传统古地磁学方法揭示的78万年前发生的B/M地磁极性倒转界线在黄土和海洋沉积物中记录不同步的问题，引发了对中国黄土气候记录全球意义的质疑。黄土中的宇宙成因核素¹⁰Be记录为研究B/M地磁极性倒转界线层位提供了可能途径，但黄土¹⁰Be记录来源相对复杂，降尘、降雨等气候条件及地磁场变化所影响的¹⁰Be信号相互叠加，为了解决不同信号分离的难题，我们提出将黄土磁化率作为与气候条件相关联的¹⁰Be信号的代用指标, 建立新的分离方法成功突破因黄土¹⁰Be记录的复杂性所导致的地磁场变化示踪瓶颈(Zhou et al., 2010, Radiocarbon)。通过西峰和洛川两个典型黄土剖面的¹⁰Be示踪研究，证实黄土¹⁰Be记录的B/M界线在古土壤层S₇中(图1)，这与海洋和冰芯沉积记录的B/M界线位于MIS 19阶段一致(Zhou et al., 2014, Geology)。解决了近20年关于海陆B/M界线地磁记录不同步的争议，为建立黄土可靠年代框架和改善海陆古气候记录对比提供了可靠时间标记，进一步确认了中国黄土-古土壤序列气候记录的全球意义。同时指出地磁极性倒转时期获得的“原生”剩磁被后期叠加的磁信号所覆盖，是导致古地磁记录的黄土B/M界线与海洋记录不一致的主要原因(Zhou et al., 2014, Geology; Kong et al., 2014, QI)。

图1.西峰(左)和洛川(右) 黄土中B/M极性界线层位¹⁰Be示踪结果及其与古地磁等记录的综合对比(Zhou et al., 2014，Geology)

(A) 磁偏角记录，(B) 磁倾角记录，(C) 磁化率曲线，(D) 黄土¹⁰Be浓度记录, (E) 分离的¹⁰Be相对产率曲线, (F) 深海氧同位素综合曲线(Guyodo and Valet, 1999). 灰色阴影给出了黄土中B/M极性界线的确切层位及时间范围。

 

Geology刊物审稿专家认为该工作“…Their use of ¹⁰Be is clever and convincing….(聪明和令人信服)”，“… an innovative and timely paper that resolves a long-standing problem …”(解决长期争议、创新且及时的工作)。Wang  et al. (2014, QSR)引用该文指出: “Zhou et al. (2014)的最新研究提出黄土后期叠加剩磁很顽固，很难通过交变或热退磁方法完全去除；通过¹⁰Be示踪估算出B/M倒转期间全球平均地磁场强度低于正常值的20%，持续时间为6000年”。上述成果发表后不久，周卫健院士还应邀在CCTV新闻频道做了有关地磁场极性倒转及环境效应的科普讲座。

在开展黄土¹⁰Be示踪地磁漂移事件和极性倒转事件的同时，根据¹⁰Be沉降过程与降水变化显著相关的特点，首次利用黄土¹⁰Be重建了最近13万年黄土高原地区季风降水曲线(图7红色曲线)，与亚洲石笋记录良好对比并明确揭示出MIS 3阶段季风降水显著增加(图2)，提出了MIS 3阶段季风降水增加是受南北半球夏季太阳辐射梯度驱动的新观点(Zhou et al., 2014，JGR)，为古降水定量重建研究提供了新途径。JGR刊物审稿专家评审该工作时认为“…a significant contribution to understanding the Asian monsoon dynamics on orbital time scale….(对轨道尺度亚洲季风动力学研究的重要贡献)”。

图2.黄土¹⁰Be重建的最近13万年降水曲线与亚洲石笋、其他指标重建结果及太阳辐射等记录的综合对比(Zhou et al., 2014,JGR)。左图：(a) ¹⁰Be 降水曲线，(b) 石笋氧同位素记录(Wang et al., 2008)，(c) 磁化率重建结果，(d) 有机碳同位素重建结果(Ning et al., 2008)；右图：(a) ¹⁰Be 降水曲线，(b) 深海氧同位素综合曲线(Lisiecki and Raymo, 2005)，(c) 南极冰芯氧同位素记录(Petit et al., 1999)，(d)北纬30^O和南北纬30^O太阳辐射梯度曲线(Berger and Loutre, 1991)。