中国北方大面积的风成沉积物,集中分布于黄河中游地区,厚度达几百米,形成壮观的黄土高原。第四纪沉积物由黄土层和古土壤层交替组成,其下伏一套砖红色的地层,由于地层出土三趾马化石,所以又称之为“三趾马红土”,后来命名为红粘土。上新世红粘土成因已经证明是风成沉积物。黄土高原毗邻亚洲内陆干旱区和青藏高原,同时受全球重要大气环流系统控制。夏季受东亚夏季风的影响,夏季风带来大量的水汽；冬季受西伯利亚高压控制,冬季风把亚洲内陆干旱区的粉尘带到黄土高原地区；且常年受西风的影响；同时,青藏高原的隆升对黄土高原形成和发展产生重要的影响。黄土—红粘土序列把陆地—海洋—大气系统联系起来,蕴藏着丰富的环境演变信息。第四纪黄土／古土壤序列,磁化率可以作为古夏季风代用指标,粒度(中值粒径)可以作为古冬季风代用指标,二者变化能够和深海氧同位素进行对比,所以中国黄土是与深海氧同位素、冰芯齐名三大古气候记录载体之一。学者最先研究是第四纪黄土沉积物,目前第四纪黄土／古土壤序列研究较成熟(包括磁学性质和古气候意义),晚第三纪红粘土研究较薄弱,需要加强磁学性质研究,挖掘古气候意义。加强晚第三纪红粘土研究,有助于理解亚洲内陆干旱化、青藏高原隆升、北极冰盖的发育和东亚季风演化等。本文选择佳县红粘土为研究对象,进行系统的环境磁学参数测量,结合非磁学手段(地球化学、磁选、X衍射等),综合分析红粘土磁性矿物的种类、磁畴分布、含量等磁学信息,探讨红粘土磁化率增强机制,以及磁化率变化能否作为古夏季风的代用指标的科学问题,试图分析为什么强发育红粘土获得比较低磁化率值,进而分析上新世红粘土记录的古气候演化。通过对佳县红粘土进行系统磁学参数研究,主要获得以下六点新的发现和认识：1、佳县红粘土磁性矿物种类与上覆黄土／古土壤序列类似,以亚铁磁性矿物为主(磁铁矿和磁赤铁矿),同时含有一定量的硬磁性矿物(赤铁矿和针铁矿,主要是赤铁矿)。红粘土含有大量超顺磁(SP)和单畴(SD)亚铁磁性矿物,通过King图定量分析,红粘土磁颗粒粒径大多数在0.2μm以下。强发育古土壤层磁颗粒粒径较细小,弱发育古土壤层和黄土层磁颗粒粒径较粗。强发育古土壤层含有较多的软磁性矿物,弱发育古土壤层和黄土层含有较多的硬磁性矿物。2、红粘土成壤过程中产生大量的细小亚铁磁性颗粒,且磁颗粒粒径恒定,这些细小磁颗粒导致磁化率值升高,红粘土磁化率增强机制与上覆黄土/古土壤序列类似。3、佳县红粘土序列,强发育和弱发育古土壤层磁性矿物种类一样,上覆的黄土层与古土壤层磁性矿物种类一样。高纬度西伯利亚和阿拉斯加,黄土层与古土壤层磁性矿物种类差异较大,黄土层含有较多的亚铁磁性矿物,古土壤层含有较多弱磁性铁的氢氧化物。红粘土磁化率增强机制与上覆黄土/古土壤序列类似,且成壤过程中产生磁颗粒粒径恒定,共同说明红粘土成壤环境与中国第四纪黄土/古土壤序列类似,与阿拉斯加、西伯利亚成壤环境不同。4、从空间上分析,黄土高原南北向6个剖面红粘土磁化率变化具有相似的趋势,且磁化率值自西北向东南方向逐渐增加,说明磁化率可以作为古夏季风的代用指标。从时间上分析,通过对红粘土与黄土/古土壤序列进行比较,红粘土序列中强发育古土壤层与弱发育古土壤层进行比较,发现强发育红粘土并非获得高磁化率,红粘土磁化率的变化不能够反映古夏季风的演化。其原因是红粘土与黄土/古土壤序列存在差异性,不能简单地运用第四纪黄土/古土壤序列气候与磁化率的转换函数来定量研究红粘土序列,需要获得红粘土序列气候与磁化率之间的转换函数,此时磁化率变化不仅从空间上而且从时间上,均可以作为古夏季风的代用指标。5、通过系统磁学参数分析发现,佳县红粘土序列自上而下,亚铁磁性矿物含量阶段性减少。亚铁磁性矿物含量控制磁化率的变化,所以亚铁磁性矿物含量减少是导致红粘土磁化率降低最主要原因。红粘土强成壤作用,且形成距今已有5～6Ma时间,促使不稳定磁赤铁矿向赤铁矿转化；随着深度增加/年代延长,成岩作用和铁氧化物老化作用导致磁信号衰减,这些因素可能导致亚铁磁性矿物含量减少。6、首次引入饱和等温剩磁的交变退磁(SIRMxmT)手段到红粘土研究中,此方法对样品中软磁性矿物与硬磁性矿物进行分离。自剖面底部到顶部,佳县红粘土的磁分离参数比值(SIRM100mT/SIRM、SIRM100mT/SIRM60mT、 SIRM100mT/SIRM30mT)具有逐渐减小的趋势,同时段深海氧同位素具有逐渐增大的趋势。磁分离参数长尺度逐渐减小的趋势,主要反映了上新世黄土高原地区干、冷化和古夏季风强度逐渐减弱。