中国黄土年代地层学的初步研究

<正> 黄土在我国分布非常广泛,厚度大,连续沉积,对地层便于划分和对比。在以往,对黄土地层的研究,主要是通过生物地层学、气候地层学、岩石地层学等方法。六十年代,刘东生等在大量工作的基础上对黄土地层的划分提出了一个典型的模式,即晚更新世——马兰黄土;中更新世——离石黄土上部、离石黄土下部;早更新世——午城黄土。这一标准模式在地学界一直得到广泛的应用。近年来,黄土磁性地层学的研究有了较大的进展,使得黄土地层学的划分和对比工作前进了一步。本文利用黄土的热释光年龄及其他年龄值,对黄土的年代地层学及其几个主要地层界线进行划分和对比,提出来,以供讨论。     

黄土频率磁化率与古气候冷暖变换

本文详细研究和对比了几个区域的黄土剖面,证明中国黄土地层发育的一致性;根据第5阶段以来黄土磁化率和深海氧同位素曲线特征的比较,证明中国黄土地层的连续性和全球气候变化的一致性。黄土地层的古气候信息强度与分辨率成反比,是全球信号和区域信号的叠加。黄土高原各地厚度或沉积速率的差别主要是1.7 Ma以来形成的。黄土地层频率磁化率数值随黄土和古土壤层的出现,分别呈波谷和波峰对应,说明在温湿条件下有许多细小(<0.03 μm)的铁磁性矿物形成,它可能是导致古土壤磁化率增高的最主要原因。这些磁颗粒的含量反映古气候温湿程度的强弱和持续时间的长短。黄土频率磁化率对古气候的突变或渐变研究可能具有十分重要的意义。     

世界最厚的黄土地层——兰州西津村黄土剖面研究

兰州西津村黄土钻孔剖面,是目前世界上最厚的黄土地层。黄土总厚度409.93m,含40层古土壤,地层连续、完整。经采样进行黄土物质成分、结构、古地磁及孢子花粉的测试与鉴定,确定了兰州黄土的形成时代Q_1-O_4,其古气候自第四纪以来出现过多次冷暖变化,有逐渐干旱的趋势,植被环境以草原环境为主。     

黄土地层精确时间标尺的建立——以三门峡黄土地层研究为例

厚度153m的曹村剖面出露了厚145m的完整黄土地层,为L₁-L₃₃的连续风尘沉积,为黄土高原东南部三门峡地区黄土地层的代表。建立曹村黄土地层的精确时间标尺,不仅能在千年时间尺度下探讨黄土高原古季风变迁,而且着眼于全球古气候变化开展海陆对比研究。本文对现有的4种时间标尺模式进行了介绍,应用磁化率模式和粒度模式开展了三门峡黄土时间标尺研究,并进行了校验,说明了几种模式建立曹村黄土时间标尺的可行性。      

基于黄土结构损伤的地裂缝局部化破裂发展机制

针对西安地裂缝活动条件下黄土覆盖层裂缝的发展与形成,依据黄土的构度和应力比结构性参数变化规律,分析了黄土构度和抗拉强度之间的关系,建立了黄土结构性演变的数学模型,抗拉强度与抗剪强度随结构性参数变化强度准则,以及反映黄土结构性演变的Mohr-Coulomb屈服面弹塑性模型.通过本构模型嵌入FLAC3D软件,数值模拟西安地裂缝活动边界条件,以及结构性黄土地层结构,进行了黄土结构损伤变化和地层破裂带形成发展分析研究.表明地裂缝错动位移作用条件下,黄土地层塑形区域破裂带发展分为初始剪切破坏、初始拉伸破坏、剪切与拉伸破坏发展、破裂带贯通四个阶段;地层破裂带黄土的结构性损伤衰减变化突出,黄土应力比结构性参数等值线与地层塑性破裂带分布一致.揭示的黄土地层局部化破裂发展过程机制,对于认识地裂缝造成地面建筑物与地下工程灾害有重要的理论和实际意义.     

中国黄土热释光年代学研究

新疆和黄河中游地区中晚更新世以来56个样品的热释光年龄测定结果表明:新疆黄土保存较好的地层剖面是在距今40×10~4a前开始堆积的,其黄土/古土壤系列可以和黄河中游地区对比;黄河中游各地马兰黄土底界年龄因地而异,说明黄土地层的发育具有明显的地区差异。     

利用原位浸水试验计算非饱和黄土基质吸力方法研究

精确计算非饱和土渗透系数时需要考虑土体的负孔隙水压力水头值,即基质吸力。然而基质吸力的准确测定有一定难度,通常室内试验与现场测定的结果相差较大,影响实际工程应用。提出一种全新的算法,即利用原位浸水试验数据对土体基质吸力进行计算,利用Green-Ampt入渗模型结合浸水坑水面下降速率和水分传感器测定的浸水渗透速率之间的差值计算出地层负孔隙压力水头值。选取黄土–古土壤互层场地开展原位浸水试验,根据试验数据计算出第一层厚度为4 m的黄土的负孔隙压力水头值为233 cm,第二层为厚度2 m的古土壤层的负孔隙压力水头值为124 cm;应用该算法预测出在浸水坑以下8.4m处地层基质吸力消减为零。本研究是对黄土地层基质吸力计算的一种新尝试。     

郑州邙山桃花峪高分辨率晚更新世黄土地层

风成邙山黄土分布于河南郑州西北黄河南岸。黄土序列较完整,初步研究了桃花峪剖面S₂以上黄土地层,S₀、L₁、S₁、L₂和S₂分别厚0.6m、70.8m、9.9m、12.4m和1.0m。特别有意义的是晚更新世马兰黄土厚度巨大,分辨率高。以10cm间距对邙山桃花峪剖面进行了磁化率测量,并与海洋氧同位素时间序列进行对比,按Kukla等的磁化率年龄模式,获得相应的年代时间标尺。对末次冰期黄土以40cm间距进行了粒度分析,不同冰期或冰阶的平均沉积速率和分辨率有很大的差异。特别是末次冰期晚冰阶黄土粒度所反映的冬季风振荡的频率和幅度都超过了格陵兰冰芯记录。邙山晚更新世黄土地层是进行高分辨率黄土地层与短时间尺度过去全球变化研究的极好对象.      

塔吉克斯坦南部黄土沉积

帕米尔高原以西的中亚黄土主要分布在帕米尔和天山的山前地带,其中以塔吉克斯坦南部的黄土分布最广。该地黄土的厚度最大可达１８０～２００ｍ,其底界年龄在２．０Ｍａ左右。野外地层观察表明,塔吉克斯坦黄土与中国黄土具有较好的一致性。塔吉克斯坦黄土来自卡拉库姆等沙漠,该地具地中海型气候条件,且搬运黄土的风力系统与中国黄土不同,而两地黄土地层则有较高的可对比性,这似乎意味着第四纪时期亚洲中纬度干旱区气候变化受某个共同的因子所制约。     

黄土地层界线的穿时性

黄土研究近年发展十分迅速，提供了大量年代学数据，使我们对黄土地层界线的穿时性特征看得更加清楚，其表现有如下六个方面；（１）黄土地层底界或黄土与红土（上新世或早，中更新世红土）界线的穿时性；（２）黄土与湖相地层界线的穿时性；（３）不同高度阶地上黄土与冲积层界线的穿时性；（４）同一级别阶地在不同地点黄土与冲积层界线的穿时性；（５）同一阶地上黄土与冲积层界线的穿时性；（６）古土壤上，下界线的穿时性，穿时     

基于原位渗气试验的黄土潜蚀地层渗气率研究

利用改进的渗气仪器对不同地区原位马兰黄土地层及原状马兰黄土试样的渗气率进行了测量。通过新研制的原位渗气率试验装置和已有成熟经验的室内原状黄土试样渗气率试验装置的渗气率测定结果进行对比,对原位渗气率试验结果的可靠性进行了验证;结合两种渗气率试验方法所得的结果综合分析了颗粒粒径、孔隙比、含水率等因素对马兰黄土渗气率的影响规律及其机理;通过原位渗气率试验分析了湿陷裂缝（隙）和潜蚀洞穴对黄土地层渗气率的影响规律及其机理。结果表明:原状黄土试样室内渗气试验与黄土地层原位渗气试验获得的结果基本一致,黄土地层原位渗气率试验结果是可靠的。原位试验因能够最大程度上避免试样取样、运输及室内制样等过程的扰动影响而结果更为精确,且能较好地反映黄土地层的真实情况,室内渗气率试验只适合均匀、无明显节理裂缝（隙）的黄土试样。两种渗气率试验结果均表明:马兰黄土粗颗粒愈多级配愈差渗气率愈大,反之渗气率则愈小;同一地点随深度增加、孔隙比减小、含水率增大,渗气率呈现减小的趋势。潜蚀黄土场地湿陷裂缝（隙）和潜蚀洞穴附近黄土地层因受裂缝（隙）和洞穴扰动,渗气率明显偏大,而远离湿陷裂缝（隙）和潜蚀洞穴的黄土地层渗气率基本接近于非洞穴裂缝（隙）分布区黄土渗气率平均值。原位渗气率测量结果精确,测量过程快速便捷,该方法在评价黄土地层渗透性乃至评价黄土地层结构缺陷（如隐伏节理裂隙、潜蚀洞穴的发育程度）等方面具有广阔的应用前景。     

中亚干旱区第四系黄土和干旱环境研究进展

中亚黄土位于连接欧洲黄土和中国黄土的咽喉地带,黄土地层的古气候记录研究对完整认识地质时期欧亚大陆古气候的演化历史、空间差异和不同时间尺度上的主控因素,深入理解欧亚大陆西风—季风系统的相互作用机制有重要意义。然而,中亚黄土的研究程度与欧洲和中国黄土相比明显偏弱,尤其与中国黄土的对比研究亟待加强。综述了近些年中亚第四系黄土研究的主要进展,基于代表性剖面和中国黄土古气候记录粗框架的对比,讨论了中亚干旱区第四纪以来构造尺度上的干旱化过程,轨道尺度上的干湿变化历史和亚轨道尺度上的干湿变化及其与东亚季风区古气候变化的相位关系。     

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     

铀系不平衡测年法在我国秦岭南麓黄土钙结核中的应用

秦岭南麓汉江流域上游地区分布着厚达二、三十米的黄土堆积,与秦岭以北地区黄土相比差异明显。汉江流域黄土中的钙结核分布十分广泛,钙结核内壁附着纯净致密的碳酸盐晶体,而秦岭以北黄土钙结核中却少有碳酸盐晶体析出。铀系不平衡测年是一门发展成熟、测年精度高、测年范围相对较广的第四纪重要测年方法,本文尝试利用铀系测年法对汉江流域上游柳陂黄土剖面钙结核样品内的碳酸盐晶体进行了铀系测年分析。柳陂剖面厚约17 m,可辨认出多层古土壤与黄土地层。自柳陂剖面中下部获取的4件钙结核样品测年结果分别为距今115.57±0.66 ka、130.15±0.65 ka、303.97±14.47 ka和356.40±11.60 ka,随着地层深度增加,^230Th年代增长,且与磁化率揭示的土壤地层序列基本一致。所以初步推断柳陂黄土剖面的地层序列为S1、L2、S2-I、S2-II、L3和S3。研究表明,秦岭南麓钙结核的^230Th年龄可为黄土地层的独立定年提供重要参考。根据碳酸盐钙结核形成机制,认为钙结核中碳酸盐晶体的^230Th年代能够指示相应黄土地层的最小年龄。     

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。     

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     

中国黄土环境研究的新进展

本文概述了中国黄土气候旋回划分，气候变化周期，黄土地层气候划分与深海沉积氧同位素曲线的对比，传统第四纪冰期划分与黄土地层气候旋回差异的原因，介绍了红褐色古土壤淀积层和古土壤类型研究的新成果，黄土形成与演变的新模型，评述了黄土石植被研究的新进展和今后黄土环境研究的趋势。     

新疆伊犁地区典型黄土磁学特征及其环境意义初探

黄土地层记录的磁学参数受控因素复杂,全球不同地区黄土磁化率的主要受控因子存在差别.文章在伊犁地区选取两个地层磁化率与成壤作用分别存在较明显正相关和负相关的典型黄土剖面,进行了系统磁性地层学研究.结果表明伊犁地区黄土地层中磁性矿物浓度较大,磁学性质主要受呈现准单畴状态磁铁矿控制,黄土沉积物中磁性矿物主要为原生矿物,后期改造作用弱,地层的磁学特征受物源影响明显.地层的成壤强度与地层中磁性矿物浓度无明显相关关系,与磁性矿物中细粒磁性矿物的含量呈正相关关系.本研究结果暗示伊犁地区黄土沉积物的磁化率增强模式既区别于典型的西伯利亚黄土"风速说"模型,也不同于中国黄土高原"成壤说"模型;当后期改造作用弱时,地层的磁学特征主要受物源影响;随着地层成壤作用的增强,对原生磁性矿物的改造作用逐渐增强,次生磁性矿物含量逐渐增加,磁化率变化规律趋近于"成壤说"模型.     

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。     

陇东黄土工程地质分层及其物理特性

对很厚的黄土地层,合理地进行工程地质分层是场地工程地质评价的前提。为此,本文利用甘肃陇东黄土塬顶开挖的-100 m深人工水井,沿井壁及剖面露头对黄土-古土壤地层序列进行了详细编录,通过与标准剖面对比,确定了其磁性地层、岩性地层及时代地层单位。在井壁及剖面露头上按0.5 m间距采样,室内测定了其颗粒成分及基本物理性质指标,对这些指标随深度的变化规律进行了分析,将整个黄土地层划分为16个工程地质层。同一时代的黄土地层在同一沉积单元内的性质相对均一,因此整个黄土高原地区可参考该方案进行工程地质分层。