中国黄土剖面趋磁细菌的组成特征与生态意义

选择中国的黄土-古土壤序列的超磁细菌作为研究对象，以透射电镜、扫描电镜、生化实验和有机地球化学方法先后研究了从黄土地区陕西段家坡、甘肃西峰以及陕西洛川富集的趋磁细菌，结果表明，虽然趋磁细菌在黄土和古土壤层的形态有所差异，但它们均由细胞膜、细胞质和沿长轴排列的磁小体与气泡组成，在适宜的条件下它能生长出较多的磁小体。磁小体由氧化铁组成，并可从体内排出，使环境中部分Fe^2 转变为Fe^3 ，促使地层磁化率增高，尤其在古土壤层段，中国黄土剖面中趋磁细菌的产量是地表温度、湿度、pH、铁含量的函数，与湖沼中的趋磁菌相比，它在菌体形态、磁小体的数量与排列方式上有很大差距，因而中国西北黄土地区的趋磁细菌是典型的生态物种。     

黄土剖面中趋磁细菌及其磁小体的初步研究

从中国西安市附近段家坡黄土剖面分离到微好氧性的趋磁细菌，经透射电子显微镜Ｈ－７０００ＦＡ和Ｈ－６００ＳＥＭ／ＥＤＡＸ－ＰＶ９１００型分析，黄土层（Ｌ１）中仅发现弧形菌，数量少，每个菌体含２个磁小体；古土壤层（Ｓ０和Ｓｉ）含有大量杆状菌，每个菌体有１５个以上的磁小体，沿细菌长轴呈两排链状排列，且具有向南磁极游动的习性，Ｘ射线能谱分析表明，磁小体中具有高丰度的Ｆｅ和Ｃｏ。趋磁细菌中磁小体的数量在古土壤     

中更新世以来哈尔滨黄土有机碳同位素组成及其古气候意义

研究黄土-古土壤序列有机碳同位素组成与古植被和古气候的关系,对于重建第四纪环境变化过程有重要意义。然而,东北地区黄土有机碳同位素组成的研究尚未展开。本文对哈尔滨荒山岩芯开展了黄土-古土壤序列的有机碳同位素组成和磁化率分析。结果表明,中更新世以来有机碳同位素组成在古土壤层和黄土层的均值分别为–24.8‰和–25.1‰,整体上古土壤层有机碳同位素组成较黄土层偏正,而S0和S2古土壤层相对偏负。利用端元法恢复过去C_3/C_4植物的相对丰度,揭示出中更新世以来研究区C_3植物占绝对优势地位。通过与海面温度和深海氧同位素以及东北地区赤峰黄土的有机碳同位素进行耦合对比,发现荒山岩芯的有机碳同位素组成变化与温度呈正相关,表明温度是植物碳同位素组成变化的主控因素。然而在某些间冰期时期,比如S0、S2层以及S3古土壤层中部,降水可能成为主要因素。上述研究表明东北地区植物生长对气候响应具有复杂性。这些认识对于理解哈尔滨地区C_3植物的生长因子具有重要的借鉴意义。     

新疆尼勒克黄土岩石磁学特征及变化机制研究

新疆黄土与黄土高原黄土相比,无论在物源还是后期成土环境方面都存在较大差异,因此二者的磁学特征有所不同。本文选取伊犁尼勒克地区的一个黄土-古土壤剖面进行了系统的岩石磁学及粒度研究。实验结果表明尼勒克剖面中磁性矿物具有以下特征:1)以亚铁磁性矿物磁铁矿和磁赤铁矿为主,并含有一定量的反铁磁性矿物赤铁矿和针铁矿;2)各黄土层成壤作用弱,磁性矿物以原始输入的粗颗粒MD和PSD为主。PS_1古土壤层成壤作用强,以细颗粒SD为主。弱发育古土壤层PS。既包含SD颗粒,又有粗颗粒。各地层均不含SP颗粒;3)PS_1古土壤层原始含铁矿物输入量略低于黄土高原地区,其他各地层均高于黄土高原地区,但受成土作用及其他因素影响,剖面中亚铁磁性矿物含量远低于黄土高原黄土-古土壤层。PS_1古土壤层成壤作用强,在新疆地区较为少见,但其磁化率却低于各黄土层,说明尼勒克黄土-古土壤磁化率变化机制与黄土高原地区不同。古土壤层原始输入含铁矿物的量较黄土层低,但原始含铁矿物只是影响剖面磁化率变化的原因之一。PS_1古土壤层在沉积后期受到间歇性水流作用,成土成因的强磁性SP磁铁矿/磁赤铁矿颗粒遭受破坏并转化为赤铁矿,导致PS_1古土壤层磁化率的急剧降低,并使该层赤铁矿的相对含量增加。     

陕西长武黄土剖面L3～S6土层渗透性研究

根据渗水实验、孔隙度、粒度、磁化率测定,研究了长武黄土剖面L3～S6土层的渗透性及其成因.研究结果表明,L3,L4,L5和L6黄土层渗透性较强,稳定入渗速率较高,它们的渗透系数变化在0.57～1.06mm/分之间,4层平均为0.75mm/分;S3,S4,S5,和S6古土壤渗透性较弱,稳定入渗率较低,它们的渗透系数变化在0.18～0.71mm/分之间,4层平均为0.44mm/分.红色古土壤达到稳定入渗率的时间一般比黄土层要长;黄土层的平均空隙度比红褐色古土壤高,渗透性强,粒度成分较粗,黄土层比红褐色古土壤层更利于构成含水层;红褐色古土壤层粒度成分细,空隙度低,渗透性弱,比黄土层利于形成隔水层.长武第4层古土壤厚度小,纵向裂隙发育强,入渗速率较大,不易形成隔水层.磁化率、粘粒含量资料表明红褐色古土壤层与黄土层渗透性、含水空间和隔水性的差异主要是当时气候冷干和温湿交替变化的结果.     

罗马尼亚第四纪黄土沉积的岩石磁学特征及成土模式探讨

欧洲罗马尼亚发育着典型的第四纪风积黄土-古土壤地层,通过对Mircea Voda剖面黄土-古土壤样品进行磁化率、频率磁化率、非磁滞剩余磁化强度、等温剩磁、热磁曲线和磁滞回线等岩石磁学参数测试分析,发现罗马尼亚Mircea Voda黄土-古土壤序列磁化率曲线形态与中国黄土高原中部西峰黄土极为相似;而且所含磁性矿物种类也很相似,主要以亚铁磁性矿物(磁铁矿和磁赤铁矿)为主,也含有反铁磁性矿物(赤铁矿和针铁矿).罗马尼亚Mircea Voda黄土与中国西峰黄土有相似的成土模式,成土过程都是在干旱氧化环境中进行,磁化率与成土作用基本成正相关关系.磁化率在成土弱的黄土层中获低值,在成土强的古土壤层中获高值,反映冰期、间冰期旋回在全球范围内对气候影响的一致性.成±过程粒度小的超顺磁(SP)和单畴(SD)亚铁磁性矿物相对含量的增加是罗马尼亚Mircea Voda剖面古土壤磁化率增强的主要原因.罗马尼亚Mircea Voda黄土的磁化率数值整体低于中国西峰黄土的值,物源的差异以及罗马尼亚气候的水热不同期使得古土壤发育弱于中国黄土,以及地下水对剖面底部土壤层的淋溶作用,可能是造成Mircea Voda黄土磁化率低于西峰黄土的原因.     

西安地区黄土含水率变化特点

通过对西安地区黄土剖面的野外观察、颗粒分析和含水率的测定 ,系统地研究了黄土层含水率的变化特点 ,初步认识到在同一黄土剖面上 ,黄土含水率从上到下呈波动变化 ,其峰值位于古土壤层内 ,而波谷处于黄土层内 ,并呈波动增加的趋势。在具有结核层的黄土层中 ,其含水率从上部到下部呈由大变小再变大的趋势 ,其峰值位于结核层之上 ,CaCO3 结核层具有隔水作用 ;在古土壤层中 ,从上向下 ,其含水率呈由小变大再变小的规律 ,其峰值出现在古土壤的中、下部位 ,即粘土化最强的部位。土壤质地是决定含水率大小的重要因素 ,在包气带中 ,黄土含水率的变化与粘土颗粒含量具有明显的正相关关系。     

黄土沉积中红光／反射光亮度值变化及古气候意义

第四纪黄上沉积的一个最直观的野外现象是黄色的黄土层与红色的古土壤层相间排列,在我国黄土高原,完整的黄土沉积具数十层古土壤。大量研究表明,黄土层堆积于干冷的冰期,古土壤则堆积于温湿的间冰期。冰期一间冰期旋回过程中,大气温度可随之作大幅度的波动。而土壤学...     

黄土沉积中红光/反射光亮度值变化及古气候意义

第四纪黄上沉积的一个最直观的野外现象是黄色的黄土层与红色的古土壤层相间排列,在我国黄土高原,完整的黄土沉积具数十层古土壤。大量研究表明,黄土层堆积于干冷的冰期,古土壤则堆积于温湿的间冰期。冰期一间冰期旋回过程中,大气温度可随之作大幅度的波动。而土壤学...     

土耳其Nallihan黄土-古土壤岩石磁学特征及其环境意义

黄土广泛分布在东欧和西亚地区,但位于欧亚大陆连接地带的土耳其未见风积黄土的报道,本文对位于土耳其首都安卡拉西北的Nallihan新发现的黄土-古土壤剖面进行系统的环境磁学研究,结合粒度参数和稀土元素指标,讨论土耳其黄土的成因和磁化率变化机制.研究结果显示:土耳其Nallihan S0～L3黄土剖面与典型风积的西伯利亚和中国西峰黄土的粒度特征图形态相似4暗示它们的成因相似性;稀土分配模式与黄土高原黄土基本一致,为上地壳平均值,指示了风积黄土在搬运过程中经过充分混合,整个剖面上下稀土模式分配高度吻合,说明研究区黄土堆积期间物源区相对稳定.热磁和磁滞分析表明样品的主要载磁矿物是亚铁磁性矿物磁铁矿/磁赤铁矿.该剖面磁化率在古土壤获得高值,在黄土层获得低值,磁化率与成土作用和指示细颗粒磁性矿物贡献的xfd％、xARM正相关,说明成土作用生成的细颗粒亚铁磁性矿物是磁化率增强的主导因素,土耳其黄土剖面磁化率总体上低于中国黄土高原地区黄土.该黄土剖面中有一层古土壤层S2,其顶部覆盖一层砾石层,说明在该间冰期发生过洪水作用,将高坡风化的砾石层冲到土层中堆积下来,在该砾石层之下的古土壤层,磁化率降低,可能与该时期土壤层湿度大,形成湿润氧化环境,导致部分强磁性的超顺畅/稳定单畴(SP/SSD)颗粒磁性矿物转化为弱磁性矿物,使得磁化率降低.     

西宁第四纪黄土-古土壤序列中的可溶盐、来源及环境意义

文章对西宁第四纪黄土-古土壤序列L₉以来的黄土和古土壤层进行了土壤化学分析,揭示出剖面中含有大量的可溶盐。古土壤层中的可溶盐含量远高于黄土层,且二者所含可溶盐类型的相对比例存在明显差异。黄土层中Na₂CO₃和NaHCO₃的相对比例较高,表现出更多的碱化特性,而古土壤中含有较多的NaCl和Na₂SO₄,表现出更多的盐化特性。从剖面所处的地貌-水文条件及土壤微形态特征来看,这些可溶盐主要来自大气降尘。研究揭示,约900ka以来,该区周边地区一直存在较多的干盐湖,是形成粉尘物质的重要源区之一,且间冰期粉尘比冰期粉尘可溶盐含量高得多。这些粉尘中含有较多的、包括对气候有影响的硫酸盐在内的可溶盐类。     

川西高原理县黄土磁学特征及其影响因素

川西高原河谷阶地和断陷盆地广泛分布厚层风成黄土-古土壤序列,目前对其磁学性质变化机制及古气候意义研究还很薄弱。文章对该区理县黄土-古土壤剖面进行了系统的岩石磁学研究,确定了其磁性矿物种类、含量和颗粒大小的特征及其变化规律。通过结合粒度、色度与地球化学参数,进一步探讨了理县黄土-古土壤磁性的主控因素。结果表明:1)理县剖面同时含有强磁性矿物(为磁铁矿和磁赤铁矿)以及弱磁性矿物(为赤铁矿和针铁矿);2)相对黄土层,古土壤层含有更高比例的亚铁磁性矿物;3)成土过程中生成的大量细小强磁性矿物颗粒,是古土壤层S1磁化率增加的主导因素,该模式与黄土高原相似;4)结合色度以及磁学性质,可以较为明确地区分成壤强度;(5)理县黄土剖面物源复杂,磁学特征受到沉积物来源、后期流水和气候的共同作用,利用单一磁学性质(比如磁化率)进行古气候研究会造成多解性。     

趋磁细菌和磁小体在地质体中的分布及其研究意义

本文介绍了趋磁细菌的生长条件和磁小体的合成条件,趋磁细菌与磁小体在地质体中的分布及其特征。讨论了磁小体对沉积物磁性的影响,并指出沉积物中的磁小体不仅可为研究古环境,古地磁提供有意义的信息,而且由于磁小体在成分,形态,大小等方面的特征,有望在生物医学,高级电子等领域有较好的应用前景。     

陕西长武黄土剖面L3～S6土层渗透性研究

根据渗水实验、孔隙度、粒度、磁化率测定,研究了长武黄土剖面L₃～S₆土层的渗透性及其成因。研究结果表明,L₃,L₄,L₅和L₆黄土层渗透性较强,稳定入渗速率较高,它们的渗透系数变化在0.57～1.06mm/分之间,4层平均为0.75mm/分;S₃,S₄,S₅和 S₆古土壤渗透性较弱,稳定入渗率较低,它们的渗透系数变化在0.18～0.71mm/分之间,4层平均为0.44mm/分。红色古土壤达到稳定入渗率的时间一般比黄土层要长;   黄土层的平均空隙度比红褐色古土壤高,渗透性强,粒度成分较粗,黄土层比红褐色古土壤层更利于构成含水层;   红褐色古土壤层粒度成分细,空隙度低,渗透性弱,比黄土层利于形成隔水层。长武第4层古土壤厚度小,纵向裂隙发育强,入渗速率较大,不易形成隔水层。磁化率、粘粒含量资料表明红褐色古土壤层与黄土层渗透性、含水空间和隔水性的差异主要是当时气候冷干和温湿交替变化的结果。     

黄土高原西部秦安新近纪风尘堆积的蜗牛化石证据

对黄土高原西部秦安地区晚新近纪甘肃群中的一套黄土-古土壤序列以20cm间距采集的310个蜗牛化石样品进行了系统的研究。结果表明,黄土层与古土壤层中的蜗牛化石全部为陆生种类,以Gastrocopta,Pupilla,Vallonia,Metodontia,Cathaica和Punctum等占优势,与黄土高原第四纪黄土-古土壤序列中蜗牛化石的种属组成基本一致,这表明研究剖面是一套陆生成因的地层,与黄土高原第四纪黄土-古土壤序列有着相似的沉积环境。上述结果为提取古环境信息从生物学角度提供了证据。     

彬县水帘洞煤矿工业场地西侧黄土高边坡特征及成因分析

水帘洞煤矿工业场地西侧黄土高边坡为老滑坡的后壁,在边坡的脚下有老滑坡体残留物。地表水沿黄土垂直节理、裂隙下渗,逐渐在边坡的顶部形成落水洞;边坡还受黄土层理、倾角（5～10）和古土壤层位置的控制,地表水下渗至古土壤层,古土壤层是良好的隔水层,加上黄土层理倾向沟谷,在古土壤层面位置（半山腰）易形成与边坡顶部落水洞贯通的落水洞出口。受长期降水或短期强降水的影响,导致边坡失稳。     

陕南丹凤茶房村黄土-古土壤剖面色度参数特征

以丹凤县茶房村黄土-古土壤剖面为对象, 研究了该区黄土色度参数的变化规律及其主控因素。结果表明, L*(亮度)在黄土层中出现峰值, a*(红度)、a*/b*(红度/黄度)在古土壤层出现峰值, 色度参数的峰谷变化特征与该区黄土-古土壤地层旋回相吻合。L*(亮度)的变化与有机质含量密切相关;a*(红度)、a*/b*(红度/黄度)的变化则受控于铁氧化物的种类和含量。尽管三者的受控因素不同, 但都与风化成壤强度密切相关, 且与磁化率形成良好的对比, 可作为良好的气候代用指标, 间接地反映该区气候和成壤环境的变化规律。     

陕西洛川黄土剖面的白度参数及其古气候意义

对陕西洛川黄土剖面的白度研究表明，黄土和古土壤存在明显的白度差别，表现为黄土的白度值较高，而古土壤的白度值较低，依据白度值可以清晰地区另出剖面中的黄土层和古土壤层。化学处理以及分粒级实验结果表明风化成壤作用造成细粒级铁氧化物的含量增高是古土壤中白度值降低的主要因素。洛川剖面白度值的变化与第四纪冰期－间冰期旋回的波动特征相一致，其逐渐增高的趋势与全球气候变冷总体趋势相吻合，表明白度在反映夏季风环流强度变化，以及对全球气候变化的响应问题上具有广泛的应用前景。     

趋磁细菌及磁小体对黄土-古土壤序列磁化率贡献的模拟实验研究

选择西峰和段家坡两个黄土剖面,对磁化率变化显著的L₆-S₅-L₅层段,通过对样品中的趋磁细菌(MB)用相同的培养基富集及生长培养,初步定量模拟了MB和磁小体(MSs)对黄土-古土壤序列磁化率的贡献。富集培养MB后,段家坡剖面样品磁化率表现出不同程度的增高,最大达116.4%(DS_5-1)。以古土壤样品XS_5-1、DS_5-1为介质生长培养MB,DS_5-1磁化率的增长与接种的菌液量呈近似线性关系。此外,生长培养后古土壤样品频率磁化率与FeO/Fe₂O₃比值呈现出相似的变化趋势,证实了磁小体的形成。由此表明:1)MB和MSs是影响黄土剖面磁化率的因素之一,受气候和地质环境等因素的影响,不同地区黄土剖面MB的生长和MSs的形成存在差异,因此对磁化率的贡献也不尽相同;2)MSs是黄土-古土壤序列中超细粒磁性物质的组成部分。当气候环境比较适宜MSs形成及保存时,MSs在黄土剖面中超细粒(≤50nm)磁性组分中比重会相应增高,对磁化率和频率磁化率的影响也更为突出。     

从渭南剖面有机质类型的差异探讨黄土地区湿度的演变趋势

对陕西渭南12．6m黄土剖面做了235个样品有机碳(TOC)、有机硫(TOS)及岩石有机质快速评价仪(Rock-eval)热解分析。TOC的含量在黄土层(L1和L2的顶部)为0．04％-0．45％，古土壤层(S0和S1)为0．05％-0．64％，它随深度呈周期性变化，在古土壤层中含量较高，特别是在古土壤层向黄土层转变的界面上明显增高。黄土中的干酪根最高热解峰温度（Tmax)主要分布在525℃、古土壤的主要在475℃。引入大气物理学中测量湿度的比湿概念，根据模拟实验结果，将干酪根不同湿度的热解烃。划分为与下降水有关的以低等生物为主的热解烃(pHC2-1)、以高等生物为主的热解烃(pHC2-2)和与蒸发作用有关的次生碳酸盐包裹烃(pHC2-1)，提出计算黄土地区第四纪古湿度公式Q9=(pHC2-1 pHC2-2)／pHC2-1 pHC2-2 pHC2-3)。经计算该剖面由下而上湿度分别为L2＜60%，S1为55％-75％，L1为45％-63％，S0为55％-72％，以及现今尚处于较湿周期的总趋势。