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.     

长江武汉段天兴洲低滩沉积物粒度端元对河流—风成沙丘沉积环境的指示意义

河床沙波向风成沙丘演变的过程具有特殊的沉积动力机制。笔者等以68份长江武汉段天兴洲洲头低滩沉积物的粒度分布数据为例,利用端元分析方法从每个粒度分布中分离提取4个粒度端元组分(EM1、EM2、EM3和EM4),探讨了河流—风成沙丘不同沉积环境中粒度端元的异同。研究结果表明：EM1和EM3组分在粒度分布中占比与沉积物粒度中值分别呈较好的线性正相关和负相关;河流沉积物主要由EM1、EM2和EM3组成的跳跃方式搬运,对应滚动次总体的EM4组分占比5%～10%,少悬浮搬运;风成沙纹沉积物主要包括两段跳跃次总体,以EM2组分为主、EM1和EM3组分为辅,少EM4组分;沙丘背风面沉积物主要靠颗粒流顺坡滑塌,以EM2组分为主、EM1和EM3组分为辅,含占比约为5%的EM4组分;未被风成沙纹覆盖的沙丘波谷沉积物记录了河流和小型滞水洼地的沉积特征,代表滚动次总体的EM4组分占比7%～15%,悬浮次总体占比可达20%。本文提取的沉积物粒度端元为弱风环境中河道内局部小型河流—风成沙丘的沉积环境和演化过程研究提供了参考。     

长江武汉段天兴洲低滩沉积物粒度端元对河流—风成沙丘沉积环境的指示意义

河床沙波向风成沙丘演变的过程具有特殊的沉积动力机制。笔者等以68份长江武汉段天兴洲洲头低滩沉积物的粒度分布数据为例,利用端元分析方法从每个粒度分布中分离提取4个粒度端元组分(EM1、EM2、EM3和EM4),探讨了河流—风成沙丘不同沉积环境中粒度端元的异同。研究结果表明：EM1和EM3组分在粒度分布中占比与沉积物粒度中值分别呈较好的线性正相关和负相关;河流沉积物主要由EM1、EM2和EM3组成的跳跃方式搬运,对应滚动次总体的EM4组分占比5%~10%,少悬浮搬运;风成沙纹沉积物主要包括两段跳跃次总体,以EM2组分为主、EM1和EM3组分为辅,少EM4组分;沙丘背风面沉积物主要靠颗粒流顺坡滑塌,以EM2组分为主、EM1和EM3组分为辅,含占比约为5%的EM4组分;未被风成沙纹覆盖的沙丘波谷沉积物记录了河流和小型滞水洼地的沉积特征,代表滚动次总体的EM4组分占比7%~15%,悬浮次总体占比可达20%。本文提取的沉积物粒度端元为弱风环境中河道内局部小型河流—风成沙丘的沉积环境和演化过程研究提供了参考。     

青藏高原东部全新世泥炭灰分的粒度特征及其古气候意义

通过将红原泥炭地泥炭灰分的粒度特征与典型风成沉积物、湖泊沉积物、河流沉积物的粒度特征进行比较,发现泥炭灰分的粒度特征与典型风成沉积（如黄土、古土壤）相似,而与湖泊沉积以及河流沉积有较大差异。环境判别参数也显示泥炭灰分来源为风成的。据此,作者认为该地区泥炭沉积中的灰分物质是风成堆积,进而提出该地区泥炭灰分含量可以指示冬季风强度的变化。      

程海表层沉积物粒度空间分布特征及其影响因素

由于受湖泊动力条件和物质来源的影响,湖泊表层沉积物的各粒度组分表现出不同的空间分布特征。选择滇西北程海作为研究对象,通过测试程海表层沉积物的粒度,分析了其不同粒度组分的空间分布特征,对影响程海表层沉积物粒度空间分布的因素进行探讨。研究结果表明:程海表层沉积物的优势粒级为粉砂,各样品沉积类型为黏土质粉砂。粒度组分及其参数的空间分布特征变化差异明显,黏土组分含量呈现出由南向北逐渐增加的趋势,而粉砂、中值粒级则呈现出相反的变化趋势,表明程海沉积物粒径受盛行南风的控制与影响,表现为湖泊水动力由南向北逐渐减弱。程海表层沉积物的粒度空间分布特征表明,其表层沉积物易受盛行风的影响向北扩散,因此,应加强该地区沿岸,特别是南岸人类活动的管理,有效控制人为物质的输入,减少污染物的扩散。     

关中东部全新世黄土—古土壤序列粒度组分变化特征及古气候意义

通过在陕西关中东部的一条全新世黄土古土壤剖面(尧禾村剖面)进行高分辨率采样,对150个样品的粒度数据做了端元分析,并进一步对各端元组分含量在深度变化的时间尺度上做了小波变换。粒度端元分析结果认为,可以把代表3种不同沉积动力以及改造动力的组分端元分离出来。并结合磁化率、地球化学指标的对比分析,初步认为,尧禾村剖面端元1可能代表了沉积物沉积后在东亚夏季风作用下的风化及成壤改造作用;端元2可能代表了东亚冬季风作用下典型的风成黄土组分特征;端元3可能代表了区域东北风或北风搬运的近源沉积物。小波分析认为,各端元所代表的动力强弱大致在1.5,3.0和4.5 ka的尺度上具有较为明显的准周期性。通过对沉积物进行粒度端元划分,在识别沉积物沉积动力环境和物源特征上具有良好的效果,各端元组合特征能够很敏感地反映出沉积动力组合特征,对全新世各动力变化特征能够很好地反映,同时在更长时间尺度上重建古季风气候具有参考意义,应用小波分析对划分相应时间尺度上的周期性和推断未来可能的变化趋势提供了可能。     

青藏高原北部可可西里库赛湖沉积物及风成物的粒度特征

对青藏高原北部可可西里地区库赛湖钻孔沉积物、冰面风成物和流域风成物粒度特征进行了研究,结果表明:库赛湖冰面风成物的粒度特征同流域风成物的粒度特征具有明显的区别,而钻孔沉积物的粒度分布特征却和流域风成物的粒度分布特征相似.对库赛湖钻孔沉积物端元组分的分析表明,库赛湖沉积物的来源主要有径流搬运、风力和冰川搬运组分构成,所占的平均比例分别为55.5%,35.9%和8.5%.库赛湖沉积物风成物端元组分的粒度分布特征,得到了冰面风成物粒度特征的验证.尽管没有获得径流搬运组分的样品,但钻孔沉积物的粒度分布特征同流域风成物的粒度分布特征具有的相似性,可能说明,由于库赛湖地区降水较少,湖区径流不发育,流域的风化作用很弱,流域风成物通过流水汇人径流,成为径流搬运的主要物质来源.     

河南晚更新世—全新世黄土记录的环境变化及物源特征

基于河南新郑县的一套完整晚更新世—全新世黄土古土壤剖面(格大张剖面),应用端元分析模型,对75个沉积样品的粒度分析数据进行分析,并对各端元组分在地层深度对应的时间尺度上做了小波变换。结果认为,从格大张剖面沉积物粒级组分中可以分离出三个沉积端元,端元1可能指示了东亚夏季风作用动力特征,夏季风的强弱引起的温湿变化造成相应时期内沉积物的古土壤化的强弱;端元2可能指示了东亚冬季风作用下沙尘暴沉积动力作用特征,代表了典型风成黄土的粗颗粒组分特征;端元3粒级组分更粗,代表了更强搬运动力条件,应属于东北风搬运黄泛平原粗颗粒而来的近源沉积物,距今3100 a以来尤为显著。根据小波分析结果,认为各端元组分在不同的时间尺度上具有周期性特点。端元分析法在指示沉积物沉积动力环境和物源特征上具有很好的效果,各端元组合特征能够敏感地反映出沉积动力组合特征,很好地反映晚更新世以来各动力变化特征。采用小波分析方法对识别各端元组的周期性特征以及根据目前状态推断未来可能的趋势具有参考意义。     

湖泊沉积物粒度多组分特征及其成因机制研究

利用高分辨率激光粒度仪MS2000对安固里淖、三台河以及长江等多个地点湖泊和河流沉积物样品细粒部分的粒度多组分分布特征进行了系统、深入研究。总结了其粒度分布特征及组分间差异并讨论了其成因机制。研究认为:1)湖泊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,其受控于水动力强度和搬运方式等因素。2)粒度分布最多可有6个组分（中值粒径范围分别为①<1μm,②2～10μm,③10～70μm,④70～>150μm,⑤150～700μm,⑥>700μm）,其中前4个组分属悬浮组分（③组分是流域内风成作用强弱的判别标志）,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,整体分选性差。3)据粒度分布特征可分为湖滨、过渡和湖心三相,三相间粒度分布特征有明显差异,同时又存在此消彼长的良好过渡关系。湖滨相以④组分为优势组分,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖滨;过渡相④组分含量随距湖心距离靠近而减小,但②组分含量却在逐渐增加;湖心相以②组分占主导优势,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖心。4)湖相沉积物受湖滨拍岸浪和湖心波浪的影响而产生了明显的粒度分异规律。     

更尕海现代碎屑物质粒度组成空间分异及其输入过程

文章分析了更朵海表层沉积、流域地表沉积、湖泊水体沉积以及岩芯沉积等的粒度组成,并比较了不同沉积类型之间有关的沉积动力联系.更尕海海表层沉积具有4种类型的粒度分布模式,其粒度组成由两个端元组分(粗、细颗粒组分)或者二者的混合构成.湖泊现代沉积物表现出自西北向东南逐渐变细的趋势.粗颗粒组分主要由风力输入,反映了流域风场状况或风沙活动的强度(如尘暴事件);而细颗粒组分输入过程复杂,其环境意义需要进一步理解.更尕海沉积岩芯样品具有类似于湖泊表层沉积的粒度组成特征,然而其粗颗粒组分的变化可能还受控于湖泊水域面积的分异作用.未来的工作拟将在合理评价湖泊水位变化的基础上,进一步明确湖泊沉积岩芯中粗颗粒的环境意义.     

The origin and sources of loess‐like sediment in the Jinsha River Valley,SW China

The grain size of the loess‐like sediment in the Jinsha River Valley is essentially similar to that of typical loess, and it differs from that of the fluvial sediment in the Jinsha River area. We conclude that the loess‐like sediment is of aeolian origin, as is the loess of the Chinese Loess Plateau. The geochemical characteristics of the loess‐like sediment are similar to those of dammed lake and fluvial sediments in the same area, which is significantly different from those of the typical loess in NW China. The geochemical characteristics show that the loess‐like sediment originated from proximal materials. Combined with the grain‐size distribution pattern of the aeolian deposits, we suggest that the loess‐like sediment of the Jinsha River Valley originated from the dammed lake and fluvial sediments that accumulated in the valley. The local mountain‐valley wind circulation (especially the valley wind in winter and spring) provided the transport force for the loess‐like sediment. The presentation of the loess‐like sediment may indicate the appearance of the grassland and forest steppe and the beginning of the dry‐hot valley phenomenon.     

哈尔滨荒山黄土的成因——粒度、地球化学、磁化率、沉积和地貌特征的整合记录

哈尔滨荒山黄土位于欧亚黄土带的最东端,毗邻亚洲大陆干旱带的东部边缘,对它的成因机制研究有助于我们深层次理解松嫩平原地貌-气候-粉尘堆积的耦合关系。然而,目前荒山黄土成因还存在认识上的不统一。我们通过野外观察及对哈尔滨荒山钻井岩芯进行粒度、元素地球化学组成和磁化率分析,进而探讨荒山黄土的成因机制。结果表明:荒山黄土的粒度组成以粗粉砂级(16～63μm)为主,粒度参数特征(平均粒径、中值粒径、标准偏差、偏度和峰态)、粒度像特征(C-M、A-M和L-M)、判别式函数及Kd值对荒山黄土风成成因的指示不明显; L1-L5黄土的元素地球化学组成也没有与受流水改造的L5次生黄土和黄土-古土壤序列下伏的河湖相沉积(荒山组)区分开;荒山黄土-古土壤序列的磁化率呈现出周期性高低变化的特征,与黄土高原典型风成黄土剖面具有较好的一致性;结合野外观察,荒山黄土具有均一沉积和垂直节理发育等风成黄土典型特征。本文运用整合的方法确定哈尔滨荒山黄土为风积成因。黄土的粒度和地球化学指标作为黄土成因机制的替代性指标存在一定的局限性,在实际应用中应当结合野外观察和磁化率等其他替代性指标共同使用,才能够从中提取正确的成因机制信息。     

青海湖地区冰消期以来气候变化的黄土记录

青海湖周围堆积着很多黄土和风沙沉积,这些风成沉积序列是过去气候变化的良好记录.相对于湖泊沉积,这些沉积物受到的研究较为薄弱.对青海湖南岸的黄土堆积进行了光释光年代学、磁化率、Fe/Mg值、粒度和有机质含量等气候替代性指标测量.在具有绝对年代标尺控制的基础上,结合气候替代性指标变化特征的分析,表明冰消期以来青海湖地区的古气候经历了多次的冷暖和干湿变化过程:14～9 ka间气候前期相对冷干,后期转为凉干,其中可能在11 ka左右存在一次暖湿事件;9～2.5 ka间气候呈暖湿状态;2.5 ka以后的地层扰动较大.黄土和湖泊沉积记录的环境变化过程具有可比性.     

A late quaternary record of eolian silt deposition in a maar lake, St. Michael Island, western Alaska

Recent stratigraphic studies in central Alaska have yielded the unexpected finding that there is little evidence for full-glacial (late Wisconsin) loess deposition. Because the loess record of western Alaska is poorly exposed and not well known, we analyzed a core from Zagoskin Lake, a maar lake on St. Michael Island, to determine if a full-glacial eolian record could be found in that region. Particle size and geochemical data indicate that the mineral fraction of the lake sediments is not derived from the local basalt and is probably eolian. Silt deposition took place from at least the latter part of the mid-Wisconsin interstadial period through the Holocene, based on radiocarbon dating. Based on the locations of likely loess sources, eolian silt in western Alaska was probably deflated by northeasterly winds from glaciofluvial sediments. If last-glacial winds that deposited loess were indeed from the northeast, this reconstruction is in conflict with a model-derived reconstruction of paleowinds in Alaska. Mass accumulation rates in Zagoskin Lake were higher during the Pleistocene than during the Holocene. In addition, more eolian sediment is recorded in the lake sediments than as loess on the adjacent landscape. The thinner loess record on land may be due to the sparse, herb tundra vegetation that dominated the landscape in full-glacial time. Herb tundra would have been an inefficient loess trap compared to forest or even shrub tundra due to its low roughness height. The lack of abundant, full-glacial, eolian silt deposition in the loess stratigraphic record of central Alaska may be due, therefore, to a mimimal ability of the landscape to trap loess, rather than a lack of available eolian sediment.     

青海湖地区晚第四纪黄土的物质来源

青海湖地区的晚第四纪黄土记录了湖区晚第四纪以来的环境和气候变化.迄今为止,对于青海湖地区晚第四纪黄土物质来源的研究较薄弱.以青海湖东岸的种羊场晚第四纪风成沉积剖面为主要研究对象,在青海湖区及其周边采集了黄土、风成砂、湖相沉积、河流沉积等样品,结合黄土高原西部临洮黄土样品,对它们的元素组成(＜75 μm的硅酸盐组分)进行了对比研究.初步结果表明:(1) K₂O/Al₂O₃(摩尔比)和Zr/Ti、Zr/Nb比值显示青海湖地区的风成沉积显著区别于本区的河流沉积和湖相沉积;(2) 青海湖地区的晚第四纪黄土与黄土高原西部临洮黄土的K₂O/Al₂O₃和Zr/Ti、Zr/Nb比值相一致;(3) 青海湖地区的晚第四纪黄土可能来自柴达木盆地.      

哈尔滨黄山黄土粒度特征及其对成因的指示

哈尔滨黄山黄土是东北地区黄土沉积的典型代表,其成因研究是恢复东北地区古气候和古环境的基础.为探讨松嫩平原地区中更新世晚期黄土成因问题,对具代表性的哈尔滨黄山黄土剖面进行系统、高分辨率的粒度和磁化率特征分析,并与哈尔滨现代沙尘沉降物、黄土高原典型黄土-古土壤、现代河流沉积物及大连市滨海黄土粒度特征进行对比.结果显示:黄山黄土粉砂级(10~50 μm)颗粒和黏土颗粒(＜5 μm)的平均含量分别是43.86%(主众数粒组)和23.40%(次众数粒组);各粒度参数的平均值为:分选系数标准偏差σ=1.83、平均粒径Mz=6.25φ、中值粒径Md=5.89φ、偏度SK=0.21、峰态KG=0.86、中值粒径Kd=2.01;粒度频率曲线以双峰态分布为主,且主峰突出;岩性三角投影图、粒度象(C-M图、L-M图、A-M图)投影图及粒度参数(Mz-σ、Mz-SK、Mz-KG)散点投影图与风成沉积物基本一致,但与河流沉积物差异明显;判别函数Y＜0.基于以上粒度特征分析表明哈尔滨黄山黄土为典型的风成成因.      

Grain size characteristics and genesis of the Muxing loess in the Muling-Xingkai Plain,Northeast China

Thick loess is deposited on the platform in the piedmont zone of Muling-Xingkai Plain(Muxing Plain), but the genesis of the Muxing loess is still unclear. The aims of this study are to analyze the grain size characteristics of Muxing loess collected from the cores of a typical borehole(ZK1) in the piedmont zone of Muxing Plain, and to verify its genesis. The Muxing loess is mainly composed of the particles with diameter less than 50 μm, with an average content of 92.48%. The coarse silt particles with diameter of 10-50 μm are the basic composition of aeolian sediments, and their average content is 44.34% for the Muxing loess, which is the mode class among the particles with different diameters. The grain size parameters and frequency curves are similar to those of the typical aeolian sediments. The distribution characteristic of the Muxing loess in the C-M scatter diagram is consistent with that of the Xi Feng loess. In addition, the discriminant analysis shows the Muxing loess mostly consists of aeolian sediments. Therefore, it can be concluded that the Muxing loess mainly resulted from aeolian deposition based on the grain size characteristics. Muxing Plain is dominated by the monsoon climate, and the wind-blown dusts are gradually deposited after being transported over long distances.     

A model for linking grain-size component to lake level status of a modern clastic lake

Grain-size distributions of fluvial, eolian and marine sediments were explicated decades ago. For lake sediments, however, there is still great uncertainty in explaining the genesis of grain-size components due to the inherent complexity of their polymodal distributions. In this study, the grain-size components of the surface sediments of Daihai Lake, Inner Mongolia, were partitioned using a lognormal distribution function and the relationship between the identity of each component and the specific sedimentary environment was investigated. The data indicate that the modern clastic sediments of Daihai Lake contain five distinct unimodal grain-size distributions representing five grain-size components. Each of the components retains its identity including modal size, manner of transportation and environment of deposition although the relative percentage varies with the hydraulic condition throughout the lake. These components are specified from fine to coarse modes as long-term suspension clay, offshore-suspension fine silt and medium-to-coarse silt, and nearshore-suspension fine sand and saltation medium sand. The percentage of the components interpreted as an indication of nearshore environments displays a negative correlation with water depth across the modern lakebed, suggesting a model for linking the nearshore components in sediment cores to the lake level status in the geological past. The model was applied to a sediment core from the lake where high percentages of the nearshore components in the core sediments were correlated with low regional precipitations reconstructed on the pollen profile of the same core. The coincidences between two independent proxies do not only demonstrate the validity of lognormal distribution function in partitioning polymodal sediments but also reveals the potential of the grain-size component–lake level status model for lake’s paleohydrological reconstruction.     

泸沽湖表层沉积物粒度空间分布特征及其影响因素

选择位于青藏高原和云贵高原过渡区的泸沽湖作为研究对象,对南部主湖区70个表层沉积物样品进行了粒度分析,结合湖泊周围自然地理要素,探讨了粒度各组分在空间上的分布特征及其影响因素。结果表明:泸沽湖南部主湖区表层沉积物沉积类型以黏土质粉砂为主,少数样品为砂质粉砂、砂,砾石主要分布在研究区南部和北部湖滨带,其中粉砂是该研究区的优势粒级。另外,南部主湖区表层沉积物粒度各组分分布具有明显的空间差异性,其中研究区东南侧及西南侧由于受入湖河流（山跨河、三家村河）的影响,导致黏土组分呈舌状分别向北、向东北方向延伸,但东南侧由于受湖水外流形成的定向湖流顶托作用,对研究区物源的贡献较弱;研究区西北部砂组分由于受到悬移作用和定向湖流影响,由西北向东南方向凸出;由于受反时针环流作用的影响,大量细粒物质由研究区北部和西南侧悬移至研究区南部并沉积下来,使得此处有大量细物质沉积。同时指出,泸沽湖南湖表层沉积物粒度空间分布的差异性特征受控于湖泊沉积动力过程及沉积物对环境变化响应敏感程度的差异,研究湖泊表层沉积物粒度组成不仅对于认识湖泊水动力及物质输入状况有很大的促进作用,对合理选择钻孔岩芯位置、开展湖泊沉积古气候环境变化研究具有一定的参考意义。