囊谦盆地贡觉组含膏盐地层粘土矿物组合特征及气候环境意义

囊谦盆地晚始新世贡觉组厚层红色含膏盐粉砂质泥岩是研究青藏高原始新世古气候演化和含膏盐沉积环境的良好素材。采集囊谦盆地贡觉组约257 m含膏盐地层的碎屑沉积物,研究其粘土矿物成分和组合特征及气候与沉积环境变化。结果显示,粘土矿物主要以伊利石(52.1%)为主,其次为绿泥石(8.1%)和高岭石(3.5%)。根据岩性特征及粘土矿物组合变化,剖面自下而上可划分为3个阶段,分别指示了暖湿—低盐度、冷干—高盐度、较暖湿—低盐度的气候和沉积环境。贡觉组气候与沉积环境受到青藏高原地区干湿交替变化大背景的影响。     

天山北麓典型黄土地球化学特征研究

选择天山北麓地区典型风成黄土钟梁剖面进行常量元素地球化学特征研究。结果表明:天山北麓黄土与黄土高原黄土、伊犁黄土具有相似的常量元素组成,但风化程度明显偏低。在化学风化偏弱的内陆干旱表生环境中,黄土剖面Na元素的活动性强于Ca。进一步分析发现,由于研究区碳酸盐的淋溶淀积作用不明显,Rb/Sr等一些在黄土高原地区能较好指示古气候变化的代用指标并不能很好指示天山北麓黄土成壤强度;但不受物源和沉积环境差异影响的化学蚀变指数CIA能够较好的反映天山北麓黄土成壤强度,可作为在西北内陆干旱区古环境重建的气候代用指标。     

亚热带季风区湖沼流域表生地球化学元素研究——以江西定南大湖为例

湖沼沉积物地球化学元素对地球气候环境变化敏感性强。本文以江西定南大湖湖沼沉积物地球化学元素为研究对象,使用主成分分析法,并结合总有机碳(TOC)、有机碳同位素(δ¹³Corg)、中值粒径(Md)、化学蚀变指数(CIA)等相关气候代用指标,以元素组对的形式阐释不同地化元素响应不同气候环境下的地球化学行为和迁移规律。研究结果显示：第一主成分(PC1)包括Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、Nb、Rb、Ga、Ba、S等元素,曲线变化与CIA相似,指示湖泊流域的化学风化强度,气候暧湿,PC1含量高;第二主成分(PC2)包括Co、Zr、Hf元素,曲线变化与中值粒径较为一致,指示湖泊流域的水动力条件,气候冷干,PC2含量高;第三主成分(PC3)包括Sc、Cu、U、V元素,曲线变化与TOC、δ¹³Corg含量变化一致。大湖沉积物的物质来源为：在气候暧湿、流域化学风化作用强的条件下,地表径流冲刷流域周边花岗岩风化壳物质并搬运至湖盆沉积,但不排除在冷干时期,风力携带粉尘物质堆积的影响,粉尘物质可能主要源于周边的风化碎屑物。     

湖泊沉积物中无机碳酸盐来源的确定

湖泊沉积物中无机碳酸盐可能具有多源性,包括源自湖泊流域的陆源碎屑碳酸盐和湖泊自生化学碳酸盐,二者对气候或环境的指示意义迥异,在利用湖泊碳酸盐进行古气候及古环境意义判读时,必须先进行碳酸盐来源的确定。针对前人不同的碳酸盐区分办法,进行了归纳和述评。     

黄河源区气候—植被—水文协同演变及成因辨析

全球变化下黄河源区水文过程的演变影响流域生态系统的水源涵养功能,流域植被改变也影响水循环。本文基于气候、植被信息和VIP分布式生态水文模型,开展黄河源区水碳循环要素变化的集成模拟,分析了气候—植被—水文要素的协同演变机制。结果表明,2000年以来黄河源区气候呈暖湿化趋势;植被绿度明显提高,2010—2019年比2000—2009年平均增加了4.5%;生长季延长了至少10 d;植被生产力（GPP）显著上升,倾向率为4.57 gC m^-2 a^-1;植被恢复措施对GPP变化的贡献约为23%,气候变化和大气CO₂升高的施肥效应的贡献为77%。源区植被蒸散量（ET）呈增加趋势,倾向率为2.54 mm a^-1,水分利用效率（WUE）亦提高,平均相对上升率为5.1% a^-1。GPP、ET和WUE年总量及其变化率在海拔4200 m以下随高度上升而减小,之后变化趋缓。源区植被绿度和径流系数与当年和前一年降水呈显著正相关,反映降水蓄存于植物根层土壤的遗留效应。蒸散增强在一定程度上有利于源区地表—大气之间的水分再循环,帮助缓解生态恢复引起的产水能力下降,促进降水—植被—径流之间的良性互馈关系的形成。揭示水文对气候变化和植被恢复的响应和互馈机制,可为生态恢复措施对源区水源涵养功能的影响及效应的定量评估提供科学依据。     

粘土矿物在过去环境变化研究中的应用

粘土矿物是一种广泛分布于地表的沉积物,其组合及含量的变化记录了源区过去气候环境变化的信息。因此,可以根据粘土矿物的含量和组合变化等信息推知其形成时期的气候环境,重建古环境,揭示气候环境演变的规律。粘土矿物是一种研究古环境演化重要的代用指标,在过去气候环境变化研究中有广阔的应用前景。     

湖相沉积物酸溶与酸不溶组分常量元素的地球化学行为及其环境意义

湖泊沉积物元素地球化学是探讨湖泊沉积环境的有效代用指标之一.通过青藏高原北缘柴达木盆地湖相沉积剖面沉积物中酸溶组分(AS)和酸不溶组分(AI)常量元素(K,Ca,Na,Mg,Ti,Fe,Mn和Al)的测试,分析了不同组分中常量元素的分布特征及其元素含量与矿物组成的关系.结果显示:剖面中常量元素的组成与沉积物矿物成分密切相关,酸溶组分与酸不溶组分中元素含量差别较大,揭示出不同组分对湖泊沉积环境的响应模式存在差异.其中,沉积物酸不溶组分中的Al、Fe等元素与石英矿物相对含量变化呈负相关,而与粘土矿物相对含量呈正相关,揭示出酸不溶组分元素变化与湖泊流域物质组成或风化强度等信息有关.沉积物酸溶组分常量元素含量相对较低,Na和Ca等活泼元素在酸溶组分中相对富集,与碳酸盐含量有较好的相关性,主要形成于湖泊自生作用.通过与常规代用指标沉积物粒度和87Sr/86Sr对比分析,贝壳堤剖面酸溶组分Mg/Ca比值部分继承了源区的信号,不能直接响应于湖泊盐度的变化.利用去趋势方法,去趋势后酸溶组分Mg/Ca比值与中值粒径及锶同位素比值呈现较好的正相关性,响应于传统的盐度模式解释,揭示了Mg/Ca比值指示湖泊环境变化的可靠性,综合分析不同组分的地球化学元素信息在提取和解译沉积物元素地球化学的环境代用指标方面具有重要意义.     

干旱区内陆河流域中游地区全新世沉积相变与环境变化——以石羊河流域为例

中国干旱区内陆河流域中游地区分布了大量晚第四纪河、湖相交替的沉积地层,这些沉积物被广泛用于古气候和古环境重建。然而,以往的研究较多关注沉积物的理、化、生指标,而忽略了沉积相变的古环境意义,这可能使古环境重建结果产生偏差。针对这一问题,选取干旱区典型内陆河——石羊河中游地区的JDT全新世沉积剖面,进行年代学、沉积相、岩性和粒度的研究,并与该区域已有的HSH全新世剖面的地球化学和古生物指标进行对比,在分析沉积相的基础上讨论二者的环境代用指标,重建石羊河中游地区全新世的古环境。两个剖面在年代和岩性上具有很好的一致性,指示了石羊河中游地区约8500 cal yr BP-3000 cal yr BP以来的沉积过程。两剖面从底部到上部可分为六层：河流相沉积（F层）——河湖相沉积（E层）——湖相沉积（D层）——浅湖—风成沉积（C层）——风成沉积（B层）——风成沉积（A层）,代表了不同沉积相及其转换过程。综合讨论沉积物岩性、沉积相和各种古环境代用指标认为：石羊河中游地区的沉积相体现了从河流相到湖相再到风成沉积物的变化过程,指示了全新世的干旱化过程。这与以往研究中认为石羊河流域全新世气候变化具有波动性的观点存在一定差异。因此,在研究沉积相变化的基础之上讨论沉积物的物理、化学和生物指标的含义,而非简单地研究这些指标的数值,是干旱区流域性气候变化对比研究的新视角。     

呼伦贝尔沙地末次冰盛期晚期至全新世风成沙表面矿物特征及环境意义

运用扫描电镜与能谱分析,研究呼伦贝尔沙地末次冰盛期晚期以来全样风成沙的微区形态和粘土矿物成分。呼伦贝尔沙地的沙粒磨圆度较好,在扫描电镜观察下保存了水成沙粒的特征,意味着沙地物源曾经流水作用到达该区域。颗粒表面同时留有风力搬运的碟型坑等撞击痕迹,为干枯河床沙丘活化、风力搬运流动扩张的过程提供证据。末次冰盛期晚期风成沙颗粒大且表面光滑洁净,未见次生粘土矿物,反映出冰期地表无植被发育,区域沙漠活化、流动性加强。而全新世适宜期的褐色沙质土壤砂粒表面同时发育鳞片状自生粘土矿物和同沉积粘土颗粒及团块。能谱分析表明：全新世适宜期,风化自生粘土矿物有蒙脱石和伊利石,在相对温湿气候条件下,发育干旱碱性土壤,反映出冰后期植被发育、土壤化作用增强。     

干旱盆地古湖相沉积物生物标志物分布特征及环境意义——以柴达木盆地为例

柴达木盆地大面积裸露于地表的古湖相沉积物长期受到物理风化的剥蚀作用,成为风尘堆积的主要物源。而沉积物中的生物标志物在一定条件下会被保存下来,记录了古环境变化。利用气相色谱-质谱联用仪对采自柴达木盆地察尔汗盐湖古湖相沉积物样品进行了分析,结果检测出一系列具有生物源指示意义的生物标志物,主要包括系列正构烷烃、系列正烷基-2-酮、正构脂肪酸/醇/酯、系列支链烷烃、系列烷基酰胺以及若干五环三萜类（非藿烷系列）及甾类化合物。研究发现柴达木盆地察尔汗古湖湖泊沉积物中生物标志物未受强烈的成岩作用及微生物活动的改造,基本保持了原有的分布特征。正构烷烃高碳数系列明显的奇碳优势以及样品中高含量的非藿类五环三萜类生物标志物的检出说明在高原封闭性盐湖中曾经存在着大量高等植物碎屑的输入,指示了沉积时期气候湿润、植被相对繁盛,与柴达木盆地的现代自然地理环境截然不同。     

粘土矿物在古环境研究中的指示作用

粘土矿物普遍存在于各种类型的沉积物和沉积岩中。作为次生矿物,粘土对环境的变化极为敏感,因而粘土矿物的沉积分异、组合特征、矿物成分及其含量和矿物结晶度都从不同的角度记录了粘土矿物形成过程中各种环境因素的变化。这些对恢复古环境,研究全球变化具有重要的指示意义。     

Significance of the clay mineral distribution in fluvial sediments of the Neogene to Recent Himalayan Foreland Basin (west‐central Nepal)

Clay mineral assemblages of the Neogene Himalayan foreland basin are studied to decipher their significance with respect to tectonic and climate processes. Fluvial deposits of the Siwalik Group (west‐central Nepal), and sediment of the Ganga River drainage system were analysed for clay mineralogy. The observed clay mineral assemblages are mainly composed of illite (dominant), chlorite, smectite and kaolinite. Illite and chlorite are chiefly of detrital origin, derived from Himalayan sources. Kaolinite and smectite are authigenic, and mainly developed within pore space and as coating of detrital particles. With increasing burial, diagenetic processes affected the original clay mineral signature. Illitisation of smectite and kaolinite occurred below 2500 and 3500 m depth, respectively. Therefore, illite in the lower parts of the Siwalik Group consists of a mixture of inherited illite and illitised smectite and kaolinite, as suggested by illite crystallinity. Detrital grains that make up the framework of the Siwalik Group sandstones mainly consist of quartz, feldspar and lithic fragments, which are principally of sedimentary and metamorphic origin. Lithoclast content increases over time at the expense of quartz and K‐feldspar in response to uplift and erosion of the Lesser Himalaya Series since about 11–10 Ma. Despite mainly felsic source rocks, dominantly physical erosion processes in the Himalayan belt, and high‐energy fluvial depositional systems, smectite is abundant in the <7 Ma Siwalik Group deposits. Analyses of the Siwalik deposits and comparison with the clay mineralogy of the modern drainage system suggest that smectite preferentially formed in floodplains and intermontane valleys during early diagenesis because of downward percolating fluids rich in cations from weathering and soil development. In general, increasing seasonality and aridity linked to variability of the Asian monsoon from about 8 Ma enhanced clay mineral formation and development of authigenic smectite in paleo‐plains on the southern side of the Himalaya.     

泥河湾盆地马圈沟剖面早更新世矿物变化特征及其古环境意义

在野外考察采样的基础上,对泥河湾盆地马圈沟剖面更新世河湖相沉积序列进行了XRD矿物组分和磁性矿物分析。研究发现,剖面沉积矿物主要由碎屑矿物和碳酸盐矿物组成,碎屑矿物主要为石英、钠长石、白云母和斜绿泥石,其平均含量分别为38.77%、17.16%、29.63%和4.11%,是剖面沉积矿物组成主体,且各矿物之间基本没有相关性;相对于碎屑矿物,碳酸盐矿物在整个剖面中含量较低,主要为方解石和白云石,其平均含量分别为4.72%、3.59%,文石在剖面中零星出现。对剖面典型样品进行热磁分析,确定了沉积物中磁性矿物的种类以及加热过程中的变化和产物,并对其来源进行了探讨。同时发现,含绿泥石较高的灰绿色粉砂样品加热后磁化率的升幅比灰黄色样品高,而绿泥石的相对含量与该地区化学风化密切相关,进一步说明κ-T曲线的变化特征可以用来反应盆地化学风化作用强度的变化,具有重要的古环境意义。     

Tectonic,sedimentary and diagenetic controls on sediment maturity of lower Cambrian quartz arenite from southwestern Baltica

Lower Cambrian quartz arenitic deposits have a worldwide occurrence. In this study, petrographic and mineralogical analyses were carried out on samples from the quartz‐rich Ringsaker Member of the Vangsås Formation from southern Norway and the corresponding Hardeberga Formation from southern Sweden and on the Danish island of Bornholm. The quartz arenite is almost completely quartz cemented and has an average intergranular volume of 30%. The quartz cement is the dominating cause for porosity loss. Dissolution along stylolites and microstylolites is suggested to be the primary and secondary source for the quartz cement respectively. The quartzose sandstone from southern Norway was severely cemented prior to the Caledonian Orogeny, thus limiting the tectonic influence on diagenesis during thrusting. For most samples, authigenic clay minerals and detrital phyllosilicates represent ca. 5% of the present‐day composition. This, together with a low feldspar content, of on average 4%, indicates that the sediment was extremely quartz‐rich already during deposition. The low amount of feldspar prior to burial and the formation of early diagenetic kaolinite point to weathering, sediment reworking and early diagenesis act as important controls on sediment maturity. The large variation in clay‐mineral and feldspar content between the localities, as well as within the sandstone successions, can be explained by different palaeogeography on the shelf during deposition and subsequently dissimilar subjection to reworking and early diagenetic processes. Weathering in the provenance area, reworking in the depositional shallow‐marine environment and meteoric flushing during the burial stage are suggested to explain the high mineralogical maturity of the lower Cambrian sandstone from southwestern Baltica. These processes may generally account for similar quartz‐rich shallow‐marine sandstone units, deposited as a result of intensive continental denudation and during temperate to subtropical and moderately humid conditions.     

微量元素分析在判别沉积环境中的应用 ——以柴达木盆地西部锶矿区富锶地层为例

沉积岩中的微量元素对沉积环境水介质的变化较为敏感,是研究沉积物沉积时古气候、古环境的有效手段。本文选取了对沉积环境介质较为敏感的（Sr）、钡（Ba）、铜（Cu）、铀（U）、钒（V)、镍（Ni）、钍（Th）等元素作为判别指标,对柴达木盆地西部中新统油砂山组、狮子沟组和更新统七个泉组三套富锶岩层的古气候和古沉积环境特征进行了研究。结果表明：柴达木盆地西部从油砂山组到七个泉组沉积时总体上为干旱的气候环境;湖盆水体的盐度较高,表现为咸水环境,且从油砂山组到七个泉组随着地层变新,盐度有逐渐增大的趋势;油砂山组、狮子沟组和七个泉组沉积时湖盆水体均表现为中等分层,湖水循环较为顺畅的氧化环境。     

丹棱-思濛扇积物中的漫洪相粘土层

在简述丹棱-思氵蒙冲积扇上覆粘土层的分布与特征之后,应用粒度分析方法和孢粉组合来论述其沉积环境,并尝试应用粘土矿物与土体中易累积的稳定化合物含量与淋溶系数(ba)等所代表的粘土风化程度来论证该粘土层的相对年代。     

南雄盆地始新统红层沉积环境分析

选取南雄盆地始新统红层——古城村剖面作为研究对象，结合磁性矿物和地球化学元素特征分析其沉积环境。古城村剖面上部和下部为红色，中部为青灰色，颜色及其深浅均随沉积层理/层次逐渐变化，说明颜色和沉积地层层理/层次为同期形成，为地层的原生色。磁学测量的饱和等温剩磁（SIRM）和剩磁矫顽力（Bcr）结果与红度（a*）呈现良好的正对应关系，热磁曲线结果表明红层样品以赤铁矿为主，漫反射光谱（DRS）佐证了原生赤铁矿的存在且是唯一可以检测到的磁性矿物。赤铁矿指示了当时的沉积环境为高温少雨。剖面中部存在青灰色地层，该层样品的热磁测量没有检测到磁性矿物信号，只检测到顺磁性矿物信号。高温处理后的DRS测量也表明其存在顺磁性的黏土矿物。通过地球化学元素分析显示其与标准石灰岩相比差异较大，而与中国典型黄土较为相似，可能说明青灰层并非石灰岩。剖面的上下层均为以原生赤铁矿为主的红层，代表高温强氧化环境。青灰层与上下红层之间为过渡渐变，地层较为连续且无不整合现象，化学元素分析也显示该层与上下红层、上地壳和黄土都具有较高的相似性，所以该层更可能是风积物在气候转为湿润条件下经成土作用形成的钙质淀积层。古城剖面反映了始新世时期干热氧化—湿润氧化还原—干热氧化的逐渐变化过程，对于准确理解南雄盆地此阶段古环境有重要意义。     

微量元素分析在判别沉积环境中的应用——以柴达木盆地西部锶矿区富锶地层为例

沉积岩中的微量元素对沉积环境水介质的变化较为敏感,是研究沉积物沉积时古气候、古环境的有效手段。选取了对沉积环境介质较为敏感的锶(Sr)、钡(Ba)、铜(Cu)、铀(U)、钒(V)、镍(Ni)、钍(Th)等元素作为判别指标,对柴达木盆地西部上新统油砂山组、狮子沟组和更新统七个泉组三套富锶岩层的古气候和古沉积环境特征进行了研究。结果表明,柴达木盆地西部从油砂山组到七个泉组沉积时总体上为干旱的气候环境;湖盆水体的盐度较高,表现为咸水环境,且从油砂山组到七个泉组随着地层变新,盐度有逐渐增大的趋势;油砂山组、狮子沟组和七个泉组沉积时湖盆水体均表现为中等分层、湖水循环较为顺畅的氧化环境。     

Weathering regime in the Eastern Himalaya since the mid‐Miocene: indications from detrital geochemistry and clay mineralogy of the Kameng River Section,Arunachal Pradesh,India

It is crucial to understand lateral differences in paleoclimate and weathering in order to fully understand the evolution of the Himalayan mountain belt. While many studies have focused on the western and central Himalaya, the eastern Himalaya remains poorly studied with regard to paleoclimate and past weathering history. Here, we present a multi‐proxy study on the Mio‐Pliocene sedimentary foreland‐basin section along the Kameng River in Arunachal Pradesh, northeast India, in order to obtain better insight in the weathering history of the eastern Himalaya. We analysed a continuous sedimentary record over the last 13 Ma. Heavy‐mineral and petrography data give insight into diagenesis and provenance, showing that the older part of the section is influenced by diagenesis and that sediments were not only deposited by a large Trans‐Himalayan river and the palaeo‐Kameng river, but also by smaller local tributaries. By taking into account changes in diagenesis and provenance, results of clay mineralogy and major element analysis show an overall increase in weathering intensity over time, with a remarkable change between ca. 10 and ca. 8 Ma.