黄土洼古滑塌体引起的环境效应

滑塌是一种复合地质灾害,它改变地貌形态,并引起诸多环境效应。以陕北子洲县庞家沟黄土洼流域内的古滑塌体为研究对象,采用文献记载、野外调查、剖面分析等方法,对古滑塌体的形成原因、形态特征及其环境效应进行了分析。结果表明:黄土洼古滑塌体形成于1569年8月,是地震的次生灾害;古滑塌阻塞沟道,产生了侵蚀堆积地貌和堆积侵蚀地貌,塑造了平川地形,减轻了侵蚀强度;黄土洼天然坝淤地、后小滩沟和大嘴沟中,泥沙淤积后的沉积物中洪水旋回层具有"二元结构",其中"细淤泥层"对洪水具有指示作用;黄土洼天然坝淤地经过了440多年的淤积,其泥沙淤积最深厚度可达50 m,有效的阻止了水土流失,产生了积极的环境效应。研究结果为黄土洼古滑塌体的综合治理、天然坝系的保护和反演黄土高原近500年来沉积环境提供科学依据。     

封面照片:黄土洼天然滑塌淤坝

<正>黄土洼天然淤地坝(37°19'N,109°59'E附近)位于陕北榆林市子洲县南部裴家湾镇黄土洼村,为无定河一级支流淮宁河中段的庞家沟流域上游,属于黄土梁峁丘陵沟壑区。明隆庆三年(公元1569年),黄土洼九牛山山体发生滑塌事件(称古滑塌),将黄土洼沟谷主沟道掩埋,形成"闷葫芦"型(水和沙都不出坝)的天然淤地坝体系,当地称"湫滩"。坝内淤地海拔1 058~1 061 m,周围梁峁丘陵最高海拔可达1 274 m。现今大坝以上流域面积2.4 km2,淤地面积0.478 km2,地平如砥,飞机鸟瞰拍片,九沟十八岔,状如人参;四周十座     

甜水沟全新世黄土-古土壤序列风化程度及意义

对大荔人遗址的甜水沟剖面(TSG)全新世黄土-古土壤序列中常量元素含量、磁化率和Rb/Sr比值进行了研究和比对。结果表明:在TSG剖面发育过程中,Ca、Mg、Na表现为迁移淋失,Si、K呈现弱富集特征,Fe的迁移不明显;磁化率、钾钠比、硅铝铁率、SiO2/(MgO+CaO)(、CaO+K2O+Na2O)/Al2O3的分布随地层的变化而同步变化。上述变化指示古土壤S0形成时期,化学风化程度强烈和气候温暖湿润,黄土L0和Lt堆积时期,风化成壤作用较弱和气候相对干旱,而全新世晚期可能曾出现过一次较为暖湿的次级气候变化。     

岷江上游晚更新世黄土粒度与元素组成特征及其物源指示意义

岷江上游地区广泛分布黄土地层,揭示其成因和物源对深入理解该区环境演变具有重要意义。以位于四川省茂县叠溪镇的晚更新世黄土剖面为研究对象,分析了黄土粒度分布、粒径频率曲线和粒度参数以及元素地球化学特征,并与北方黄土和邻近的成都粘土对比。结果表明叠溪黄土剖面粉砂(2～50μm)平均含量达81. 59%,且变异较小,而粘粒(2μm)和砂粒( 50μm)平均含量分别为13. 77%和4. 95%,相对北方黄土含较多1μm左右的细颗粒。粒径频率曲线和粒度参数特征表明叠溪黄土具有典型风成沉积特征,沉积物主要由1000 m高度的近地表风力搬运沉积为主。叠溪黄土常量元素含量与北方黄土基本相同,表现为明显的Na淋失而K相对稳定,风化程度较低。Ti O2/Al2O3、K2O/Al2O3、Eu/Eu*、(La/Yb)N、(Gd/Yb)N和(La/Sm)N等特征值以及Zr、Th、Sc、La、Th、Ba、Sr、Rb、Pb和U含量分布反映出叠溪黄土与北方黄土物源具有相似性,均明显区别于成都粘土。末次冰期亚洲冬季风和邻近山原地带产生的重力风可能均对岷江上游黄土沉积发挥了重要作用。     

洛川黄土剖面中矿物固定态铵的分布

对洛川黄土中的固定铵进行了初步分析。结果表明,在所测定的黄土古土壤层中,固定铵态氮含量在130-1之间变化。黄土中的固定铵态氮含量明显低于古土壤。13万a以来洛川黄土剖面中固定铵的分布呈～210现三次大的低高值的振荡特征,即末次间冰期S1古土壤中固定铵态氮含量最高,其次为冰后期的S0古土壤层,末次冰期形成的马兰黄土中固定铵态氮含量最低;在马兰黄土中同样体现出三次小的低高值的波动特征。黄土与μm组分的分布具有相似性,这些特征反映了洛川黄土中固定铵态氮的含量变化与气互层的古土壤中固定态铵的分布与黄土高原区气候的冷暖变化有较好的一致性,并且13万a以来洛川黄土剖面中固定铵的分布与磁化率和<2候条件有紧密的联系,揭示了黄土中固定铵的变化在一定程度上能指示黄土高原区古气候的演变。     

杭州城市湿地沉积物碳、氮垂向分布特征研究

2012年6月采集了杭州市西溪I期、II期、III期及和睦湿地柱状沉积物样品,研究沉积物中有机碳、全氮含量的垂向分布特征及影响因素。结果表明,西溪湿地I期、II期、III期及和睦湿地柱状沉积物样层理明显,沉积特征变化不大,剖面各层容重随沉积物深度增加均呈"S"型增长趋势;沉积物中有机碳的含量和密度均以0¹0 cm层最高,全氮含量均以010 cm层最高,全氮含量均以0⁵ cm层较高;有机碳储量大小顺序为西溪湿地III期>和睦湿地>西溪湿地I期>西溪湿地II期;总氮储量大小顺序为和睦湿地>西溪湿地III期>西溪湿地II期>西溪湿地I期。相关分析表明,沉积物中有机碳含量与全氮含量呈显著线性相关,两者均与沉积物深度或容重呈指数式负相关关系。人为扰动明显降低了西溪湿地I、II期沉积物中的碳、氮含量及储存。     

西宁地区黄土堆积的粒径分组

采用对数正态分布的统计方法对青藏高原东北缘西宁盘子山黄土剖面的粒度数据进行拟合,结果表明盘子山剖面的粒度分布呈现出5个对数正态分布粒度方式的组合,各地层单元的粒径大体可分为5组,粒度分别介于平均粒径为0.4、9、20、40、63μm的范围,各粒径区域占整体粒径分布的比例比较相近;并且粘粒、极细粉砂组分的分选程度较差。盘子山剖面的粒度分布方式与黄土高原地区的分布有一定差异,<4μm的组分在古土壤中占到11%~16%,在黄土中占到8%。无论在黄土堆积阶段,还是在古土壤发育阶段,盘子山地区相对于延长地区,20、40、63μm粒径组的比例都大,西宁盘子山地区黄土剖面的粗颗粒含量比较多。由于气候总体干旱、成土作用相对较弱,风化对黄土粒度组成的改变程度不会太明显,再加上青藏高原因冰川反复消融作用和磨蚀作用共同影响所产生的砂尘为黄土提供了可观的粗物质补给,因此盘子山剖面的黄土物源区呈现多样化特点。     

向海湿地沉积芯重金属对流域环境污染示踪

选取霍林河下游向海沼泽湿地为研究对象，采用得力沉积芯采样钻钻孔采样与剖面切割采样相结合的方法，采集了10个沉积柱芯及剖面，以沉积物重金属元素Cu、Zn、Cr、Ni、Co、Pb、Fe、Mn及pH、TOC在剖面中的分布进行高分辨率研究。结晶显示，剖面上部沉积物表层沉积序列内明显富集了Fe、Mn、Zn等重金属，并与TOC含量呈显著相关，与此相反，大多数沉积柱芯下层的重金属含量相对较低。研究表明，高分辨率取样易找出元素间相关性，那些水源来自同一相对稳定外源输入的沉积柱芯中的重金属与TOC表现出更显著的相关性，越靠近河流、淹没频率直蒿，沼泽湿地表层沉积物中重金属元素含量趋向增高。     

黄土高原西部黄土工程物理性质及其成因

根据甘肃东部11个剖面黄土微结构、湿陷系数、凝聚力的测定和西安刘家坡剖面孔隙测定, 研究了黄土孔隙度、湿陷性、抗剪强度及颗粒成分在垂向上的变化规律和成因。结果表明, 孔隙度高、湿陷强和抗剪强度弱的层位是风化成壤弱的黄土层, 孔隙度低、湿陷弱和抗剪强度大的层位是红色古土壤或风化成壤强的黄土层。黄土地层工程物理性质在垂向上具有波动变化特征。第四纪冷干与温湿气候的交替和由此产生的成壤过程变化, 是造成黄土地层工程物理性质波动变化的根本原因。黄土湿陷性是在干旱与半干旱地区弱的成壤过程中产生的, 是草原地带灰黄色土壤具有的特征。在不同地区, 湿陷性黄土分布深度存在差别。干旱区分布深度比湿润区大。在干旱区, 强湿陷黄土分布深度可达12m, 中等湿陷黄土可达17m, 弱湿陷黄土可达20m以上。     

新疆塔城黄土古土壤磁化率特征及其影响因素

 对新疆塔城奴拉厚13 m的黄土-古土壤剖面磁化率、粒度、TOC、CaCO3进行了实验分析。结果表明,奴拉剖面粒度组成以粉砂(63~4 μm)为主,由于该区黄土磁化率受控于原生磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿等较粗颗粒磁性矿物,而黏粒物质吸附的铁磁性矿物及成土过程中生成的超顺磁颗粒和磁性矿物较少,磁化率与细颗粒物质成负相关,与粗颗粒物质成正相关关系; 受生物成磁、化学作用以及TOC自身磁性的影响,磁化率与TOC表现出很强的正相关性; 对磁化率与CaCO3含量的相关性分析发现,两者关系密切,CaCO3含量对该区磁化率的独特变化有重要影响。     

东海浪岗山列岛风尘沉积的新证据

通过对浪岗山黄土粒度组成、磁化率、碳酸盐、微量化学元素、粘土矿物进行测试和分析,并与其他黄土地层对比发现:1)浪岗山黄土具有10~50μm粒组富集、磁化率为69.3×10-8~93.8×10-8m3kg-1、粘土矿物以伊利石为主(64.91%~79.35%)等与其他风成黄土相似的风尘沉积特征;2)根据红外释光测年(IRSL)结果,浪岗山黄土剖面底部的沉积年代为41.0±2.5 kaB.P.,而沉积速率较快(约为1.53 mm/a),应为晚更新世短期内快速堆积的一例风成黄土地层;3)与内陆黄土相比,浪岗山黄土大于50μm粒组均超过10%,明显偏高,表明该剖面除接受来自西北内陆的远源风尘物质外,还接受来自东海陆架的“近源”风尘物质;4)与内陆黄土相比,浪岗山黄土磁化率变化范围不大、碳酸盐含量极低、蛭石含量偏高、微量元素含量偏低,应考虑剖面沉积后气候环境的长期改造作用。     

巴丹吉林查格勒布剖面记录的150 ka BP以来的常量化学元素波动

 巴丹吉林沙漠查格勒布剖面150 ka BP以来存在25个由风成沙丘砂与黄土、古土壤、湖相和冲坡积砂土砾石层构成的沉积旋回。剖面常量化学元素分析显示:湖相、黄土和古土壤中的Al2O3、Fe2O3+FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O和TiO含量基本上高于风成沙丘砂,而SiO2则呈相反变化,构成了与沉积旋回相应的150 ka BP以来25个元素变化旋回。剖面中各元素的这种分布和集散规律也与元素的富集系数和淋失系数波动一致。研究表明,暖湿气候作用下稳定性元素Al2O3、TOFe、TiO和非稳定性元素CaO、MgO、Na2O、K2O都能相对富集,与剖面所处的特殊的洼地地貌位置有关。常量化学元素的综合分析表明,这种元素变化旋回是由巴丹吉林沙漠晚更新世以来的干寒多风与温湿至暖湿气候变化所致,其根本原因与冰期、间冰期气候波动影响下东亚冬夏季风的“拉锯式”摆动有关。     

山东埠西黄土剖面沉积特征及古气候环境意义

对山东济南章丘埠西黄土剖面进行了系统的野外调查,并对山东章丘埠西黄土剖面进行了粒度、磁化率以及光释光测年等指标研究分析,结果表明：① 根据粒度测量数据和粒度参数变化特征,并运用萨胡判别公式对其沉积环境进行判别,可知山东埠西剖面黄土沉积主要为风成沉积。通过粒级—标准偏差方法提取的环境敏感粒级分别为7.08~8.91 µm和39.81~50.12 µm;② 磁化率变化与不同粒级百分含量的变化之间具有明显的相关性,其中低频磁化率变化范围为32.38×10^-8~138.46×10^-8m³kg^-1,高频磁化率在 30.62×10^-8~123.31×10^-8m³kg^-1 之间变化,其变化特征一定程度上反映了埠西黄土剖面形成时的古气候环境信息;③ 结合光释光年代的测量数据与前人的研究成果,可将该黄土剖面划分为3个黄土层和3个古土壤层,该剖面记录了末次冰期以来该区域古气候环境的变化历史过程。     

澧阳平原岩板垱剖面地球化学特征与风化强度研究

通过对岩板垱剖面氧化物含量分析及年代测定,揭示其常量地球化学特征,探讨澧阳平原晚更新世晚期至全新世中期的化学风化过程和环境变化。结果表明,岩板垱剖面沉积物出现不同程度Na、Ca元素亏损及TFe和Mn元素富集,其化学风化作用程度明显高于黄土高原黄土,稍高于镇江下蜀黄土,处于中等的风化阶段。多个风化指标的垂向变化表明岩板垱剖面化学风化强度表现为风化较强、风化较弱、风化加强和风化较强4个阶段的变化。化学风化强度指示澧阳平原27~6.0 ka B.P.间,气候环境经历了相对暖湿-凉湿-气候回暖-温暖湿润的演变过程。     

陕西省丹凤县茶房村黄土古土壤剖面风化程度及对气候变化的响应

对陕西丹凤县茶房村黄土剖面的地层学、沉积学特征以及常量元素、磁化率、粒度等进行了研究。结果表明：茶房村剖面具有表土（MS）→全新世黄土（L₀）→古土壤（S₀）→过渡黄土（L_t）→马兰黄土（L₁）的地层序列;化学风化过程中元素Ca、Na、Mg、K和Si表现为迁移特征,Fe则相对富集,呈现Na>Si>Mg>K>Ca>Al>Fe的迁移序列;剖面总体风化程度处于初等向中等过渡的阶段,不同地层的风化强弱顺序为S₀>L_t>L₁>L₀。化学风化强度的变化表明该区自晚更新世以来气候经历了气候干冷→气候回暖→温暖湿润→气候转凉的变化过程。     

巴丹吉林沙漠查格勒布剖面微量元素反映的150 ka BP以来的气候变化

 通过对巴丹吉林沙漠查格勒布剖面150 ka BP以来地层层位中16种微量化学元素的分析发现:化学性质相对稳定的元素P、Mn、Zr、Cr、Pb、Rb、Nb、Y和相对活泼的元素V、Sr、Ni、Cu、Zn、As均随25个风成沙丘砂与黄土、古土壤、湖相、冲坡积砂土砾石层构成的沉积旋回显示为25个含量低-高变化旋回,呈跌宕起伏且多波动的锯齿状的元素相对迁移-聚集过程线。元素在风成沙中呈现的低值,揭示了干旱寒冷气候作用下风力的侵蚀搬运与堆积作用；在砂土砾石层特别是湖相、黄土和古土壤中相对富集,则与暖湿气候背景下剖面所处的特殊洼地地貌位置有关。上述变化特征主要是巴丹吉林沙漠南缘地区150 ka BP以来的25个干寒多风-温湿或暖湿的气候波动所致,其根本原因可能与全球冰期-间冰期气候波动影响下的东亚冬夏季风的“拉锯式”摆动有关。     

长白山圆池泥炭氮元素分布特征及其影响因素分析

通过对长白山圆池4个泥炭剖面样品的分析,揭示了其氮元素分布规律。在圆池选取4个具有代表性的采样点,利用泥炭采样器采取新鲜泥炭样品。分析结果表明,4个泥炭剖面氮元素含量在0.014%~3.353%之间;剖面间相比较,其中贫营养泥炭整体含氮量较低;4个泥炭剖面的氮元素分布呈现明显规律,受泥炭上层不同植物、泥炭水分和有机质含量等因素的影响,泥炭剖面中氮元素累积峰可能出现在剖面的表层(0~5cm)或中间层(10~20cm);泥炭剖面氮元素与有机质呈极显著的正相关;泥炭剖面C/N比值变化在9.51~66.98之间,部分剖面层位C/N比值异常高,表明该层位碳的累积速度显著高于氮元素。     

湖相沉积物酸溶与酸不溶组分常量元素的地球化学行为及其环境意义

湖泊沉积物元素地球化学是探讨湖泊沉积环境的有效代用指标之一.通过青藏高原北缘柴达木盆地湖相沉积剖面沉积物中酸溶组分(AS)和酸不溶组分(AI)常量元素(K,Ca,Na,Mg,Ti,Fe,Mn和Al)的测试,分析了不同组分中常量元素的分布特征及其元素含量与矿物组成的关系.结果显示:剖面中常量元素的组成与沉积物矿物成分密切相关,酸溶组分与酸不溶组分中元素含量差别较大,揭示出不同组分对湖泊沉积环境的响应模式存在差异.其中,沉积物酸不溶组分中的Al、Fe等元素与石英矿物相对含量变化呈负相关,而与粘土矿物相对含量呈正相关,揭示出酸不溶组分元素变化与湖泊流域物质组成或风化强度等信息有关.沉积物酸溶组分常量元素含量相对较低,Na和Ca等活泼元素在酸溶组分中相对富集,与碳酸盐含量有较好的相关性,主要形成于湖泊自生作用.通过与常规代用指标沉积物粒度和87Sr/86Sr对比分析,贝壳堤剖面酸溶组分Mg/Ca比值部分继承了源区的信号,不能直接响应于湖泊盐度的变化.利用去趋势方法,去趋势后酸溶组分Mg/Ca比值与中值粒径及锶同位素比值呈现较好的正相关性,响应于传统的盐度模式解释,揭示了Mg/Ca比值指示湖泊环境变化的可靠性,综合分析不同组分的地球化学元素信息在提取和解译沉积物元素地球化学的环境代用指标方面具有重要意义.     

宁夏长城塬全新世黄土-土壤剖面元素地球化学特征研究

通过测定宁夏长城塬全新世黄土-土壤剖面中的元素含量,获得了一些地球化学参数指标。这些化学参数作为良好的气候代用指标,与磁化率、频率磁化率形成很好的对比,表明:古土壤形成时期气候温暖湿润,降雨丰富,淋溶作用强烈,黄土堆积时期气候相对干冷,成壤作用微弱;黄土风化成壤过程中元素的迁移变化可以间接反映出全新世以来的气候变化及成壤环境的变化。通过研究元素的活动性,发现全新世宁夏长城塬黄土只经历了早期的化学风化,应处在脱Ca、Na阶段,尚未进入去K风化阶段。     

汉江上游谷地与渭河谷地黄土化学风化程度比较

比较汉江上游谷地及渭河谷地典型黄土剖面的元素组成、化学风化强度及常量元素迁移特征,揭示秦岭南北两侧黄土-古土壤剖面的成壤强度及其所指示的环境演变特征,两者差异及共性如下：① 两剖面化学组成均以SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃为主,元素组成均一且高度混合,与上部陆地壳（UCC） 的化学成分十分接近,该些证据均指示两区域黄土是来源广泛并经过充分混合的风尘堆积产物。② 据CIA 值可判定MTS 及YHC 剖面均经历了中等风化作用,比较两剖面CIW值、A-CN-K三角图投点特征及元素迁移率知,汉江上游谷地的黄土-古土壤序列经历的化学风化作用更强,Ca 及Na 元素的丢失率更高,Al、Na、Mg、Si 等常量元素的迁出率更大。③ 依据Fe、Na迁移率的全剖面变化曲线知,汉江上游谷地与渭河谷地自全新世以来经历了相同的气候演变阶段,均记录了6000-5000a BP的干冷气候事件。