甘肃临夏黄土剖面：15万年环境演变的良好记录

历经15万年的甘肃临夏北塬黄土剖面,沉积速率大、古土壤序列完整。特别是在距今14—8万年的末次间冰期形成的三层古土壤,末次冰期间冰段形成的数层弱成土型古土壤,其特征优于其它黄土剖面。对北塬剖面磁化率、孢粉、粒度、地球化学特征的综合研究表明,该剖面完整地记录了15万年以来的环境变化,为检验以往从大陆冰盖和深海沉积中得出的环境变化模式提供了途径。     

兰州第四纪黄土/古土壤序列物源演变: 来自于碳酸盐矿物的证据*

黄土/古土壤的物源研究对于揭示第四纪气候变化和青藏高原隆升历史具有重要意义。本研究以位于黄土高原西部1.4 Ma以来的兰州黄土/古土壤沉积序列为研究对象,基于X射线衍射技术分析了黄土/古土壤中的主要矿物组成,侧重于碳酸盐矿物含量,追溯了兰州黄土/古土壤的直接物源。结果显示: (1)1.4 Ma以来兰州地区黄土/古土壤沉积物的主要直接源区为柴达木盆地沙漠区和阿拉善干旱区。(2)基于二元混合模型计算的潜在原始源区对兰州黄土白云石和总碳酸盐矿物的相对贡献率以及长石与石英比值结果一致支持1.4 Ma以来兰州黄土原始物源发生了多次变化。1.4~1.1 Ma和0.9~0.3 Ma青藏高原东北缘造山带(昆仑山、祁连山)和中亚造山带对兰州黄土的贡献相当,而1.1~0.9 Ma和0.3 Ma以来,中亚造山带对兰州黄土的物源贡献增加,这可能分别是对中更新世气候转型和0.3 Ma以来青藏高原及邻近地区干冷气候增强的响应。1.15 Ma和0.8 Ma兰州黄土/古土壤中高的白云石含量、碳酸盐矿物总含量以及0.8 Ma长石与石英比值的快速升高可能是对“昆黄运动”的响应,进而造成了昆仑山、祁连山对黄土高原物源贡献的增加。     

兰州第四纪黄土/古土壤序列物源演变: 来自于碳酸盐矿物的证据*

黄土/古土壤的物源研究对于揭示第四纪气候变化和青藏高原隆升历史具有重要意义。本研究以位于黄土高原西部1.4 Ma以来的兰州黄土/古土壤沉积序列为研究对象,基于X射线衍射技术分析了黄土/古土壤中的主要矿物组成,侧重于碳酸盐矿物含量,追溯了兰州黄土/古土壤的直接物源。结果显示: (1)1.4 Ma以来兰州地区黄土/古土壤沉积物的主要直接源区为柴达木盆地沙漠区和阿拉善干旱区。(2)基于二元混合模型计算的潜在原始源区对兰州黄土白云石和总碳酸盐矿物的相对贡献率以及长石与石英比值结果一致支持1.4 Ma以来兰州黄土原始物源发生了多次变化。1.4~1.1 Ma和0.9~0.3 Ma青藏高原东北缘造山带(昆仑山、祁连山)和中亚造山带对兰州黄土的贡献相当,而1.1~0.9 Ma和0.3 Ma以来,中亚造山带对兰州黄土的物源贡献增加,这可能分别是对中更新世气候转型和0.3 Ma以来青藏高原及邻近地区干冷气候增强的响应。1.15 Ma和0.8 Ma兰州黄土/古土壤中高的白云石含量、碳酸盐矿物总含量以及0.8 Ma长石与石英比值的快速升高可能是对“昆黄运动”的响应,进而造成了昆仑山、祁连山对黄土高原物源贡献的增加。     

新疆伊犁黄土元素地球化学特征及古环境意义

通过对新疆伊犁波马剖面黄土-古土壤序列常量、微量元素及相关参数分析研究,讨论末次冰期以来伊犁黄土常量元素分异规律及古环境意义.结果表明,伊犁波马剖面S1以来黄土-古土壤序列各层常量元素含量均呈现出SiO2>Al2O3>CaO>Fe2O3>MgO>K2O>Na2O变化特征,剖面序列中常量元素含量及相关参数变化,与黄土、古土壤层相互交替叠置不具对应性,明显有别于黄土高原.末次冰期以来黄土和古土壤形成时干冷程度强于黄土高原黄土,更高于古土壤,淋溶差异程度不及黄土高原.S1以来伊犁黄土物质来源基本相同,古土壤形成时环境条件不相同,以干冷或湿冷为特征,即使同一古土壤地层单元不同层位其水热组合条件也存在差异,波马剖面黄土-古土壤元素地球化学记录末次冰期以来沉积气候环境总体相对干旱.     

安徽宣城黄土堆积的磁性地层学与古环境意义

利用磁性地层学方法对安徽宣城剖面的研究表明,B/M界限位于剖面中网纹红土的中下部,结合光释光测年可以外推出长江中下游地区的典型风成沉积开始形成于0.85Ma前后。这一年龄对应于一次全球性的气候转型事件,在海洋沉积与我国北方的黄土-古土壤序列中均记录了这一气候转型事件。同时,0.85Ma对应于中更新世的两大地质事件,一是全球冰量的增加,二是青藏高原的快速隆升,长江中下游地区风成堆积的开始,可能是上述两个因素共同作用的结果。      

中国黄土高原洛川剖面S5以来的孢粉学记录

中国黄土-古土壤序列记录了距今约2.6 Ma以来的环境变迁。孢粉作为恢复植被演替的敏感指标,被广泛用于古植被重建,但是针对高原中部地区长时间尺度植被演替历史的孢粉学研究还较缺乏。通过对黄土高原洛川剖面S5以来的黄土-古土壤序列开展较高分辨率的孢粉学工作,揭示出该区约0.6 Ma以来的植被演化历史。孢粉谱分析表明,洛川地区0.6 Ma以来以温带草原植被为主,不支持塬区历史时期存在大范围落叶阔叶林的观点。现代黄土高原缺少森林植被主要是由自然原因引起,因此塬区的现代生态恢复应以退耕还草为主。     

秦岭黄土及其记录的古环境变迁

在秦岭的一些山间盆地、河谷阶地等弱剥蚀的地段发育着黄土—古土壤系列。凤州杨家山剖面(34°00′N,106°39′E)可以作为秦岭的代表黄土剖面。该剖面黄土厚约82m,由33层黄土和33层古土壤构成。黄土层中夹有两层粉砂质黄土(L_9和L_(15)),古土壤层中S_5是由3层古土壤组成的。黄土下伏晚第三纪红粘土。该剖面磁性地层测量结果表明,剖面包括了布容正极性带和松山负极性带,二者的界线(B/M)位于第8层黄土(L_8)中部。松山反极性时黄土中记录了贾拉米洛正极性亚时     

中国黄土研究新进展(一)黄土地层

本文扼要介绍最近几年中国黄土研究中的土壤地层学、磁性地层学、气候地层学、第四纪下界及海陆古气候对比等方面的新进展。根据新发现的黄土剖面,中国黄土中共可区分出37个土壤地层单位。中国黄土底界的古地磁年龄为2.5MaB.P.。2.5Ma以来,中国北方共经历了37次大的冷暖交替。2.5MaB.P.前后,全球气候出现了一次大的转型事件,它可作为第四纪的开始。中国黄土-古土壤系列同深海氧同位素记录在1.7Ma至今的时段上可以很好的对比;2.5Ma至1.7MaB.P.的气候变化,以黄土记录较为明确。     

河北坝上丰宁黄土剖面记录的230 ka BP以来的环境演化

河北坝上地区位于东亚季风气候边缘区,对气候变化响应敏感。丰宁黄土剖面为研究该区域长时间尺度的环境演化提供了理想材料。通过丰宁黄土剖面地球化学元素和磁化率分析,结合光释光测年结果,恢复了该地区230 ka BP以来的环境演化历史;通过野外观察,识别出了S_1古土壤之下发育的风化淋滤黄土层,探讨了S_1古土壤发育时期的风化淋滤特征及其所揭示的气候变化问题。结果表明:(1)230 ka BP以来的磁化率记录可与深海氧同位素3—8阶段进行细节上的对比,表明丰宁黄土堆积区对全球气候变化有着积极的响应;(2)S_1古土壤发育时期,由于受到强降水的影响,土壤中元素受到强烈淋溶从而向下迁移到L_2黄土中,造成L_2上部地球化学记录与磁化率的差异;(3)从S_1古土壤顶部到钙结核层之间土壤属于酸性淋溶土,可能相当于现今中国北亚热带的黄棕壤,其剖面由土壤层、风化淋滤黄土层和CaCO_3淀积层构成;(4)S_1古土壤发育时期的温度和降水量与现今江苏泗洪和六合地区相当,表明当时研究区为亚热带气候。     

洛阳盆地全新世炭屑记录及其古环境意义

黄土-古土壤剖面保存的炭屑记录了全新世古火与环境演变信息.文章以洛阳盆地五岔沟(WCG)剖面(厚度200 cm)为研究对象,利用该剖面的炭屑记录,并结合磁化率、有机碳等古环境指标,试图恢复和重建洛阳盆地中部全新世野火的演变历程,进而探讨洛阳盆地中部全新世以来野火与气候、人类活动之间的相互关系.研究表明:马兰黄土堆积时期...     

青藏高原黄土堆积典型元素相对含量变化与古气候意义

青藏高原东北部黄土分布广厚,较好的记录了第四纪古气候变化的信息。为了从地球化学的角度寻找能更好指示高原气候变化的代用指标,本文对西宁盆地湟水河高级阶地之上的大墩岭黄土剖面顶部末次间冰期以来(S1古土壤层之上)沉积的黄土—古土壤系统取样,并做了易迁移元素(Sr、Ca)与难迁移元素(Rb、Zr、Ti)的含量变化分析。结果发现,水迁移能力差别较大,矿物组成不同的元素(或氧化物)比值Rb/Sr、Ti/Sr、Zr/CaO比较灵敏的指示了高原末次间冰期以来古气候,特别是古降水变化信息,而且其与常用的磁化率指示的中国北方古气候变化及深海沉积氧同…     

豫西两个黄土剖面及其地层划分

<正> 我国黄土高原东南部的豫西一带广泛发育着更新世以来的陆相黄土沉积。其地层完整性、出露厚度及黄土—古土壤系列演化层序等均不亚于洛川黑木沟的典型黄土剖面,厚度大,沉积连续,黄土与古土壤界限清晰易辨,交通方便,是研究豫西地区第四纪以来古气候变迁的重点地区。1985年5月,我们对陕县张汴(土夭)底黄土剖面和洛阳邙岭黄土剖面(图1)进行了观测并采集了古地磁、微结构及孢粉样品,现依据部分室内研究成果对上述     

湖北秭归沙镇溪剖面的巫山黄土地层结构与特征

长江流域是中国粉尘堆积黄土的南界。分布于长江三峡河谷的巫山黄土是长江流域的代表性黄土,具有重要的科学意义。巫山黄土由于受峡谷地形影响及堆积之后边坡地质作用改造,在空间上零星分布于不同地貌位置,其厚度和完整程度常依其地形的不同而差异较大。已有研究也大多拘于对巫山县城一带的某一剖面的某一具体问题的讨论,尚缺乏对巫山黄土地层的总体认识。巫山黄土完整地层结构和黄土—古土壤序列特征,已成为制约其深入研究的基础地质问题。本文根据最近发现秭归沙镇溪黄土剖面,基于其代表性和完整性特点,首次对巫山黄土进行了地层划分,并与北方黄土进行了对比。研究认为,巫山黄土共有4层黄土、2层弱发育古土壤(钙质结核)和1层古土壤组成,大致相当于黄土高原的马兰黄土及离石黄土的顶部(L_1—L_2),4层黄土分别相对应于渭南黄土剖面的L_(1-1、)L_(1-3、)L_(1-5)和L_2,2层钙质结核分别相对于L_(1-2)和L_(1-4),古土壤层即为S_1。相比于北方黄土地层巫山黄土的黄土层颜色更加偏深、稍红,古土壤层S1裂隙面上见有明显的铁锰质薄膜,成壤作用较北方黄土更强。这可能是由于巫山黄土的地理分布更加靠近夏季风控制区,气候环境有所不同。     

末次间冰期以来黄土中伊利石结晶度的变化与古环境

对环县、长武和渭南3个剖面末次间冰期以来黄土-古土壤样品进行了粘粒(2μm)提取,采用X射线衍射分析技术对粘粒样品的伊利石结晶度,即KI值(1.0nm衍射峰的半高宽)进行时空变化分析。结果表明,环县剖面的KI值在黄土-古土壤中差异不大,而中南部的长武与渭南剖面能很好地反映冰期与间冰期旋回特征;在空间上,古土壤S_0和S_1的KI值自西北向东南呈现逐渐增加趋势,而黄土L_1层仅在最南部的渭南剖面呈现较高的值,环县和长武剖面差异不大,均呈现较低的值。综合分析影响黄土KI值变化的各个因素后,认为风化成壤作用可能是影响黄土-古土壤伊利石结晶度指标变化的主要因素,可以作为东亚夏季风环流强度演化的指标。     

西峰剖面午城黄土古风化强度变化与 早更新世季风环境演化*

游离铁(FeD)/全铁(FeT)比值被土壤学界用来反映土壤化学风化强度,并已在风尘堆积的古环境研究中得到较好应用。然而,迄今对第四纪黄土古风化强度的研究多集中于中更新世以来的序列,只有少数剖面的分析包含午城黄土。文章基于西峰剖面661个样品的FeD和FeT分析,建立了该剖面午城黄土的古风化强度序列,并与剖面原有1.2Ma以来的序列进行对比。结果表明,早更新世古土壤的风化强度与后期相比总体较低,而黄土层的风化强度总体偏高,反映了较小的冰期-间冰期反差; 古风化强度的波动总体上与深海氧同位素有较好的一致性,体现了全球冰量变化对我国北方季风环境的控制。2.6~1.6Ma期间,古土壤的平均风化强度在整个第四纪最低,指示了较弱的夏季风环境效应。从约1.6Ma开始到1.2Ma,古土壤和黄土层的风化强度均增加,并开始有较显著的约100ka周期。这些特征在深海氧同位素记录中没有表现,而与热带地区一些环境特征相吻合,从而指示了低纬过程对我国北方早更新世季风环境的显著影响。     

黄土古气候变化趋势与青藏高原隆升关系初探

粒度和磁化率是两个研究黄土古气候最常用的古环境变化指示参数,它们随着黄土古土壤地层变化而出现峰和谷的对应已经被证明是反映了天文轨道要素的周期变化。文章试图忽略这些受控于轨道要素的气候周期变化,而主要侧重考察黄土地层这两个参数的平均值(或背景值)所反映的长期变化趋势。对兰州九州台黄土进行了系统采样和测量,发现兰州九州台黄土剖面粒度和磁化率曲线显示出两个明显的趋势,粒度从剖面底部向上有明显逐渐变粗趋势,指示着冬季风增强,与此同时,磁化率自下而上却逐渐增大,指示着夏季风增强的趋势。与黄土高原其他黄土剖面磁化率和粒度曲线对比发现,这是两个普遍存在的趋势。地理位置靠近青藏高原的剖面,这两个增大的趋势更明显。冬、夏季风同时逐渐增强是海陆热力差异增大所引起,反映了青藏高原第四纪时期的逐渐不断的隆升过程。因此,根据粒度和磁化率曲线变化趋势线的变化特点可以帮助分析和反推第四纪以来青藏高原隆升的过程。兰州九州台以及黄土高原各剖面粒度和磁化率曲线的线性变化趋势则可能指示着第四纪以来青藏高原是逐渐均匀缓慢的变化过程。我们对22Ma以来风积地层记录的变化趋势也做了分析。前人过去普遍认识的第四纪以来跳跃式或间歇式剧烈隆升在我们的数据中没有得到反映。黄土高原西部西宁、兰州、靖远等剖面磁化率显著的增长趋势可能与青藏高原隆升到一定高度后高原季风加强所致。     

兰州西津黄土色度指标记录的第四纪气候演化

为了更深入研究黄土高原西部地区第四纪气候演化历史,选取已建立可靠年代的兰州黄河南岸西津黄土钻孔剖面为研究载体,应用CM-700D型分光测色计对等间距取样的417个样品进行实验分析,获得了过去2.2 Ma的兰州地区色度指标记录序列。结合剖面已有其他古气候代用指标,与周边已有记录及全球深海氧同位素记录对比,发现2.2 Ma以来兰州地区气候演化整体呈现阶段性逐渐冷干化趋势,可能反映了全球第四纪气候长期变冷的影响。此外,在1.24 Ma和0.43 Ma左右经历了两次重要气候事件,1.24 Ma事件之后东亚冬季风和夏季风同时发生了增强,与“昆黄运动”起始时间一致,表明该事件可能受到了青藏高原隆升驱动;而0.43 Ma事件则是对全球中布容气候转型事件（MBE）的响应。因而,黄土高原西部地区第四纪气候演化可能受青藏高原隆升和全球变冷的双重调控,二者对不同气候事件的影响不同。     

陕西洛川L_1～S_4黄土-古土壤湿陷性及其成因研究

利用工程压缩实验方法,对陕西洛川坡头黄土剖面L_1黄土至S_4古土壤进行了湿陷性的测定。结果表明,2kg压力下L_1~S_4湿陷系数变化在0.002~0.091之间,S_2古土壤及其以上层位都具有湿陷性,湿陷性土层分布深度为20m。L_1和L_2黄土分别为强湿陷性和中等湿陷,湿陷系数分别为0.071和O.056;S_1古土壤上部和S_2古土壤分别为弱湿陷和中等湿陷,湿陷系数平均分别为0.018和O.031。3kg压力下L_4黄土及其以上层位都具有湿陷性,分布深度达到了28.6m。在L_4黄土和其之上的层位都具有不同程度的自重湿陷性。在洛川坡头剖面L_3黄土之下的土层已不具有湿陷性,表明导致黄土湿陷的不稳定的土壤结构性孔隙在该层黄土及其以下已经受到了重力作用的破坏。洛川剖面在0~20m左右深度范围黄土湿陷系数、孔隙度和饱和度在垂向上随黄土与古土壤的交替呈波动变化规律,黄土层的湿陷性比古土壤湿陷性强,经受成壤作用弱的s:古土壤比经受成壤强的s。古土壤湿陷强,这是当时的冰期与间冰期成壤作用强弱不同造成的,也表明第四纪气候变化是导致黄土剖面湿陷性强弱变化、饱和度及孔隙度变化的主要原因,同时表明第四纪气候变化理论研究成果在黄土工程性质、工程性质产生原因和垂向变化规律研究方面具有重要应用价值。孔隙度与湿陷系数之间呈指数函数正相关关系,饱和度与湿陷系数之间呈指数函数负相关关系。孔隙度与饱和度具有指示黄土湿陷性强弱的作用。     

西宁黄土石英颗粒表面结构与黄土物质来源探讨

利用电子扫描电镜分析了西宁黄土地层中的石英颗粒表面形态和机械结构特征,发现近1.2Ma以来西宁黄土石英颗粒形态以尖棱角-棱角为主,颗粒表面具有典型的剪切断口或大贝壳状断口或平行擦痕,且比例较高;有些颗粒表面还具有V形坑、水下磨光面,这类颗粒以次圆状为主,这些信息指示出,西宁黄土物质不是主要来源于沙漠环境,而是来源于青藏高原第四纪冰川和冰缘作用区.     

最后两个冰期黄土中记录的Heinrich型气候节拍

洛川、宜川及渭南黄土剖面古风化强度的研究揭示出，在Ｌ１和Ｌ２中记录了一系列干冷气候事件。它们多数发生于黄土与古土壤的交界处，以５０００—１００００ａ的间隔叠置于明显的准２００００ａ岁差周期上。前六个事件的时代与北大西洋的Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件大致相当。上述结果表明，Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件在东亚季风区有明显印迹，且类似事件在相当于深海氧同位素阶段６的黄土中也存在。最后两个事件时我国的古环境状况可能比末次盛冰期还要干冷些。这些事件出现的地层层位似乎表明，它们易发生于由地球轨道变化引起的气候转变时期。