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.      

罗马尼亚第四纪黄土沉积的岩石磁学特征及成土模式探讨

欧洲罗马尼亚发育着典型的第四纪风积黄土-古土壤地层,通过对Mircea Voda剖面黄土-古土壤样品进行磁化率、频率磁化率、非磁滞剩余磁化强度、等温剩磁、热磁曲线和磁滞回线等岩石磁学参数测试分析,发现罗马尼亚Mircea Voda黄土-古土壤序列磁化率曲线形态与中国黄土高原中部西峰黄土极为相似;而且所含磁性矿物种类也很相似,主要以亚铁磁性矿物(磁铁矿和磁赤铁矿)为主,也含有反铁磁性矿物(赤铁矿和针铁矿).罗马尼亚Mircea Voda黄土与中国西峰黄土有相似的成土模式,成土过程都是在干旱氧化环境中进行,磁化率与成土作用基本成正相关关系.磁化率在成土弱的黄土层中获低值,在成土强的古土壤层中获高值,反映冰期、间冰期旋回在全球范围内对气候影响的一致性.成±过程粒度小的超顺磁(SP)和单畴(SD)亚铁磁性矿物相对含量的增加是罗马尼亚Mircea Voda剖面古土壤磁化率增强的主要原因.罗马尼亚Mircea Voda黄土的磁化率数值整体低于中国西峰黄土的值,物源的差异以及罗马尼亚气候的水热不同期使得古土壤发育弱于中国黄土,以及地下水对剖面底部土壤层的淋溶作用,可能是造成Mircea Voda黄土磁化率低于西峰黄土的原因.     

不同母质发育的东北黑土的粘粒矿物组成研究

东北黑土的成土母质主要是第四纪沉积物,在对红土母质和黄土母质上发育的两种东北黑土剖面土壤进行小于2μm粘粒的化学组成和XRD衍射分析基础上,研究这两种母质上发育的东北黑土的粘粒矿物组成。结果表明红土母质上发育的东北黑土风化脱硅作用较强,以1—1型或2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石,上层土壤粘粒中含有少量绿泥石,母质层含有大量的蒙脱石,不含有绿泥石。在成土过程中,伊利石大量存在,少量绿泥石逐渐形成,蒙脱石向蛭石转化;黄土母质上发育的东北黑土以2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石、少量的绿泥石,母质层粘粒中含有长石,经过脱硅作用逐渐消失,有些土壤的母质层粘粒中也含有蒙脱石,粘粒矿物分布相对均匀,矿物间的转化和演化相对简单。     

江西九江红土堆积的粒度特征及成因研究

在南方红土的研究中, 区分不同地区红土地层的成因类型是研究区域古环境演化的关键。以江西九江红土剖面为例, 通过系统的粒度分析, 并与西峰黄土、古土壤样品及代表性河、湖相沉积的粒度特征进行对比, 结果表明, 九江红土与西峰黄土、古土壤样品具有相似的粒度分布特征, 而与河、湖相沉积有较大区别。其中, 九江剖面上部的下蜀土与西峰黄土粒度特征相近, 而剖面下部的网纹红土与西峰古土壤样品更为相似, 表明江西九江红土堆积与中国北方黄土一样属于风尘堆积。研究成果为古环境信息的进一步提取奠定了基础。      

土耳其Nallihan黄土-古土壤岩石磁学特征及其环境意义

黄土广泛分布在东欧和西亚地区,但位于欧亚大陆连接地带的土耳其未见风积黄土的报道,本文对位于土耳其首都安卡拉西北的Nallihan新发现的黄土-古土壤剖面进行系统的环境磁学研究,结合粒度参数和稀土元素指标,讨论土耳其黄土的成因和磁化率变化机制.研究结果显示:土耳其Nallihan S0～L3黄土剖面与典型风积的西伯利亚和中国西峰黄土的粒度特征图形态相似4暗示它们的成因相似性;稀土分配模式与黄土高原黄土基本一致,为上地壳平均值,指示了风积黄土在搬运过程中经过充分混合,整个剖面上下稀土模式分配高度吻合,说明研究区黄土堆积期间物源区相对稳定.热磁和磁滞分析表明样品的主要载磁矿物是亚铁磁性矿物磁铁矿/磁赤铁矿.该剖面磁化率在古土壤获得高值,在黄土层获得低值,磁化率与成土作用和指示细颗粒磁性矿物贡献的xfd％、xARM正相关,说明成土作用生成的细颗粒亚铁磁性矿物是磁化率增强的主导因素,土耳其黄土剖面磁化率总体上低于中国黄土高原地区黄土.该黄土剖面中有一层古土壤层S2,其顶部覆盖一层砾石层,说明在该间冰期发生过洪水作用,将高坡风化的砾石层冲到土层中堆积下来,在该砾石层之下的古土壤层,磁化率降低,可能与该时期土壤层湿度大,形成湿润氧化环境,导致部分强磁性的超顺畅/稳定单畴(SP/SSD)颗粒磁性矿物转化为弱磁性矿物,使得磁化率降低.     

黄土塬竖井剖面黄土-古土壤碳同位素记录特征

选取位于黄土高原中部西峰和洛川塬面中心地区,分别开挖一个竖井获得L2以来连续黄土-古土壤沉积序列的剖面,并对剖面样品的总有机碳、无机碳酸盐的碳同位素组成进行分析.结果显示黄土-古土壤的有机质碳同位素变化与前人对天然剖面的研究结果一致,同时也注意到黄土-古土壤序列有机碳δ813Corg与无机碳酸盐δ13Ccarb有相似的变化趋势,两者在统计学分析意义上均呈显著正相关关系,西峰塬和洛川塬的相关系数分别为r=0.615和r=0.314,a<0.01,该结果与以往对黄土高原塬面边缘天然露头剖面获得有机碳与总碳酸盐碳同位素呈反相关趋势的结论不一致.对于这种现象的初步解释可能是:(1)来自后期的改造作用:由于黄土沟谷出露的天然剖面多发生在雨水冲刷黄土塬面所切割形成的沟谷两侧,这样天然剖面处于一个开放或半开放的环境,其表层至某一深度受外界水热环境和气体交换影响黄土中的无机碳酸盐;(2)同时黄土-古土壤竖井剖面也可能受土壤CO2分压的影响造成土壤次生碳酸盐的形成而导致同位素变化趋势的复杂性;(3)采样点区域性的差异.结果表明,深入研究不同地区塬面竖井剖面黄土-古土壤碳同位素组成并与相应地区的天然剖面碳同位素组成进行对比,将有助于更准确地理解黄土-古土壤碳同位素所记录的古植被和古气候变化历史.     

全新世以来毛乌素沙地东南缘成壤环境演变研究——以榆林镇北台为例

古土壤是重建古环境重要的信息源。毛乌素沙地东南缘的古土壤在发育程度上尚未有明确解释。陕西省榆林市的镇北台地区位于毛乌素沙地东南边缘,对气候响应敏感。本文选取厚度为524 cm的镇北台(ZBT)剖面,按照古土壤2 cm、风成砂5 cm的间隔共采集古土壤样品156个,风成砂样品58个。基于6个AMS14C和3个OSL年代样品,推测剖面古土壤底部年龄为10 cal.ka B.P.,顶部年龄为3.2 cal.ka B.P.;并结合土壤微形态特征,对镇北台剖面沉积物中常量元素特征与成壤强度进行分析探讨。结果表明,镇北台(ZBT)剖面常量元素组成以SiO2、Al2O3和Na2O为主。CIA指数指示剖面处于脱Ca、Na为主的初级风化阶段,反映了毛乌素沙地东南缘全新世以来可能以相对干旱的气候环境为主,风化成壤作用较弱,但其中也不乏幅度较小的冷暖气候旋回。土壤微形态特征也表明ZBT剖面风化程度较弱,主要矿物由石英、长石、云母和岩屑矿物构成,可见胶结物和泥岩岩屑等土壤形成物。其成壤强度变化与化学元素特征表现一致:10.0~8.1 cal.ka B.P.左右,成壤较弱,气候向暖湿转变;6.9 cal.ka B.P.左右,成壤作用稍有加强;5.5~3.7 cal.ka B.P.左右,成壤作用最强,气候相对暖湿,化学、生物风化加强,但此阶段具有明显的不稳定性.     

西峰剖面午城黄土古风化强度变化与 早更新世季风环境演化*

游离铁(FeD)/全铁(FeT)比值被土壤学界用来反映土壤化学风化强度,并已在风尘堆积的古环境研究中得到较好应用。然而,迄今对第四纪黄土古风化强度的研究多集中于中更新世以来的序列,只有少数剖面的分析包含午城黄土。文章基于西峰剖面661个样品的FeD和FeT分析,建立了该剖面午城黄土的古风化强度序列,并与剖面原有1.2Ma以来的序列进行对比。结果表明,早更新世古土壤的风化强度与后期相比总体较低,而黄土层的风化强度总体偏高,反映了较小的冰期-间冰期反差; 古风化强度的波动总体上与深海氧同位素有较好的一致性,体现了全球冰量变化对我国北方季风环境的控制。2.6~1.6Ma期间,古土壤的平均风化强度在整个第四纪最低,指示了较弱的夏季风环境效应。从约1.6Ma开始到1.2Ma,古土壤和黄土层的风化强度均增加,并开始有较显著的约100ka周期。这些特征在深海氧同位素记录中没有表现,而与热带地区一些环境特征相吻合,从而指示了低纬过程对我国北方早更新世季风环境的显著影响。     

我国不同气候带黄土中粘土矿物组合特征分析

在兰州黄土和下蜀黄土中粘土矿物的X衍射分析基础上,对我国不同纬度和气候带的五个黄土剖面(点)中的粘土矿物组合和空间分布进行了对比分析,并探讨了与古气候的关系。结果表明,黄土中粘土矿物组合具有明显的地带性特征。从西北到东南,随着纬度的逐渐降低,黄土中的粘土矿物组合也发生有规律的变化。主要表现为绿泥石含量的逐渐减少和蛭石含量的逐渐增多。位于温带半干旱区的兰州黄土以伊利石和绿泥石为主要粘土矿物,而位于亚热带湿润区的大港下蜀黄土则以伊利石和蛭石为主要粘土矿物。黄土中含有较多量的绿泥石可作为黄土母质堆积后干冷气候和微弱风化的标志,而蛭石和蛭石/绿泥石混层矿物含量的增加指示了风化强度的增强。因此,黄土粘土矿物组合特征不仅反映物源区古环境信息,而且指示了黄土堆积期后的生物气候环境。     

土壤腐殖物质特征及其对有机碳长时间尺度稳定性的指示：以陕西洛川黄土剖面为例

在长时间尺度上研究土壤中腐殖物质的组成和腐殖化特征对于正确评价土壤有机质的稳定性具有重要意义。文中对洛川黄土/古土壤剖面S8以上的17个黄土和古土壤样品中的胡敏酸（HA）、富里酸（FA）和胡敏素（HM）进行定量研究,并对HA和FA的E465、E665值等进行了测定。结合该课题组对矿物组成、总有机碳（TOC）及其各组分含...     

陕西洛川黄土剖面的白度参数及其古气候意义

对陕西洛川黄土剖面的白度研究表明，黄土和古土壤存在明显的白度差别，表现为黄土的白度值较高，而古土壤的白度值较低，依据白度值可以清晰地区另出剖面中的黄土层和古土壤层。化学处理以及分粒级实验结果表明风化成壤作用造成细粒级铁氧化物的含量增高是古土壤中白度值降低的主要因素。洛川剖面白度值的变化与第四纪冰期－间冰期旋回的波动特征相一致，其逐渐增高的趋势与全球气候变冷总体趋势相吻合，表明白度在反映夏季风环流强度变化，以及对全球气候变化的响应问题上具有广泛的应用前景。     

黄土和古土壤中磁性矿物的粒度分布

磁化率是一种重要的环境替代性指标，对中国黄土中古土壤磁性增强已有不少讨论．本文对采自吉县、西峰和西宁的S₁和L₂的代表性样品进行了粒度分离，并测量了各个不同粒级的磁性参数，对所获得的结果就不同粒级的颗粒对磁化率的贡献、黄土和古土壤中磁性矿物颗粒的粒度和古土壤磁性增强的原因进行了初步的探讨，指出古土壤形成过程中并没有像一些学者所认为的那样，有大量超顺磁颗粒生成，它们对古土壤磁化率增大的作用有限。     

中国黄土磁性矿物特征及其古气候意义

最直观、最直接的古气候记录莫过于陆相黄土地层,它由许多黄土和古土壤层叠覆而成,详细地记录了第四纪以来的古气候变化。黄土高原中部黄土和古土壤的风化和发育程度可以用磁学参数,如磁化率等来描述。本文作者对甘肃西峰剖面约13万年以来的黄土地层做了详细采样,测量其磁滞回线各参数,频率磁化率、低场和高场磁化率、温度磁化率、磁组构等参数。研究表明,黄土与古土壤中的磁性矿物组分相似而且稳定。磁铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿(主要是磁铁矿)的含量及其颗粒大小决定了它们的磁学特征。黄土和古土壤的磁学性质差别主要受成土过程中形成细小磁铁矿的影响。     

最近13万年来黄土高原黄土剖面中绿泥石的化学风化与古气候变迁

对黄土高原不同纬度地区的4个黄土—古土壤剖面和lO个现代土壤样品中绿泥石的化学风化进行研究，发现黄土—古土壤剖面中的绿泥石在最近13万年发生了明显的化学风化，其风化程度受剖面位置和气候控制；黄土—古土壤剖面中ω(绿泥石 高岭石)／ω(伊利石)的比值与磁化率之间具有良好的负相关关系，绿泥石的化学风化与古土壤中铁氧化物矿物的形成和磁化率的增强之间有成因联系；黄土高原现代地表样品中ω(绿泥石 高岭石)／ω(伊利石)比值与现代年平均温度和年平均降水量有着良好的相关关系。认为ω(绿泥石 高岭石)／ω(伊利石)的比值可作为新的指示夏季风变化的替代性指标，对于定量重建古气候的变迁历史具有重要意义。     

风成三趾马红土与第四纪黄土的粘土矿物组成异同及其环境意义

文章基于X射线衍射、热分析和理化分析,对西峰三趾马红土的粘土矿物组成进行较系统研究,并与上覆第四纪黄土和古土壤样品进行对比.结果表明,二者的粘土矿物类型相似,以伊利石为主,其次是绿泥石、蒙脱石和高岭石; 但伊利石结晶度明显低于第四纪黄土,而与发育较好的第四纪古土壤(如S4和S5)相当; 三趾马红土中的粘土矿物组成主要为碎屑成因,成壤作用只对伊利石结晶度有明显影响.根据现代土壤粘土矿物地带性分布规律,三趾马红土的粘土矿物组合指示了大约6Ma以来,我国北方黄土高原地区一直处于温带半湿润-半干润的环境条件下,以后的气候主要在此范围内波动.但伊利石结晶度的变化指示了晚中新世-上新世总体比第四纪较高的风化成壤强度,体现了较强的夏季风效应.     

洛川黄土剖面中蛋白石的发现及其意义

洛川黄土剖面位于陕西省中部,洛川县城南5km 的坡头村附近。该剖面厚度大、地层发育较完整,系第四纪(Q₃—Q₁)风成堆积黄土中的典型剖面。前人从多方面进行过广泛深入研究。黄土的主要矿物成分为石英、长石和/或云母、方解石。在物质成分研究中提到过50多种矿物,但未涉及蛋白石。在黄土的风化成土作用研究中提到“植物蛋白岩偶见”(刘东生等,1985),但未作蛋白石矿物学工作。笔者这次发现的蛋白石,作了较多的矿物学研究。     

山东青州地区黄土的粒度组成及成因分析

在鲁中山地北侧的山间谷地及山麓地带广泛发育厚度不一的黄土堆积。对该区青州傅家庄黄土剖面进行了系统的粒度分析, 并与黄土高原的第四纪黄土-古土壤、北京现代降尘、剖面附近的河流相样品进行了对比。结果表明, 青州黄土的粒度分布特征与北京现代降尘、黄土高原黄土非常相似, 与河流相样品则有很大的不同; 在整个序列中, 青州黄土粒度变化与黄土高原典型的风成黄土、古土壤一致, 黄土层颗粒粗, 古土壤层颗粒细。上述结果从沉积学的角度为青州黄土风成成因提供了证据。青州黄土的粒度组成特征及前人的研究表明, 青州黄土主要来源于沉积区以北的黄泛平原和莱州弯等地出露的海相地层, 其次是高空气流携带的西北内陆的远缘粉尘。      

新疆伊犁昭苏黄土剖面中的矿物组成及其风化意义

应用X射线衍射(XRD)分析技术,对处于西风区的新疆伊犁昭苏黄土剖面中的138个全岩样品和9组分粒级样品进行了分析,获得了该剖面的矿物组分、含量及其粒径分布信息.昭苏黄土主要由石英、方解石、绿泥石、斜长石、普通角闪石、钾长石、白云石和白云母组成;方解石在各个粒级组分中分布相对均匀;石英、白云石、斜长石、普通角闪石和钾长石主要赋存于粗颗粒中;绿泥石在细颗粒中的含量明显较高;白云母在16 ～32 μm粒级组分中含量较低,在其它粒级组分中的含量则相对更高.各矿物学指标揭示了昭苏黄土剖面的化学风化程度整体较低且变化幅度不大,但古土壤层的化学风化程度稍强于黄土层;物理风化则经历了由强到弱的两个波动过程.     

风尘堆积全岩和石英粒度变化对风化成壤强度的指示

已有研究表明,黄土中的石英组分在黄土区的气候条件下基本不受风化作用的影响.文章对西峰剖面新近纪风成三趾马红土和第四纪黄土-古土壤序列样品进行全岩和石英粒度测试,并计算了不同风化成壤强度样品的全岩-石英粒度中值粒径差值.结果显示,与石英粒度相比,全岩样品含有更多的细粒组分,表明全岩粒度是风尘原始粒度与后期风化成壤作用共同的产物.根据此原理,用二者中值粒径差值定义一个风化指数(Gw),风化强度愈强,Gw愈大,可作为反映风化成壤强度的有效指标.该指标在西峰剖面6.2Ma以来风成堆积序列的应用显示,晚中新世-上新世期间风化强度较强,第四纪以来风化强度呈总体减弱趋势,其趋势与不断增大的全球冰量和粉尘沉积速率相吻合.我们认为,全球变冷和亚洲内陆干旱化程度的加剧是导致风化成壤强度降低的主要原因.     

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