晚更新世末期北方陆架区沙漠-黄土堆积群的初步研究

晚更新世末期,强劲古季风活动的结果,在中国西部形成沙漠-黄土堆积群(黄土高原及其以西或西北的沙漠区),当它到达陆架区以后,风蚀作用继续存在,会产生同样的地质效果,因而在中国东部陆架区,形成两个新的沙漠-黄土堆积群。其一为渤海沙漠-黄土堆积群,包括渤海海底、渤海海岸一带的古沙漠活动区和辽东半岛西岸、庙岛群岛以及山东蓬莱以西的含有孔虫的黄土沉积。其二为黄海沙漠-黄土堆积群,包括苏北浅滩和长江三角洲地区全新世以前的沙漠活动区和南京一带的下蜀黄土。      

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。     

末次冰期苏北平原和东延海区的风尘黄土沉积

长江三角洲北翼苏北平原和东延海区，晚更新世晚期顶部地层普遍为一层暗绿色至黄褐色的硬质粘土层。本文通过对苏北平原硬质粘土层与西部丘陵区下蜀黄土的地层对比以及粒度、地球化学、矿物组合、微体古生物和抱粉、石英颗粒表面电子显微镜扫描、^１４Ｃ测年等实验分析的综合研究，讨论了其成因和年代问题，指出该硬质粘土层为末次盛冰期风尘黄土堆积物经次生变化而演变形成，同期的风尘黄土在黄海、东海海底和陆架区也有堆积，为下蜀黄土在东部平原区和海区的延续。     

中国风成黄土及其形成下限研究

“中国岩漠·砾漠·沙漠·黄土分布与主风向关系图”显示西北地区的第四纪黄土堆积是以风力为主的综合因素所形成，即就地起沙，近沙成土，一定地域的黄土在物源上隶属于一定地区的沙漠。黄土高原及新疆天山、昆仑山北麓的黄土地层结构的综合对比研究表明，典型风成黄土在不同地域和不同地貌单元上最早开始堆积的层位基本上是一致的，即均始于所有黄土剖面中的下粉砂层（Ｌ＿（１５））。该层以下的第四纪沉积类型因地而异，为非黄土沉积（湖相、冲洪积相及火山岩相等）。由黄土高原各代表性剖面的磁性地层学研究及新疆于田黄土下伏的安山玄武岩的同位素年龄测定获得黄土层开始堆积的时代为早更新世晚期，约１．２ＭａＢ．Ｐ。风成黄土的开始堆积是与黄土南缘各造山带（昆仑山、天山、祁连山及秦岭等）强烈的新构造隆升并产生区域环境效应有成因联系。这一更新世早期的事件层位得到了古生物学、新构造学、地貌学及地外物体高速撞击地球表面所产生的玻璃陨石等事件的佐证。     

黄土高原黄土、红色粘土与古湖盆沉积物关系

本文通过磁性地层学、古生物地层学、沉积学的对比研究，讨论了中国黄土高原地区黄土，红色粘土与该区重要古湖盆之一，古三门湖堆积物之间关系，并分析气候环境对它们的影响。主要结论如下：１）红色粘土与上覆黄土可以是连续沉积，并呈相渐变关系。２）中国黄土与三门组记录了布容正极性带与松山负极性带。Ｂ／Ｍ界限位于Ｌ８，Ｊ亚带位于标志层Ｌ９与Ｌ１５之间，大约Ｓ１０－Ｓ１３之间，Ｏ亚带位于Ｓ２２－Ｓ３３，或三门组之中。Ｍ／Ｇａ界限对应于黄土与红土界限。并基本对应于三门组与游河组界限。３）红色粘土（三趾马红粘土）并非仅仅是中新世保德期沉积物。它包括上新统与中新统，上新世静乐组记录了高斯正极性带，吉尔伯特负极性带，中新世蓝田组记录了Ｅｐｏｃｈ５。４）古三门湖堆积包括早更新世早期三门组（１．２０—２．５０Ｍａ，松山负极性带），上新世晚期游河组（２．５０—３．５０Ｍａ，高斯正极性带），更早期的三门湖沉积未出露。三门组与午域黄土为同期异相沉积，记录了松山负极性带，游河组则与该区上部红色粘土（静乐组上段）为同期异相沉积，记录了高斯正极性带     

全球变化与陆架沉积

晚更新世末期中国陆架的古环境与北美洲和欧洲都不相同,前者发育了劳伦泰德冰原,后者出现了斯堪狄纳维亚冰原;亚洲大陆不但未生成大陆冰源,反而出现规模更大、范围更广的沙漠和黄土分布区(也包括中国陆架的大部分地区)。最后冰期结束以后,北美和欧洲的大陆冰盖逐渐融化,给北美和欧洲的陆架提供足够的水源,当地地壳的回弹又加大了河流的冲刷能力,而一旦大陆冰原的冰完全消融以后,这些通过和流入陆架的河流,又失去了径流。全新世海侵发生以后,在那里的陆架区,自然会留下许多埋藏古河道的遗迹。中国陆架沉积环境(特别是北方陆架区)则以干旱和寒冷为特征。在冰期最盛时的中国陆架不仅得不到大陆冰盖的保护,出露了的陆架反而要遭受风暴的吹蚀作用。所以风力吹蚀作用是晚更新世末期中国陆架的基本动力。因此,最后冰期最盛时的中国陆架区发生沙漠化沉积及其衍生沉积是其最重要特征,据目前所知:陆架沙漠化的主要沉积类型有(1)漫长的风蚀基面;(2)大面积的混杂堆积;(3)“休止角型”沉积结构;和(4)典型的埋藏沙丘沉积。     

苏南及沿江地区柏山组,下蜀组的时代及成因

柏山组与下蜀组是江苏西南部丘陵山区的两个岩石地层单位,也是第四纪特定气候环境下形成的两类土状堆积。经与平原区第四纪地层对比,柏山组的层位与平原区的海门组上段至启东组下段相当,沉积时代为早更新世晚期到中更新世早期;下蜀组与平原区的启东组至湖组相当。沉积时代为中更新世晚期至晚更新世。柏山组网纹红土是早期干凉气候环境下堆积的黄土,经后期强烈湿热、氧化及流水冲刷后的产物,成因以洪冲积为主;下蜀组黄土是干凉气候环境下的产物,是风尘物质经流水改造后的产物,具多成因特点。     

江西九江中更新世红土物质来源研究

华南地区广泛分布中更新世红土。目前, 对其物质来源尚有争议。九江红土剖面的沉积时代已得到很好限定, 同时由于其沉积连续、地层出露较好, 是开展中更新世红土物质来源研究的理想剖面。通过对九江中更新世红土2件碎屑锆石样品的分析, 共获得177颗谐和锆石U-Pb年龄, 主要峰值集中在新元古代(816 Ma、801 Ma和991 Ma)、古元古代(2019 Ma、2022 Ma和2481 Ma)和新太古代(2502 Ma), 并具有不显著的中生代峰值(135 Ma)。将其与潜在远源和近源物源区的锆石U-Pb年龄组成进行对比, 结果发现中国北方戈壁、沙漠和黄土高原、塔里木盆地、华北平原并不是九江中更新世红土的主要源区。庐山北麓早更新世发育的洪积扇为九江中更新世红土发育提供了充足物质。九江中更新世红土和九江晚更新世黄土的碎屑锆石U-Pb年龄组成存在明显差别, 后者主要来自长江河漫滩的碎屑物质。不同的气候条件主导了九江地区红土和黄土的发育, 二者都受控于青藏高原构造隆升产生的环境变化。     

晚更新世末期东海北部古冬季风盛衰变更的地质记录

末次冰期最盛时期,干、冷气候盛行,渤海、黄海的大部分地区出现沙漠化,形成众多的沙丘。随着干冷气候的减弱,长江三角洲一带出现硬粘土沉积。冰消期的到来,古季风活动的进一步衰退和海面的不断升高,来自陆架区的东北风不再是干冷的气流,而是湿度逐渐增大的冷湿气流,出现了有利于沼泽发育的环境,以致全新世海侵前夕往往形成薄层泥炭沉积。晚更新世末期以来古冬季风发生、发展和衰退过程与沙漠、硬粘土和泥炭层形成过程相对应。      

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。     

五十万年来毛乌素沙漠的变迁

对沙漠-黄土边界带的古风成砂-黄土-古土壤序列的研究表明，毛乌素沙漠至少在0.5MaB.P.就已出现，但也并非从其出现之初就持续至今。沙漠-黄土边界带的风成沉积所记录的沙丘活化和固定的多次转变是第四纪时期毛乌素沙漠对气候振荡响应的结果。五十万年来，沙漠-黄土边界带的石峁剖面记录了13层古风成砂，代表了13次沙漠大规模的南侵。沙漠的南侵不仅可以发生在冰期鼎盛之时，同样也可以发生在间冰期中的寒冷气候幕出现之时。此外，鉴于沙漠-黄土边界带具有气候敏感性的特点，石峁剖面的地层记录还表明了第四纪时期不仅有冷期与暖期的多次旋回，而且冷期和暖期发生时还有次一级的气候波动。     

渤海古沙漠沉积特征分析

根据世界沙漠的分布特点和沙漠的发育条件,作者认为晚更新世末期渤海气候干冷,雨量稀少,西北风强盛,松散沉积物丰富,具备发育沙漠的条件.文章从以下方面证明渤海古沙漠的存在:(1)渤海约有四分之一区域为残留砂沉积;(2)在全新世盖层下的更新世砂质沉积具有高倾角的前积纹层;(3)渤海东南缘陆地和岛屿有古渤海沙漠衍生黄土分布.综合分析认为末次冰期时,渤海中部和辽东湾古沙漠发育程度好,渤海湾次之,莱州湾未发育沙漠.     

晚更新世末期黄、渤海陆架沙漠化环境的形成

未次盛冰期气候寒冷，温度降低，冰川发育，海面下降，黄、渤海陆架全部出露，东海陆架的大部分也裸露成陆，并成为亚洲大陆的一部分。降低了的气温使蒙古高压得到进一步增强，经常给亚洲大陆带来冷而干的气流，吹蚀亚洲内陆，也吹蚀出露了的陆架。根据多年来在陆架地区获得的浅地层剖面仪测量记录，陆架发生沙漠化的证据有：统一海相地层的解体、大面积的混杂堆积、漫长的风蚀基面、休止角型沉积结构以及埋藏沙丘群的发现等。     

克里雅河流域风成物质的粒度分析与讨论

本文分析研究了昆仑山北坡克里雅河流域风成物质的粒度特征。该流域四大地貌景观带的地表沉积物表层样品的机械组成差别明显,黄土的粒度组成以粉砂为主,比我国黄河中游地区的黄土粗得多,亚砂土的主要成分为微砂,沙漠地区以细砂为主。除戈壁带以"非地"形式出现以外,由沙漠中心向南至昆仑山,在西北风和东北风的作用下,风成物质的粒度由粗变细。流域出露的黄土主要是在晚更新世和全新世沉积的。     

Geochemical and isotopic studies of aeolian sediments in China

The Sr and Nd isotopic, rare earth element (REE) and major element compositions, together with mineral and grain‐size proportions, are reported for aeolian loess deposits and desert sands from several Chinese localities. The study was carried out in order to examine regional variations in the isotopic and geochemical features of these aeolian sediments, and to constrain the provenance of Chinese loess. Samples include loesses from the Tarim and Junggar basins and desert sands from the Taklimakan desert in north‐west China, loess from the Ordos area and desert sands from the Tengger and Mu‐us deserts in north‐central China, as well as loess and desert sands from the Naiman area, north‐east China. REE distributions show minimal variation among the Chinese loess deposits, whereas those for the desert sands show regional variations. New isotopic data document a latitudinal variation in Sr and Nd isotopic features for the loesses and desert sands. The Naiman and Junggar loesses have distinctly lower ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios and higher ε_Nd(0) values than the loesses from the Tarim Basin, the Ordos area and the Loess Plateau. Among the desert sands, the Naiman samples have higher ε_Nd(0) values than the Taklimakan, Tengger and Mu‐us samples. Isotopic data suggest that loesses of the Loess Plateau were supplied from the Tarim Basin loesses and Taklimakan Desert sand, and that the Naiman loesses were supplied from the Junggar Basin loesses. The latitudinal variation in the loesses and desert sands may be partly explained by isotopic variations reported previously for moraines from the Tianshan and west Kunlun Mountains, which are possible sources for the loesses and desert sands. These inferences on the provenance of the loesses and desert sands are consistent with the dust transport pattern over East Asia.     

内蒙巴丹吉林沙漠成因的粒度分析和热发光测年新证据

巴丹吉林沙漠位于中国内蒙古自治区的西部,是中国第三大沙漠。过去通常认为该沙漠中沙丘的可能沙源来自附近的各种沉积物和岩石,包括弱水河扇的沉积物,弱固结的二叠纪页岩、白垩纪砂岩和砾岩以及戈壁阿尔泰的古老岩石。根据对风成砂的粒度观测,有证据表明在沙漠内部的风成砂沉积朝东南方向具有较弱的但又确实的变细趋势。这与沙丘横脊线的SW-NE向排列以及坡面的南东指向是一致的。因此,可以认为西北部的弱水河冲积扇是巴丹吉林沙漠风成砂的最可能的沙源。在西北部风成床沙覆盖了较老弱水河扇起源的冲积物。这种沉积物的热发光测年范围在190～100 ka BP之间。由于测量中对沉积物漂白可能不完全以及对其中平均古水含量估算均存在不确定性,同时由于对沙漠该地区风成作用开始之前堆积的沉积物进行了测年,这一数据范围代表了最大的年龄。另外三个风成砂测年结果分别接近133.66和22 ka,代表有关巴丹吉林沙漠西北部风成作用开始的最小年龄。沙漠的沙丘高度平均为200～300m,但在东南部偶尔可达450m。一些学者曾提出风成床沙覆盖了一个陡峭岛山突起的假说,来解释这些异常的空间。本次研究发现,在研究区之下是一个产状水平的白垩纪扇砾岩和砂岩的台地,可以断定在沙漠东南部呈现台地地貌,但进一步向北该台地明显延伸到这些沙丘之下。因此现在可以认为巴丹吉林沙漠中高的沙丘是不同区域气候和地貌因素相互作用的结果,而不是覆盖一个陡峭的岛山突起。对弱水河冲积扇作为巴丹吉林沙漠的主要源区的证实强调区域环境的重要性。在全新世,沿河流的绿洲植被在某种程度上阻碍了冲积扇提供沙源。现在,河西走廊的农业用水量极大地危及沿河森林,因此沿着作为天然拦沙阱的弱水河,维持足够的河水流量来保护区域性密集的沙丘植被,一定会避免具有重大威胁的沙的活动性增加。     

晚更新世末期中国北方陆架区冰缘现象的发现

末次冰期极盛期,海面下降,陆架裸露。寒流爆发南下,使亚洲东部平原区比世界同纬度地区的气温低。强寒流的侵袭,使海退后的陆架平原成为我国东部冰缘地貌的形成区之一。陆架上的冰缘地貌包括:大面积分布的沙地、成群出现的沙丘、零散分布的塌陷沉积、类似揉皱现象的波状夹层、频频出现的冰楔等。      

Abrasion-derived sediments under intensified winds at the latest Pleistocene leading edge of the advancing Sinai-Negev erg

Quaternary desert loess and sandstone-loessite relationships in the geological record raise questions regarding causes and mechanisms of silt formation and accretion. In the northern Sinai-Negev desert carbonate terrain, only sand abrasion in active erg could have produced the large quantities of quartzo-feldspathic silts constituting the late Quaternary northwestern Negev loess. In the continuum of source (medium to fine sand of dunes) to sink (silts in loess) the very fine sand is unaccounted for in the record. This weakens the sand abrasion model of silt formation as a global process. Here, we demonstrate that, as predicted by experiments, abrasion by advancing dunes generated large quantities of very fine sand (60-110 μm) deposited within the dune field and in close proximity downwind. This very fine sand was generated 13-11 ka, possibly synchronous with the Younger Dryas under gusty sand/dust storms in the southeastern Mediterranean and specifically in the northern Sinai-Negev erg. These very fine sands were washed down slope and filled small basins blocked by the advancing dunes; outside these sampling basins it is difficult to identify these sands as a distinct product. We conclude that ergs are mega-grinders of sand into very fine sand and silt under windy Quaternary and ancient aeolian desert environments.