傳統(tǒng)古地磁學(xué)方法揭示的78萬(wàn)年前發(fā)生的B/M地磁極性倒轉(zhuǎn)界線在黃土和海洋沉積物中記錄不同步的問(wèn)題，引發(fā)了對(duì)中國(guó)黃土氣候記錄全球意義的質(zhì)疑。黃土中的宇宙成因核素10Be記錄為研究B/M地磁極性倒轉(zhuǎn)界線層位提供了可能途徑，但黃土10Be記錄來(lái)源相對(duì)復(fù)雜，降塵、降雨等氣候條件及地磁場(chǎng)變化所影響的10Be信號(hào)相互疊加，為了解決不同信號(hào)分離的難題，我們提出將黃土磁化率作為與氣候條件相關(guān)聯(lián)的10Be信號(hào)的代用指標(biāo), 建立新的分離方法成功突破因黃土10Be記錄的復(fù)雜性所導(dǎo)致的地磁場(chǎng)變化示蹤瓶頸(Zhou et al., 2010, Radiocarbon)。通過(guò)西峰和洛川兩個(gè)典型黃土剖面的10Be示蹤研究，證實(shí)黃土10Be記錄的B/M界線在古土壤層S7中(圖1)，這與海洋和冰芯沉積記錄的B/M界線位于MIS 19階段一致(Zhou et al., 2014, Geology)。解決了近20年關(guān)于海陸B/M界線地磁記錄不同步的爭(zhēng)議，為建立黃土可靠年代框架和改善海陸古氣候記錄對(duì)比提供了可靠時(shí)間標(biāo)記，進(jìn)一步確認(rèn)了中國(guó)黃土-古土壤序列氣候記錄的全球意義。同時(shí)指出地磁極性倒轉(zhuǎn)時(shí)期獲得的“原生”剩磁被后期疊加的磁信號(hào)所覆蓋，是導(dǎo)致古地磁記錄的黃土B/M界線與海洋記錄不一致的主要原因(Zhou et al., 2014, Geology; Kong et al., 2014, QI)。
圖1.西峰(左)和洛川(右) 黃土中B/M極性界線層位10Be示蹤結(jié)果及其與古地磁等記錄的綜合對(duì)比(Zhou et al., 2014，Geology)
(A) 磁偏角記錄，(B) 磁傾角記錄，(C) 磁化率曲線，(D) 黃土10Be濃度記錄, (E) 分離的10Be相對(duì)產(chǎn)率曲線, (F) 深海氧同位素綜合曲線(Guyodo and Valet, 1999). 灰色陰影給出了黃土中B/M極性界線的確切層位及時(shí)間范圍。
Geology刊物審稿專家認(rèn)為該工作“…Their use of 10Be is clever and convincing….(聰明和令人信服)”，“… an innovative and timely paper that resolves a long-standing problem …”(解決長(zhǎng)期爭(zhēng)議、創(chuàng)新且及時(shí)的工作)。Wang et al. (2014, QSR)引用該文指出: “Zhou et al. (2014)的最新研究提出黃土后期疊加剩磁很頑固，很難通過(guò)交變或熱退磁方法完全去除；通過(guò)10Be示蹤估算出B/M倒轉(zhuǎn)期間全球平均地磁場(chǎng)強(qiáng)度低于正常值的20%，持續(xù)時(shí)間為6000年”。上述成果發(fā)表后不久，周衛(wèi)健院士還應(yīng)邀在CCTV新聞?lì)l道做了有關(guān)地磁場(chǎng)極性倒轉(zhuǎn)及環(huán)境效應(yīng)的科普講座。
在開(kāi)展黃土10Be示蹤地磁漂移事件和極性倒轉(zhuǎn)事件的同時(shí)，根據(jù)10Be沉降過(guò)程與降水變化顯著相關(guān)的特點(diǎn)，首次利用黃土10Be重建了最近13萬(wàn)年黃土高原地區(qū)季風(fēng)降水曲線(圖7紅色曲線)，與亞洲石筍記錄良好對(duì)比并明確揭示出MIS 3階段季風(fēng)降水顯著增加(圖2)，提出了MIS 3階段季風(fēng)降水增加是受南北半球夏季太陽(yáng)輻射梯度驅(qū)動(dòng)的新觀點(diǎn)(Zhou et al., 2014，JGR)，為古降水定量重建研究提供了新途徑。JGR刊物審稿專家評(píng)審該工作時(shí)認(rèn)為“…a significant contribution to understanding the Asian monsoon dynamics on orbital time scale….(對(duì)軌道尺度亞洲季風(fēng)動(dòng)力學(xué)研究的重要貢獻(xiàn))”。
圖2.黃土10Be重建的最近13萬(wàn)年降水曲線與亞洲石筍、其他指標(biāo)重建結(jié)果及太陽(yáng)輻射等記錄的綜合對(duì)比(Zhou et al., 2014,JGR)。左圖：(a) 10Be 降水曲線，(b) 石筍氧同位素記錄(Wang et al., 2008)，(c) 磁化率重建結(jié)果，(d) 有機(jī)碳同位素重建結(jié)果(Ning et al., 2008)；右圖：(a) 10Be 降水曲線，(b) 深海氧同位素綜合曲線(Lisiecki and Raymo, 2005)，(c) 南極冰芯氧同位素記錄(Petit et al., 1999)，(d)北緯30O和南北緯30O太陽(yáng)輻射梯度曲線(Berger and Loutre, 1991)。
