也论成都粘土的成因

为了解成都粘土的成因机制，在总结前人资料的基础上，从分析成都粘土的分布、结构、矿物组成等特征入手，客观地展示了成都粘 本质，进而将其与我国北方的马兰黄土和长江中下游的下蜀粘土之间的特性进行比较以及对龙门山和成都平原第四纪晚更新世的古环境的分析，最终得出典型的成都粘土的成因是属于风成“黄土”的结论。     

长江三角洲第一硬质黏土层粒度多元统计分析及沉积环境判别

长江三角洲第一硬质黏土层成因是长期争论的问题。对上海市青浦区第一硬质黏土层全样粒度多元统计分析,并与南京周家山下蜀黄土、长江悬浮颗粒物对比,探索长江三角洲第一硬质黏土层成因。第一硬质黏土层机械颗粒组成均一,频率曲线呈正偏态、中等或尖锐峰形的双峰分布,频率累积曲线呈"S"型分布,具有风成沉积特性。粒度特征分析为沉积环境判别提供沉积学证据时,综合运用多元统计分析可以使分析结果更准确。聚类分析将硬黏土与典型风成沉积物下蜀黄土粒度分布归为一类,长江悬浮颗粒物单独为一类,表明硬黏土与下蜀黄土成因一致。下蜀黄土与长江悬浮颗粒物粒度参数判别函数,将绝大部分硬黏土样品判定为风成沉积。粒级—标准偏差曲线结合现代风场,显示硬黏土粒度特征存在高空西风和低空西北季风两个主控因子。表明长江三角洲第一硬质黏土层是由西风和西北季风控制的风成成因堆积物。     

丰宁黄土-古土壤剖面常量元素地球化学特征

丰宁滦河上游的河谷地带有多处黄土堆积,由于该地区黄土分布零星、厚度较小,在以往的研究中却很少引起人们的关注,然而该地区黄土堆积是河北坝上地区环境演化和气候变化的重要地质记录.为了探讨该地区黄土的成因、物源以及化学风化强度,选取代表性的黄土-古土壤剖面77个样品进行了常量元素分析,并与已知典型风成堆积物的地球化学元素特征进行对比.结果表明:(1) 丰宁剖面的主要常量元素(SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃)之和以及UCC(Upper Continental Crust)标准化曲线均与典型风成堆积物具有较好的相似性, 表明丰宁黄土和古土壤为风成成因;(2) 丰宁黄土处于初等化学风化阶段,古土壤则进入了中等化学风化阶段.与典型风成堆积物相比,化学风化强度序列为:宣城风成红土＞＞西峰红黏土、镇江下蜀土＞丰宁古土壤、洛川古土壤＞洛川黄土＞丰宁黄土;(3) 常量元素迁移特征表明丰宁黄土和古土壤的化学风化已完成了早期去Na、Ca阶段,并进入到了中期去K阶段;(4) 丰宁黄土、古土壤的K₂O/Al₂O₃和Fe₂O₃/Al₂O₃比值与洛川黄土、洛川古土壤、镇江下蜀土、西峰红黏土较为接近,表明这些风成堆积物可能具有相似的源区.而TiO₂/Al₂O₃比值小于其他风成堆积物, 指示丰宁剖面具有其他物源.      

哈尔滨荒山黄土的成因——粒度、地球化学、磁化率、沉积和地貌特征的整合记录

哈尔滨荒山黄土位于欧亚黄土带的最东端,毗邻亚洲大陆干旱带的东部边缘,对它的成因机制研究有助于我们深层次理解松嫩平原地貌-气候-粉尘堆积的耦合关系。然而,目前荒山黄土成因还存在认识上的不统一。我们通过野外观察及对哈尔滨荒山钻井岩芯进行粒度、元素地球化学组成和磁化率分析,进而探讨荒山黄土的成因机制。结果表明:荒山黄土的粒度组成以粗粉砂级(16～63μm)为主,粒度参数特征(平均粒径、中值粒径、标准偏差、偏度和峰态)、粒度像特征(C-M、A-M和L-M)、判别式函数及Kd值对荒山黄土风成成因的指示不明显; L1-L5黄土的元素地球化学组成也没有与受流水改造的L5次生黄土和黄土-古土壤序列下伏的河湖相沉积(荒山组)区分开;荒山黄土-古土壤序列的磁化率呈现出周期性高低变化的特征,与黄土高原典型风成黄土剖面具有较好的一致性;结合野外观察,荒山黄土具有均一沉积和垂直节理发育等风成黄土典型特征。本文运用整合的方法确定哈尔滨荒山黄土为风积成因。黄土的粒度和地球化学指标作为黄土成因机制的替代性指标存在一定的局限性,在实际应用中应当结合野外观察和磁化率等其他替代性指标共同使用,才能够从中提取正确的成因机制信息。     

黄土高原红粘土与黄土古土壤粒度特征对比--红粘土风成成因的新证据

对黄土高原具有代表意义四个剖面的晚第三纪红粘土样品进行了粒度分析,并将结果与典型风成黄土古土壤样品的粒度特征进行详细对比,得到红粘土是风成成因的沉积学证据。结果表明,黄土高原红粘土与其上覆第四纪古土壤形成环境相似,红粘土是在相对于黄土堆积搬运风动力变幅小的条件下沉积的,在沉积之后受到较强的风化成壤改造作用。     

成都平原红土堆积的风成成因证据

成都平原地区的红土剖面一般由3部分构成,自上而下分别为成都粘土层、网纹红土层、河流相砂砾石层.文章对位于成都双流的胜利红土剖面样品的粒度、石英颗粒表面形态以及稀土元素分布模式进行了系统分析,并将研究结果与甘孜地区的典型黄土样品进行了对比.结果表明,红土剖面中的成都粘土、网纹红土层是以具有风成特性的细颗粒物质为主,并且其粒度分布及粒度参数特征与甘孜地区典型风成黄土样品非常相似,而与该剖面中下伏的河流相样品有很大不同.成都粘土及网纹红土样品的石英颗粒与甘孜黄土及北方黄土一样,大多数都呈不规则的棱角状、次棱角状.红土堆积的稀土元素分布模式与甘孜黄土也非常相似.所有这些证据都表明成都平原红土剖面中的成都粘土及网纹红土层属于风成成因.本次分析结果结合以前的研究表明,第四纪中期整个长江流域的环境状况发生了很大变化,主要表现为冰期时植被覆盖率的大幅度降低,而青藏高原在此时期的快速隆升可能是形成该区环境变化的直接原因.     

“巫山黄土”的稀土元素特征与成因

为了探讨“巫山黄土”的成因,对剖面样品进行了稀土元素含量、稀土分布模式和稀土特征值计算分析.结果表明:“巫山黄土”稀土元素特征与现代河流沉积物差别明显,而与北方黄土及长江中下游的下蜀土却基本一致.稀土分布模式与典型风尘沉积物相似,物源判别函数得到的物源指数(PD均与风积黄土的最为接近,显示其风积成因的特点.“巫山黄土”稀土元素平均含量216.39×10-6高于地壳平均值178.0×10-6和两块中国黄土标样平均值178.22×10-6,但与长江中下游镇江下蜀土样品的平均值207.7×10-6比较接近.样品的轻稀土较富集,重稀土略有淋失,轻重稀土比值为8.62,Eu呈较明显的负异常,Ce异常不明显.表明“巫山黄土”风尘沉积后经历了较北方黄土更为强烈的风化作用,其形成环境与下蜀土比较接近.     

长江三峡屈原镇土状堆积的成因及地质环境意义

三峡地区的第四纪土状堆积物的成因研究对地质灾害(滑坡等)、灾害事件(堵江等)、水土流失和气候变化等具有重要意义。位于兵书宝剑峡下游新滩大滑坡的东侧势大岭剖面发育了一套近5m厚的灰褐色亚黏土,是一处新发现的土状堆积物。本研究在野外剖面测量和观察的基础上,通过系统的粒度分析对其成因进行了研究。结果表明:势大岭剖面上部土状堆积物(剖面中第1层)主要由<50μm的颗粒组成;>50μm的砂粒级以上颗粒平均含量1314%;作为风尘 “基本粒组”的10~50μm的粗粉砂平均含量达50%,为众数粒组。粒度参数、频率曲线及粒度象(C- M、L- M、A- M图)等分析均显示为风积成因。势大岭剖面中、下部(剖面中第2和3层)属河流冲积成因,是由河床相与河漫滩相组成的二元结构。年代学研究及与前人河流阶地测年资料对比表明,势大岭剖面形成于中更新世末至晚更新世,上部的土状堆积物形成于距今110~60 ka。通过与长江流域同期风积物的对比,认为势大岭剖面上部的土状堆积物属于下蜀黄土,并为下蜀黄土的西部边界。位于西陵峡西段的兵书宝剑峡是下蜀黄土与具有北方黄土特征的巫山黄土的分界,鉴于两者的区别,推测兵书宝剑峡至少在晚更新世可能在地貌上具有区域气候环境划分的意义,对此应予以关注。     

宁镇地区下蜀黄土粒度特征及其古环境意义

黄土的粒径对于反映古季风强度变化、物源区环境变迁和黄土沉积后改造作用等具有重要的意义。中国东部宁镇地区位于东亚冬、夏季风交汇地带,在晚第四纪普遍发育下蜀黄土,它是研究东亚气候及季风演化的良好载体。对南京周家山、镇江圌山典型下蜀黄土剖面进行了系统的粒度特征分析,结果表明下蜀黄土风尘沉积是由"近源"粗颗粒物质和"远源"细颗粒物质共同作用的产物。周家山剖面粒度组分含量变化记录指示了下蜀黄土所经历的古气候环境较之西北黄土更为暖湿,经历了较之更强的后期风化成壤作用,大致上经历了2次完整的干冷-暖湿气候旋回。     

李希霍芬与黄土的风成学说

第四纪古气候重建在最近半个世纪的时间里取得了前所未有的进展,这在很大程度上与对陆相黄土地层,特别是中国黄土-古土壤序列的研究,以及对深海沉积氧同位素的研究密不可分。现在我们已经可以在黄土-古土壤序列的基础上,建立起260万年来地球轨道尺度的古气候变化。一个不容否认的事实是,这些进展都是在黄土风成成因的基础上,结合土壤地层学、年代学、磁性地层学、古生物学等方面的进展逐渐发展起来的。只有解决了黄土的风成成因,才可能将堆积于各地的黄土,通过搬运粉尘的风力系统与区域、甚至全球的古气候变化联系起来。文章回忆了黄土的早期研究历史,回顾了黄土风成成因的奠基人李希霍芬教授在黄土成因方面的杰出贡献以及其后黄土成因的完善与发展。     

黄土高原西部秦安新近纪风尘堆积的蜗牛化石证据

对黄土高原西部秦安地区晚新近纪甘肃群中的一套黄土-古土壤序列以20cm间距采集的310个蜗牛化石样品进行了系统的研究。结果表明,黄土层与古土壤层中的蜗牛化石全部为陆生种类,以Gastrocopta,Pupilla,Vallonia,Metodontia,Cathaica和Punctum等占优势,与黄土高原第四纪黄土-古土壤序列中蜗牛化石的种属组成基本一致,这表明研究剖面是一套陆生成因的地层,与黄土高原第四纪黄土-古土壤序列有着相似的沉积环境。上述结果为提取古环境信息从生物学角度提供了证据。     

"巫山黄土"粒度特征及其对成因的指示

为了探讨"巫山黄土"的成因, 对剖面样品进行了粒度分析.结果表明: "巫山黄土"主要由 < 50 μm的颗粒组成, ＞50 μm的砂级以上颗粒平均含量为16.9%;作为风尘"基本粒组"的10~50 μm的粗粉砂平均含量达43.1%, 为众数粒组; 5~10 μm的细粉砂颗粒含量平均为14.5%;＜5 μm的粘土颗粒含量平均为25.5%, 为次众数粒组.粒度参数、频率曲线与典型风尘沉积物相似, 显示为典型的风积成因; 粒度参数的C-M、L-M、A-M图等粒度象分析及结构参数散点图与现代河流沉积物差别明显, 而与长江中下游分布的下蜀土却基本一致.判别分析结果绝大部分为负值, 显示了风积成因为主、个别层位受到水流作用改造的成因特征.      

“巫山黄土”元素地球化学特征及成因和物源意义

为了探讨“巫山黄土”的成因及物源,对剖面73个样品进行了常量元素测试和分析,并与已知典型的黄土剖面的元素地球化学特征进行了比较．结果表明:（1）“巫山黄土”主要化学成分以SiO₂、Al₂O₃和TFe₂O₃(TFe₂O₃=Fe₂O₃+FeO)为主,三者的平均含量之和为84.84%,与上部陆壳(UCC)（86.2%）、洛川黄土（85.34%）、镇江下蜀土（86.76%）均非常接近。（2）“巫山黄土”常量元素质量百分含量与洛川、甘孜黄土和西风红黏土的均比较接近,显示了具有相同或相近的沉积环境和类型。（3）“巫山黄土”的TiO₂/Al₂O₃-K₂O/Al₂O₃的数据点主要分布区域与镇江下蜀土与川西的甘孜黄土大致相同,经UCC 标准化后的“巫山黄土”分布曲线与其它风成黄土也显示了较好的相似性,从而说明“巫山黄土”具有风积成因的特点。（4）元素比值分析显示“巫山黄土”与甘孜黄土、洛川黄土均十分相近,在Mg/Mn、Al/Mg、Fe/K方面与甘孜黄土更为接近,而在Mg/Ca 、Si/Al方面与洛川黄土更为一致,可能与两处黄土同源。     

苏州澄湖湖底硬粘土粒度特征及成因初探

澄湖是太湖平原上的一个浅水湖泊,湖底十分平坦,主要由硬粘土组成,同时发育有NW—SE横穿澄湖的古河道和泥沼洼地。在接近湖泊中心部位的古河道中打钻获得了4 m长的岩芯,并进行了详细的粒度分析。结果表明,该岩芯下部的硬粘土主要由细粉砂、中粉砂和粘土组成,分别占26.7%~38.1%,26.9%~34.3%和19.7%~26.2%,可命名为粘土质粉砂;众数粒径为10~50 μm,平均占57.9%;平均粒径为6.3~6.9。将其与上部的湖泊沉积、镇江下蜀黄土和中国北方各地黄土的粒度比较表明,苏州澄湖湖底的硬粘土原本也是风尘沉积。     

合肥盆地下蜀黄土年龄及物源探讨

OSL测龄结果表明合肥盆地下蜀黄土(下蜀组)在中更新世晚期已开始沉积;将主量化学元素和粒度分析与西北黄土、镇江下蜀黄土、巫山黄土和宣城黄土进行对比,研究了合肥盆地下蜀黄土物源。研究结果表明,地球化学、粒度及沉积速率等均显示合肥下蜀黄土物源有别于镇江黄土及西北黄土;并从岩相古地理及古气候特征探讨了淮河沿岸及淮北地区河流相、湖相及湖沼相细粒沉积物或许是其潜在的物源。     

中国东部主要黄土分布区的Sr-Nd同位素物源示踪研究

不同地质背景物质的Sr-Nd同位素组成往往差异巨大,同时Sr-Nd同位素组成在搬运和沉积过程中相对元素组分更 难被改变,因此是物源示踪研究最常用和有效的手段之一。该研究测试了中国东部代表性黄土堆积的Sr-Nd同位素组成, 包括山东半岛、黄河下游沿岸黄土和下蜀黄土,发现与黄土高原黄土的Sr-Nd同位素特征存在明显差异,指示不同的物质 来源。同时发现,中国东部主要黄土分布区的来源物质可能主要来自其附近的干旱区具有近源性。山东半岛及其滨海黄土 主要来自黄泛平原和冰期暴露陆架的黄河沉积物;黄河下游沿岸黄土可能直接来自黄河河漫滩;下蜀黄土的细颗粒组成物 源还没有定论,需要进一步研究。中国东部局部区域黄土的形成可能与中更新世革命以来冰期气候条件下的荒漠化有关。     

元素地球化学揭示的长江中游鄱阳湖地区中更新世以来粉尘堆积的物源特征及其环境意义

位于长江中游的鄱阳湖地区深受东亚季风影响,因其特殊的地理、地貌与水文、水系特征,自中更新世以来随着冬季风的加强,在大姑组、九江组砾石层之上风成堆积广泛发育。该区域中、上更新统表现为网纹红土、均质红土和下蜀黄土的独特沉积序列,厘清这三套独特沉积序列的物质来源对于我们认识东亚季风演化及其区域环境响应至关重要。本文选择了长江中游鄱阳湖地区10个典型剖面,基于<20μm颗粒组分的元素地球化学特征,研究了该地区中、上更新统粉尘堆积的特点,并将其与黄土高原西峰黄土和东秦岭黄土做了对比分析。研究认为,长江中游鄱阳湖地区这套独特的沉积序列,元素特征基本相似,具有贫Co、Pb,富Zr、Hf,低Eu/Eu^*(0.53~0.62)、LaN/YbN(4~8)、Ta/Zr(0~0.006)、Nb/Zr(0~0.09),高Y/Ho(28~30)、Zr/Hf(36~48)等特点,与黄土高原与东秦岭黄土有显著区别。基于Hf-Th-Co、Th-Sc-Zr/10和Th-Sc-La蜘蛛图投影分析,鄱阳湖地区第四纪粉尘物质的源岩接近于石英岩类,为被动大陆边缘构造背景下的产物,显著区别于黄土高原与东秦岭黄土(源岩接近于页岩,形成于大陆岛弧构造背景)。进一步分析认为,网纹红土、均质红土的母质均与区域下蜀黄土类似,推测它们均来自于其冬季风上风方向的长江或赣江的古河谷漫滩,这套独特的沉积序列是第四纪以来长江中游现代格局的水系贯通后,冬季风增强,吹蚀大江大河广阔的古河谷漫滩而形成的区域粉尘堆积的结果;是湿热的亚热带季风区对于中更新世以来在轨道尺度上冬夏季风均加强的背景下独特的区域响应。     

神府矿区的水土流失特征和趋势

陕北神府矿区地处黄土高原上黄河中游地区,是我国本世纪重要的能源供应地。通过采用遥感影像、实地勘测等多种手段的调查与研究,对研究区进行了水土流失类型分区：东部以严重的水力侵蚀为主,西部以风力侵蚀为主,中部为水力风力侵蚀交织地带。在分析该区多年地质环境资料的基础上,根据其水土流失的演化规律对本地区的水土流失趋势进行预测,为矿区的水土流失治理提供了参考。