黃土高原的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與氣候演化

黃土高原的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與氣候演化

第三紀(jì)以來(lái)發(fā)生的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)被稱為新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，也稱為土地創(chuàng)造運(yùn)動(dòng)。地球表面的形狀(即現(xiàn)代地貌)主要由新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)塑造。我國(guó)的地貌格局總體上來(lái)說(shuō)由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所控制。在西部,印度洋板塊與歐亞板塊碰撞,引起青藏高原的強(qiáng)烈隆升。受該碰撞所產(chǎn)生的應(yīng)力的影響,柔性地塊迅速褶皺上升,形成東西向山脈,而一些剛性地塊則斷裂成為斷塊盆地。在東部,沿我國(guó)大陸沿海的邊沿弧,太平洋板塊以較大的角度俯沖到歐亞板塊之下,由于這種俯沖作用產(chǎn)生的應(yīng)力作用,使我國(guó)中部黃土高原地區(qū)產(chǎn)生一系列的隆起與凹陷,如高原周邊和內(nèi)部的秦嶺山地、太行山、呂梁山、六盤山等的抬升以及華北平原和汾渭地塹的下沉。這種地貌格局,奠定了黃土高原形成和演化的地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)。第四紀(jì)(2.5MaB.P.)以來(lái),除地球軌道三要素變化的影響之外,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(特別是青藏高原的隆升)對(duì)黃土高原的環(huán)境變遷也產(chǎn)生了深刻的影響。1洛杉磯高原及其周邊地區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)1.1高原地域動(dòng)力學(xué)青藏高原是一個(gè)在第四紀(jì)期間才迅速崛起的高原。它的形成和發(fā)展不僅直接改變了青藏地區(qū)的自然面貌,而且對(duì)我國(guó)包括黃土高原在內(nèi)的其它地區(qū)乃至整個(gè)東亞地區(qū)的第四紀(jì)環(huán)境演變都有深刻影響。在經(jīng)歷了第三紀(jì)約11.6Ma的剝蝕夷平之后,于3.4MaB.P.青藏高原地面開(kāi)始強(qiáng)烈抬升,使整個(gè)高原及周邊地區(qū)的環(huán)境發(fā)生了巨大改變,統(tǒng)一的高原夷平面開(kāi)始解體。到第四紀(jì)初(2.5MaB.P.)青藏高原平均海拔可能已達(dá)1500~2000m,導(dǎo)致了亞洲季風(fēng)系統(tǒng)建立,黃土開(kāi)始大面積沉積。根據(jù)青藏高原邊緣及其四周河流的下切程度可以近似的反映高原隆起的幅度,可以推斷其相對(duì)較為強(qiáng)烈的隆起過(guò)程發(fā)生在1.5,1.1,0.6,0.15,0.05和0.01MaB.P.。其中相對(duì)更為強(qiáng)烈的隆起發(fā)生于1.1~0.6MaB.P.和0.15MaB.P.,前者稱為昆(侖)黃(河)運(yùn)動(dòng),后者稱為共和運(yùn)動(dòng)。昆黃運(yùn)動(dòng)構(gòu)造抬升,使青藏高原面上升至3000~3500m高度,山地高度達(dá)4000m以上,使青藏高原首次全面進(jìn)入冰凍圈。共和運(yùn)動(dòng)使青藏高原強(qiáng)烈隆升到平均海拔接近4000m,強(qiáng)烈阻擋了西南海洋水汽的進(jìn)入,亞洲內(nèi)陸加速變干。1.2西漢以來(lái)陰山地區(qū)新構(gòu)造演化的基本過(guò)程和構(gòu)造環(huán)境在黃土高原周邊地區(qū),除第四紀(jì)時(shí)期隆升最為強(qiáng)烈的青藏高原以外,其它地區(qū)也發(fā)生了較大程度的新構(gòu)造演化,并對(duì)黃土高原的形成與演化產(chǎn)生較大影響。在上新世以前,六盤山及其以西地區(qū)與太行山以東地區(qū)為坳陷區(qū);上新世時(shí),六盤山和太行山進(jìn)一步隆起,而二者之間則發(fā)生了不同程度的坳陷和沉降,全區(qū)海拔在當(dāng)時(shí)較為接近,一般分水嶺高僅200m以下,顯示為準(zhǔn)平原狀態(tài)。上新世末期構(gòu)造活躍,使上新世準(zhǔn)平原面解體,華北平原強(qiáng)烈下陷,大行山以西開(kāi)始隆起,二者分界明顯。原有的上新世湖盆此時(shí)開(kāi)始消失或萎縮,而強(qiáng)烈的斷陷和輕度的坳陷使此時(shí)的沉積盆地縮小,局限于斷裂所夾持的地帶內(nèi)以及小型坳陷內(nèi)。第四紀(jì)以來(lái)黃土高原及其鄰近地區(qū)新構(gòu)造演化主要經(jīng)歷了三大階段:1.2.1第四紀(jì)早期(2.50~1.45MaB.P)在近南北向主壓應(yīng)力作用下,黃土高原主體隆起并初具規(guī)模,斷裂、褶皺、火山發(fā)育,中央環(huán)狀構(gòu)造(見(jiàn)后述)初具雛型,湖泊逐漸消亡,黃河切穿三門峽,黃河水系開(kāi)始誕生(1.6MaB.P.以后)。汾渭地塹不斷收縮、逐級(jí)抬升,河谷下切強(qiáng)烈。據(jù)構(gòu)造活動(dòng)速率推算,當(dāng)時(shí)六盤山、呂梁山和太行山的海拔高度約為1000~1500m,而秦嶺不超過(guò)2500m,渭河北山更低,大約只比兩側(cè)盆地高300~500m。1.2.2第四紀(jì)中期(1.45~0.10MaB.P.)1.45~1.43MaB.P.以后構(gòu)造趨于穩(wěn)定,奠基于1.67~1.45MaB.P.的中央環(huán)狀構(gòu)造形態(tài)在本期得到進(jìn)一步發(fā)展,主構(gòu)造線由近東西向變?yōu)楸蔽魑飨蛟僮優(yōu)楸北蔽飨?環(huán)狀構(gòu)造內(nèi)旋層順時(shí)針右旋。這一時(shí)期是黃土高原奠基、發(fā)育、成型的時(shí)期。此階段(1.67~0.85MaB.P.)太行山大約隆升到1800m,秦嶺不高于3000m。子午嶺斷隆帶也在本期內(nèi)形成。1.2.3第四紀(jì)晚期(包括全新世)(0.10MaB.P.-今)0.1MaB.P.左右發(fā)生了一次重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),局部地區(qū)發(fā)生了強(qiáng)烈的改造,尤其是河谷的進(jìn)一步縮小和深切,如汾渭地塹繼續(xù)發(fā)育,大約在40~30kaB.P.河道縮小。大約在10kaB.P.,本區(qū)又開(kāi)始進(jìn)入構(gòu)造活躍區(qū),在白于山一帶發(fā)生了分水嶺遷移、隆起。黃土高原進(jìn)一步隆起,周圍山地也強(qiáng)烈隆起,溝谷切割劇烈,黃土高原現(xiàn)代景觀塬梁峁地形最終成型。因此,1.67~1.43MaB.P.稱為黃土高原主隆起期,而0.85,0.47,0.10,0.01MaB.P.均可稱為黃土高原階段隆起期。1.3陰山山斷隆一帶2816研究發(fā)現(xiàn),黃土高原具有一種近于環(huán)狀的淺層構(gòu)造形式(弱擠壓抬升地塊),并略呈順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。本環(huán)狀構(gòu)造北起白于山,南達(dá)渭河北山,包括渭河谷地中的一些隆起;西起六盤山、隴山,東達(dá)呂梁山山麓,包括管頭山、黃龍山等,范圍為東經(jīng)105°30′~111°47′,北緯34°10′~38°17′,面積約247500km2。高原環(huán)狀構(gòu)造帶以南為汾渭強(qiáng)拉張剪切斷隆帶,以北為白于山隆起帶和鄂爾多斯弱擠壓抬升地塊;以東有呂梁山斷隆帶(東西隔開(kāi)了山西-關(guān)中地塊與中央環(huán)狀構(gòu)造),太行山斷隆帶(中間隔開(kāi)了山西-關(guān)中地塊與華北地塊)、華北強(qiáng)拉張剪切斷陷地塊;以西為烏鞘嶺-六盤山斷隆帶(為隴西地塊、阿拉善地塊與中央環(huán)狀構(gòu)造的結(jié)合帶)。根據(jù)地貌、水系及遙感影象特征綜合分析發(fā)現(xiàn),黃土高原還存在著三條隱伏活動(dòng)構(gòu)造帶:1.3.1和尚鋪-西峰-甘泉-吳堡北東東向隱伏活動(dòng)構(gòu)造帶本構(gòu)造帶向南凸出,在其南北兩側(cè),涇河、洛河、黃河、無(wú)定河皆作同步拐轉(zhuǎn)。1.3.2隴縣-彬縣-黃陵-壺口北東東向隱伏活動(dòng)構(gòu)造帶此構(gòu)造帶以南,各主河道又作同步拐轉(zhuǎn),由近南北向轉(zhuǎn)為東南方向,此處大支流銳減,階地、河床發(fā)生裂點(diǎn)(如壺口瀑布),并形成河床縱降異常段。1.3.3渭河北山隱伏橫斷帶2紀(jì)地質(zhì)事件對(duì)東亞地區(qū)的影響進(jìn)入第四紀(jì)以來(lái),以青藏高原階段性強(qiáng)裂隆升為代表的第四紀(jì)地質(zhì)事件,對(duì)黃土高原乃至整個(gè)東亞地區(qū)的變遷都產(chǎn)生了深刻的影響,這主要表現(xiàn)在巨厚黃土的階段性沉積和擴(kuò)展、現(xiàn)代東亞季風(fēng)的形成與加強(qiáng)、西北地區(qū)氣候向干旱化趨勢(shì)演化。2.1洛杉磯高原的古代氣候2.1.1氣候變化的周期黃土高原古氣候研究表明,黃土為干冷氣候階段所形成,而古土壤為溫濕氣候階段所形成,黃土-古土壤序列所記錄的古氣候變化與同深海氧同位素曲線具有很好的相似性。米蘭苛維奇理論認(rèn)為:由于太陽(yáng)系星體間的引力攝動(dòng),地球軌道三要素(偏心率、地軸傾斜度、歲差)在地質(zhì)時(shí)期作周期性的變化,引起到地球大氣圈頂層的太陽(yáng)輻射在總量上以及在沿緯度分配和季節(jié)分配上作周期性波動(dòng),從而導(dǎo)致第四紀(jì)時(shí)期氣候作冰期-間冰期旋回,為幾萬(wàn)年到幾十萬(wàn)年時(shí)間尺度的周期性。盡管黃土高原地區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)冰期-間冰期氣候,但卻有與之相對(duì)應(yīng)的濕潤(rùn)期(雨期)和干旱期(間雨期)交替的現(xiàn)象,表現(xiàn)為暖濕與干冷氣候的周期性變化。地球軌道與氣候演變關(guān)系的研究表明,北緯35°地區(qū)天文輻射冬半年總量曲線的多寡大體上可以代表全球各地平均氣溫的升降。而且黃土高原地處33°43′~41°16′N,大氣環(huán)流處在行星風(fēng)系控制之下,屬于西風(fēng)帶,易受地球軌道要素變化的影響,為氣候變化敏感地區(qū)。因此,黃土高原黃土-古土壤序列所反映的氣候變遷具有全球意義。丁仲禮等(1989)根據(jù)黃土-古土壤序列的空間對(duì)比,將2.5MaB.P.以來(lái)的氣候變化劃分為37個(gè)大的旋回,進(jìn)一步通過(guò)對(duì)寶雞剖面黃土層和古土壤層的研究將其劃分為110個(gè)次級(jí)氣候階段。朱照宇等(1994)以黃土剖面粒度曲線峰谷變化為基礎(chǔ),利用軌道調(diào)諧法建立了寶雞剖面的“地球軌道時(shí)間標(biāo)尺”,并對(duì)每一個(gè)黃土層和古土壤層的頂?shù)啄曜髁斯浪?。丁仲禮等(1994)將西峰剖面詳細(xì)的時(shí)間標(biāo)尺與氣候曲線相結(jié)合,即成為氣候變化的時(shí)間序列,該序列的特征為:(1)在整個(gè)第四紀(jì)的2.5Ma間,黃土所記錄氣候變化均具有十分明顯的地球軌道變化所產(chǎn)生的特殊性征周期。它們是偏心率變化的400ka、100ka周期,地軸傾斜度變化的41ka周期,及歲差變化的23ka和19ka周期。(2)在第四紀(jì)的不同階段,氣候變化的主導(dǎo)周期各有不同。從2.5Ma到1.6Ma,氣候周期的成分較為復(fù)雜,它們有400ka、10ka、41ka、23ka和19ka周期,此外還有55ka附近的氣候周期;從1.6Ma到0.8Ma,氣候變化以41ka周期為主,從0.8Ma至今,氣候變化的周期成分以10ka為主。(3)在過(guò)去的2.5Ma間,存在二個(gè)氣候主導(dǎo)周期變化的轉(zhuǎn)型事件,分別發(fā)生在1.6Ma和0.8Ma附近。氣候轉(zhuǎn)型可能與青藏高原隆起存在某種聯(lián)系。由上面的介紹可知,地球軌道要素變化是控制黃土-古土壤沉積旋回的主導(dǎo)因素,即存在著如下因果關(guān)系:地球軌道旋回-太陽(yáng)輻射作季節(jié)變化氣候旋回-古土壤旋回,青藏高原隆起對(duì)這些旋回特征也有一定影響。2.1.2土壤-古土壤旋回變化和古氣候特征依據(jù)目前,人們普遍認(rèn)識(shí)到青藏高原隆起對(duì)區(qū)域乃至全球環(huán)境變化都有重大影響。作為與青藏緊相毗鄰的黃土高原地區(qū)所受影響更為深刻,這主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一為地質(zhì)構(gòu)造的演化,如黃土高原西部的坳陷與斷陷及整體的微度抬升,這塑造了我國(guó)三級(jí)地貌階梯;二為青藏高原的階段性加速上升,形成和加強(qiáng)了東亞季風(fēng),促使了西北地區(qū)氣候的干旱化和黃土的巨厚沉積。黃土高原的階段性擴(kuò)展表明,第四紀(jì)以來(lái),北方地區(qū)一方面氣候趨向干旱化,另一方面冬季風(fēng)呈階段性增強(qiáng)。從中國(guó)黃土地層看,午城黃土-離石黃土-馬蘭黃土中黃土-古土壤旋回越來(lái)越厚,黃土與古土壤之間的發(fā)育程度對(duì)比越來(lái)越明顯,反映了季風(fēng)氣候波動(dòng)周期加長(zhǎng),振幅加大的過(guò)程。這些變化都無(wú)法用軌道參數(shù)變化或其他假說(shuō)解釋,而青藏高原隆起及其相關(guān)的效應(yīng)可能是這些變化的起因。根據(jù)礦物裂變徑跡年齡研究,青藏高原在第四紀(jì)以來(lái)有加速抬升的趨勢(shì)。與青藏高原抬升相關(guān)聯(lián)的華北新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)顯示在1.6MaB.P.、1.0~0.8MaB.P.、0.5MaB.P.、0.1MaB.P.前后構(gòu)造活動(dòng)非常顯著,蘭州地區(qū)階地發(fā)育狀況也表明相同時(shí)間序列里高原抬升顯著。在相似的時(shí)間段,黃土的分布出現(xiàn)階段性的擴(kuò)張,黃土沉積旋回厚度越來(lái)越大,跨時(shí)越來(lái)越長(zhǎng),黃土-古土壤序列古氣候記錄出現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)型事件。這意味著隨著高原的階段性加速抬升,東亞季風(fēng)的波動(dòng)形式逐漸發(fā)生變化,冬夏季風(fēng)振幅越來(lái)越大,季風(fēng)變化周期也越來(lái)越長(zhǎng)。2.1.3第三紀(jì)時(shí)期氣候特征根據(jù)黃土中的氣候替代性指標(biāo)(粒度,磁化率等)的研究[13,14,15,16,17,18],黃土-古土壤序列記錄了東亞地區(qū)冬、夏季風(fēng)環(huán)流變化,亞州古季風(fēng)變遷是中國(guó)古氣候和古環(huán)境變遷的一個(gè)重要控制因素。根據(jù)黃土古氣候記錄與深海氧同位素曲線對(duì)比,發(fā)現(xiàn)2.5Ma以來(lái)東亞冬、夏季風(fēng)環(huán)境與全球冰量變化之間具有階段性耦合特征,這種特征可能與青藏高原階段性隆起有關(guān)。2.5MaB.P.至今,季風(fēng)環(huán)流與大陸冰量的耦合程度呈階段性增強(qiáng)趨勢(shì)。綜合有關(guān)的研究成果,依據(jù)黃土沉積和植被演替的階段性初步將黃土高原2.5MaB.P.以來(lái)的氣候變遷,劃分為三個(gè)階段:(1)第一階段(2.5~1.67MaB.P.)。第四紀(jì)以前(第三紀(jì)晚期)的氣候較現(xiàn)代溫暖得多,全國(guó)大都在熱帶、亞熱帶氣候籠罩之下,氣候分帶不太明顯。西北地區(qū)為溫帶森林草原的半濕潤(rùn)氣候,晚新生代的地質(zhì)、生物證據(jù)顯示,早第三紀(jì)中國(guó)大陸氣候的東西差異尚不明顯,從中新世開(kāi)始,尤其是上新世以來(lái),隨著青藏高原高度的逐漸增大,東西氣候差異增大。東部地區(qū)和東南地區(qū)成為季風(fēng)區(qū),西北部成為內(nèi)陸干旱區(qū)。但上新世紅色風(fēng)化殼在我國(guó)廣泛發(fā)育,青藏地區(qū)也不例外。這表明我國(guó)當(dāng)時(shí)西高東低的地勢(shì)對(duì)照性尚不甚明顯,午城黃土以下的紅黏土以紅棕色、富含鈣質(zhì)結(jié)核、土壤結(jié)構(gòu)明顯及富含黏粒膠膜和鐵錳膠膜為特征,這也表明第三紀(jì)時(shí)期氣候較為濕熱。大約自2.5MaB.P.開(kāi)始,中國(guó)氣候向干冷方向發(fā)展(這與全球氣候變化一致),黃土高原開(kāi)始發(fā)生黃土堆積,黃土高原的黃土-古土壤序列開(kāi)始發(fā)育,植被中的熱帶、亞熱帶分子迅速減少。第四紀(jì)初(約2.5MaB.P.)青藏高原隆升至約2300~2800m高度,由于高原的阻擋,低空西風(fēng)被分隔為北支反氣旋性急流和南支氣旋性急流,同時(shí)高原對(duì)大氣層的加熱作用和動(dòng)力作用變得強(qiáng)烈起來(lái),其南北兩側(cè)西風(fēng)急流也變得明顯強(qiáng)大,成為大尺度范圍內(nèi)影響我國(guó)冰期-間冰期氣候的重要因素。在夏季對(duì)流層上部的青藏高原和中、下部的熱低壓持續(xù)而穩(wěn)定地建立起來(lái),并激發(fā)了西南季風(fēng);在冬季高原對(duì)西伯利亞高原起著加強(qiáng)的作用。至此,青藏高原和整個(gè)東亞大氣環(huán)流的基本形勢(shì)得以建立。這一時(shí)期,黃土堆積的主搬運(yùn)風(fēng)力為冬季北風(fēng),堆積范圍因而較小,主要為六盤山以東與呂梁山以西地區(qū)。(2)第二階段(1.67~0.85MaB.P.)。1.67~1.43MaB.P.又是構(gòu)造活躍期,此時(shí)青藏高原和黃土高原周邊地區(qū)發(fā)生了較大的隆起,高空西風(fēng)帶分支和蒙古-西伯利亞冷高壓形成,這才造成了整個(gè)干旱-半干旱氣候帶的形成。因此,使黃土來(lái)源區(qū)、分布區(qū)迅速向北向西推進(jìn)。在此階段,太行山大致隆升到1800m,秦嶺不高于3000m。南北兩側(cè)的動(dòng)植物群差別明顯,南北交流不明顯,因此,可以推斷,當(dāng)時(shí)黃土高原已經(jīng)基本上屬于干旱的溫帶氣候,即半干旱區(qū)氣候帶已推至秦嶺和太行山一線,而鄂爾多斯、阿拉善等干旱-半干旱區(qū)也開(kāi)始形成。在這一階段,古風(fēng)場(chǎng)發(fā)生了變換,主要是西、西北風(fēng)的作用,當(dāng)時(shí)形成了蒙古-西伯利亞冷高壓(主高度為1500m),它們?cè)诜蹓m搬運(yùn)過(guò)程中起了決定性作用。冬季風(fēng)已退居二位,而夏季風(fēng)的阻擋作用仍很明顯,使粉塵受阻于太行山以西和秦嶺以北。這一時(shí)期發(fā)育的黃土多為棕黃色,所受風(fēng)化成壤作用也較明顯,但比上一階段發(fā)育的黃土受風(fēng)化成壤作用要弱。據(jù)洛川地區(qū)黃土研究表明,該時(shí)段黃土發(fā)育時(shí)的年平均溫度為0~4℃,年平均降水量200~350mm,這一階段發(fā)育的紅褐色古土壤發(fā)育時(shí)的年均溫和降水量與現(xiàn)今基本相同。(3)第三階段(0.85MaB.P.至今)。在0.85MaB.P.以來(lái),構(gòu)造多次活躍,山體不斷抬升,使西風(fēng)帶分支不斷加強(qiáng),從而使黃土越過(guò)大多數(shù)分水嶺而向西、向東、向南擴(kuò)展,甚至在一些坡度較大的地形上也得以保存。此時(shí)的秦嶺已隆升到3500m以上,太行山也達(dá)2000~2200m。因此,本階段黃土高原與西部干旱區(qū)氣候格局未變,但更趨于干旱化,而西部高原(新疆、西藏、內(nèi)蒙古等)大部分地區(qū)已演化為海陸季風(fēng)所不能到達(dá)的內(nèi)陸干旱氣候帶。本階段的古風(fēng)場(chǎng)又發(fā)生了一次改變,黃土高原及太行山以東的廣大區(qū)域粉塵的主要搬運(yùn)風(fēng)力應(yīng)是高空西風(fēng)帶急流,它的高度在7000m以上,而同時(shí)起作用的還有次冷高壓產(chǎn)生的反氣旋垂直氣流。由于這兩方面的作用,使粉塵騰入高空并隨高空西風(fēng)帶向東向南運(yùn)移,越過(guò)太行山而降于東北、華北和長(zhǎng)江中下游地區(qū)?？傊?根據(jù)各階段黃土層的厚度、風(fēng)化程度及古土壤的發(fā)育程度可以看出,在2.5MaB.P.以來(lái),古氣候振蕩在不同時(shí)期具有不同特征。從2.5MaB.P.到1.5MaB.P.氣候振蕩的特點(diǎn)為頻率小,振幅變率大;從1.5MaB.P.至0.8MaB.P.氣候振蕩頻率大,振幅小;從0.8MaB.P.至今,氣候振蕩以頻率小,振幅大為特征。因此,第四紀(jì)時(shí)期氣候旋回具有周期長(zhǎng)、振幅大,周期短、振幅小之總體特點(diǎn),若振蕩頻率高則冷期時(shí)間長(zhǎng)于暖期。根據(jù)黃土與古土壤序列及各種古氣候代用指標(biāo)(包括孢粉植物群、磁化率、元素化學(xué)組分、碳氧同位素、粒度組成、風(fēng)化系數(shù)等指標(biāo))的研究發(fā)現(xiàn),黃土高原地區(qū)的古氣候變化具多旋回性,存在時(shí)間尺度的三級(jí)旋回,其周期大致為0.8Ma、0.4Ma和0.1Ma。約0.80MaB.P.以來(lái),黃土與古土壤的特點(diǎn)顯示出這一時(shí)期氣候變化幅度較大。這一時(shí)期的黃土多為棕黃色和灰黃色,CaCO3含量較多,當(dāng)時(shí)年平均降水量約為500mm。這一時(shí)期的紅褐色古土壤多為棕壤和黃棕壤,發(fā)育時(shí)的年均溫為12~15℃,年均降水量在650~950m,明顯比上一階段濕潤(rùn)。在洛川地區(qū),這一時(shí)期黃土發(fā)育時(shí)的年均溫為0~6℃之間,年均降水量為400~800mm。但是,0.80Ma左右地球軌道要素實(shí)際上沒(méi)有發(fā)生變化,故在0.8MaB.P.附近發(fā)生的氣候轉(zhuǎn)型事件可能與構(gòu)造活動(dòng)(青藏高原又一次加速隆升)有關(guān)。作者認(rèn)為構(gòu)造活動(dòng)與古氣候轉(zhuǎn)型事件可能還與地磁倒轉(zhuǎn)事件有關(guān),如發(fā)生于2.5,0.8MaB.P.的構(gòu)造活化與氣候轉(zhuǎn)型事件均對(duì)應(yīng)了一次古地磁倒轉(zhuǎn)事件(G/M界線約在2.48MaB.P.,B/M界線約為0.73~0.80MaB.P.)。2.2洛杉磯高原的地形變化2.2.1黃土演化階段根據(jù)完整的黃土-古土壤系列反映的氣候旋回,在2.5MaB.P.前后,中國(guó)北方開(kāi)始大幅度堆積黃土,在這2.5Ma當(dāng)中,黃土的堆積過(guò)程主要受氣候帶和古風(fēng)場(chǎng)的變化控制,同時(shí)這種控制又受構(gòu)造地貌的影響。顯然,秦嶺、祁連山、六盤山、呂梁山、太行山等構(gòu)造隆起帶的隆升高度對(duì)黃土的分布起了很關(guān)鍵性的作用,隨著青藏高原的階段性隆起,這些隆起帶的階段性活動(dòng)導(dǎo)致了黃土堆積呈現(xiàn)階段性變化。然而,這種變化是通過(guò)氣候帶的變化以及古大氣環(huán)流的變化而起作用的。從時(shí)空變化來(lái)講,黃土沉積的過(guò)程具有三個(gè)明顯的擴(kuò)展階段:第一階段(2.5~1.45MaB.P.),即午城黃土中下部,分布北界為蘭州北-會(huì)寧北-定邊南-榆林-離石-太谷,南界為秦嶺北麓,西界為蘭州-隴西,東界為昔陽(yáng)-襄汾。在山地,本期黃土一般分布到800~1000m(六盤山以東)和1700~1800m(六盤山以西)。在六盤山與呂梁山之間,在慶陽(yáng)-甘泉一線以南,黃土層位較全。這一階段黃土搬運(yùn)的主導(dǎo)風(fēng)力為冬季北風(fēng)。第二階段(1.45~0.1Ma.B.P.),即午城黃土上部與離石黃土全部,其分布范圍擴(kuò)大,北界為永登-海原-鹽池-河曲-大同,南界為秦嶺南麓,西界可達(dá)西寧之西的湟源,東界一般在太行山西側(cè),但東側(cè)也有部分層位分布(如山東半島)。本期黃土覆蓋了一部分分水嶺,其分布高度上限,在六盤山以東一般為1400~1600m,以西為1700~2000m,而西寧一帶可達(dá)2800m。該階段黃土堆積的主搬運(yùn)風(fēng)力為西伯利亞冷高壓。第三階段(0.1~0.07MaB.P.),即馬蘭黃土,其分布范圍繼續(xù)擴(kuò)大,北界可達(dá)烏鞘嶺(天祝)-同心-鹽池-烏審旗-呼和浩特,南界為秦嶺北坡,西界可達(dá)青海省日月山一帶,東界可越過(guò)太行山達(dá)北京-石家莊-鄭州-膠遼半島一帶。本期黃土覆蓋于許多分水嶺上。在六盤山以東,其分布高度上限一般為1400~1800m,以西為1700~2200m,在青海、甘肅山地可達(dá)3000m黃土沉積的搬運(yùn)風(fēng)力為高空西風(fēng)帶。第一階段黃土與第二階段相比較,其隴西北界北進(jìn)60~80km,晉東北約200~400km,整個(gè)黃土帶在緯度上北擴(kuò)約280km(2.54緯度),即在1.35Ma時(shí)間段內(nèi)平均擴(kuò)展速率為2.1m/10a;經(jīng)度上東擴(kuò)80km(0.896經(jīng)度),速率為0.59m/10a;經(jīng)度上西擴(kuò)180km(2.02經(jīng)度),速率1.33m/10a。晚期黃土界線在隴西北擴(kuò)與南擴(kuò)均為48km,晉北約100km,隴東、陜北與原界線相近。整個(gè)黃土帶在緯度上北擴(kuò)100km(0.907緯度),90ka內(nèi)平均擴(kuò)展速率為11.1m/10a;在經(jīng)度上東擴(kuò)約20km(0.224經(jīng)度),速率為2.2m/10a,西擴(kuò)約37km(0.415°),速率為4.1m/10a。由黃土階段性擴(kuò)展和演化所得出的古風(fēng)場(chǎng)主導(dǎo)搬