黄土高原南部全新世古土壤的沉积序列

Optically stimulated luminescence （OSL） dating for polymlneral fine-grained loess samples, collected in Laoguantai （LGT） section on the south of the Chinese Loess Plateau, was made by application of single-aliquot regenerative-dose （SAR） protocol. A ＇Double-SAW procedure in which aliquots are subjected to both infrared （IR） and blue stimulations was used and two sets of equivalent dose （De） determinations were produced and assumed to relate predominantly to feldspathic and quartz fine grain populations respectively, The OSL ages estimated from IRSL signals are smaller than those estimated from [post-IR] OSL signals due to the anomalous fading of feldspar IR signals, based on fading experiment, The young ages of the samples near ground surface may be originated from the post-depositional disturbance by the intensifying humanity＇s cultivation since 3.0 ka BP in the Guanzhong Basin, south of the Chinese Loess Plateau. Based on OSL dating, as well as field observations and stratigraphic correlation, we determine the chronology of the LGT Ioess-paleosol sequence. In combination with climate proxy records, it is indicated that aeolian loess deposition and pedogenesis underwent polyphase changes during the Holocene, likely to have been driven by shifts in the East Asian monsoon. This suggests that aeolian loess deposition is episodic and highly variable, with contributions from non-aeolian processes such as alluvial deposition found in the area.     

淮河上游全新世黄土及沉积成因

The dust source and transporting system are two indispensable aspects in the process of loess-palaeosol accumulation. It has been proved that the dust of the Loess Plateau mainly comes from the northwestern inland gobi and desert, transported by the East Asia monsoon systems and westerlies. However, there are little researches with respect to the dust source and deposition dynamics of the upper reaches of the Huaihe River. In the present study, we investigated and collected the YPC section with high resolution in the upper reaches of the Huaihe River. The chronological frame was reconstructed by optically stimulated luminescence (OSL) dating and correlated with the published loess time series. By comparison of the magnetic susceptibility (MS) and grain size (GS) of loess-soil profile among YPC profile, XJN profile (western Loess Plateau) and the JYC profile (southern Loess Plateau), we find similar climate change and pedogenic process between the upper reaches of the Huaihe River and the Loess Plateau, both experienced an extreme dry and the weakest pedogenesis during the last glacial, followed by a transitional episodes from the cold-dry last glacial to the warm-humid mid-Holocene and increased pedogenesis in the early Holocene, then a most humid-warm and strong pedogenesis in the mid-Holocene, and climate deterioration and decreased pedogenesis occurred during the late Holocene. But the MS of loess-soil profile sequences in the upper reaches of the Huaihe River was much lower than those in the Loess Plateau, and the GS was much coarser than those in the Loess Plateau. Comparison of GS for these three profiles revealed that there were different dust sources, which belonged to different aeolian transporting systems. The loess in the upper reaches of the Huaihe River was a wind blown deposition of near source, while the coarser dust mainly came from loose alluvial deposits of alluvial and proluvial fans of the Yellow River. The yielding and carrying dynamics of the dust in the Huaihe River is the northeast wind prevails in the winter half year.     

基于光释光测年的共和盆地风沙活动历史研究

位于青藏高原东北缘的共和盆地处于亚洲冬、夏季风和西风环流作用交替控制的干旱—半干旱区,盆地中分布着大面积的沙漠,是重建过去气候的重要载体。就前人对共和盆地25个风成剖面的102个光释光(OSL)年代结果进行分析,总结出晚更新世以来共和盆地的风沙活动在各个时期都有发生,黄土堆积主要是更新世末期到早全新世,古土壤主要是晚全新世发育的,但其测年工作缺乏高密度光释光测年检验。通过对共和盆地西南部的羊曲剖面进行系统的高密度光释光年代学研究发现,羊曲剖面主要是末次冰消期沉积的,9.6～7.1 ka风沙活动迅速减弱,7.1～2 ka存在明显的沉积间断,说明基于单个剖面进行环境演变重建需谨慎。结合盆地内已发表OSL年代结果,末次冰消期以来,风沙活动在共和盆地一直存在,其最强烈时期是14～10 ka左右,黄土主要是末次冰消期14～10 ka沉积的,古土壤发育主要集中在3～2 ka和6～4 ka,此外在9～8 ka也有发育。     

基于光释光测年的共和盆地风沙活动历史研究

位于青藏高原东北缘的共和盆地处于亚洲冬、夏季风和西风环流作用交替控制的干旱-半干旱区,盆地中分布着大面积的沙漠,是重建过去气候的重要载体。前人对共和盆地25个风成剖面的102个OSL年代结果进行分析,得出晚更新世以来共和盆地的风沙活动在各个时期都有发生,黄土堆积主要是更新世末期到早全新世,古土壤主要是晚全新世发育的, 但其测年工作缺乏高密度光释光测年检验。通过对共和盆地西南部的羊曲剖面进行系统的高密度光释光年代学研究发现,羊曲剖面主要是末次冰消期沉积的,9.6-7.1 ka风沙活动迅速减弱,7.1-2 ka存在明显的沉积间断,说明基于单个剖面进行环境演变重建需谨慎。结合盆地内已发表OSL年代结果,末次冰消期以来,风沙活动在共和盆地一直存在,其最强烈时期是14-10 ka左右,黄土主要是末次冰消期14-10 ka沉积的,古土壤发育主要集中在3-2 ka和6-4 ka,此外在9-8 ka也有发育。     

长江下游地区下蜀黄土堆积与成壤环境演变——以南京江北地区一典型剖面为例

通过对南京江北地区一个典型剖面（TZC剖面）进行野外调查、室内磁化率、粒度等替代性指标分析和光释光断代研究,探讨了该地区第一层古土壤形成时的粉尘堆积与成壤环境演变特点。结果表明:第一层古土壤（400⁵0cm）形成于全新世最适宜期（8500³100aBP）,是在末次冰期下蜀黄土堆积成壤基础上的再发育,与下伏黄土之间存在发生学联系。根据沉积年代和沉积厚度对沉积速率估算,该地区末次冰期沉积速率约为11.17cm/ka,而且可以推测古土壤顶部经历过强烈的水土侵蚀作用,侵蚀的厚度为98.67cm,侵蚀下来的黄土在地势低洼的地方形成次生黄土,这表明了次生黄土同为风尘成因,只是经过后期雨水的侵蚀、搬运和再堆积而已。全新世晚期3100年以来,季风转变,沙尘暴加剧,土壤退化,在南京江北地区堆积成厚约50cm左右的现代黄土层或表土层。     

南京下蜀黄土红外释光地层年代学

下蜀黄土地层年代学对于理解季风环流时空格局演化及其与青藏高原阶段性隆升的关系十分重要。作者基于下蜀黄土红外释光测年和下蜀黄土及黄土高原洛川;剖面磁化率序列的对比分析,认为下蜀黄土第一层黄土层形成于末次冰期,最底部的黄土层与洛川的 L5相当。因而下蜀黄土应相当于黄土高原LS以来的风成堆积,其底界年代约为 500 ka。也就是说,在 500 ka左右黄土堆积的南界已达长江下游地区。这可能是因为其时青藏高原的隆升已到达一特殊高度,对东亚季风演化的影响成为一个转折点,加强了东亚季风的强度。     

青海官亭盆地史前灾难性地表过程及其影响研究

通过详细的野外考察,在官亭盆地喇家遗址东侧二方村遗址区域发现完整的土壤沉积物剖面。该剖面记录了全新世土壤土地资源的形成和发展演变,以及灾难性地表过程和人类活动的信息。在深入观察分析的基础上,系统采样并进行多种指标测试分析及年代测定。结果表明：其基本的土壤层序由上到下为：现代表土层(MS)—现代黄土(L₀)—全新世中期黑垆土(S₀)—全新世早期过渡性黄土(L_t)。该序列最显著的特征,是全新世中期黑垆土古土壤被厚达1.2~1.5 m的山洪泥流沉积层分隔为2段,表明在OSL年龄3940~3780 a,对应喇家遗址¹⁴C年龄3850~3600 a BP期间,官亭盆地北侧第三系红层丘陵沟壑区发生大规模暴雨山洪泥流过程。它们在古洪积扇前沿二级阶地溢出沟槽,扩散覆盖土地表面,形成了山洪泥流层组。而辛店文化早期(3600~3400 a BP)的透镜状灰烬层,则出现在该沉积层组的表面。这表明以农牧混合型土地利用为特色的早期辛店/卡约文化在该区域的形成发展,是以灾难性地表过程沉积的红色砂土和粘土地为基础的。这就与山洪泥流层组之下齐家文化(4150~3850 a BP)时期粟黍类谷物种植农业赖以形成发展的肥沃疏松的黑垆土类土壤形成对照。该研究结果揭示出该区域史前人类原始农业土地利用方式由谷物种植向农牧混合的转变,是在全球性气候恶化背景下,由灾难性地表过程造成的土壤和土地资源的退化所引起的。这对于深入了解青藏高原与黄土高原过渡带环境变化与土地利用方式发展演变的驱动因素具有重要的科学意义。     

陕西五里铺黄土微量元素组成与全新世气候不稳定性研究

通过对岐山黄土剖面Pb、Cu、Zn、Cd、Mn元素含量、磁化率及粒度的研究表明,这些元素含量变化实质是气候变化的直接结果,其含量高指示风化成壤作用强烈的湿润环境,含量低指示寒冷的干旱环境。揭示出黄土高原南部全新世气候在总体温暖的情况下有明显波动变化,在5000~6000 a BP出现一次明显气候干旱期,使全新世"大暖期"分裂形成两个主要的成壤期S₀¹和S₀²。在S₀¹、S₀²成壤时期仍存在次一级的气候变化事件。全新世时期该地区经历了黄土沉积(L_t)→古土壤发育(S₀²)→黄土覆盖(L₀²)→土壤再度发育(S₀¹)→黄土堆积及现代表土(L10)的发展演化阶段。     

黄土高原0.8Ma以来地面抬升的时空特征研究

根据黄土高原地区黄河阶地的形态特征和成因分析,认为其形成主要是地面抬升所致并且在黄河达到均衡状态下形成,可以推断黄土高原的地面抬升。根据对黄土高原地区黄河0.8 Ma阶地的研究并结合相关文献资料,选取兰州段、黑山峡段、晋陕峡谷段和三门峡段作为典型研究区域,得出黄土高原0.8 Ma以来的地面抬升存在显著的时空特征,即空间特征表现为地面抬升量有西大东小的规律,时间特征表现为地面抬升速率有后期加速趋势、特别是晚更新世以来。并认为黄土高原0.8 Ma以来的地面抬升与青藏高原的构造抬升有成因上的联系。     

阿拉善地区古水下沉积物与风沙沉积物磁学特征及意义

风力搬运过程中存在的物质分选极可能导致沉积区与物源区沉积物性质出现差异,对于研究物源示踪具有重要的意义。选取阿拉善地区古水下沉积物和风沙沉积物,进行磁学参数测定,调查分选作用对沉积物性质的影响,并探讨对中国黄土高原黄土物源研究的启示。结果表明：古水下沉积物与风沙沉积物的细砂组分磁学性质基本一致,但粉砂组分则存在明显差别,古水下沉积物的磁性矿物浓度显著低于风沙沉积物,风力分选作用可能是风沙沉积物粉砂组分磁性强的主要原因;古水下沉积物中高矫顽力矿物浓度较低,受沉积后改造作用微弱,指示古水下沉积物可用于黄土物源示踪研究。阿拉善地区沉积物和黄土高原黄土的磁学性质对比表明：风沙沉积物与黄土高原黄土磁学性质存在明显差别,但古水下沉积物与黄土高原黄土磁学性质却十分相似。这一地质证据支持阿拉善地区是黄土高原黄土沉积物的重要物源区,同时暗示古水下沉积物在黄土物源示踪方面的巨大潜力。     

淮河上游全新世风成黄土-土壤物质来源研究

通过对淮河上游地区河南新郑全新世黄土—古土壤剖面磁化率和粒度的测量分析，揭示了淮河上游地区沙质黄土和古土壤的物质来源。该区黄土—古土壤磁化率明显低于黄土高原区，而粒度明显比黄土高原区粗，属于沙质黄土。通过两地区粒度分布的对比，揭示了它们有不同的粉尘源区，分属于不同的风成系统。淮河上游地区黄土是近源风尘沉积物，粉尘主要来源于孟津以东黄河冲积、洪积扇的松散河流沉积粉沙，实质是黄土高原水土流失的产物。黄河的频繁决口、改道、泛滥沉积为其提供了丰富的物源，其粗颗粒粉尘产生和搬运堆积的动力是东北风。淮河上游地区全新世早期粉尘是近源粗颗粒堆积，堆积速率可达18．6cm／ka，是黄土高原南部地区的2．3倍。     

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。     

基于释光测年的福建晋江海岸沙丘粒度记录的风沙活动

采用OSL测年技术对福建晋江海岸沙丘剖面(SHA) 进行加密采样测年和粒度分析,初步确定了研究区近1000a 以来海岸沙丘发育的主要时段,以OSL测年值为基础,在统一时间标尺上综合对比东亚季风变化序列和福建沿海地区台风登陆记录,探讨了控制研究区海岸沙丘发育的主要因素.研究表明：(1) SHA沙丘表现为典型的海岸风成砂特征,海岸沙丘沉积后受风力侵蚀和后期化学风化作用的影响,粒径变粗,分选性变差,各粒级组分和粒度参数特征发生较大变化;(2) 近1000a 以来晋江海岸带海岸沙丘发育可划分为3 个时期,分别为AD1050~1300、AD1470~1600、AD1720~1950,尤其是小冰期(LIA),海岸风沙活动强烈,海岸沙丘发育盛行;(3) 近千年来区域降水量、海平面和台风强度变化与研究区海岸沙丘发育之间的关系尚不明确,而冬季风强度对海岸沙丘发育的影响明显,即海岸风沙活动期主要对应冬季风较强时期,但近50 年来海岸风沙活动较弱除了主要受冬季风减弱影响外,主要与人类经济活动所造成的地表覆被条件发生变化有关.     

对黄土高原风尘搬运动力与沉积控制因素的新认识

风尘是地球表层系统的重要组成部分,广泛参与地球系统中不同时空尺度的物理、化学和生物过程,对全球气候和生态环境产生重要的影响。中国北方地区发育了世界最广、最厚的风尘沉积,记录了至少22 Ma以来东亚季风演化和亚洲内陆干旱化历史。半个多世纪以来对风尘沉积的气候记录和黄土高原的成因进行了大量研究并取得了丰硕成果,然而对黄土高原风尘物质沉积过程的认识还存在很多问题。例如,近年来基于物源示踪研究对传统的风尘搬运过程提出了新认识,认为虽然黄土主体是风成的,但以前忽略了河流对于碎屑物质的搬运贡献。我们在前人研究基础上从沉积学角度分析风尘沉积过程,发现青藏高原两期抬升与区域构造运动对粉尘沉积起着不亚于气候变化的重要控制作用;同时从沉积-侵蚀和地貌发育过程探讨风力与流水这两种最常见的外动力方式在黄土沉积和黄土高原发育过程中所起的作用,认为风尘的沉积和黄土高原的形成是侵蚀与搬运沉积作用的长期动态平衡过程,风力和流水在其中所起的作用都不是单一不变的,在不同时期和不同区域有可能会同时充当建设者和破坏者的角色。     

黄土高原现代天然降尘的组成、通量和磁化率

黄土高原现代天然降尘的季节性变化研究表明，矿物粉尘是天然粉尘的主要组成成分，有机质和污染物以夏季粉尘中含量最高，粉尘的磁化率在80－150单位之间，明显高于冰期黄土，指示着间冰期时原始粉尘的磁化率就已受到气候条件的影响，粉尘沉积通量的季节性变化在高原北部较大，中部和南部变化较小，年累积通量也是北部明显高于基本相当的其它地区，分析粉尘沉积的气候过程认为，黄土坑原的天然防尘主要表现为常态存在的非尘暴降尘，大部分为近距离低空再搬运粉尘，其沉积通量与地表的干燥度密切相关，部分来自内陆远源沙漠，通过高空西风气流转输，冬季风粉尘在大部分黄土高原略高于其它季节粉尘，而在西北部显著增高。     

An early Holocene erosion phase on the loess tablelands in the southern Loess Plateau of China

A Holocene loess profile to the west of Xi'an China was studied multi-disciplinarily to investigate the relationships between soil erosion and monsoonal climatic change. The proxy data obtained from this aeolian loess and palaeosol sequence indicate large-scale variations of climate in the southern Loess Plateau since the last glaciation. A rainwash bed, indicative of a wetter climate, excessive runoff and erosion on the loess tablelands, was identified relating to the early Holocene before the onset of the “climatic optimum”. This is synchronous with the early Holocene physiographic erosional stage identified in the valleys in North China. It means that severe erosion took place when the region was undergoing climatic amelioration during the early Holocene. The evidence presented in this paper shows that the erosion occurred as a regional response to a monsoonal climatic shift in the southern Loess Plateau. During the last glaciation, prior to the erosion phase, the land surface on the tablelands had been largely stable except for the rapid accumulation of aeolian dust and the resultant increase in its elevation. Relatively slow dust accumulation and intensive bio-pedogenesis responding to the Holocene “climatic optimum” followed the erosion phase. The loess tablelands were most vulnerable to erosion during the large-scale monsoonal climatic shift from dry-cold glacial to humid-warm post-glacial conditions in the southern Loess Plateau.     

红黏土磁化率增强机制

对于黄土-古土壤序列,磁化率增强机制已经被大家认可,并且磁化率被广泛作为古夏季风强弱变化的代用指标。红黏土伏于第四纪黄土之下,同为风成沉积物,对红黏土磁化率增强机制的研究程度不高,且对强发育红黏土获得比较低的磁化率值的原因不清楚。本文通过对佳县红黏土进行系统岩石磁学分析得出：(1) 红黏土磁性矿物种类以磁铁矿为主,同时含有一定量磁赤铁矿、赤铁矿;磁性矿物平均粒径为PSD颗粒;强发育层含有较多的软磁性矿物,弱发育层含有较多的硬磁性矿物。(2) χ、χfd和χARM两两之间表现出很好线性正相关关系,说明红黏土中含有大量SP和SD颗粒亚铁磁性矿物,这些细小磁颗粒是在成壤过程中产生,成壤作用导致古土壤层磁化率升高。(3) 红黏土χfd、χfd%值较高,说明经历较强的成壤过程,成壤环境与黄土高原黄土-古土壤序列类似,与阿拉斯加、西伯利亚黄土-古土壤明显不同。     

黄土高原25万年以来粉尘堆积与侵蚀的定量估算

黄土高原广泛分布第四纪以来的粉尘堆积,是古气候变化的良好记录。但是,将黄土高原视为一个整体、从地质历史的角度来定量分析粉尘堆积-侵蚀的动态过程及其驱动机制的研究较少。本文利用遥感分析和地统计学中的克里格空间估值法,根据对具有代表性的84个实测黄土-古土壤剖面的分析,计算出黄土高原250ka以来各冰期和间冰期的粉尘堆积量和平均堆积速率,为认识区域粉尘沉降与轨道尺度气候变化的关系提供了新证据:间冰期气候偏暖湿,粉尘堆积较慢;冰期气候偏干冷,粉尘堆积加快。结合黄土高原现代降尘观测数据,进一步估算出黄土高原250ka以来各冰期和间冰期的面状侵蚀速率。初步结果发现,自然背景下黄土高原就存在较强的侵蚀作用;冰期的面状侵蚀速率略强于间冰期。     

汉江一级阶地抬升以来北亚热带风尘堆积、发育与东亚季风演变的耦合关系——以郧县段汉江上游谷地为例

风成黄土对东亚冬夏季风优势期转换及起迄时间起到良好指示作用,探究风尘黄土堆积、发育特征与东亚季风演变的耦合关系十分必要。本文通过研究汉江一级阶地上覆黄土-古土壤序列的构型、磁化率、烧失量、粒度、元素组成特征,分析汉江一级阶地抬升以来黄土-古土壤序列的成因及成壤特征,探究东亚冬夏季风的演化序列。结果表明：（1）汉江上游地区黄土-古土壤序列的地层构型为表层土（MS）-近代黄土（L₀）-古土壤（S₀）-过渡层（L_t）-马兰黄土（L₁）,磁化率、粒度、烧失量、元素组成等特征指示各地层成壤强度特征为S₀>L₀/L_t>L₁。（2） 成壤强度指示18000 a BP以来,东亚冬夏季风演替特征为末次盛冰期冬季风强烈→全新世早期冬季风减弱→全新世中期夏季风主导→全新世晚期夏季风减弱~,冬季风强盛,其演变滞后于低纬太阳辐射变化2000~3000 a。（3）该风尘堆积物理化性质对6000~5000a BP的气候恶化期有所响应。总而言之,汉江上游一级阶地上覆黄土为风尘堆积物,指示18000a BP以来东亚季风的变迁规律及季风异常事件,能够体现北亚热带对全球气候变化及极端事件的响应。     

九江下蜀黄土的常量元素组成及其物源指示

长江中下游地区下蜀黄土的物质来源一直是个热点问题。本文对江西九江下蜀黄土和甘肃临洮晚更新世以来黄土的常量元素组成进行了研究,并与末次间冰期以来黄土高原其它点位的黄土、长江中下游其它地点的下蜀黄土和长江沉积物的元素组成进行对比,以期探讨九江下蜀黄土的物质来源。结果表明：（1）九江下蜀黄土的地球化学元素以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主。与临洮黄土的元素组成相比,九江下蜀黄土具有较高的SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2含量和较低的CaO、MgO含量。（2）在空间上,下蜀黄土的SiO2/Al2O3比值未表现出黄土高原黄土（北方黄土）的SiO2/Al2O3比值随纬度规律性变化的特点,揭示下蜀黄土的主要源区可能不是北方的内陆荒漠或黄土高原。（3）TiO2/Al2O3-K2O/Al2O3和TiO2/Al2O3-Fe2O3/Al2O3图解显示下蜀黄土与北方黄土存在显著差异,进一步表明下蜀黄土与北方黄土的主要源区可能不同。