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黄土-古土壤序列形成发育过程复杂,其成土作用与沉积作用同步进行而有别于传统土壤发生过程,对其铁的迁移和转化了解不清。铁同位素组成分析能够明确土壤铁元素迁移的方向,揭示铁的迁移机理,更准确详尽地反映成土过程中铁的迁移和转化信息,为深入研究土壤发育过程提供新的研究手段。为此本研究以中国东北典型黄土-古土壤序列及不同形态铁锰新生体为研究材料,综合运用土壤学、地球化学和第四纪地质学的研究方法,采用不同形态铁组成分析、铁同位素组成分析、微区X射线荧光面扫分析（μ-XRF）、微域矿物组成分析（TESCAN Intergrated Mineral Analyzer,简称TIMA）等,结合基本理化性状,明确了典型黄土-古土壤序列中不同形态铁的组成特征,系统分析了地层、微域、铁锰新生体尺度铁同位素组成特征。研究结果:（1）表明典型黄土-古土壤序列形成过程中铁迁移有限而转化频繁。典型黄土-古土壤序列中全铁含量（Fet）介于42.98～62.41g/kg,硅酸盐结合态铁含量（Fer）介于18.91～37.97g/kg,游离铁含量（Fed）介于16.43～31.50g/kg,晶质铁含量（Fed-Feo）介于15.79～30.75g/kg,活性铁含量（Feo）介于0.34～0.80g/kg;铁游离度介于33.15%～59.76%,铁活化度介于1.91%～3.90%,铁晶化度介于96.10%～98.09%。全铁以硅酸盐结合态铁（60.38%）为主,非硅酸盐结合态铁中以晶质铁为主,铁晶化度高达97.54%。全铁含量随土壤深度的变化幅度小（变异系数为8.96%）指示铁在剖面内的迁移有限,说明全铁能够反映沉积物的母质特征;而其他不同形态铁含量变化较大,表明铁主要通过价态和形态的转化响应了古气候的变化,古土壤层内全铁、游离铁、活性铁和晶质铁含量均呈现累积增加的趋势,而硅酸盐结合态铁含量呈现减少的趋势;黄土层与古土壤层的趋势相反,古土壤层中的全铁、游离铁、活性铁和晶质铁的含量高于黄土层。所以土壤中不同形态铁及其比值能够指示土壤的发育程度,剖面内全铁含量的小幅度变化归因于土壤发育过程而非沉积过程。（2）明确了典型黄土-古土壤序列的铁同位素组成特征。典型黄土-古土壤序列地层尺度δ56Fe介于0.097±0.035‰～0.167±0.010‰;其中,黄土层δ56Fe（0.126±0.030‰～0.167±0.010‰）高于古土壤层（0.097±0.035‰～0.149±0.013‰）。黄土与古土壤的铁同位素组成存在差异,但均接近大陆火成岩的铁同位素的平均水平,分馏不显著。δ56Fe与全铁的含量呈显著的负相关关系（R~2=0.45,P＜0.05）。硅酸盐结合态铁中富集重铁同位素,游离铁中富集轻铁同位素,铁转化过程中铁同位素分馏明显。微域尺度δ56Fe介于0.048±0.01‰～0.168±0.03‰,δ56Fe的变异幅度明显大于地层尺度。随着土壤深度增加,微域尺度铁淋失区δ56Fe（0.119±0.04‰～0.168±0.03‰）明显高于铁富集区（0.048±0.01‰～0.096±0.04‰）。淋失区富集重铁同位素,呈现出一定程度的分馏。不同程度铁淋失区和铁富集区的δ56Fe,呈现出高度淋失区＞低度淋失区＞低度富集区＞高度富集区,主要受到铁迁移过程中轻铁迁移量影响,铁迁移量越大,铁迁移区的铁同位素组成越重,相应的铁富集区铁同位素组成越轻。铁锰新生体尺度,黄土基质的δ56Fe平均值为0.154±0.04‰,系统富集重铁同位素;铁锰胶膜的δ56Fe平均值为0.066±0.03‰,系统铁同位素组成偏轻;0.5-1mm的铁锰结核平均δ56Fe为-0.564±0.03‰,1-2mm的铁锰结核平均δ56Fe为-0.673±0.03‰,结核中显著分馏且富集轻铁同位素。黄土-古土壤序列中不同形态铁锰新生体的δ56Fe呈现出黄土基质﹥铁锰胶膜﹥0.5-1mm铁锰结核﹥1-2mm铁锰结核的变化规律。同时,也明确了地层、微域、铁锰新生体尺度系统采样方法（SMI）,能够揭示黄土-古土壤序列铁同位素组成特征。（3）揭示了典型黄土-古土壤序列的铁同位素分馏机理以及铁迁移与转化的动态过程。黄土-古土壤序列的多孔系统基质在土壤干湿条件变化下,氧化还原铁泵驱动了微域铁的转化（活化与老化）与毫米级迁移。随着铁迁移量的增加,转化过程的频繁发生,引起铁同位素的分馏,形成黄土基质-铁锰胶膜-0.5-1mm铁锰结核-1-2mm铁锰结核的轻铁逐渐富集的分馏梯度。氧化还原更替越为频繁,铁泵的驱动力越大,致使铁迁移量越大,伴随轻铁同位素迁移量越大,直至形成铁锰结核时,铁同位素分馏显著。铁迁移与转化主要发生在微域范围内,铁同位素分馏主要出现在铁锰胶膜及铁锰结核等新生体富集特征明显的古土壤层微域内。而地层尺度主要体现了不同形态铁之间的转化而引起铁同位素的变化,系统偏重,未能呈现出铁的微域迁移分馏特征。（4）进一步探讨了典型黄土-古土壤序列铁组成的环境指示意义。铁游离度详细地记录了千年时间尺度的气候波动信息,与深海氧同位素较好的对应,能够用于补充磁化率,更准确地恢复千年时间尺度东亚夏季风变化。典型黄土-古土壤序列多孔隙的基质系统中,铁同位素分馏主要受土壤干湿交替的影响,成土过程中铁毫米级的还原溶解迁移与转化,记录了百年尺度内气候条件及表生过程氧逸度变化,但与降水量之间不是简单的线性关系,有望成为古环境解译的补充指标。