陕西洛川黄土化学风化程度的地球化学研究

通过对陕西洛川黄土-古土壤剖面中常量元素、微量元素和REE的分析,采用以Al为标准的变化率参数计算方法对黄土高原化学风化程度进行了初步研究.结果表明在风化成壤过程中,黄土中绝大多数元素都保持稳定,活动性元素仅有Ca,Sr,P,Mg和Na;化学风化处在去Ca,Na风化阶段;化学风化的主要方式是碳酸盐溶解.黄土弱化学风化特征是黄土高原第四纪以来长期受干冷型气候控制的反映.     

中中新世秦安黄土-古土壤序列磁性增强机制及其环境意义

中中新世黄土高原风尘堆积序列磁化率显著增高,在区域内已成为地层对比标志,然而其磁性增强机制依然不清楚.本文对秦安地区QA-I剖面约14～17.1 Ma期间的黄土-古土壤样品进行了系统的环境磁学、岩石磁学(热磁性质、磁滞性质、非磁滞剩磁与饱和等温剩磁比值χ_ARM/SIRM等)和色度指标分析.结果表明,QA-I剖面黄土-古土壤序列样品中磁性矿物为准单畴(PSD)磁铁矿、超顺磁/单畴(SP/SD)磁赤铁矿和赤铁矿,古土壤中细粒磁赤铁矿含量高于上下相邻黄土层.CBD(Citrate-Bicarbonate-Dithionite)处理方法显示,中中新世风尘序列中碎屑成因的PSD磁铁矿含量变化不大,约14.5～16.0 Ma期间成壤成因SP/SD磁赤铁矿含量的增多,是导致该时期风尘堆积序列磁化率增强的主要原因;这与该时期较低的土壤发育程度并不一致,表明CBD处理方法虽然可有效获取成壤成因SP/SD磁赤铁矿信息,却无法区分其为当地还是源区成壤成因.低温磁学研究表明,QA-I剖面约14.5～16.0 Ma期间SP/SD磁赤铁矿可能为碎屑磁铁矿颗粒的风化外壳,其含量高低变化与风尘样...     

中新世黄土-古土壤序列的粒度特征及其对成因的指示意义

对甘肃秦安QA-I中新世黄土剖面进行了系统的粒度分析, 并与第四纪黄土、古土壤及代表性河湖相沉积样品的粒度特征进行了对比. 结果表明, 中新世和第四纪黄土、古土壤样品具有相似的粒度分布特征, 而与河湖相沉积有较大区别. 中新世黄土-古土壤序列与第四纪黄土-古土壤序列一样, 黄土层粒度较粗, 而古土壤层粒度较细, 反映了气候的冷暖、干湿变化. 从长尺度上看, 中新世黄土-古土壤序列的中值粒径与沉积速率的变化大致同步, 与北太平洋深海风尘沉积通量变化也具有较好的一致性. 上述结果不仅进一步证实研究序列的风成成因, 而且说明中新世黄土-古土壤序列的粒度变化与源区的干旱化程度有密切关系.     

最近800ka洛川黄土剖面中Rb/Sr分布和古季风变迁

对洛川剖面中Rb和Sr分布规律的研究表明不同时代的黄土和古土壤中Rb和Sr分布特征存在明显差别 ,按Rb/Sr比值可以清晰地区别出剖面中的黄土层和古土壤层 ;在风化成壤过程中Rb是稳定组分 ,Sr是活动性组分 ,Rb/Sr比值的变化反映了风化成壤作用的强度 ,因而实际上记录了夏季风环流强度的大小 ;剖面中最近 80 0kaRb/Sr比值时间序列与SPECMAP十分吻合 ,揭示了全球冰量大小可能是控制夏季风环流强度变化的主要动力学因素 .     

黄土高原南部黄土-古土壤酸溶相硼同位素组成(δ~(11)B)及其对季风降水变化的指示

对黄土高原南部渭南阳郭水库剖面黄土-古土壤酸溶相硼含量和硼同位素组成(δ11B)进行了精确测定.结果表明,硼含量变化范围为0.39~3.94ug g-1,δ11B值分布范围在-23.8‰~9.5‰,古土壤的平均硼含量和δ11B值都高于黄土的.研究表明,黄土-古土壤酸溶相硼主要来自降水中积累的硼以及硅酸盐风化产生的硼,因此,酸溶相δ11B值可以减少源区信息和温度热量等因素的影响,反映降水量变化,有可能作为黄土沉积形成演化过程中降水量的一个替代性指标.另外,本研究根据δ11B变化重建了黄土高原南部末次间冰期以来夏季风降水历史,与传统的夏季风降水替代性指标基本可以对比,但δ11B在揭示过去季风降水量变化方面的机理更加清楚.     

关中平原第5层古土壤发育时的气候与土壤水环境研究

根据关中平原4个剖面第5层古土壤风化特征的研究得出, 该层古土壤风化剖面厚度大, 明显超出了土壤发育的厚度, 形成了厚2 m多的风化淋滤黄土层; 第5层古土壤之下的黏土胶膜、风化淋滤黄土层、Fe₂O₃, CaCO₃和元素Sr分布深度指示关中平原该层土壤发育时年平均降水量达到了900余毫米, 含水量高的土壤重力水带分布深度至少达到了4.2 m, 在每年4.2 m深度范围土层含水量一般都在20%以上, 4.2~5 m深度范围内土层含水量也较高, 当时土壤水分充足, 没有土壤干层形成, 适于森林植被发育. 该层土壤发育时的年平均降水量显著大于年土壤总蒸发量, 水量平衡为明显的正值, 大气降水能够正常补给地下水. 该层土壤发育的中、晚期土壤水具弱酸性特征. 关中平原第5层古土壤发育时为亚热带气候, 而且比亚热带北缘的气候更暖湿一些. 那时秦岭以南和以北均为亚热带气候, 当时秦岭失去了亚热带与温带气候分界线的作用, 夏季风活动强度大, 能频繁越过秦岭山脉, 并给该区带来了丰富的降水, 决定了当时土层含水量较高.     

最近2.5 Ma以来黄土高原风尘化学组成的变化与亚洲内陆的化学风化

系统地分析了陕西洛川黄土-古土壤剖面中酸不溶相的主要元素,微量元素和Sr同位素组成,发现一些具有特征的地球化学参数(如化学风化指数CIA,Na/K,Rb/Sr和     

甘肃灵台黄土剖面记录地球磁场长期变化的可靠性探析

对甘肃灵台黄土／古土壤序列黄土层Ｌ１以及古土壤层ＳＯ和Ｓ１进行的较为详细的古地磁和岩石磁学研究表明：该剖面黄土剩余磁性在锁定过程中受到的平滑作用不大,因此能够记录百年尺度的地球磁场长期变化;而古土壤剩余磁性则受到强烈的平滑作用,不能记录百年尺度的地球磁场长期变化．在此基础上,对黄土层Ｌ１记录的地球磁场长期变化特征进行了分析,进一步证实了Ｍｏｎｏ Ｌａｋｅ和Ｌａｓｃｈａｍｐ漂移是两个独立的事件。     

关中盆地西部全新世黄土-古土壤剖面磁性变化机制研究

黄土沉积物是研究古气候环境变化的良好载体,由于不同区域气候环境变化差异显著,导致黄土-古土壤剖面的磁性变化机制有所不同,因此有必要对不同区域的典型黄土-古土壤剖面磁学特性及变化机制展开深入研究.选取关中盆地西部全新世黄土-古土壤剖面(HSS)进行详细系统的环境磁学分析.结果表明,黄土-古土壤剖面中主要磁性矿物为磁铁矿和...     

佳县红粘土堆积的磁学性质及其古气候意义

对佳县剖面红粘土作了较为详细的岩石磁学研究. 实验结果显示, 该地区红粘土堆积与黄土高原黄土-古土壤及其他红粘土堆积既具有相似的磁学性质, 又有明显的自身特点, 磁性矿物以磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿为主, 褐铁矿/针铁矿含量较小. 同时, 红粘土与剖面上部午城黄土中的古土壤和黄土相似, 较强发育的古土壤层与弱发育的古土壤层相比, 显示低矫顽力特征和较高的超细颗粒含量, 说明在相对湿润气候条件下成壤作用的增强对超细颗粒的形成和磁性矿物的转化具有重要贡献, 体现出晚第三纪红粘土发育的古气候环境与黄土-古土壤相似, 具有波动变化的特点. 与黄土高原东部和南部风尘堆积的磁滞回线特征相比, 佳县红粘土样品达到饱和需要相对较高的磁场强度, 进一步证明了硬磁性矿物的存在和相应较弱的生物化学作用特征, 说明黄土高原北部与东部和南部的气候环境存在一定的差异性, 干旱化的程度相对较高.     

白云岩风化剖面的元素地球化学特征及其对上陆壳平均化学组成的意义--以黔北新蒲剖面为例

选择黔北岩溶山地垄岗之上的一个白云岩风化剖面 ,通过元素在剖面演化中的地球化学行为研究 ,建议白云岩就位风化作用可分为两个阶段 :白云岩淋溶残积过程和残积土的演化过程 ;以Al为参比元素 ,获得剖面微量元素中以Ni,Cr,Mo ,W ,Ti为最不活化元素 ;稀土元素在白云岩风化中的地球化学行为与它在别的岩类的化学风化过程中的行为相似 ,同时发现稀土元素之间存在着分异 ;发现了两个稀土元素及其微量元素的富集层 ,推断是由于剖面演化中的环境变化 ,导致风化前缘的下移 ,从而形成两个富集层叠置 .认为白云岩风化剖面中风化程度较强的上部样品的元素含量可代表白云岩形成时区域上陆壳组成的活化元素 ;而不活化元素可用风化程度较低的下部样品的元素含量表示 .同时认为化学沉积的碳酸盐岩中的“不溶物” ,与冰碛物 ,黄土等沉积物一样 ,可提供上陆壳的平均化学组成成分 .     

巴基斯坦Bahawalpur黄土岩石磁学特征及磁化率变化机制研究

风成黄土是陆地上分布最广泛的沉积物之一,记载了各种古气候演化信息.目前巴基斯坦的黄土研究甚少,磁化率与气候对应的变化机制研究尚未开展.本文对位于巴基斯坦印度河平原Bahawalpur地区新发现的黄土-古土壤剖面进行系统的岩石磁学研究,结合粒度和漫反射光谱(DRS)数据,讨论巴基斯坦黄土的磁化率变化机制.实验结果显示:Bahawalpur(BH)剖面黄土层主要的载磁矿物为磁铁矿,同时含有少量磁赤铁矿和针铁矿,磁性颗粒以原生的MD和PSD颗粒为主.相对于黄土层,古土壤层则是以针铁矿为主,含有顺磁性矿物和少量磁铁矿.BH剖面磁化率与成土作用关系和中国黄土高原典型剖面相反,磁化率的变化可能存在一个阈值12.8×10^-8 m³·kg^-1,在阈值之上,强磁性矿物(磁铁矿、磁赤铁矿)占主导;阈值之下,以弱磁性矿物(主要是针铁矿)为主,这种磁性矿物的转变可能导致磁化率降低.本文可为今后利用磁化率解读该地区地层蕴含的古气候信息提供新线索.     

黄土高原西北缘末次冰期晚期以来黄土沉积物的岩石磁学性质

以黄土高原西北缘的靖远和古浪剖面(包含黄土层L1上部和占土壤层SO)作为研究对象,选取代表性样品进行磁化率、频率磁化率、热磁曲线、等温剩磁获得曲线和磁滞回线等测定.结果表明,靖远和古浪L1黄土和SO古土壤具有相似的岩石磁学特征.磁性矿物含量相对较低,载磁矿物均以磁铁矿为主,同时含有磁赤铁矿和赤铁矿,且SO占土壤中的磁赤...     

风尘堆积中SiO_2/Al_2O_3值与粒度的关系及其对东亚冬季风的指示意义

在渭南及洛川剖面将基本未经历风化的黄土样品分离成8个粒级后进行化学分析,结果表明,<50 μm的各粒级样品中SiO_2/Al_2O_3分子比与粒度φ值呈明显线性负相关,即在<50 μm粒级范围内颗粒越粗,黄土的SiO_2/Al_2O_3值越大;而<50 μm各粒级的含量之和占全岩的98％以上.在黄土层中,SiO_2/Al_2O_3与全岩粒度变化有较好的可对比性,而在古土壤中SiO_2/Al_2O_3值反映出一系列全岩粒度无法揭示的信息.     

黄土高原秦安中新世黄土-古土壤序列的蜗牛化石初步研究

通过对秦安中新世黄土-古土壤序列蜗牛化石的初步调查研究表明, 在距今22~6.2 Ma期间长达近16 Ma的黄土-古土壤沉积发育过程中, 无论黄土还是古土壤地层中都保存有较丰富的蜗牛化石种类, 目前发现的15种蜗牛化石全部是陆生种类, 化石个体保存完整, 为原地埋藏的种群, 未发现水生的种类, 多数为第四纪黄土-古土壤序列中的常见种类, 可划分为冷干和温湿两个生态类群, 冷干类主要见于黄土地层中, 温湿类主要分布于古土壤地层中. 自中新世至第四纪期间, 蜗牛化石Metodontia(间齿螺)类和Cathaica(华蜗牛)类的属种具有明显的演化趋势, 新的种类的出现和演化与这一时期大的气候环境的改变在时代上有较好的一致性, 反映了蜗牛生态种类对全球/区域性环境格局变化的响应. 初步研究结果表明, 中新世黄土-古土壤序列与第四纪黄土-古土壤序列有着相似的沉积背景. 研究结果为秦安中新世黄土-古土壤序列沉积环境、气候演化等提供了生物化石证据.     

新近纪黄土高原红黏土粒度和沉积速率的空间变化及其揭示的古大气粉尘传输动力

对黄土高原11个地点的新近纪红黏土沉积进行了粒度测量和统计分析, 发现晚中新世-上新世期间红黏土的粒度组成在空间上具有显著的南北向分异, 北部佳县红黏土堆积的平均粒径可达20 μm左右, 而南部蓝田则为9 μm左右; 佳县红黏土中>30 μm的粗颗粒含量达24.4%, 而蓝田红黏土中>30 μm的粗颗粒含量是5.6%. 红黏土的粒度分布特征指示了古粉尘主要是偏北风搬运来的, 进一步的分析以及与末次冰期旋回黄土高原12个黄土剖面的黄土-古土壤粒度的空间分布特征对比, 表明其传输动力可能为近地面的低空风系. 根据红黏土沉积序列粒度的变化特征, 将6.2~2.6 Ma BP期间古粉尘传输动力的强度变化分为3个阶段: 6.2~5.4 Ma BP颗粒较粗, 传输动力强度较大; 5.4~3.5 Ma BP颗粒最细, 传输动力强度小; 3.5~2.6 Ma BP颗粒最粗, 传输动力强度最大. 相应地, 将沉积速率的变化过程分为: 6.2~5.4 Ma BP 沉积速率较大, 5.4~3.5 Ma BP沉积速率最小, 3.5~2.6 Ma BP 沉积速率最大. 研究表明新近纪古大气粉尘传输动力及源区干燥度都在发生阶段性的变化, 可能与全球冰量的发展和变化有一定的联系.     

轨道调谐建立洛川黄土地层的时间标尺

对黄土高原中部洛川厚140m黄土剖面进行了黄土层间隔5cm、古土壤层间隔3cm的采样,在室内测量了全部样品的磁化率．以磁化率变化作为东亚夏季风气候变化的替代性指标,利用轨道调谐方法建立了黄土－古土壤序列的时间标尺．结果表明,B／M界线处的年龄是772KaB．P,午城黄土与离石黄土分界线的年龄为1348KaB．P,黄土堆积底界的年龄为2471KaB．P．．通过和古地磁场倒转点绝对年龄对比以及与太阳辐射量变化时间序列进行交叉谱分析,证明了新时间标尺的可信性．     

黄土沉积物的岩石磁学特征 与土壤化作用的关系

对黄土高原由北向南分布的靖边、宜川和段家坡3个采样点上,黄土-古土壤序列黄土层L8和古土壤层S8详细的岩石磁学实验表明1)从北到南,高场磁化率逐渐增高,反映了粘土矿物含量增加,土壤化作用加强的趋势;2)3个采样点黄土层的低场磁化率基本相同,而古土壤层S8的低场磁化率则表现为宜川高于靖边,而段家坡剖面磁化率低于宜川剖面磁化率的特征,表明低场磁化率值的大小与土壤化作用、古降雨量之间的关系是很复杂的;3)随着磁化率的升高,超顺磁性颗粒的含量明显增加,但磁性矿物含量的增加对磁化率增强的影响可能大于磁性矿物粒度变化的影响;4)3个剖面黄土层L8的磁化率-温度曲线形状基本相同,磁赤铁矿相对含量与土壤化作用成正相关.对古土壤层S8而言,段家坡剖面的温度磁化率曲线稍微不同于其他两个采样点,可能是由于磁性矿物粒度的差异造成的.     

黄土风化过程的硼同位素地球化学研究

采用低硼高杂质离子样品硼同位素分析方法测定了黄土、古土壤样品中酸溶相硼含量及硼同位素组成. 洛川黄土S₀~S₂剖面酸溶相硼含量变化范围为(0.8 ~ 2.7)×10^-6, 其δ¹¹B值在-1.8 ~ +18.6‰之间变化, 多集中在0 ~ +10‰之间. 古土壤层的硼含量及δ¹¹B高于黄土层, 尤以S₁表现最显著. 引起剖面上酸溶相硼含量及δ¹¹B值变化的主要原因是化学风化作用和粘土吸附作用强度的变化. 气候条件变化所引起的风化作用强度的变化可能是酸溶相硼含量及δ¹¹B值发生变化的原因.     

黄土古气候记录中100 ka周期与岁差、半岁差周期的非线性耦合关系

在建立灵台、泾川和塔吉克斯坦Chashmanigar黄土剖面的时间标尺后, 分别分析了这3个剖面中约100 ka周期的演化过程, 并使用自凝聚函数法(auto-bicoherence)考察了约100 ka周期和其他周期(地轴倾斜度、岁差、半岁差)的耦合关系. 计算结果显示: 在0.0~0.8 Ma时段, 约100 ka 周期与岁差周期中的16 ka成分及半岁差周期成分(约13.8 ka, 约12.4 ka 及约11.1 ka)之间存在着2次相位耦合关系; 在1.6~2.6 Ma时段, 128 ka 周期与岁差周期成分(19.3 ka, 16.8 ka)和约10 ka的半岁差周期成分之间也存在着2次相位耦合关系. 上述结果表明黄土所记录的约100 ka周期的产生可能是岁差、半岁差周期波非线性交互作用的结果.