中国黄土高原的第四纪黄土-古土壤序列是重建古环境变化的天然档案,这些连续的风成沉积不但为青藏高原隆升和亚洲内陆干旱化等构造尺度地质演变提供线索,而且对探讨(亚)轨道尺度上东亚季风演化与太阳辐射、极地冰盖等相互耦合关系具有重要意义。2012年8-9月课题组在黄土高原西部兰州盆地西津村黄土残塬上,通过科学钻探获得了416.2米连续完整的西津黄土-古土壤沉积序列岩芯(取芯率高达96%)。这是兰州地区最厚黄土,也是沉积速率和分辨率最高的黄土之一。本文在前人研究基础上,运用轨道调谐方法并结合与目标年代序列最相近年龄匹配方法,尝试性地建立起2.2Ma以来西津黄土地层的高分辨率时间序列,并与前人磁性地层年代序列进行对比验证。在年代序列基础上,利用功率谱、小波谱、交叉谱等方法对古气候指标进行详细分析,获得了2.2Ma以来西津黄土记录的古气候周期演变规律。最后结合粘土矿物特征,探讨了700ka以来西津黄土碳酸钙含量的演化特征,并分析了S1期间碳酸钙与磁化率的时间相位关系,主要获得以下结论:(1)建立了2.2Ma以来西津黄土地层相对可靠的时间序列,据此展开的功率谱分析结果显示,2.2Ma以来碳酸钙含量变化具有100ka、41ka和20ka左右的轨道周期信号,同时还存在45ka、30ka、27ka和17ka等非轨道周期。其中41ka的倾斜率周期强于100ka的偏心率周期和20ka的岁差周期;(2)西津黄土-古土壤序列记录的地球轨道周期呈显著的阶段性演化特征,说明不同时段受地球轨道变化的影响程度不同。碳酸钙含量变化的分段功率谱结果显示:2.2Ma以来,西津钻孔记录了~1.6Ma和~0.5Ma左右两次主导周期变化的气候转型事件。在2.2~1.6Ma时期,偏心率周期相对较强,周期成分比较复杂;在1.6~0.5Ma之间,则以倾斜率周期为主导,周期成分相对单一;在~0.5Ma以来,以较显著的100ka偏心率周期为主导;(3)连续小波分析结果发现西津黄土碳酸钙良好记录到末次冰期的千年气候突变事件,表明末次冰期兰州地区气候振荡比较突出,很可能受控于全球冰量和大西洋经向反转环流的变化。比如,碳酸钙不仅记录到Heinrich事件和YD事件,而且还记录到20个Dansgaard-Oeschger旋回事件,尤其在8-12和14-17阶段的小波响应最为明显,支持MIS3早期气候波动剧烈;(4)2.2Ma以来西津黄土碳酸钙含量逐渐增加的特征支持早更新世以来东亚夏季风不断加强观点。700ka以来碳酸钙含量逐渐增加,反映降雨量增加,东亚夏季风逐渐增强的趋势。其中古土壤S3中碳酸钙含量出现低异常,主要原因可能是S3期间大气中有较高的CO2含量和比较充足的降水量;在S1期间,碳酸钙与磁化率在时间序列上呈较明显的反相位关系,宏观上呈此消彼长的变化规律。