成都粘土与其下伏粘土粒度特征对比及古环境意义

成都粘土下伏地层为褐色粘土和网纹红土,揭示其沉积环境特征差异性对深入理解区域环境演变具有重要意义。通过对比分析三层粘土的粒度组成、粒径频率曲线、粒度参数和分形维数特征,探讨了三层粘土沉积环境的差异性。结果表明:(1)成都粘土及其下伏粘土均以粉砂(5～50μm)为主,相较北方黄土粘粒(5μm)含量偏高而Kd值偏低,且含较多100μm的粗颗粒。(2)三层粘土的粒度参数特征与典型风成黄土相似而明显区别于河湖相沉积物。(3)褐色粘土具有较高的粗粉砂(10～50μm)含量和较大的粒径分布偏度、峰度值,而平均粒径(φ值)和分形维数最小;成都粘土标准偏差为最大,峰度最小,而网纹红土的平均粒径和分形维数最大。(4)三层粘土的粒度分形维数均与粒度组成、平均粒径和峰度呈显著相关性,而仅有褐色粘土分形维数与标准偏差和偏度具有显著相关性。(5)风化成土作用会影响沉积物粒度组成、粒度参数和分形维数,成都粘土和网纹红土较褐色粘土经历了较强的风化成土作用,三层粘土按沉积时间先后古气候特征表现为暖湿-冷干-暖湿的变化趋势。     

新疆伊犁黄土和古土壤形成环境的差异性分析

通过粒度和元素地球化学分析研究方法,对伊犁盆地昭苏剖面黄土和古土壤形成环境的差异性进行了对比研究。结果发现,伊犁古土壤层中＞30 μm、＞40 μm和＞63 μm等粗粒径组分含量较黄土层稍高,尤其是＞63 μm组分更为显著;伊犁古土壤形成时期,西风环流较强,导致古土壤层中存在大量粗颗粒的近源堆积物,气候存在突变性,是一个环境变化不稳定的时期;而黄土堆积时,西风较弱,气候变化相对稳定;古土壤形成时期虽降水相对较多,但气候较冷,导致其风化成壤作用并不强,而黄土堆积时降水与古土壤形成时期相当或者较少,但由于气候总体较为温暖,风化成壤作用相对较强。不同时期水热组合形式及其各自权重不同均会对伊犁黄土和古土壤风化作用产生不同程度的影响。     

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。     

六盘山东麓晚更新世以来黄土粒度指示的物源特征及演变

在宁夏长城塬完整的晚更新世-全新世黄土-古土壤剖面(长城塬剖面)进行高分辨率采样,对125个样品的粒度数据做了粒度端元分析,并对各端元组分含量在地层深度尺度上做了小波分析。结果认为：端元分析法可以把代表4种不同动力的沉积端元分离出来。端元1可能代表了西风带控制下的由高空气流搬运的远源粉尘物质;端元2可能代表了沉积物沉积后在东亚夏季风作用下的风化以及成壤改造作用;端元3可能代表了后期的淋溶作用动力特征;端元4可能代表了东亚冬季风作用下典型的风成黄土粗颗粒组分特征。根据小波分析认为各端元组分含量在不同的深度上均存在着准周期变化,指示了相对应的时间尺度上古季风变化具有准周期性的特征,同时也说明了沉积剖面一直处于较为连续沉积状态,比较完整地记载了各沉积动力过程。各端元组分在不同的时间尺度上具有不同的准周期性特征。     

萨拉乌苏河流域末次间冰期 古土壤化学风化与古气候

内蒙萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面末次间冰期发育5 层古土壤。对这5 层古土壤的形 态特征、粒度、扫描电镜及化学风化等分析结果表明: (1) 这些古土壤具有与华北现代褐土相 似的形态特征; (2) 粘化率中部高和石英颗粒表面硅质溶蚀-沉淀现象表明古土壤层中发生过 风化成壤作用; (3) 用K₂O/Na₂O、Al₂O₃/Na₂O、MnO/Al₂O₃、CIA 及A-CN-K 图解与华北现代 褐土作对比分析, 发现它们的化学风化特征极为相似; (4) 用气温及降水量与CIA 值的回归 关系方程, 得出5 层古土壤发育时期的水热状况确与华北现代的暖温带半湿润季风性气候大 致相同或更显暖湿。形态特征、粒度、石英颗粒表面特征和化学风化特征等多个方面具备了 与现代华北褐土类似的化学风化成壤特征, 证明这些古土壤是在与华北相似的暖温带半湿润 季风性气候条件下形成的。     

甜水沟全新世黄土-古土壤序列风化程度及意义

对大荔人遗址的甜水沟剖面(TSG)全新世黄土-古土壤序列中常量元素含量、磁化率和Rb/Sr比值进行了研究和比对。结果表明:在TSG剖面发育过程中,Ca、Mg、Na表现为迁移淋失,Si、K呈现弱富集特征,Fe的迁移不明显;磁化率、钾钠比、硅铝铁率、SiO2/(MgO+CaO)(、CaO+K2O+Na2O)/Al2O3的分布随地层的变化而同步变化。上述变化指示古土壤S0形成时期,化学风化程度强烈和气候温暖湿润,黄土L0和Lt堆积时期,风化成壤作用较弱和气候相对干旱,而全新世晚期可能曾出现过一次较为暖湿的次级气候变化。     

哈尔滨沙尘沉降物的化学风化特征及物源区意义

对哈尔滨2006年3月10日沙尘沉降物的化学组成及化学风化特征进行研究,结果表明:SiO2、Al2O3和TFe2O3含量分别为54.87%、13.27%和5.63%,三者之和达73.77%;CaO、MgO、K20、Na2O、TiO2、P2O5和MnO含量分别为3.78%、2.57%、2.63%、1.76%、O.77%、0.24%和O.11%.沉降物中的常量元素多表现为迁移淋失,Mn和Ti明显富集而Mg和Fe轻微富集,元素的迁移淋失率依次为:Na>P>K>Si>Al>Ca>Fe>Mg>Ti>Mn;微量元素除Nb、Sr迁移淋失外,其余元素表现出富集特征.与哈尔滨2002年沙尘沉降物、黄土高原第四纪黄土与古土壤、晚第三纪红粘土、镇江下蜀土及宣城风成红土等典型风成堆积物进行对比分析,(A1+Fe+Ti+Mn)/(Mg+Ca+K+Na)比值、成分变异指数ICV、CIA等化学风化参数及A-CN-K化学风化趋势图均显示,哈尔滨沙尘沉降物经历了低等化学风化程度,明显强于兰州黄土和古土壤,弱于洛川黄土,显著弱于洛川古土壤、西峰红粘土、镇江下蜀土和宣城风成红土.哈尔滨沙尘源区处于大陆化学风化的早期,气候生物状况好于西北地区,包括沙漠和黄土高原在内的西北地区不会是哈尔滨沙尘沉降物的物源区,或者至少不是主要物源区.     

汉江上游谷地归仙河口剖面风化成壤特征及其记录的气候变化事件

对汉江上游谷地归仙河口剖面的地层学、沉积学特征以及磁化率、粒度组成、Rb/Sr比值等理化指标进行了研究。结果显示:归仙河口剖面地层完整,具有表土(MS)→全新世黄土(L0)→古土壤(S0)→过渡性黄土(Lt)→马兰黄土(L1)→河流相沉积物(AD)的地层序列,它记录了汉江第一级阶地抬升以来东亚季风的变化信息。不同地层单元的风化成壤差异明显,其成壤强弱序列为:S0>L0>Lt>L1。归仙河口剖面风化成壤强度的变化表明:18 000～11 500 a BP,气候干冷,风尘大量堆积,成壤微弱,其中在12 500～12 400 a BP出现特大洪水事件;11 500～8 500 a BP,气候逐渐向暖湿方向转变,成壤作用有所增强;8 500～3 000 a BP,气候最为温暖湿润,成壤作用非常强烈,而在7 500～7 000 a BP汉江流域频繁发生特大洪水;距今3 000年开始,气候重新进入一个相对干旱少雨时期,期间气候并不稳定,其中在3 100～3 000 a BP和1 000～900 a BP出现特大洪水事件。     

湖北郧县辽瓦店黄土剖面风化特征及其对气候变化的响应

对湖北郧县辽瓦店剖面的沉积学特征及磁化率、粒度、Rb、Sr含量等理化指标进行了研究。结果表明:辽瓦店剖面自下而上具有马兰黄土(L₁)-过渡层(L_t)-古土壤(S₀)-全新世黄土(L₀)-表土(TS)地层序列;不同地层单元的风化成壤差异明显,其成壤强弱顺序为古土壤S₀成壤最强、全新世黄土L₀和过渡层L_t次之、马兰黄土L₁最弱。成壤强弱的变化揭示出该区晚更新世末期(11 500 a BP以前)气候干冷,全新世早期(11 500~8 500 a BP)气候处于晚更新世干冷向全新世中期暖湿的过渡阶段,全新世中期(8 500~3 100 a BP)气候最为温暖湿润,全新世晚期(3 100 a BP以来)气候转为干冷且逐渐恶化的变化过程。     

中亚热带第四纪红粘土的粒度特征

中国南方第四纪红粘土的成因尚有洪积、冲积、风成、坡麓堆积风化等多种说法。中亚热带5个红土沉积剖面的粒度组成分析结果表明:(1)5个红土沉积剖面的粒度组成表现出较好的一致性,粉砂(4~63 μm)为优势粒组,其含量的平均值为48.12%~68.89%, 粘粒(<4 μm)含量平均值变化于23.83%~50.10%,砂(>63 μm)含量平均值<5%。推测中亚热带红土母质具风成特性,沉积后经历了较强的风化成壤过程。(2)粒度参数高度相关,频率曲线以双峰为主体,概率累积曲线表现为三段式和五段式,表明中亚热带各地红土的沉积环境较为一致,但分选具一定复杂性。(3)在剖面上,红土粒度分布随时间变化而变化,棕黄色层的平均粒径值较均质红土层和网纹红土层粗,粉砂含量较高。     

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。     

山西公海湖泊沉积物记录的大气粉尘现代过程

湖泊粉尘记录是研究区域大气粉尘演化历史的重要载体,而现代过程研究是定量提取湖泊沉积物中粉尘信号的重要基础。对山西公海湖泊沉积岩芯样品及周边不同类型的表土样品开展了粒度分析,并对岩芯样品进行粒度组分的定量分离。结果表明：全新世湖泊岩芯样品以黏粒（<2 μm）、细粉砂（2～19 μm）和粗粉砂（19～78 μm）为主,粗粉砂组分的粒度特征与湖泊沉积物中的石英颗粒、黄土样品中的粗粒组分及现代大气降尘的粒度特征相似,石英颗粒的表面微形态也具有典型风成特征。因此,公海湖泊沉积物中粒径19～78 μm的粗粉砂组分可用来代表大气粉尘的变化,这与湖泊沉积物中粗粉砂组分是大气尘暴降尘主要组分的认识一致。另外,公海湖泊冰面粉尘样品的平均粒径还具有从西北向东南递减的趋势,表现出与冬季风方向一致的特征,进一步表明公海湖泊沉积物中粗粉砂组分可以代表东亚冬季风强度的变化。因此,公海湖泊岩芯中的粗粉砂组分可用来重建全新世大气粉尘变化以及可能的东亚冬季风强度演化历史。     

渭河上游地区樊家城黄土-古土壤剖面Rb、Sr、Ba存留特征及意义

选择渭河上游樊家城全新世黄土-古土壤剖面为研究对象，对该剖面元素Rb、Sr、Ba含量和磁化率、粒度、CaCO₃进行了测定。结果表明：Rb、Sr、Ba含量及Rb/Sr、Ba/Sr比值与磁化率、粒度、CaCO₃含量显著相关，能够指示渭河上游地区全新世的气候变化。剖面中古土壤层的磁化率、黏粒、Rb/Sr、Ba/Sr以及元素Rb、Ba含量高于黄土层，CaCO₃、Sr含量小于黄土层，指示渭河上游地区古土壤层（S₀）形成时期主要受夏季风影响，气候温暖湿润，淋溶作用强，风化成壤作用强；而黄土层形成时期主要受冬季风影响，气候相对冷干，淋溶作用弱，风化成壤作用弱。在全新世中期，古土壤层S₀¹与S₀²之间的黄土夹层，反映了渭河上游地区在全新世大暖期的6 000~5 000 a BP期间气候显著恶化。     

末次间冰期以来渭河上游气候演化的黄土记录研究

对渭河上游樊家台剖面末次间冰期以来黄土地层的粒度与CaCO3进行综合分析表明,末次间冰期时,受夏季风影响较大,粒度较细,CaCO3有较强的淋溶与淀积,气候呈现较为暖湿的特点;末次冰期时,受冬季风影响较强,粒度较粗,CaCO3淋溶淀积微弱,气候较为干冷。间冰期早期（相当于深海氧同位5e阶段）由于夏季风较强,粉尘堆积较少,古土壤向下发育,并与下部土壤融合,导致粒度较5a、5c阶段粗;2阶段的早期,由于粉尘源区出现了高湖面,环境湿度大,造成此时段早期黄土粒度较晚期细;表现出区域气候的特点。     

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。     

青藏高原东部黄土沉积的基本特征及其环境

青藏高原东部黄土沉积分布广泛。本文对青藏高原东部较大范围内黄土沉积从地层学、年代学和沉积学等方面做了初步研究。结果表明:高原黄土属典型的风成沉积,其物质主要来源于高原本身,高原冬季风是粉尘搬运的动力。研究区黄土沉积虽始于中更新世,但目前分布最广泛的黄土沉积主要是末次间冰期以来的产物。高原黄土沉积地层的黄土-古土壤序列中蕴藏着丰富的环境变化信息,是研究高原季风演化的良好地质记录。中更新世以来,末次间冰期以前,研究区经历了11次高原冬季风强盛和11次高原夏季风占优势的时段;末次间冰期以来,共经历了6次夏季风占主导地位和5次冬季风强盛时期。     

南昌市厚田剖面末次冰期风沙沉积的粒度分维特征及其揭示的古环境意义

赣江下游阶地上断续发育着系列沙丘砂－砂质古土壤序列，有助于探讨亚热带地区粒度分维特征对古环境的指示意义。在多次综合考察的基础上，选择南昌市新建区的厚田剖面开展工作，在OSL年代和粒度测试基础上，采用分形理论中的幂指函数关系法分析了粒度分维特征，并将其与黏粒体积分数、平均粒径、冬夏季风敏感粒径、南京葫芦洞石笋氧同位素进行对比。结果表明：1）厚田剖面的沙丘砂－砂质古土壤序列主要形成于末次冰期（14.9—77.0 ka），其中沙丘砂的分维值为2.04~2.62（平均值2.34），砂质古土壤为2.24~2.70（平均值2.51）。2）分维值与夏季风强度敏感粒径呈正相关性，与冬季风强度敏感粒径呈负相关性，且与粒度分选性密切相关，标准偏差越小则分维值越小，反之则越大。3）分维值在垂向上呈现峰谷交替旋回，峰值分别对应MIS2早期、MIS3c和MIS3a阶段，该时期夏季风强盛，气候暖湿，砂质古土壤发育；谷值分别对应MIS2晚期、MIS3b和MIS4阶段，该时期冬季风强盛，气候干冷，沙丘砂发育。说明厚田沙地在末次冰期发生了3次气候冷暖旋回，其中还明显记录了H5、H6的极端寒冷事件。由此可见，鄱阳湖地区的风沙沉积序列基本同步于区域乃至全球性气候变化事件。     

西安地区全新世古土壤下部木本植物根孔的发现与研究

在西安南郊和东郊全新世古土壤下部发现了许多木本根孔及充填物,根孔直径多为1~2cm,大者为5cm,分布深度达4m多。密集的木本根孔和其中乔木根孔的存在指示当时植被为繁茂的森林。根孔充填物的颜色、粒度和矿物组成均与全新世古土壤粘化层相同,表明充填物来自全新世古土壤。根孔以机械充填为主,后期有胶体化学充填。根孔的充填发生在全新世古土壤发育的中、后期,推测当时出现了气候突然变干的事件。根孔中分布深达2m左右的光性粘士胶膜指示全新世古土壤具森林土壤特征,当时年均降水量可达80.0mm左右。     

陕西长武古土壤深部风化剖面与环境研究

根据作者提出的CaCO₃淀积深度理论、风化剖面的野外鉴别和室内CaCO₃、磁化率测定、粒度分析,确定了陕西长武第4、第5层古土壤底部之下存在深部风化黄土层和迁出了土壤层的CaCO₃结核层。这种风化黄土层和CaCO₃淀积层的发育表明当时风化淋滤作用超出了成壤带深度范围,指示长武第4、第5层古土壤为不具CaCO₃淀积层的中酸性、淋溶型森林土壤。该风化层代表了降水丰富的气候事件,当时年均降水量为900 mm左右。