塔里木盆地南缘黄土粒度特征及其环境意义

黄土是地质时期沙尘天气形成的粉尘堆积物,其粒度特征记录了粉尘搬运过程中的古大气环流格局和古环境演化信息。本文对昆仑山北坡克里雅河支流的第5级阶地羊场黄土剖面进行了系统的粒度分析,结果表明,黄土粒度组成主要以粗粉砂和砂砾为主,分选较好;羊场黄土为塔克拉玛干沙漠的近源风成堆积,粒度指标主要指示沙漠范围和源区气候干旱程度;粒度结果的详细分析及其与全球其他记录的对比表明,塔里木盆地南缘气候在8.5~3.6 ka B.P.较为湿润稳定,3.6 ka B.P.以来气候急剧变干并出现大幅度波动的千年尺度突变事件,与其他地区古气候记录有较好的一致性。塔里木盆地南缘8.5 ka B.P.以来的气候变化具有季风模式和千年尺度气候振荡的双重特点,可能同时受低纬度亚洲季风和北半球高纬度地区气候的影响;太阳辐射减弱引起的亚洲夏季风衰退可能导致了3.6 ka B.P.以来盆地的干旱化,同时,受太阳辐射驱动的北半球高纬度地区的气候变化,可能通过增加西风环流的强度及其波动幅度,进一步加剧了3.6 ka B.P.以来塔里木盆地南缘气候的干旱化和不稳定性。     

中国北方部分地区黄土、沙漠沙、湖泊、河流细粒沉积物粒度多组分分布特征研究

通过对我国北方部分地区的黄土、沙漠沙、湖泊、河流细粒沉积物的粒度多组分分布特征系统研究后总结了其粒度分布特征及组分间差异,并提出了风成、水成沉积物成因类型的判别依据。认为:1)细粒沉积物粒度一般由多个组分叠加构成,表现为多组分粒度分布特征。2)黄土粉尘粒径以<70 μm的悬浮颗粒为主,粒度由粗、中、细三个组分构成。粗粒组分含量最高,其中值粒径与源区距离呈负相关,中粒组分百分含量与源区距离呈正相关。3)沙漠沙粒度由一个极其明显的粗粒跳跃组分构成,中值粒径一般位于100~300 μm,分选性极好。4)湖泊沉积物粒度分布最多可有6个组分(中值粒径:<1 μm,2~10 μm,10~70 μm,70~150 μm,150~700 μm,>700 μm),前4个组分属悬浮组分,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,分选性差。5)河流沉积物粒度分布曲线较复杂,其分布特征蕴含了水动力强弱信息。6)沙漠沙→黄土与河流沙→湖泊沉积物其优势组分的粒径均逐渐变细,但水成相对应组分比风成组分粒径要粗.     

末次冰期晚期半干旱环境下黄河阶地上的河流与风沙沉积交互过程

风沙与河流地貌过程的交互作用是半干旱环境典型的地表过程。位于半干旱区的黄河兰州至银川段,现代风沙与河流沉积过程相互影响剧烈,而该区域地质历史时期风沙与河流交互过程的沉积记录还鲜有报道。文章对该区域黄河二级河流阶地堆积序列(河道砾石-具水平层理砂层-沙丘砂-条带状粉砂)进行了详细的沉积学分析。结果表明,流水作用形成的水平砂层之上覆盖的厚2~3.8 m的沙丘,由成分均匀的极细砂和粗粉砂组成;发育块状结构,而未见流水沉积结构;为典型风成沙丘。其上覆盖的粉砂层,粒度组成与该地区砂质黄土有相似性,以粗粉砂颗粒为主;但其还含有少量的粘土和极细砂组分,分选差,且发育薄层条带状纹层(层厚约5~10 cm);为河漫滩环境下主要为风尘输入的颗粒在静水条件下沉降形成的河漫滩相沉积。风成沙丘的众数粒度值略小于下伏水平状河流砂众数粒度,而粗颗粒组分和细颗粒组分含量都略小于下伏河流砂,表明风成沙丘可能是由风力分选、搬运下伏河流砂,就地堆积形成。风成沙丘与下伏河流砂的主量元素组成基本一致,而与该区域物质来源于较大范围的风成砂黄土主量元素的组成相差较远,也表明该阶地堆积序列中发育的风成沙丘物质来源于局地下伏的河流砂层。光释光年代测试的结果表明,风成沙丘堆积于距今约21~16 ka期间,而上覆河漫滩堆积于距今约14~13 ka期间。末次盛冰期,干旱气候和强劲的冬季风导致早期河漫滩上发育风成沙丘,而随后的冰消期夏季风的加强和相对暖湿的气候,使得末次盛冰期形成的沙丘被河漫滩沉积覆盖。该区域黄河二级阶地由辫状河砾石(夹砂透镜体)-河漫滩砂-风成沙丘-河漫滩粉砂构成的沉积序列是该区域末次盛冰期以来风沙与河流交互作用形成的良好记录,反应了半干旱地区地表过程(风沙和河流交互)对气候环境变化的响应。     

中国黄土的物质来源及其粉尘的产生机制与搬运过程

长期以来,黄土高原的物质来源被笼统认为来自包括西北三大内陆盆地(准噶尔、塔里木、柴达木)在内的广阔的沙漠、戈壁地区,而且中国黄土被看作“沙漠”黄土的典型代表。但我们最新的研究揭示出,源自准噶尔和柴达木盆地的粉尘主要由低空气流搬运,受下风方向的山脉阻挡,就近堆积成山麓黄土。源自塔里木盆地的粉尘如果被近地面风搬运,则不可能移出盆地,而是堆积在昆仑山北麓,但如果被飙升到高空,则被西风急流携带,移出盆地而降落在北太平洋地区,无论哪种情况,该盆地的粉尘都不可能对黄土高原有重要贡献。因此,西北三大内陆盆地并非黄土高原的重要物源,而蒙古国南部及与之相邻的包括巴旦吉林、腾格里、乌兰布和、库布其、毛乌素等在内的戈壁、沙漠地区才是黄土高原的主要物质来源区,且主要由近地面风(基本在3000m以下)从上述戈壁、沙漠地区搬运而来。中国黄土并不能简单看作“沙漠”黄土,包括冰川研磨作用、山体剥蚀作用、山前冲洪积作用等在内的“高山过程”,才是产生大量粉土级物质的原因,戈壁、沙漠、黄土的带状分布,只不过是近地面风对山前冲、洪积物质的风力分异而已。     

黄土高原晚上新世红粘土粒度的空间变化

对黄土高原由北到南 6个地点的晚上新世红粘土样品进行了常规粒度测量和化学提取的石英样的粒度测量。红粘土全样和石英样的平均粒径由偏北到南逐渐变细,粗颗粒含量也逐渐减少,表明红粘土可能是由偏北低空风而不是高空风搬运而来的。 3.6～ 2.6MaBP红粘土粒度与其上覆风成黄土粒度的空间变化具有可比性,但变化幅度较小.     

西宁的黄土研究

根据古地磁，磁化率，粒度和重矿物分析及电镜扫描石英砂表面特征等测试手段的综合研究，西宁地区的黄土何分出林Ｓ０到Ｌ１７的连续黄土－古土壤序列。它包括全新世黄土，马兰黄土，离石黄土和午城黄土，形成的时间为１．２ＭａＢ．Ｐ。黄土粒度粗，且含有两个风成细砂分层。重矿物以不透明矿物，角闪石为主，次为绿泥石，锆石和金红石等。     

成都平原红土堆积的风成成因证据

成都平原地区的红土剖面一般由3部分构成,自上而下分别为成都粘土层、网纹红土层、河流相砂砾石层.文章对位于成都双流的胜利红土剖面样品的粒度、石英颗粒表面形态以及稀土元素分布模式进行了系统分析,并将研究结果与甘孜地区的典型黄土样品进行了对比.结果表明,红土剖面中的成都粘土、网纹红土层是以具有风成特性的细颗粒物质为主,并且其粒度分布及粒度参数特征与甘孜地区典型风成黄土样品非常相似,而与该剖面中下伏的河流相样品有很大不同.成都粘土及网纹红土样品的石英颗粒与甘孜黄土及北方黄土一样,大多数都呈不规则的棱角状、次棱角状.红土堆积的稀土元素分布模式与甘孜黄土也非常相似.所有这些证据都表明成都平原红土剖面中的成都粘土及网纹红土层属于风成成因.本次分析结果结合以前的研究表明,第四纪中期整个长江流域的环境状况发生了很大变化,主要表现为冰期时植被覆盖率的大幅度降低,而青藏高原在此时期的快速隆升可能是形成该区环境变化的直接原因.     

中国风成黄土及其形成下限研究

“中国岩漠·砾漠·沙漠·黄土分布与主风向关系图”显示西北地区的第四纪黄土堆积是以风力为主的综合因素所形成，即就地起沙，近沙成土，一定地域的黄土在物源上隶属于一定地区的沙漠。黄土高原及新疆天山、昆仑山北麓的黄土地层结构的综合对比研究表明，典型风成黄土在不同地域和不同地貌单元上最早开始堆积的层位基本上是一致的，即均始于所有黄土剖面中的下粉砂层（Ｌ＿（１５））。该层以下的第四纪沉积类型因地而异，为非黄土沉积（湖相、冲洪积相及火山岩相等）。由黄土高原各代表性剖面的磁性地层学研究及新疆于田黄土下伏的安山玄武岩的同位素年龄测定获得黄土层开始堆积的时代为早更新世晚期，约１．２ＭａＢ．Ｐ。风成黄土的开始堆积是与黄土南缘各造山带（昆仑山、天山、祁连山及秦岭等）强烈的新构造隆升并产生区域环境效应有成因联系。这一更新世早期的事件层位得到了古生物学、新构造学、地貌学及地外物体高速撞击地球表面所产生的玻璃陨石等事件的佐证。     

湖泊沉积物中风成和水成组分定量判据的初步研究———以青海湖为例

对青海湖沉积物进行物质来源进行聚类分析, 并对周边风成黄土与现代湖泊表层沉积物进行粒度分析, 在此基础上, 以青海湖周边典型风成黄土作为风成组分端元, 以青海湖表层沉积物作为水成组分端元, 首次利用已知端元的粒度分布特征对青海湖沉积物中典型粒度分布进行拟合, 进而估算了其中风成和水成组分的比例。结果表明, 青海湖沉积物粒度分布特征可分为三大类:1.水成组分占主导; 2.风成组分占主导(风成黄土主导); 3.两者以不同比例混合。希望此方法能成为未来湖泊沉积物中不同组分的定量判据和古环境的解读提供新途径。      

山东青州地区黄土的粒度组成及成因分析

在鲁中山地北侧的山间谷地及山麓地带广泛发育厚度不一的黄土堆积。对该区青州傅家庄黄土剖面进行了系统的粒度分析, 并与黄土高原的第四纪黄土-古土壤、北京现代降尘、剖面附近的河流相样品进行了对比。结果表明, 青州黄土的粒度分布特征与北京现代降尘、黄土高原黄土非常相似, 与河流相样品则有很大的不同; 在整个序列中, 青州黄土粒度变化与黄土高原典型的风成黄土、古土壤一致, 黄土层颗粒粗, 古土壤层颗粒细。上述结果从沉积学的角度为青州黄土风成成因提供了证据。青州黄土的粒度组成特征及前人的研究表明, 青州黄土主要来源于沉积区以北的黄泛平原和莱州弯等地出露的海相地层, 其次是高空气流携带的西北内陆的远缘粉尘。      

海南岛东北海岸风沙沉积的光释光年代学意义

选取海南岛东北部JSD2和PQR2两个典型海岸沙质沉积剖面进行研究,共采集10个测年样品和89个指标分析样品,在室内进行了光释光（OSL）测年和粒度分析。结果表明:1）JSD2和PQR2剖面砂样以中细沙为主,粒度众数在225~400 μm之间。风沙沉积后受化学风化作用呈现淡红棕色至红棕色;2）JSD2剖面OSL年龄范围为（2.20±1.09）~（9.89±1.65） ka,属于全新世风沙沉积;PQR2剖面年龄范围为（3.41±0.78）~（22.50±1.07） ka,上部为全新世风沙沉积,下部为末次冰期和晚冰期的老红砂层;3）综合海南岛和华南其他海岸沙丘、海岸风沙年龄数据分析,研究区全新世海岸风沙沉积年代序列可划分为10.5~6.0 ka B.P.和6.0 ka B.P.以来两个阶段,华南热带与亚热带海岸风沙活动趋势基本一致。     

五十万年来毛乌素沙漠的变迁

对沙漠-黄土边界带的古风成砂-黄土-古土壤序列的研究表明，毛乌素沙漠至少在0.5MaB.P.就已出现，但也并非从其出现之初就持续至今。沙漠-黄土边界带的风成沉积所记录的沙丘活化和固定的多次转变是第四纪时期毛乌素沙漠对气候振荡响应的结果。五十万年来，沙漠-黄土边界带的石峁剖面记录了13层古风成砂，代表了13次沙漠大规模的南侵。沙漠的南侵不仅可以发生在冰期鼎盛之时，同样也可以发生在间冰期中的寒冷气候幕出现之时。此外，鉴于沙漠-黄土边界带具有气候敏感性的特点，石峁剖面的地层记录还表明了第四纪时期不仅有冷期与暖期的多次旋回，而且冷期和暖期发生时还有次一级的气候波动。     

Geochemical and isotopic studies of aeolian sediments in China

The Sr and Nd isotopic, rare earth element (REE) and major element compositions, together with mineral and grain‐size proportions, are reported for aeolian loess deposits and desert sands from several Chinese localities. The study was carried out in order to examine regional variations in the isotopic and geochemical features of these aeolian sediments, and to constrain the provenance of Chinese loess. Samples include loesses from the Tarim and Junggar basins and desert sands from the Taklimakan desert in north‐west China, loess from the Ordos area and desert sands from the Tengger and Mu‐us deserts in north‐central China, as well as loess and desert sands from the Naiman area, north‐east China. REE distributions show minimal variation among the Chinese loess deposits, whereas those for the desert sands show regional variations. New isotopic data document a latitudinal variation in Sr and Nd isotopic features for the loesses and desert sands. The Naiman and Junggar loesses have distinctly lower ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios and higher ε_Nd(0) values than the loesses from the Tarim Basin, the Ordos area and the Loess Plateau. Among the desert sands, the Naiman samples have higher ε_Nd(0) values than the Taklimakan, Tengger and Mu‐us samples. Isotopic data suggest that loesses of the Loess Plateau were supplied from the Tarim Basin loesses and Taklimakan Desert sand, and that the Naiman loesses were supplied from the Junggar Basin loesses. The latitudinal variation in the loesses and desert sands may be partly explained by isotopic variations reported previously for moraines from the Tianshan and west Kunlun Mountains, which are possible sources for the loesses and desert sands. These inferences on the provenance of the loesses and desert sands are consistent with the dust transport pattern over East Asia.     

中国东部陆架黄土成因的新探索

晚更新世末期出露了的陆架平原成为北半球沙漠带的最东端,并在那里出现了面积不等的沙漠一黄土堆积系列。许多研究者已经发现陆架沙漠－黄土堆积群中普遍含有有孔虫、放射虫、海绿石和粒度组成较粗等特点,大多数黄土沉积都属于近源沉积,真正能随高空气流进行洲际输送的黄土物质,是一些非常细粒的尘埃。中更新世期间,苏北宿迁一带的第三纪紫红一红色粘土就已经出露地表,并经常受到风暴的侵蚀。当紫红－红色粘土被搬运到丘陵一带时,就形成了下蜀土沉积;当它落在湖相环境时,就形成了岩芯中所见到的杂色粘土。因此,下蜀土也属于近源沉积。     

末次间冰期以来沙漠-黄土边界带移动与气候变化

位于现代季风区边缘的沙漠－黄土边界带，具有高度不稳定性。末次间冰期以来历经多次北进南退移动和暖湿、冷干变化。依据古风成砂－黄土－古土壤叠覆更替的沉积序列和磁化率等气候代用指标分析，对末次间冰期以来，尤其是特征时期边界带的位置进行了讨论。其中，盛冰期时移动幅度最大，南界可能达３０°Ｎ左右；末次间冰期和全新世气候鼎盛期最靠西北，南界在古长城以北。全球冰期－间冰期波动导致的气候变化以及东亚冬夏季风强弱变化是控制边界带移动和气候变化的根本因素。     

克里雅河沿线沙丘沉积物石英砂表面特征分析

对沙漠内部典型河流沿线沙丘石英颗粒表面微形态特征的系统研究尚少。沿塔里木盆地南缘克里雅河下游丹丹乌里克、喀拉墩、圆沙古城、北方墓地及其北部塔里木河一带的沙丘顶部采到5件表沙样品。扫描电镜观察172颗经能谱挑选的石英颗粒表面微形态,筛析法测定5件样品的粒度。结果表明:1）丹丹乌里克样品以极细沙为主,其余均以细沙为主,各样品几乎不含黏土;2）样品磨圆度特征以次棱和次圆状为主,圆状很少,未见棱状特征,次棱状与次圆状特征之间消长关系显著,沙漠南北边缘样品的次棱状特征出现频率较腹地高;3）颗粒中V形坑频率呈现出沙漠边缘较高腹地低的特征,而沙漠边缘的化学作用结构特征低于腹地。石英砂表面特征结构以机械作用为主,同时伴生化学环境作用特征,可认为克里雅河下游沙物质包括了河流、冰川与戈壁成因及风输送而来的颗粒;颗粒表面特征总体新鲜,沙丘应较年轻。纵穿塔克拉玛干沙漠沉积物样品的表面微形态观察与粒度测定,为该地区沉积环境分析与沙丘砂溯源研究增添了新数据。     

Luminescence dating of sand–loess sequences and response of Mu Us and Otindag sand fields (north China) to climatic changes

The sand–loess transition zone in north China is sensitive to climate change, and is an ideal place to investigate past environmental changes. However, past climate change at millennial–centennial timescales in this region has not been well reconstructed because of limited numerical dating. Alternations of sandy loam soils with aeolian sand layers in the Mu Us and Otindag sand fields, which lie along the sand–loess transition zone, indicate multiple intervals of dune activity and stability. This change is probably a response to variations of the East Asian monsoon climate during the late Quaternary. The single aliquot regeneration (SAR) optically stimulated luminescence (OSL) dating protocol, which has been successfully applied to aeolian deposits worldwide, is applied to these two sand fields in this study. The OSL ages provide reliable constraints for reconstruction of past climate changes at suborbital timescale. Sections in both sand fields contain aeolian sand beds recording millennial‐scale episodes of dry climate and widespread dune activation, including episodes at about the same time as Heinrich Event 5 and the Younger Dryas in the North Atlantic region. These results demonstrate the potential of aeolian sediments in semi‐arid north China to record millennial‐scale climatic events, and also suggest that dry–wet climate variation at the desert margin in China may be linked to climatic change elsewhere in the Northern Hemisphere, through atmospheric circulation. This article was published online on 27 November 2008. An error was subsequently identified. This notice is included in the online and print versions to indicate that both have been corrected (16 December 2008). Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

末次冰期苏北平原和东延海区的风尘黄土沉积

长江三角洲北翼苏北平原和东延海区，晚更新世晚期顶部地层普遍为一层暗绿色至黄褐色的硬质粘土层。本文通过对苏北平原硬质粘土层与西部丘陵区下蜀黄土的地层对比以及粒度、地球化学、矿物组合、微体古生物和抱粉、石英颗粒表面电子显微镜扫描、^１４Ｃ测年等实验分析的综合研究，讨论了其成因和年代问题，指出该硬质粘土层为末次盛冰期风尘黄土堆积物经次生变化而演变形成，同期的风尘黄土在黄海、东海海底和陆架区也有堆积，为下蜀黄土在东部平原区和海区的延续。     

末次冰期以来中国季风区西北边缘沙漠演化研究

我国季风区西北边缘的沙漠是全球中纬度敏感带的重要组成部分.本文选取区内的毛乌素沙地、共和沙地和腾格里沙漠,通过对末次冰期以来地层年代学、沉积相和地层空间分布的研究,重点探讨了末次冰期和全新世时期两个特征时段的沙漠演化.其中末次冰期是沙漠的持续发展、扩张期,奠定了沙漠的空间格局;全新世早期沙漠总体趋于固定、缩小,中期沙漠大部处于固定、缩小状态,晚期沙漠有所扩大,但未达到末次冰期的最大规模.     

Regional lithofacies and pedofacies variations along a north to south climatic gradient during the Last Glacial period in the central Loess Plateau,China

Five lateral sand–loess–palaeosol continua occur within the last glacial sediments of the central Loess Plateau of China along a 500 km north to south climatic gradient. The continua shift southward or northward in concert with desert expansion or contraction, respectively. Lateral lithofacies (desert sand to loess) variations are evident at the north end of the gradient and follow Walther's Law of the correlation of facies. Lateral pedofacies (loess to palaeosol) variations are present near the south end of the gradient, where the climate was warmer and wetter. The lateral stratigraphic changes from sand to loess or loess to soil are driven by variations in the rate of sedimentation along a climatic gradient.Vertical stratigraphic profiles at the north end of the gradient reveal alternating sand and loess beds. In contrast, alternating loess and palaeosols occur within the same stratigraphic interval in the southern Loess Plateau, where dust accretion rates were lower. However, in high resolution studies of climate change vertical profiles of alternating loess and palaeosols (especially weak palaeosols) may not reflect regional or global climate change. Alternating loess and weak palaeosols may reflect local variations in the balance between the rates of dust accretion and pedogenesis. Local fluctuations in either of these rates could result in the presence of time equivalent loess and palaeosols at high resolutions. Thus, some of the high resolution loess-palaeosol alternations may reflect local climatic variation rather than global or hemispherical climate change.