图注:A:S17-L24间的午城黄土;B:午城黄土下部。传统上划分的更新世/上新世界线位于黄土层L25附近;C:黄土-红粘土序列。传统上将L33底部定为黄土的底界,本研究将红粘土顶部的一薄层黄土定为第34层黄土(L34),由此将黄土的底界下移了20万年左右。从地层的岩性和土壤特征看,传统的更新世/上新世界线(L25)上下均为黄土-古土壤旋迴,而G/M界线以下为风化较强的红粘土堆积,以上为黄土-古土壤序列。显然,第四纪底界应该划在黄土-红粘土界线附近。
第四纪(Quaternary)这一名词的诞生已有250年,然而,第四纪在地质年代表中的地位及其底界划分方案一直悬而未决。在国际地层委员会确立地质时代与地层划分标准的过程中,围绕第四纪的争论是前所未有的。是否给予第四纪正式的年代地层单位?其底界年龄置于距今180万年还是260万年?这些问题一直困扰着国际地质学界。2004年,部分权威学者和国际组织在地质年代和地层单元的再次梳理和调整时,提出了取消第四纪的方案,由此引发了激烈的争议。经历了一场国际学术大辩论之后,国际地科联(IUGS)于2009年6月正式批准了国际地层委员会(ICS)的提案,将第四纪(Quaternary)作为正式的年代地层单位,其底界定为距今260万年;同时将更新世(Pleistocene)的底界从距今180万年下移至260万年。从此,使用了两个多世纪的第四纪一词首次获得认识上的空前统一和合法地位,争论了一个多世纪的上新世/更新世界线问题也终于盖棺定论。
地质地球所新生代地质与环境研究室杨石岭副研究员与丁仲礼院士系统综合了黄土高原4个黄土-红粘土序列的成壤特征,在传统上认为的最老黄土层(L33)之下发现一薄层典型黄土,并将其正式定义为第34层黄土(L34),由此将中国黄土的底界从260万年下移到280万年。中国北方大面积发育的黄土指示北半球进入了干冷的冰期气候,因此,黄土底界的下移暗示气候的首次恶化时间比以往的认识还要早20万年。粒度、沉积速率和土壤发育特征显示,距今280万年左右的气候事件是近800万年来最大的气候事件,而180万年附近并没有十分显著的气候变化。该成果再次证明以前将第四纪底界划在180万年的决议是错误的,从黄土记录来看,第四纪的底界应置于距今280万年。但是,根据国际地层指南,年代地层单位划分的一条重要原则是易于全球对比,这要求地层界线附近有生物标志层或古地磁倒转界线等。鉴于黄土层L33中记录了G/M(高斯/松山)古地磁界线,因此,黄土记录仍然支持将第四纪底界划在260万年。
该研究成果近期发表在国际第四纪研究联合会的官方刊物Quaternary International(Yang and Ding. Drastic climatic shift at ~2.8 Ma as recorded in eolian deposits of China and its implications for redefining the Pliocene-Pleistocene boundary. Quaternary International, 2010, 219: 37-44)。
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