白垩纪是中生代最后一个纪,始于145.5Ma前,结束于65.5Ma前,历经约80Ma,是中生代持续时间最长的一个纪,这期间发生了众多重大地质事件(大洋缺氧事件、大洋红色富氧事件、恐龙灭绝事件等),同时也是公认的地质历史中极端温室气候的典型代表时期,已被国际地球科学界视为研究地球系统科学的范例,被称为“白垩纪世界”。白垩纪无疑是一个独特的值得详细研究的地质时代,对于白垩纪气候的研究不仅能够为众多地质历史事件产生的原因提供一种可能的解释,而且在重塑气候历史以及预测未来温室效应变化等方面同样具有重要意义。对于白垩纪气候的研究,目前更多的集中于海洋沉积物的研究。陆相沉积物由于分布零散、存在沉积间断等原因研究相对较少,但陆相沉积物同海洋沉积物一样都蕴含重要的气候信息是全面研究白垩纪气候不可或缺的一部分。张掖彩色丘陵地层色彩旋回明显,作为早白垩纪时期具有良好的沉积连续性的陆相沉积序列,整个沉积厚度达到1000m左右,地层出露良好,是研究白垩纪气候变化十分难得的材料。本文选取张掖彩色丘陵南台子村剖面为研究对象,进行了详细的岩石磁学测量(常温磁学参数、磁滞回线和高温热磁曲线);色度参数测量(红度、黄度、亮度);粒度参数测量;碳酸盐含量测量;X射线衍射分析和小波分析,得出以下结论:(1)张掖彩色丘陵南台子村剖面红色地层沉积物以SD颗粒的赤铁矿为主要磁性矿物;黄色地层沉积物中的磁性矿物包括赤铁矿和针铁矿,并且以针铁矿为主;灰色地层沉积物中含有较多顺磁性矿物,主要的磁性矿物应为铁的硫化物。彩色丘陵颜色多变正是由于所含磁性矿物的差异(类型不同、含量不同)造成的。(2)张掖彩色丘陵南台子村剖面中红色地层代表干旱炎热的气候特点,灰色地层代表一种湿润的气候状态而黄色地层所处的气候属于一种由湿润向干旱转换的过渡阶段。由灰色地层到黄色地层再到红色地层,气候应该是由冷湿逐渐趋于炎热干燥的一个变化过程。(3)彩色丘陵中的红色和黄色地层属于地表氧化环境下的具有风成特征的沉积物,或许为尚未识别的一种白垩纪古土壤类型。灰色地层沉积物不具有风力搬运的粒度特征,应该属于还原环境下的湖相沉积。(4)白垩纪时期的气候并非是无变化持续温暖的稳定状态,通过对卫星影像提取的指标分析显示早白垩世存在六次干湿旋回变化;整个剖面磁化率值的分析显示下沟组-中沟组沉积的早白垩时期的气候存在多个干湿交替变化;对整个地层的磁化率指标的小波分析显示整个剖面存在明显的周期性,表现为一个强的主周期和若干个弱周期,可能代表了古气候不同尺度的周期变化。基于多种指标的各类分析结果均显示白垩纪早期气候波动变化比较频繁。