉積速率，稀釋了成壤過(guò)程形成的磁性礦物濃度，使得磁化率χlf值降低。因此對(duì)磁化率χlf值的冰期－間冰期旋回的機(jī)理性解釋?zhuān)枰瑫r(shí)考慮土壤濕度和沉積速率2個(gè)關(guān)鍵因素。

下蜀土多個(gè)古土壤層具有高沉積速率（S1 和S2，圖4-a、b），稀釋了成壤成因的次生磁性礦物濃度，導(dǎo)致間冰期時(shí)段的磁化率χlf測(cè)量值偏低，使得磁化率χlf值的冰期和間冰期旋回偏弱。本文通過(guò)校正沉積速率，獲得標(biāo)準(zhǔn)化沉積速率（1 cm/ka）情形下的磁化率校正值，其冰期和間冰期旋回變化更真實(shí)地反映次生磁性礦物濃度。對(duì)盤(pán)城剖面（圖4-a）和浦烏路剖面（圖4-b）的初始磁化率χlf值除以沉積速率進(jìn)行修正，再滑動(dòng)平均降噪。校正公式為：

磁化率校正曲線(xiàn)的旋回變化更加明顯，磁化率校正曲線(xiàn)的峰值和谷值分別對(duì)應(yīng)于間冰期和冰期。盤(pán)城剖面（圖4-a）的古土壤層S1、S2、S3、S4和S5均呈現(xiàn)峰值，而黃土層L2、L3、L4、L5分別對(duì)應(yīng)低谷。類(lèi)似地，浦烏路剖面（圖4-b）的古土壤層S1、S2 和S3 出現(xiàn)峰值，而在黃土層L2 和L3 出現(xiàn)谷值。經(jīng)過(guò)沉積速率校正后的磁化率曲線(xiàn)，清晰記錄了中更新世以來(lái)的5次冰期－間冰期旋回，說(shuō)明長(zhǎng)江中下游地區(qū)較為強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化（Hong et al., 2013）以及沉積序列的早期成巖作用（Hu et al., 2009）對(duì)下蜀土中的次生磁性礦物的溶解作用有限，并沒(méi)有影響成壤成因的次生磁性礦物在地層中的分布。

盤(pán)城和浦烏路剖面記錄的5次間冰期—冰期氣候旋回變化，可能反映下蜀土沉積序列中古土壤的發(fā)育受到全球冰量的控制。首先，下蜀土的物源，來(lái)自長(zhǎng)江河谷沿岸的寬闊河漫灘（Liu et al., 2014;Zhu et al., 2021）。間冰期時(shí)段長(zhǎng)江干流徑流量大和輸沙量高，為河漫灘提供了豐富的松散沉積物，為冬季地表風(fēng)的二次搬運(yùn)形成下蜀土提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。間冰期河漫灘較高的沉積通量，使得古土壤層S1 和S2 的沉積速率大大超過(guò)下伏黃土層L2 和L3（見(jiàn)圖4）。其次，成壤成因貢獻(xiàn)的磁化率突顯10萬(wàn)年主周期（圖5-b），S1、S2、S3、S4和S5這5層古土壤發(fā)育的年代（見(jiàn)表1）和地球軌道參數(shù)偏心率周期（10萬(wàn)年）的最大偏心時(shí)段同步（圖4-c）。軌道偏心率周期被認(rèn)為主導(dǎo)了中布容事件以來(lái)的全球冰量變化（Cheng et al., 2016）。全球冰量變化影響了海平面高度以及長(zhǎng)江流域的降雨量，導(dǎo)致長(zhǎng)江干流水位的明顯升降，促進(jìn)長(zhǎng)江中下游地區(qū)古土壤的強(qiáng)烈發(fā)育。再次，從古土壤的沉積速率和發(fā)育層厚看，長(zhǎng)江下游地區(qū)中更新世以來(lái)古土壤層S1、S2和S3的古土壤發(fā)育條件很可能超過(guò)古土壤層S4。S1、S2 和S3 發(fā)育期，對(duì)應(yīng)的偏心率周期最大偏心角（圖4-c）超過(guò)S4 發(fā)育期。最后，近50 萬(wàn)年來(lái)偏心率最大值出現(xiàn)在S2發(fā)育期（圖4-c）。無(wú)論是本文的盤(pán)城和浦烏路剖面（圖4-a、b），還是已有研究的鎮(zhèn)江大港（李徐生 等，2002）、老虎山（Li et al., 2007）和泰山新村剖面（綦琳 等，2020），一致在S2層出現(xiàn)古土壤沉積厚度大和沉積速率高的特征（見(jiàn)圖2）。據(jù)此推斷該時(shí)期區(qū)域性成壤發(fā)生作用的范圍達(dá)到最大值，這很可能與該時(shí)期長(zhǎng)江水位高度升高至近50萬(wàn)年來(lái)的最大值有關(guān)。長(zhǎng)江下游高水位的持續(xù)水文狀態(tài)使得河谷地帶發(fā)育出寬闊的河漫灘地貌（Xu et al., 2019），導(dǎo)致S2 層古土壤在成壤發(fā)育條件上達(dá)到最佳。

圖5 功率譜密度分析（a.磁化率χlf值；b.校正磁化率）Fig.5 Power spectral analysis on the periods for (a) magnetic susceptibility (χlf) and(b) corrected magnetic susceptibility

4 結(jié)論

基于野外考察和低頻磁化率的實(shí)驗(yàn)室分析，盤(pán)城下蜀土剖面和浦烏路剖面磁化率波動(dòng)范圍基本一致，均出現(xiàn)了3 個(gè)峰值段，由3 層古土壤組成即古土壤層S1、S2和S3，與已有研究的泰山新村剖面、鎮(zhèn)江大港剖面和江南老虎山剖面結(jié)構(gòu)相似。研究發(fā)現(xiàn)：1）不同剖面的古土壤S1、S2和S3的厚度呈現(xiàn)較大的空間差異。通過(guò)空間地層比對(duì)確立年代控制點(diǎn)，采用鎮(zhèn)江大港下蜀土剖面的時(shí)間標(biāo)尺，計(jì)算盤(pán)城和浦烏路下蜀土剖面的沉積速率，發(fā)現(xiàn)古土壤層S1和S2 的沉積速率顯著超過(guò)下伏黃土L2和L3 層，這與黃土高原地區(qū)黃土層的沉積速率大于古土壤的狀態(tài)相反。古土壤層S1 和S2 較大的層厚以及較高的沉積速率，很可能受到區(qū)域水文狀態(tài)的控制。2）本文對(duì)沉積速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，獲得1 cm/ka 沉積速率條件下的磁化率校正值，還原了下蜀土堆積以后通過(guò)成壤作用新形成的磁性礦物的濃度。校正后的磁化率曲線(xiàn)清晰記錄了最近發(fā)生的5次冰期－間冰期旋回，與地球軌道參數(shù)偏心率的周期吻合。3）冰消期高緯度冰蓋的快速消融與長(zhǎng)江流域降雨量的增長(zhǎng)同步，導(dǎo)致長(zhǎng)江下游水位顯著上升，對(duì)長(zhǎng)江下游地區(qū)的土壤發(fā)生條件產(chǎn)生重要影響。本研究為區(qū)域古氣候研究提供了新的科學(xué)依據(jù)，待補(bǔ)充更多數(shù)據(jù)后，未來(lái)可以論證長(zhǎng)江下游河谷下切與風(fēng)塵堆積形成之間的內(nèi)在機(jī)制。目前論文的結(jié)論仍然較為初步，尚需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的年代學(xué)驗(yàn)證。