河南邙山晚更新世黄土的环境记录

数十年来,黄土高原的古环境研究受到了高度重视并取得重大进展,但对其东南部的研究却相对较薄弱。位于黄土高原东南边缘的邙山塬因受气候、构造等营力的交互作用而发育巨厚的黄土地层,记录了东亚古环境演变的详细信息。笔者近年来对邙山黄土地层进行了深入研究,以黄土高原经典的洛川剖面为参照,对位于河南省荥阳市北邙乡刘沟村的赵下峪剖面进行了详细划分。邙山黄土S10以上黄土-古土壤序列,总厚度达172.1m,其中末次间冰期S1古土壤厚15.7m,末次冰期L1黄土厚77.3m,是由早冰阶L1LL1黄土、间冰阶L1SS1古土壤和晚冰阶L1LL2黄土组成的复合黄土     

新疆伊犁黄土化学风化特征及其控制因素

       通过对伊犁盆地昭苏黄土剖面元素地球化学分析,结合与黄土高原典型第四纪风成堆积洛川剖面的对比,对伊犁黄 土常量元素分布规律及化学风化特征进行初步研究发现,伊犁昭苏剖面黄土和古土壤主要元素含量具有较好的一致性,暗 示着沉积后两者所经历的风化作用相似。与黄土高原相比,伊犁黄土和古土壤除CaO,MgO和Na2O,P2O5分别出现较大程度的 富集和较小程度的亏损外,其它常量元素含量的变化趋势基本一致;CIA指数、Na/K比值及A-CN-K图解显示伊犁黄土和古土 壤均经历了低等强度的化学风化作用,弱于黄土高原的洛川黄土及古土壤,黄土和古土壤风化分异作用不明显。气候条件 尤其水热组合模式（降水、温度和蒸发量等）对伊犁黄土化学风化的起着重要的制约作用。     

中国西风区伊犁盆地塔勒德黄土-古土壤元素地球化学特征及环境意义

通过对新疆伊犁盆地塔勒德探井黄土-古土壤沉积物中常量、微量元素及其相关指标和参数的分析,讨论了西风区黄土-古土壤序列中各元素的分异规律及其与沉积环境之间的关系.结果表明塔勒德黄土-古土壤序列各层位中常量元素含量均表现出SiO2＞Al2O3 ＞CaO＞ Fe2O3 ＞MgO＞ Na2O＞K2O的变化特征;微量元素Rb,S...     

陇西黄土高原东南部地区末次冰期以来C3/C4植物相对丰度变化及其区域性剖面的对比研究

相对黄土高原东部地区而言,处于六盘山以西的陇西黄土高原,其末次冰期以来陆地生态系统中C3/C4植物相对丰度变化的研究,不仅已开展研究工作的剖面数量相对较少,所得到的结果也不如黄土高原东部地区那样一致.本文对陇西黄土高原东南部边缘区的张家川剖面末次冰期以来的黄土/古土壤地层进行总有机质碳同位素的分析测试,得到的结果表明该剖面全新世古土壤的总有机质碳同位素相对末次冰期马兰黄土更为偏正,这一结果与黄土高原东部地区数个剖面的研究结果是一致的,表明该区域末次冰期向全新世转化过程中,C4植物相对丰度有一定程度的上升.进一步将张家川剖面的研究结果与陇西黄土高原其他几个研究剖面进行了对比,发现陇西黄土高原末次冰期以来陆地生态系统中C3/C4植物相对丰度变化情况要比黄土高原东部地区更加复杂,很可能在该区域内部还存在一些地区之间的差异,该区域东部和南部地区全新世相对于末次冰期C4植物相对丰度有一定程度的增加,而该区域西北部地区则很可能末次冰期至全新世都以C3植物占绝对优势.由于大量现代C3植物的研究结果表明,其碳同位素组成的变化主要响应于降水量的变化,因此,来源于C3植物为绝对优势植被的黄土有机质碳同位素很可能是一个潜在的古降水量的指示器,陇西黄土高原黄土/古土壤序列的有机碳同位素研究还值得进一步加强.     

山东平阴黄土剖面常量元素地球化学特征

为探讨末次冰期以来平阴地区的化学风化过程及其古环境,对山东地区平阴黄土剖面进行了常量元素含量、粒度及光释光年代测定。结果显示,平阴黄土常量元素含量呈现出SiO_2Al_2O_3CaOFe_2O_3Na_2OK_2OMgO的变化特征;CIA指数、Na/K值及A-CN-K图解等表明平阴黄土风化程度较弱,处于未受化学风化-初等化学风化阶段;CIA指数、残积系数和风化淋溶系数指示其化学风化强度从剖面下部往上逐步变弱,黄土序列的常量元素含量及化学风化强度与粒度有很强的相关性。     

最近13万年以来洛川黄土剖面中固定铵态氮的古气候意义

对13万年以来洛川黄土-古土壤序列中固定铵态氮进行了分析.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S0古土壤,末次冰期形成的马兰黄土最低;而且,固定铵态氮的分布在马兰黄土中也能体现出三次小的低-高值的波动特征.洛川黄土13万年以来固定铵态氮的分布与磁化率和<2μm组分的分布相似.在此基础上,利用马兰黄土中粒度与固定铵态氮的相关关系,计算了S1古土壤中固定铵的分布,并与实测结果进行了对比,推测S1古土壤中固定铵态氮有轻微的损失,尽管如此,S1古土壤中固定铵态氮含量仍然高于黄土.鉴于黄土-古土壤序列中固定铵态氮的分布与粉尘粒度有密切的关系,能与气候变化较好地对应,它可视为反映黄土高原区东亚冬季风强-弱周期性变化较好的替代性指标.     

中原邙山黄土与末次间冰期以来古季风特征

中原邙山赵下峪剖面出露S10以上黄土地层,厚度大于172.1m。末次间冰期S1古土壤厚15.7m,末次冰期L1黄土厚达77.3m,其中晚冰阶L1LL1黄土、间冰阶L1SS1古土壤和早冰阶L1LL2黄土分别厚41.6m、13.2 m和22.5 m。邙山黄土是厚度最大的晚更新世黄土地层剖面之一,记录了丰富的气候环境变化信息。用SPECMAP氧同位素曲线确定的阶段界限的日历年龄为标定点和磁化率年龄模式,获得相应的时间标尺,据以计算出S2以上各层段的平均沉积速率和分辨率。邙山黄土倒数第二间冰期以来不同冰期或冰阶与间冰期或冰阶的粒度、平均沉积速率和分辨率有很大的差异,其中以末次冰期晚冰阶L1LL1黄土的平均沉积速率为最高,达3.45 mm／a,而末次问冰期S1古土壤的沉积速率亦高达0.28 mm／a。本文主要根据赵下峪剖面的磁化率和>45μm粗颗粒含量变化曲线,并与格陵兰GRIP冰心和深海SPECMAP氧同位素曲线对比,讨论末次间冰期以来古季风特征及其相互关系。     

四川金川黄土地层

马厂剖面中黄土-古土壤序列共厚15．5m,根据岩性、磁性地层特征、磁化率、CaCO3含量和光释光测年结果,将金川黄土划分为冰后期S0古土壤,末次冰期1-1黄土,末次间冰期S1古土壤、倒数第二冰期L2黄土和倒数第二间冰期S2古土壤等5个地层单位;其中,S1复合型古土壤又可细分为S1LL1、S1LL2黄土和S1SS1、S1SS2和S1SS3古土壤等5个次级地层单位。金川黄土沉积始于中更新世晚期,其底界的年龄人致为200ka BP,其磁化率变化反映了最近200ka来的高原季风演化和气候环境变迁,5个磁化率高值段指示了5个夏季风环流增强的时段,4个磁化率低值段则代表了4次夏季风减弱的时期。     

浑善达克沙地南缘晚更新世黄土-古土壤序列的高分辨率磁性气候记录

浑善达克沙地处于季风边缘区,目前对该区域末次间冰期以来的古气候演化历史及其动力学机制尚不清楚。文章以浑善达克沙地南缘山间低洼地带北沟剖面总厚度4.72 m(未见底)的黄土-古土壤序列为研究对象,开展了光释光测年和精细的岩石磁学、环境磁学、地球化学和漫反射光谱分析。结果表明:1)该剖面记录了末次间冰期以来完整的风成堆积历史,并通过东亚夏季风指标(Rb/Sr及χARM/χ)与深海氧同位素曲线的对比建立了13万年来该黄土-古土壤序列精细的年龄模式;2)在黄土高原上常规的用来指示成壤强度和夏季风强度的磁参数并不完全适用于干旱-半干旱地区(400 mm等降水线附近)的风成黄土,而地球化学指标在指示季风边缘区的地球化学风化过程上表现出一定的合理性,北沟剖面复杂的磁信号可能是对末次冰期季风边缘区显著减弱的夏季风的阈值响应;3)在末次间冰期东亚夏季风可以延伸到内蒙古中东部,北沟剖面记录了浑善达克沙地南缘末次间冰期以来区域古季风的演化历史。     

中原邙山黄土地层

位于黄土高原与华北平原过渡带上的中原黄土地层,以邙山赵下峪剖面为其典型代表。据光释光和热释光测年及磁性地层研究结果,该剖面从邙山塬面至黄河河床出露S₀-S₁₀黄土-古土壤序列,总厚度172.1m,B/M界线记录于S₈古土壤层顶部,以厚层晚更新世S₁古土壤(15.7m)和巨厚L₁黄土(77.3m)为其特色。赵下峪剖面上末次间冰期以来的平均沉积速率明显增大,其中以末次冰期晚冰阶L₁LL₁黄土的沉积速率最大,高达34.5mm/a。在邙山黄土堆积过程中,倒数第二冰期末(相当于L₂顶部),约150ka B P,发生了风尘沉积速率的突变,其原因是此时黄河贯通三门峡东流,给风尘源区带来丰富的物质。同时赵下峪剖面的磁化率曲线所示,黄土-古土壤的磁化率强弱,并不简单地反映夏季风强度,也要受到沉积速率变化的影响。      

丰宁黄土-古土壤剖面常量元素地球化学特征

丰宁滦河上游的河谷地带有多处黄土堆积,由于该地区黄土分布零星、厚度较小,在以往的研究中却很少引起人们的关注,然而该地区黄土堆积是河北坝上地区环境演化和气候变化的重要地质记录.为了探讨该地区黄土的成因、物源以及化学风化强度,选取代表性的黄土-古土壤剖面77个样品进行了常量元素分析,并与已知典型风成堆积物的地球化学元素特征进行对比.结果表明:(1) 丰宁剖面的主要常量元素(SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃)之和以及UCC(Upper Continental Crust)标准化曲线均与典型风成堆积物具有较好的相似性, 表明丰宁黄土和古土壤为风成成因;(2) 丰宁黄土处于初等化学风化阶段,古土壤则进入了中等化学风化阶段.与典型风成堆积物相比,化学风化强度序列为:宣城风成红土＞＞西峰红黏土、镇江下蜀土＞丰宁古土壤、洛川古土壤＞洛川黄土＞丰宁黄土;(3) 常量元素迁移特征表明丰宁黄土和古土壤的化学风化已完成了早期去Na、Ca阶段,并进入到了中期去K阶段;(4) 丰宁黄土、古土壤的K₂O/Al₂O₃和Fe₂O₃/Al₂O₃比值与洛川黄土、洛川古土壤、镇江下蜀土、西峰红黏土较为接近,表明这些风成堆积物可能具有相似的源区.而TiO₂/Al₂O₃比值小于其他风成堆积物, 指示丰宁剖面具有其他物源.      

黄土高原黄土．和红粘土10Be地球化学特征

充分认识元素和同位素在不同环境条件下的地球化学行为,是运用元素和同位素示 踪环境变化的前提。对来自于黄土高原的黄土、古土壤和红粘土样品的宇宙成因核素¹⁰Be测量和化学成分分析,以及各种化学淋溶实验表明：¹⁰Be主要以吸附状态赋存于粉尘沉积物粘粒矿物的表面,部分已结合进自生的粘土矿物中;在粉尘沉积物风化过程中¹⁰Be与⁹Be和～的活动性相似,基本没有发生迁移,其原因是连续沉积的粉尘含有大量的碱性物质,阻止了…Be的解吸附和淋滤;沉积和风化作用导致了¹⁰Be浓度与化学指标在黄土-古土壤和红粘土剖面中的协同变化。     

黄土高原黄土和红粘土~(10)Be地球化学特征

充分认识元素和同位素在不同环境条件下的地球化学行为,是运用元素和同位素示踪环境变化的前提。对来自于黄土高原的黄土、古土壤和红粘土样品的宇宙成因核素10Be测量和化学成分分析,以及各种化学淋溶实验表明：10Be主要以吸附状态赋存于粉尘沉积物粘粒矿物的表面,部分已结合进自生的粘土矿物中;在粉尘沉积物风化过程中10BC与9Be和Al的活动性相似,基本没有发生迁移,其原因是连续沉积的粉尘含有大量的碱性物质,阻止了10Be的解吸附和淋滤;沉积和风化作用导致了10Be浓度与化学指标在黄土－古土壤和红粘土剖面中的协同变化。     

Geochemical characteristics and environmental significance of Talede loess–paleosol sequences of Ili Basin in Central Asia

The loess–paleosol deposit in Central Asia is a sensitive indicator of the evolution of the quaternary paleoclimate in the Westerlies, providing insight into the quaternary climate history and its relationship with global climatic changes. Based on the geochemical analysis of elemental composition of densely sampled strata from Talede loess–paleosol sequence in the Ili Basin, the results showed that SiO₂ had the highest major elements content, followed by Al₂O₃. The order of compositional abundance of major elements was generally as follows: SiO₂ > Al₂O₃ > CaO > Fe₂O₃ > MgO > Na₂O > K₂O. Trace elements (i.e. Rb, Sr, Sc, Ni, Cu, Ga, Mo, Y, Pb, Th) in the paleosol layers (i.e. S ₀, S _m, S ₁) and the loess layer of L ₁ were enriched relative to underlain loess (L ₂) horizons, except for the contents of Zr, Cs, Nd, and La in paleosol layers. All of geochemical proxies, such as enrichment factor, Rb/Sr ratio, eluvial coefficient (K _i ) and chemical weathering index, display no obvious differentiation in the Talede loess–paleosol deposit. The results indicate that the weak chemical weathering, greater evaporation and low effective moisture in Ili Basin, are to a degree weaker than those in the China Loess Plateau and the climate was warm–dry during the interglacial period. In addition, the loess of Ili area is rich in schistose minerals and implies that the loess may come from the deserts of Central Asia and it may be closely related to the widespread aridification of Central Asia.     

黄土高原风尘序列的碳酸盐成因及其风化过程

碳酸盐是黄土高原风尘序列的主要组成部分,其含量与原生碳酸盐溶解、再沉淀,以及含钙硅酸盐化学风化强度等密切相关。碳酸盐在表生环境下极易移动,且其迁移变化受大气降水、温度等古气候所制约,因此黄土次生碳酸盐记录了古气候的重要信息。甘肃西峰赵家川剖面碳酸盐含量、磁化率的系统测定和风尘序列地质特征研究表明,在整个剖面中,碳酸盐含量和磁化率曲线呈显著的负相关,并从剖面上部到红粘土底部,碳酸盐含量有增加趋势。黄土、古土壤和红粘土沉积分别处在不同风化阶段:黄土化学风化最弱,处于钙质残积阶段,古土壤处于强烈钙质淋溶阶段和硅铝残积阶段,红粘土化学风化最强烈,处于硅铝残积阶段或红土化阶段;不同的化学风化阶段古气候性质有别。     

最近13万年来黄土高原黄土剖面中绿泥石的化学风化与古气候变迁

对黄土高原不同纬度地区的4个黄土—古土壤剖面和lO个现代土壤样品中绿泥石的化学风化进行研究，发现黄土—古土壤剖面中的绿泥石在最近13万年发生了明显的化学风化，其风化程度受剖面位置和气候控制；黄土—古土壤剖面中ω(绿泥石 高岭石)／ω(伊利石)的比值与磁化率之间具有良好的负相关关系，绿泥石的化学风化与古土壤中铁氧化物矿物的形成和磁化率的增强之间有成因联系；黄土高原现代地表样品中ω(绿泥石 高岭石)／ω(伊利石)比值与现代年平均温度和年平均降水量有着良好的相关关系。认为ω(绿泥石 高岭石)／ω(伊利石)的比值可作为新的指示夏季风变化的替代性指标，对于定量重建古气候的变迁历史具有重要意义。     

Mineral Composition of Loess—Paleosol Samples from the Loess Plateau of China and Its Environmental Significance

34samples of loess-paleosol from the Luochuan and Xifeng sections in the Loess Plateau,northern China were eparated into sand,silt and clay fractions and analyzed for their mineral compositions.The results indicate that there is almost no difference between loess and paleosol in mineral composition.Major mineral species are quartz,mica,feldspar and chlorite,accounting for about 88-92% of the total;other minerals are kandite,smectite,vermiculite and a few heavy minerals.The calcite,magnetite and hematite were not taken into consideration because of their removal in the process of sample preparation.The main difference with respect to the mineral composition of samples collected from different sections and different statigraphic levels lies in the amount and grain size of minerals hosted.Comparisons between the Luochuan section and the Xifeng section,between paleosol and loess and between the upper part and the lower part of some paleosol layers show that the formers contain less feldspar but more mica and vermiculite and are finer in grain size,indicating the co-occurrence of both biochemical weathering process responsible for mineral change and physical weathering process leading to grain-size change during the soil-forming processes.This result favours such an explanation of the soil-forming mechanism that loess deposition and paleosol development occurred synchronously,though the rate of soil formation was greater than that of loess deposition,thus leading to soil development.     

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。      

陇西黄土高原马兰黄土划分与末次冰期气候快速变化研究

陇西黄土高原马兰黄土内存在９个弱成壤组（层），记录末次冰期内多达２２个间冰段气候的环境状况。马兰黄土中部古土壤是末次冰期大间冰段的记录，共有上、中、下３层古土壤，含１１个亚层，尤以下层古土壤发育最好，表明当时气候较温暖湿润。