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地理科学 >

2026 , Vol. 46 >Issue 2: 302 - 313

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.20241150

水土变化与碳排放

安徽宣城第四纪红土风化特征及其古气候意义

  • 刘婉婷 , 1, 2 ,
  • 胡春生 , 1, 2, * ,
  • 高运 1, 2 ,
  • 李伯祥 1, 2 ,
  • 赵婷婷 1, 2 ,
  • 翁丹煜 1, 2 ,
  • 杨立辉 1, 2
展开
  • 1.安徽师范大学地理与旅游学院，安徽 芜湖 241002
  • 2.江淮流域地表过程与区域响应安徽省重点实验室，安徽 芜湖 241002
胡春生。E-mail:

刘婉婷（2001—），女，河南驻马店人，硕士研究生，主要从事河流地貌与第四纪环境研究。E-mail:

收稿日期: 2024-10-13

  修回日期: 2025-04-18

  网络出版日期: 2026-01-07

基金资助

国家自然科学基金项目(42471011)

安徽省自然科学基金项目(2108085MD127)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

Weathering characteristics of quaternary red clay in Xuancheng, Anhui Province and its paleoclimatic significance

  • Liu Wanting , 1, 2 ,
  • Hu Chunsheng , 1, 2, * ,
  • Gao Yun 1, 2 ,
  • Li Boxiang 1, 2 ,
  • Zhao Tingting 1, 2 ,
  • Weng Danyu 1, 2 ,
  • Yang Lihui 1, 2
Expand
  • 1. School of Geography and Tourism, Anhui Normal University, Wuhu 241002, Anhui, China
  • 2. Anhui Key Laboratory of Surface Processes and Regional Response in the Yangtze-Huaihe River Basin, Wuhu 241002, Anhui, China

Received date: 2024-10-13

  Revised date: 2025-04-18

  Online published: 2026-01-07

Supported by

National Natural Science Foundation of China(42471011)

Natural Science Foundation of Anhui Province(2108085MD127)

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Copyright reserved © 2026.
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摘要

基于电子自旋共振（ESR）测年和元素地球化学测量，研究了安徽宣城电厂红土剖面的风化特征及其古气候意义。研究结果表明：①电厂红土剖面自下而上Al2O3含量、 Fe2O3含量和CIA值波动减小，而SiO2含量、BA值、Na/K值和Mg/Ca值波动增大，据此可划分为3个层段，即层段 Ⅰ（10.7~6.8 m）、层段 Ⅱ（6.8~3.0 m）和层段 Ⅲ（3.0~0.3 m）；②电厂红土剖面层段Ⅰ的年代区间约为（844 —603） ka B. P.，风化程度较强；层段Ⅱ的年代区间约为（603 —468） ka B. P.，风化程度达到最强；层段Ⅲ的年代区间约为（468 —356） ka B. P.，风化程度逐渐减弱；③在气候要素组合中，降水对电厂红土剖面风化程度的控制作用较温度更为突出，据此推断出区域降水的变化特征，即（844 —603） ka B. P.区域降水较多、气候较为湿润，（603 —468） ka B. P.区域降水最多、气候最为暖湿，而（468 —356） ka B. P.区域降水较少、气候逐渐转干。④电厂红土剖面风化指标与全球古气候记录（大陆冰芯、深海岩芯、陆地黄土）可能具有负相关关系，其相对湿期基本对应于全球冰期和黄土堆积期，而其相对干期则对应于全球间冰期和古土壤发育期。

关键词： 第四纪红土; 宣城电厂红土剖面; 元素地球化学; ESR测年; 风化特征; 区域降水

本文引用格式

刘婉婷 , 胡春生 , 高运 , 李伯祥 , 赵婷婷 , 翁丹煜 , 杨立辉 . 安徽宣城第四纪红土风化特征及其古气候意义[J]. 地理科学, 2026 , 46(2) : 302 -313 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.20241150

Abstract

The widely distributed Quaternary laterite in Xuancheng, Anhui Province, has good continuous depositional characteristics, and is a key information carrier for the study of palaeoclimate evolution and palaeoenvironmental changes in the southern region of China. The newly discovered DCRC in Xuancheng is 10.7 m thick, with remarkable development of red and yellow bands, and can be divided into 15 layers from bottom to top. Combining electron spin resonance (ESR) dating and elemental geochemical data, we investigated the weathering characteristics of the DCRC laterite profile and their palaeoclimatic significance. The results show that: 1) With depth, the Al2O3 content, Fe2O3 content, and CIA value decrease, whereas the SiO2 content, BA value, Na/K ratio, and Mg/Ca ratio increase. Based on these trends, the profile is divided into three intervals: Interval I (10.7-6.8 m), Interval II (6.8-3.0 m), and Interval III (3.0-0.3 m). 2) Chronologically, Interval I [(844—603) ka B. P.] underwent strong weathering, Interval II [(603—468) ka B. P.] experienced the most intense weathering, and Interval III [ (468—356) ka B. P.] shows a gradual weakening of weathering intensity. 3) Climate element analysis indicates that precipitation played a more dominant role than temperature in controlling the weathering intensity of the DCRC profile. Consequently, regional precipitation is reconstructed in three stages: a wet period in (844—603) ka B. P., a peak humid and warm period in (603—468) ka B. P., and a transition to a drier climate in (468—356) ka B. P.. 4) The weathering indices correlate negatively with global palaeoclimate records (e.g., continental ice cores, deep-sea cores, and terrestrial loess). Specifically, the relative wet periods in the DCRC profile broadly correspond to global glacial periods and loess accumulation, whereas the dry periods synchronize with global interglacials and palaeosol development. This study investigates the weathering characteristics of the DCRC in Xuancheng and the regional paleoclimate information it contains, providing foundational data for paleoclimate research in southern China. While preliminary findings suggest a potential negative correlation between paleoclimate changes in the study area and global paleoclimate records, further research is needed to elucidate the specific causes and underlying mechanisms of this relationship.

Key words： Quaternary Red Clay; Dianchang red clay section in Xuancheng; elemental geochemistry; ESR dating; weathering characteristics; regional precipitation

第四纪气候变化剧烈，是研究过去气候变化规律和预测未来气候变化趋势的最近地质时期，因此格外受到古气候学者的广泛关注[1-2]。当前，国内外学者基于陆地黄土[3-4]、深海岩芯[5]、大陆冰芯[6]以及湖泊沉积物[7-8]等古气候记录做了大量的研究工作，通过分析其粒度[8-9]、磁化率[8]、孢粉组合[10]、有机碳同位素[11]等指标初步构建了第四纪古气候演化的基本框架。其中，中国北方黄土研究已取得一系列重要研究成果，其黄土-古土壤序列承载的冰期-间冰期气候旋回记录与深海沉积物、大陆冰芯完美对应。
与北方黄土相比，中国南方广泛分布的第四纪红土记录了亚热带季风区古气候演化与地表过程的关键信息，是研究中国南方古气候演化与古环境变迁的重要信息载体[12]。目前，相关研究主要集中在成因、物源等方面，并取得以下重要进展：在成因机制方面，具有风积、冲积和残积等多种形成方式[13-14]；在物质来源方面，主要由长江中下游基岩风化物和北方粉尘输入共同组成[15-16]；在形成过程方面，红土的网纹化特征被认为与化学风化作用、干湿交替环境以及生物活动密切相关[17-18]。然而，在古气候研究方面稍显不足，一是相关研究多聚焦特定阶段或层位分析[19-20]，较少从完整且系统的沉积序列视角分析长时间尺度下区域古气候变化；二是相关研究对红土发育与区域降水乃至东亚夏季风的关系关注较少，因此南方第四纪红土古气候研究仍然需要开展工作。
安徽宣城地处中国南方第四纪红土典型分布区，其向阳红土剖面完整记录了中更新世以来长江中下游地区的风尘堆积、红土化过程、网纹发育阶段及古气候演变信息[21-22]，是开展第四纪研究的关键载体。近期野外调查在宣城向阳街道油榨村发现一处新开挖的天然红土露头，该剖面相较于传统向阳剖面沉积更厚、海拔更高，且发育多组显著的红黄条带，有望获取更翔实的区域古气候记录。因此，基于前人研究成果，本文采用ESR测年和元素地球化学指标对该剖面进行系统研究，旨在：①解析新剖面的风化特征及其主导影响因素；②揭示该剖面风化特征所指示的古气候意义。

1 研究区与红土剖面

宣城位于安徽省东南部，地处东南丘陵与长江下游平原的过渡地带，地势东南高西北低，属亚热带湿润季风气候区，四季分明，雨量充沛，季风明显。新发现的第四纪红土剖面位于宣城市向阳街道油榨村发电厂附近（118°51′18″E、30°52′09″N）（图1），堆积于长江支流水阳江第三级阶地之上。为了区别于之前的宣城向阳红土剖面[21]，该剖面取名为宣城电厂红土剖面，简称DCRC。该剖面厚度为10.7 m，最上部为现代表土层、结构疏松、含植物根系。野外根据堆积物颜色、结构、紧密程度、网纹发育情况以及沉积特征等，将该剖面自上而下划分为15层，并将深度3 m处作为均质红土与网纹红土的界限（图2、表1）。
图1 研究区与宣城电厂红土剖面

Fig. 1 Study area and electric power plant red clay section in Xuancheng

图2 宣城电厂红土剖面层位划分与ESR样品采样位置

Fig. 2 Stratigraphic division and ESR sampling points of electric power plant red clay section in Xuancheng

表1 宣城电厂红土剖面层位划分与描述

Table 1 Stratigraphic division and description of electric power plant red clay section in Xuancheng

层号深度/m形态特征描述
10~0.3顶部为灰色（7.5YR 6/1，润），下部暗红棕（2.5YR 3/4，润），表层土，含植物根系，结构疏松
20.3~1.0浅黄色（7.5YR 8/6，润），粉砂质粘土，无网纹，结构疏松
31.0~1.7暗红色（2.5YR 4/6，润），粘土，无网纹，含铁锰结核
41.7~2.3淡黄色（7.5YR 8/6，润），粉砂质粘土，零星网纹，结构疏松
52.3~3.0淡红色（2.5YR 6/8，润），粘土，零星网纹，含较多铁锰结核
63.0~3.7土黄色（7.5YR 7/6，润），粉砂质粘土，网纹少，网纹含量<10%，点状分布，大小为1cm×3~4cm，顶部含较多黑色铁锰结核
73.7~4.3暗红色（2.5YR 3/6，润），粘土，网纹少，不均匀分布纵向大网纹，占比20%~30%
84.3~5.0偏黄色（10YR 7/6，润），粉砂质粘土，网纹减少，占比10%~20%
95.0~6.8紫红色（2.5YR 3/6，润），粘土，网纹非常发育，网状结构，均匀分布，占比>50%
106.8~7.4土黄色（7.5YR 7/6，润），粉砂质粘土，网纹减少，占比<10%，含红色结核状粘土
117.4~8.6红黄色（2.5YR 5/6，润），粘土，横向网纹发育，水平形成横向网纹层，约2 cm宽，横向延伸可达1m，底部网纹发育，中部少，上部又增多，网纹占比20%~30%
128.6~9.2土黄色（7.5YR 7/6，润），偏黄，粉砂质粘土，网纹减少，分散分布，网纹占比30%，比较均匀分布，1~2 cm宽
139.2~9.8总体偏红（2.5YR 4/6，润），红黄相间，粘土，灰红网纹（内含红色印膜），横向增多带状发育，3~4 cm宽，网纹占比40%
149.8~10.3土黄色（7.5YR 6/6，润），粉砂质粘土，夹纵向灰色网纹，黄色土中有部分纵向分布红色粘土（沿裂隙分布），网纹占比30%~40%
1510.3~10.7紫红色（2.5YR 3/6，润），粘土，发育横向灰红色网纹条带，网纹占比>50%，网纹宽3~4 cm，厚5~6 cm，长可超过20 cm

2 材料与方法

2.1 元素地球化学实验

为探讨电厂红土剖面的风化特征，本研究进行了元素地球化学分析。野外进行2 cm等间距加密采样，共采得536个红土样品。元素地球化学测量工作在安徽师范大学江淮流域地表过程与区域响应安徽省重点实验室完成。样品经自然风干、去除杂质、烘干后，使用玛瑙研钵研磨至200目，随后压片制样，采用ZSX Primus IV型X射线荧光光谱仪（XRF）测试样品中常量元素SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O的含量[22]。
为评估风化强度，研究选取了化学蚀变指数（CIA）、风化淋溶系数（BA）及Na/K、Mg/Ca作为指标。其中，CIA用于定量表征硅酸盐矿物转化为粘土矿物的程度，其公式为：CIA=[Al2O3/（Al2O3+CaO+K2O+Na2O） ]×100[23]，CIA值越大，表示化学风化程度越大；BA反映基岩淋溶状况与硅酸盐岩化学风化强度，计算公式BA=（K2O+Na2O+CaO+MgO）/Al2O3，BA值越小，表示化学风化强度越高[24]；Na/K值可用于判断长石风化程度，由于Na比K更易淋失，Na/K值越小，指示风化作用越强，气候更为暖湿[25]；Mg/Ca比值是重建古气候的新替代指标，高比值反映风化较弱、气候偏干旱，低比值则指示风化较强、气候偏温湿[26]。

2.2 ESR测年方法

为进一步确定宣城电厂剖面的年代，本研究还采集了6个ESR测年样品（图2）。样品采集在避光条件下进行，使用铁管垂直打入新鲜剖面，取出后立即用锡箔纸和黑色塑料袋包裹、编号。ESR测年工作在中国原子能科学研究院完成。样品经烘干、破碎、筛分后，依次使用H2O2去除有机质、HCl去除碳酸盐、HF处理蚀刻与去除长石，并经磁性分离去除磁性矿物[27]；将处理好的样品等分为10份，分别接受不同剂量的60Co人工辐照，随后采用德国BRUKER EXM ESR谱仪测试Ti心信号。最后通过指数外推法获得等效剂量，最终根据等效剂量与环境剂量的比值计算出样品的ESR年龄。

3 结果与分析

3.1 宣城电厂红土剖面常量元素含量及比值特征

表2展示了电厂红土剖面常量元素含量。结果显示，样品主要由SiO2、Al2O3和Fe2O3组成，三者平均含量之和超过85%。其中，SiO2含量最多，变化范围为56.07%~76.44%，平均含量为65.7%；Al2O3和Fe2O3变化范围分别为8.37%~16.56%和3.97%~13.44%，平均含量为12.06%和7.61%。而MgO、CaO、Na2O和K2O含量相对较低，变化范围分别为0.22%~0.6%、0.33%~0.56%、0.18%~0.34%和0.93%~1.74%，平均含量分别为0.38%、0.43%、0.21%和1.27%。
表2 宣城电厂红土剖面常量元素含量特征

Table 2 Characteristics of macronutrient content of electric power plant red clay section in Xuancheng

层号SiO2/%Al2O3/%Fe2O3/%MgO/%CaO/%Na2O/%K2O/%
167.0111.625.310.450.380.281.47
266.8911.895.350.570.330.321.64
365.8612.445.710.500.340.251.61
467.3111.526.440.390.350.211.46
569.2110.645.730.340.370.201.23
668.9711.005.650.340.420.191.01
763.6512.798.560.400.460.191.19
865.5212.067.990.370.450.201.16
963.5712.539.630.360.470.191.11
1069.3510.786.250.290.420.191.07
1165.2112.218.130.340.450.201.23
1263.1813.358.710.380.470.201.36
1361.8613.5210.130.400.490.201.46
1465.2212.218.620.340.470.191.24
1566.6811.168.110.280.440.191.10
平均值65.7012.067.610.380.430.211.27
最大值76.4416.5613.440.600.560.341.74
最小值56.078.373.970.220.330.180.93
图3为电厂红土剖面常量元素含量和风化参数随深度变化曲线。剖面自下而上，Al2O3和Fe2O3含量总体呈现减少的趋势，与SiO2的变化相反。MgO和K2O在中下部变化与Al2O3相似，但波动更大，在深度3 m以上波动增加。CaO分布与Al2O3和Fe2O3相近，均呈现下部含量高于上部含量的特征。Na2O含量较低，在0~3 m深度含量增多。CIA值与BA值曲线呈反向变化趋势，CIA值自下而上波动减小，而BA值波动增大。Mg/Ca比值在剖面下部波动不明显，3 m往上先升后降。Na/K值波动频率较高，在3 m以上先减小后增加，最后有减小趋势。
图3 宣城电厂红土剖面常量元素和相关比值随深度变化

Fig. 3 Variation of macronutrients and related ratios with depth for electric power plant red clay sections in Xuancheng

根据图3曲线的变化特征，可将电厂剖面自下而上划分为3个层段：层段Ⅰ（10.7~6.8 m），SiO2含量先减后增，与Al2O3和Fe2O3呈反向波动；CIA值较高，波动变化较小；BA值较小；Na/K值先微降后升；Mg/Ca值先升后降，波动幅度较小且比值较高。层段Ⅱ（6.8~3.0 m），SiO2、Al2O3、Fe2O3曲线均出现2次明显波动，SiO2出现最小值，Al2O3和Fe2O3出现最大值；CIA值先增后降，并出现剖面峰值；BA值先减后增，出现谷值；Na/K值总体呈上升趋势，波动剧烈；Mg/Ca值缓慢增加。层段Ⅲ（3.0~0 m），SiO2含量总体增加，Al2O3和Fe2O3则减少；CIA值逐渐减小，上部略有回升；BA值先波动上升而后下降；Na/K值呈降-升-降的波动趋势；Mg/Ca值先增后减。

3.2 ESR测年结果

表3显示了电厂红土剖面ESR样品的测年结果。宣城电厂红土剖面深度为0.3 m、1 m、3.7 m、7.4 m、9.2 m和10.7 m样品的ESR年龄分别为(356±53) ka B. P.、(419±38) ka B. P.、(485±67) ka B. P.、(626±103) ka B. P.、(670±97) ka B. P.和(844±134) ka B. P.。测年数据随深度自上而下年龄逐渐减小，符合红土沉积物上部新、下部老的沉积规律。
表3 宣城电厂红土剖面ESR测年数据

Table 3 ESR dating data of electric power plant red clay section in Xuancheng

样品编号 深度/m U/
(μg/g)		 Th/
(μg/g)		 K/% 含水量/% 等效剂量/
Gy		 剂量率/
(Gy/ka)		 年龄/
ka B. P.
AHNU-23005 10.7 3.15±0.13 15.8±0.32 0.91±0.04 17±5 1907±303 2.26±0.11 844±134
AHNU-23006 9.2 3.79±0.15 16.1±0.32 1.12±0.04 14±5 1770±256 2.64±0.13 670±97
AHNU-23007 7.4 3.31±0.13 14.3±0.29 0.94±0.04 14±5 1451±238 2.32±0.12 626±103
AHNU-23008 3.7 3.01±0.12 14.5±0.29 0.98±0.04 13±5 1115±154 2.30±0.12 485±67
AHNU-23009 1.0 3.12±0.12 15.1±0.30 1.42±0.06 16±5 1109±101 2.65±0.13 419±38
AHNU-23010 0.3 3.35±0.13 16.4±0.33 1.29±0.05 12±5 996±147 2.80±0.13 356±53
南方第四纪红土历来被认为是更新世的产物[13,28-29]。电厂红土剖面底部年龄约为844 ka B. P.，指示其堆积始于早更新世晚期，与前人研究基本一致[13,28-29]，支持了该年龄数据的可靠性。此外，剖面深度为0.3 m处的年龄已经达到了356 ka B. P.，处于中更新世中晚期，表明上部地层存在缺失，故层段Ⅲ的分析集中于3~0.3 m范围。
为获取前述剖面3个层段的界限年代，利用内插法和外推法得出电厂红土剖面3 m和6.8 m深度的年龄分别为468 ka B. P.和603 ka B. P.，可以得出电厂红土剖面自下而上3个层段年代区间约为（844—603） ka B. P.（层段Ⅰ）、（603—468） ka B. P.（层段Ⅱ）和（468—356） ka B. P.（层段Ⅲ）。

4 讨论

4.1 宣城电厂红土剖面反映的区域风化特征

Fe2O3与Al2O3地球化学行为相似，其含量随风化程度增强而升高；SiO2则相对稳定，在湿热条件下易淋失而含量降低[25,30]。MgO与CaO为易迁移元素，强风化时淋失，弱风化时富集[31]。Na、K含量高指示风化作用弱，反之则强[32]。此外，通过与上陆壳（UCC）平均值对比，可以得到常量元素UCC标准化曲线，用于反映元素的富集或亏损程度[33]。整体上，电厂红土剖面自下而上，Al2O3与Fe2O3含量波动减小，SiO2波动增大，CIA值减小，而BA值、Na/K与Mg/Ca比值波动增大，反映化学风化强度呈减弱趋势（图3）。分阶段看，（844—603） ka B. P.（层段Ⅰ），CIA高，BA低，Al2O3与Fe2O3含量较高，SiO2含量先减小后增大（图3），Fe元素较为富集，Mg、Ca、Na亏损较多（图4a），指示风化作用整体较强且后期呈减弱趋势；（603—468） ka B. P.（层段Ⅱ），CIA值、Al2O3与Fe2O3达峰值，BA值与SiO2含量为谷值（图3），Fe富集与Si亏损最为显著（图4b），反映风化强度达到最大；（468—356） ka B. P.（层段Ⅲ），CIA降低，BA升高，Al2O3与Fe2O3含量波动减小，Na/K与Mg/Ca先增大后减小（图3），Al略微亏损，Fe富集减弱，Mg、Ca、Na和Si亏损减少，表明风化作用持续减弱。
图4 宣城电厂红土剖面各层段常量元素上陆壳(UCC)标准化曲线

Fig. 4 Standardised UCC curves of macronutrients in various layers of electric power plant red clay section in Xuancheng

4.2 宣城电厂红土剖面与其他剖面风化强度对比

为探究影响宣城电厂红土风化程度的关键因素，本研究以上陆壳（UCC）[34]为基础，将其与洛川黄土-古土壤[35]、镇江下蜀土[36]、合肥下蜀土[37]、九江红土[38] 等中国东部季风区沉积物进行了化学风化强度对比。
图5为宣城电厂红土常量元素与上述其他沉积物UCC标准化曲线对比图。通过对比发现，不同沉积物的风化强度存在显著差异，尤其体现在MgO、CaO、Na2O和K2O等易迁移元素的亏损程度上。其中，洛川黄土、古土壤亏损程度最低，镇江和合肥下蜀土亏损程度较低，宣城电厂红土亏损程度较高，九江土塘红土亏损程度最高，表明不同纬度地区的沉积物受到的风化淋失程度不同，基本呈现随纬度增高沉积物化学风化强度逐渐降低的总体趋势。
图5 宣城电厂红土剖面与其他沉积物剖面上陆壳（UCC）标准化曲线对比

Fig. 5 Comparison of UCC standardised curves between electric power plant red clay section in Xuancheng and other sediment sections

图6图解可有效反映风化过程与强度[25,39-40]。若风化趋势线与A-CN边平行，指示以斜长石淋溶为主的初期风化；若趋势线靠近A-K边，则代表斜长石风化程度更高；若与A-K边平行且趋近A点，则反映强烈的脱硅富铝化作用[41]。如图所示，洛川黄土与镇江下蜀土趋势线与A-CN边平行；合肥下蜀土有向A-K边靠近的趋势；而宣城红土与九江土塘红土则基本与A-K边平行，且后者更逼近A点，因此同样可以得出化学风化程度由低到高依次为洛川黄土、洛川古土壤、镇江下蜀土、合肥下蜀土、宣城红土、九江土塘红土。
图6 宣城电厂红土剖面与其他沉积物A-CN-K化学风化趋势

Fig. 6 Trends of A-CN-K chemical weathering of red clay section and other sediments in electric power plant of Xuancheng

因此，在中国东部季风区内，随着纬度逐渐降低，沉积物的风化程度逐渐增加。其中，纬度最高的洛川黄土风化程度最低，而纬度最低的九江红土风化程度最高，而宣城电厂红土风化程度介于两者之间。

4.3 宣城电厂剖面记录的区域古气候变化信息

表4列出了上述不同纬度沉积物所在地区年均气温和年均降水量对比。其中，陕西洛川与江西九江水热差异显著，九江风化程度明显高于洛川，反映气候控制的水热条件是影响风化程度的重要因素。在合肥、镇江与宣城的对比中，3地年均温接近，但宣城降水更为充沛，其风化强度也显著高于前两者（图5），表明降水差异可能是导致这3地风化差异的关键因素。前人研究同样强调，风化受多种因素影响，但气候中的降水因素在调控风化强度方面可能起着更为关键的作用[36,41]。由此可见，宣城电厂剖面风化程度与区域降水呈现正相关关系，风化程度可以反映区域降水变化，即风化程度越高、降水越多，反之越少，并据此认为844 ka B. P.以来研究区降水总体减少，其中（844—603） ka B. P.降水较多，（603—468） ka B. P.降水最多，而（468—356） ka B. P.降水逐渐减少。
表4 东部季风区典型沉积物所在地区年均气温和年均降水量对比表

Table 4 Mean annual temperature and precipitation of typical sediments in the eastern monsoon region

区域位置年均气温/℃年均降水量/mm
陕西洛川109°25′E，35°45′N10.3597
江苏镇江119°41′E，32°13′N15.61088
安徽合肥117°20′E，31°46′N15.71000
安徽宣城118°51′E，30°52′N15.61425
江西九江2116°23′E，9°29′N17.01508

4.4 宣城区域古气候变化的原因分析

为进一步分析研究区古气候变化的原因，将主要风化指标与南极冰芯[42]、深海岩芯[43]和中国黄土[44]等全球古气候记录进行了对比（图7）。对比发现剖面的主要风化指标与全球古气候记录可能具有负相关关系。例如，约356 ka B. P.、626 ka B. P.和670 ka B. P.时研究区古气候较为湿润，但对应于干冷的全球冰期和黄土堆积期；约419 ka B. P.和603 ka B. P.时区域古气候较为干旱，但对应于暖湿的全球间冰期和古土壤发育期；并且，剖面最湿润的第9层发育期大致对应MIS14阶段，该阶段黄土记录亦呈现干旱化波动。由此推断，电厂红土剖面所反映的相对湿期基本与全球冰期、黄土堆积期相对应，而相对干期则与全球间冰期、古土壤发育期相对应。
图7 宣城电厂红土剖面风化指标与全球古气候记录对比

a-f 电厂红土剖面SiO2、Al2O3、Fe2O3含量及CIA、BA、Na/k比值；g 南极洲EPICA Dome C冰芯粉尘质量浓度[42]；h 深海沉积物的底栖生物δ18O记录[43]； i西峰黄土磁化率[44]

Fig. 7 Comparison of weathering indexes of the Dianchang red clay sections in Xuancheng with other hydroclimatic records

研究区地处中国东部季风区，其降水主要受东亚夏季风调控。本研究发现，区域红土风化强度与降水呈正相关，而与全球古气候记录呈负相关。这一现象可通过分析“冰期-间冰期旋回”“东亚夏季风强弱”“区域降水多寡”“红土风化程度”的关系来解释。相关研究表明[45–50]，全球间冰期时，增强的东亚夏季风驱使西北太平洋副热带高压北抬西伸，主雨带随之北移，致使宣城所在的皖南地区受副高南侧下沉气流控制，降水减少，风化减弱；而在冰期，夏季风减弱，副高位置偏南偏东，宣城更易受季风槽与锋面系统影响，降水增多，风化增强。因此，间冰期时东亚夏季风增强，导致区域降水相对减少，红土风化程度减弱；反之，红土风化程度增强。

5 结论

1）电厂红土剖面自下而上Al2O3含量、 Fe2O3含量和CIA值波动减小，而SiO2含量、BA值、Na/K值和Mg/Ca值波动增大，据此可划分为3个层段，即层段Ⅰ（10.7~6.8 m）、层段Ⅱ（6.8~3 m）和层段Ⅲ（3~0.3 m）。
2）电厂红土剖面层段Ⅰ的年代约为（844—603） ka B. P. ，风化程度较强；层段Ⅱ的年代约为（603—468） ka B. P.，风化程度达到最强；层段Ⅲ的年代约为（468—356） ka B. P.，风化程度逐渐减弱。
3）在气候要素组合中，降水对电厂红土剖面风化程度的控制作用较温度更为突出，据此推断出区域降水的变化特征，即（844—603） ka B. P.区域降水较多、气候较为湿润，（603—468） ka B. P.区域降水最多、气候最为暖湿，而（468—356） ka B. P.区域降水较少、气候逐渐转干。
4）电厂红土剖面风化指标与全球古气候记录（大陆冰芯、深海岩芯、陆地黄土）可能具有负相关关系，其相对湿期基本对应于全球冰期和黄土堆积期，而其相对干期则对应于全球间冰期和古土壤发育期。
本研究尝试探讨了安徽宣城电厂红土剖面的风化特征及其所蕴含区域古气候信息，初步认为该地区古气候变化与全球古气候记录之间可能存在负相关关系，但是对于这种关系的具体成因及其内在机制仍需要后续工作进一步深入研究。

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